KR20140005036A - 모듈형 식물 공장 - Google Patents

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KR20140005036A
KR20140005036A KR1020120072866A KR20120072866A KR20140005036A KR 20140005036 A KR20140005036 A KR 20140005036A KR 1020120072866 A KR1020120072866 A KR 1020120072866A KR 20120072866 A KR20120072866 A KR 20120072866A KR 20140005036 A KR20140005036 A KR 20140005036A
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plant factory
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조재범
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주식회사 대양통신
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
    • A01G31/06—Hydroponic culture on racks or in stacked containers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

설치 장소에 구애 받지 않으며 이동 및 설치가 간편하고 운용이 편리한 모듈형 식물 공장이 제공된다. 상기 모듈형 식물 공장은, 식물을 재배하는 생산 모듈; 상기 생산 모듈에 제공되는 양액을 제조 및 보관하는 양액 모듈; 상기 생산 모듈에 공조 기능을 제공하는 공조 모듈; 및 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈 및 상기 공조 모듈을 관리 및 제어하는 관제 모듈을 포함하며, 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈은 그 사이즈가 규격화되어, 수평 또는 수직 방향으로 블록화 되어 상호 연결된다.

Description

모듈형 식물 공장{MODULE TYPE PLANT FACTORY}
본 발명은 모듈형 식물 공장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물 공장에 필요한 각 기능 요소들을 각각의 모듈화 하여 구현하고, 각 모듈들을 규격화하여 블록형으로 상호 연결하여 구현된 모듈형 식물 공장에 관한 것이다.
산업화의 진행에 의한 인구증가, 식량의 부족을 해결하기 위한 농약 등 화학 약품의 사용으로 농업 생산성은 향상되었으나 인체에 부작용을 초래하는 사례가 증가하는 실정이다. 안전한 먹거리의 문제가 중시되어 무공해 채소 등의 무농약에 의한 식량의 재배에 관심이 돌려지고 있으며 이에 따라 새로운 농업 기술의 개발에 박차를 가하고 있다.
이러한 새로운 농업 기술 중 한 가지로서 일명, 식물 공장으로 불리는 농업 기술이 보급되고 있다. 식물 공장은 식물의 생육에 필요한 양분, 온도, 습도 및 빛을 인위적으로 식물에 제공함으로써 좁은 면적에서도 상대적으로 많은 양의 식물 재배가 가능한 농업 기술 중 한가지이다.
종래의 식물 공장은 대체로 비닐 하우스의 형태로 구현되고 있다. 즉, 종래의 식물 공장은, 땅 위에 비닐하우스를 설치하고 비닐하우스 내에 양액 공급을 위한 장치, 온도 및 습도 유지를 위한 장치 등을 모두 설치하여 식물을 재배하는 방식으로 구현되고 있다.
이러한 종래의 식물 공장은, 많은 식물을 재배하기 위해서 재배하는 식물의 양에 비례하여 넓은 토지가 요구되며, 일단 한번 설치한 이후에는 식물 공장의 규모를 줄이거나 늘이는 등의 크기 변경이 불가능하다는 단점이 있다.
또한, 종래의 식물 공장은 하나의 식물 공장을 완성하기 위해 필요한 양액 공급 시설, 공조 시설 등을 하나의 비닐 하우스 내에 모두 구비하여야 하므로, 재배 면적을 넓히고자 하는 경우 비닐 하우스를 포함하여 전술한 관리 시설들을 추가로 설치하여야 한다. 이에 따라, 식물 공장의 운영비가 증가하고 효율이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명은, 설치 장소에 구애 받지 않으며 이동 및 설치가 간편하고 운용이 편리한 모듈형 식물 공장을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
식물을 재배하는 생산 모듈;
상기 생산 모듈에 제공되는 양액을 제조 및 보관하는 양액 모듈;
상기 생산 모듈에 공조 기능을 제공하는 공조 모듈; 및
상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈 및 상기 공조 모듈을 관리 및 제어하는 관제 모듈을 포함하며,
상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈은 그 사이즈가 규격화되어, 수평 또는 수직 방향으로 블록화 되어 상호 연결된 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 블록화 되어 상호 연결된 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈에 연결되어 인원이 이동하는 통로를 제공하는 통로를 제공하는 통로 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 통로 모듈은, 상기 모듈형 식물 공장의 외부와의 출입구 영역에 마련된 에어 샤워 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 생산 모듈은, 식물을 재배하기 위한 재배 베드; 상기 재배 베드에서 재배되는 식물에 빛을 제공하기 위한 조명등; 상기 생산 모듈 내부의 공조를 위한 흡기구와 배기구; 및 식물의 재배 환경을 모니터링 하기 위한 복수의 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 양액 모듈은, 상기 양액을 제조하는데 필요한 원료를 저장하는 원료 저장부; 상기 양액의 산성도를 조정하기 위한 산용액이 저장되는 산 저장부; 상기 원료 저장부에 저장된 원료와 산 저장부에 저장된 산 용액을 사전 설정된 비율로 원수와 혼합하여 양액을 제조하고 저장하는 양액 탱크; 및 상기 양액 탱크에 저장된 양액을 생산 모듈로 이송하기 위한 펌프를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 공조 모듈은, 상기 생산 모듈로 제공되는 냉온풍 및 이산화탄소를 생산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈을 상호 물리적으로 연결하며, 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈에, 상기 양액 및 상기 공조 기능을 제공하는 배관, 전력 및 신호를 제공하고 전달하는 배선을 포함하는 관로 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈의 배관 및 배선 연결부의 위치와, 상기 관로 모듈의 배관 및 배선 연결부의 위치는 상호 대응되도록 사전에 통일화될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈, 상기 관제 모듈 및 상기 통로 모듈은, 그 외부면에 배치되며, 상기 양액 및 상기 공조 기능을 제공하는 배관 및 상기 전력 및 신호를 제공하고 전달하는 배선을 연결하는 복수의 연결부를 포함하는 연결 패널을 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 상기 연결 패널은 그 규격 및 구조가 통일될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 관제 모듈은, 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈 또는 상기 공조 모듈에 설치된 센서로부터 입력되는 검출 정보를 입력 받고, 상기 검출 정보를 분석하여 분석 결과에 따른 제어 신호를 생성하여 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈 또는 상기 공조 모듈을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 식물 공장을 구성하는 각 모듈들을 규격화 및 블록화함으로써, 식물 공장을 운영하고자 하는 장소에 크게 구애를 받지 않고 쉽게 설치가 가능하며, 운영자가 원하는 규모로 자유롭게 설치가 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 식물 공장이 모듈로 분리되기 때문에 설치장소 변경 시에도 쉽게 이송이 가능하다. 특히, 본 발명에 따르면, 쉽게 이동 가능한 모듈로 이루어진 구조물로 식물 공장이 구현되므로, 건축 허가 등의 복잡한 절차 없이 유휴 공간을 활용하여 식물 재배가 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 식물 공장의 식물 재배를 위해 필요한 각 기능별로 별도의 모듈을 마련함으로써 필요한 기능 별로 선택적인 모듈의 추가 및 제거가 용이하므로 식물 공장 운영의 비용을 절감하고 운영 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 식물의 재배를 복수의 생산 모듈 분리함으로써, 하나의 생산 모듈에서 재배하는 식물에 병충해가 발생하더라도 다른 다른 모듈에서 재배하는 식물에 병충해가 확산되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 식물 공장의 모식도로서, 수평 방향으로 각 모듈을 연결한 일례를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 식물 공장의 모식도로서, 수직 방향으로 각 모듈을 연결한 일례를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 생산 모듈을 상세하게 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 양액 모듈을 상세하게 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 관제 모듈을 상세하게 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 기능 모듈 또는 통로 모듈의 외부면에 구비되는 연결 패널의 일례를 도시한 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 개념도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장(10)은, 그 사이즈가 규격화된 블록 형태의 모듈(11)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장(10)은 그 사이즈가 규격화된 복수의 모듈(11)을 블록과 같이 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 배치하여 하나의 식물 공장을 구성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태는, 식물 공장을 구성하는 모듈(11)을 규격화 및 블록화함으로써, 식물 공장을 운영하고자 하는 장소에 크게 구애를 받지 않고 쉽게 설치가 가능하며, 운영자가 원하는 규모로 자유롭게 설치가 가능하다. 또한, 본 발명의 일 실시형태는, 모듈(11)로 분리되기 때문에 설치장소 변경 시에도 쉽게 이송이 가능하다. 특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 식물 공장은 쉽게 이동 가능한 모듈(11)로 이루어진 구조물이므로, 건축 허가 등의 복잡한 절차 없이 유휴 공간을 활용하여 식물 재배가 가능하다. 또한, 본 발명의 일 실시형태는 각 모듈으로 분리되어 있어, 하나의 기능 모듈에서 재배하는 식물에 병충해가 발생하더라도 다른 기능 모듈에서 재배하는 식물에 병충해가 확산되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 식물 공장의 모식도로서, 수평 방향으로 각 모듈들을 연결한 일례를 도시한다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 식물 공장의 모식도로서, 수직 방향으로 각 모듈들을 연결한 일례를 도시한다.
도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장은, 식물을 재배하는데 필요한 환경을 제공하고 제어하기 위한 기능 모듈과, 상기 기능 모듈을 상호 연결하고 연결된 기능 모듈 사이의 통로를 제공하기 위한 연결 모듈로 구성된 두 가지 모듈을 구비할 수 있다.
상기 기능 모듈은, 식물을 재배하는 생산 모듈(21), 식물 재배에 필요한 양액을 생산 및 보관하는 양액 모듈(22), 식물 재배에 필요한 각종 공조기능을 제공하는 공조 모듈(23) 및 생산 모듈(21), 양액 모듈(22) 및 공조 모듈(23)을 관리 및 제어하는 관제 모듈(24)을 포함할 수 있다.
상기 연결 모듈은, 통로 모듈(25) 및 기능 모듈들에 제공되는 각 종 배관 및 배선들을 구비하는 관로 모듈(26)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 통로 모듈(25)은 수평으로 배치된 기능 모듈을 연결하여 이동 통로를 제공하도록 구비되는 수평형 통로 모듈(25a)과, 상하 수직으로 연결된 기능 모듈을 연결하여 이동 통로를 제공하도록 구비되는 수직형 통로 모듈(25b)를 포함할 수 있으며, 상기 수직형 통로 모듈(25b)은 계단형 통로 모듈 및 승강기형 통로 모듈을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 실시형태는, 수평 방향으로 연결된 복수의 기능 모듈을 포함하는 식물 공장으로 도시한 것으로, 20 개의 생산 모듈(21)과 하나의 양액 모듈(22), 두 개의 공조 모듈(23) 및 하나의 관제 모듈(24)을 포함하는 실시형태이다. 생산 모듈(21), 양액 모듈(22), 공조 모듈(23) 및 관제 모듈(24)은 통로 모듈(25) 및 관로 모듈(26)을 이용하여 상호 연결될 수 있으며, 통로 모듈(25)은 각 기능 모듈의 출입문 방향에는 관리자 등의 인원이 이동할 수 있도록 구비될 수 있다. 상기 관로 모듈(26)은 생산 모듈(21), 양액 모듈(22), 공조 모듈(23) 및 관제 모듈(24)의 물리적 연결을 보조하는 기능 이외에, 각 양액 모듈(22), 공조 모듈(23) 및 관제 모듈(24)에서 제공하는 기능을 생산 모듈(21)에 제공하기 위한 배관의 연결이나 전기적 연결을 위한 배선을 포함할 수 있다. 이러한 다양한 기능 모듈 및 연결 모듈의 배치 구조는 재배 규모나 설치 공간의 크기 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
이와 같은 도 2에 도시된 실시형태가 수직 방향으로 적층되면 다층 구조의 식물 공장이 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 실시형태는, 수직 방향으로 연결된 복수의 모듈들을 포함하는 식물 공장을 도시한 것으로, 각 층마다 복수의 생산 모듈(21)이 포함될 수 있으며, 하나의 양액 모듈(22), 하나의 공조 모듈(23), 및 하나의 관제 모듈(24)이 층 별로 배치될 수 있다. 이에 더하여, 재배한 식물을 전시하는 전시 모듈(27)이나 재배한 식물을 판매하기 위한 판매 모듈(28)이 더 구비될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 도면 상에서 각 기능 모듈의 뒷면에는 관로 모듈이 마련되어 각 기능 모듈들을 서로 연결함과 동시에 각 기능 모듈들에 배관 및 배선의 연결을 형성할 수 있다. 또한, 인원이 이동하기 위해 각 기능 모듈의 전면에는 통로 모듈이 구비될 수 있다. 도 3에 도시된 실시형태는 수직 방향으로 기능 모듈을 적층한 구조를 가지므로, 일 층 내에서 수평 방향으로 이동하기 위한 수평 통로 모듈(25a)와 층 간 이동을 위한 계단과 같은 수직 통로 모듈(25b)을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 수직 통로 모듈(25b)는 계단형 또는 승강기형 통로 모듈을 포함할 수 있다.
이하에서는, 각 기능 모듈에 대해 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 생산 모듈을 상세하게 도시한 구성도이다. 생산 모듈(21)은 실제 식물을 재배하기 위한 모듈로서 식물 재배 및 재배에 필요한 환경을 조성하기 위한 각종 요소들을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 생산 모듈(21)은 식물을 재배하기 위한 재배 베드(211)와, 재배 베드(211)에서 재배되는 식물에 빛을 제공하기 위한 조명등(213), 생산 모듈(21) 내부의 공조를 위한 흡기구(215)와 배기구(216) 및 재배 환경을 모니터링 하기 위한 복수의 센서(217a-217e)를 포함할 수 있다.
상기 재배 베드(211)는 양액 모듈(22)에서 보관 중인 양액을 관로 모듈(26)을통해 제공받아 직접 식물을 재배하는 장소로서 생산 모듈(21) 내의 지정된 위치에 복수개 마련될 수 있다. 상기 재배 베드(211)는 생산 모듈(21) 내에 마련된 양액 공급 배관(212)으로부터 양액을 제공받을 수 있다. 상기 양액 공급 배관(212)은 관로 모듈(26)에 마련된 배관을 통해 양액 모듈(22)에 마련된 양액을 제공받을 수 있다.
상기 조명등(213)은 재배 베드(211)의 상부에 마련되어 재배 베드(211)에서 생육되는 식물의 성장에 필요한 빛을 제공한다. 상기 조명등(213)은 식물의 생육에 필요한 다양한 파장의 빛을 제공할 수 있도록 빛의 파장을 용이하게 선택할 수 있는 엘이디 조명으로 구현되는 것이 바람직하다. 상기 조명등(213)은 생산 모듈(21)의 벽면으로부터 연장된 전력선(214)를 통해 구동 전력을 제공받을 수 있다. 전력선(214)은 관로 모듈(26) 내에 구비된 전력 배선선을 통해 전력을 제공받아 생산 모듈(21) 내의 조명등(213)으로 전력을 제공할 수 있다. 생산 모듈(21) 내의 조명등(213)뿐만 아니라, 전력이 요구되는 생산 모듈(21) 내의 모든 요소들은 관로 모듈(26) 내에 구비된 전력 배선을 통해 전력을 제공받을 수 있다.
상기 흡기구(215) 및 배기구(216)는 생산 모듈(21) 내부로 식물 생육에 요구되는 온도를 유지하기 위해 공기를 유입시키고 배출시키기 위한 요소이다. 특히, 상기 흡기구(215)에서는 공조 모듈(23)에서 저장하고 있는 이산화탄소(CO2)가 유입될 수 있으며, 생산 모듈(21) 내부의 온도 유지를 위해 공조 모듈(23)에서 제공하는 냉풍 또는 온풍이 유입될 수 있다. 흡기구(215) 및 배기구(216)은 관로 모듈(26)에 마련된 공조용 배관과 연결되어 공조 모듈(23)에서 제공되는 냉온풍이나 이산화탄소를 제공받고 배출할 수 있다.
상기 각종 센서(217a-217e)는, 생산 모듈(21) 내부의 식물 생육 환경을 모니터링하기 위한 것으로, 생산 모듈(21) 내부의 온도를 검출하는 온도 센서(217a), 생산 모듈(21) 내부의 습도를 검출하는 습도 센서(217b), 생산 모듈(21) 내부의 이산화탄소 농도를 검출하는 이산화탄소 센서(217c), 양액의 성분 및 산성도를 검출하는 양액 센서(217d) 및 양액의 온도를 검출하는 수온 센서(217e) 등을 포함할 수 있다. 센서(217a-217e)에 의해 검출된 검출 정보는 유무선 방식으로 관제 모듈(24)로 전송될 수 있다. 유선 방식으로 검출 정보를 전송하는 경우, 각 센서(217a-217e)는 생산 모듈(21) 내의 지정된 위치에 배치된 연결부에 유선 연결될 수 있으며, 관로 모듈(26) 내에 포함된 신호 배선을 통해 관제 모듈(24)로 검출 정보를 전달할 수 있다. 또한, 무선 방식으로 검출 정보를 전송하는 경우, 각 센서(217a-217e)는 검출정보를 무선 송신하기 위한 송신장치를 포함할 수 있으며, 검출정보는 송신장치에서 송신되어, 관제 모듈(24) 내에 마련된 센서 베이스 노드에서 수신될 수 있다. 센서(217a-217e)에서 전송되는 검출정보의 무선 전송에는 센서 네트워크를 구성하는데 유리한 지그비(Zigbee) 방식의 무선 송수신 기법이 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 양액 모듈을 상세하게 도시한 구성도이다. 양액 모듈(22)은 식물을 재배하는 생산 모듈(21)로 제공되는 양액을 제조 및 저장하기 위한 모듈이다.
도 5에 도시한 것과 같이, 양액 모듈(22)는 양액 제조에 필요한 원료를 저장하는 원료 저장부(221a, 221b)와 양액의 산성도를 조정하기 위한 산용액이 저장되는 산 저장부(222)와, 상기 원료 저장부(221a, 221b)에 저장된 원료와 산 저장부(222)에 저장된 산 용액을 원수와 사전 설정된 비율로 혼합하여 양액을 제조하고 저장하는 양액 탱크(223a-223d) 및 양액 탱크(223a-223d)에 저장된 양액을 생산 모듈(21)로 이송하기 위한 펌프(224)를 포함하여 구성될 수 있다. 펌프(224)에 의해 양액 모듈(22)의 외부로 배출된 양액은 관로 모듈(26)을 통해 각 생산 모듈(21)의 재배 베드(211)로 제공될 수 있다.
도 5는, 두 개의 원료 저장부(221a, 221b)와 하나의 산 저장부(222) 및 네 개의 양액 탱크(223a-223d)를 구비한 양액 모듈(22)의 실시형태를 도시하고 있으나, 각 구성요소의 개수는 재배 식물의 종류에 따른 양액의 조성이나 전체 식물 공장의 규모 등에 따라 변경될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 양액 모듈(22)은 생산 모듈(21)로 제공되었던 양액을 회수하여 재처리하는 장치를 포함할 수 있다. 즉, 회수된 양액을 그냥 폐기 처분하는 경우 환경 오염 등의 문제를 발생 시킬 수 있으므로, 양액 모듈(22)에 포함된 양액 재처리 장치를 통해 오염 성분을 제거하여 다시 양액 제조에 재활용할 수 있도록 할 수 있다.
공조 모듈(23)은, 생산 모듈(21)에 공조 기능을 제공하기 위한 모듈로서 생산 모듈(21)에 이산화탄소를 공급하고, 냉온풍을 공급하며, 환기를 제공하기 위한 각종 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공조 모듈(23)은 콘덴싱 유닛, 유닛쿨러, 히터, 이산화탄소 실린더, 이산화탄소 공급장치 및 냉난방 컨트롤 패널 등을 포함할 수 있다. 공조 모듈(23)은 관로 모듈(26)에 마련된 공조용 배관을 통해 각 생산 모듈(21)과 연결되어 공조 기능을 제공할 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 통로 모듈(25)는 블록화 되어 연결된 각 기능 모듈의 출입구 측에 인원이 이동할 수 있는 통로를 제공하기 위해 마련될 수 있다. 이 통로 모듈(25)을 한 층 내에서 수평 이동을 위해 마련되는 수평 통로 모듈(25a)과 다른 층의 기능 모듈로 이동하기 위해 마련되는 수직 통로 모듈(25b)을 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에서, 통로 모듈(25)은 식물 공장의 외부와 통하는 출입구가 마련된 위치에 에어 샤워 모듈(252)을 설치할 수 있다. 이러한 에어 샤워 모듈(252)를 설치함으로써 외부의 오염물질과 세균의 유입을 최소화할 수 있다.
또한, 관로 모듈(26)은 각 기능 모듈 간의 연결을 형성함과 동시에 기능 모듈에 제공되는 각종 공조 및 전력을 위한 배관 및 배선을 구비하는 모듈이다. 즉 관로 모듈(26)은, 단순한 물리적 결합뿐만 아니라, 기능 모듈에서 제공하는 각종 공조 기능이나 전기적 연결을 형성하기 위한 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 관로 모듈(26)은, 양액 모듈(22)로부터 생산 모듈(21)로 양액을 제공하기 위한 양액용 배관과, 공조 모듈(22)로부터 생산 모듈(21)로 이산화탄소, 냉온풍을 제공하고 환기를 위해 생산 모듈(21)로부터 공기를 흡기하는 공조용 배관과, 각 기능 모듈에 전력을 제공하기 위한 전력 배선 및 각 기능 모듈에서 관제 모듈(24)로 전송하고자 하는 각종 정보를 포함하는 신호를 전달하는 신호 배선 등을 포함할 수 있다.
관로 모듈(26)은 그 사이즈가 규격화 될 수 있다. 또한 관로 모듈(26)은, 관로 모듈(26) 내의 양액용 배관, 공조용 배관, 전력 배선 및 신호 배선이 다른 기능 모듈의 배관이나 배선과 연결되는 연결부의 위치가 사전에 설정된 위치로 규격화 될 수 있다. 즉, 각 기능 모듈과 관로 모듈이 상호 결합되는 위치에서, 각 기능 모듈의 외부에 배치된 배관 및 배선 연결부와 관로 모듈의 배관 및 배선 연결부가 서로 대응되도록 그 위치를 사전에 설정한 규격대로 통일화 하여, 단순히 관로 모듈(26)의 물리적인 연결을 통해 별도의 추가 작업 없이 배관 및 배선을 용이하게 상호 연결되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 관제 모듈을 상세하게 도시한 구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모듈형 식물 공장의 관제 모듈(24)은 타 기능 모듈로부터 검출되는 검출 정보를 입력받는 센서 베이스 노드(241)와, 검출 정보를 입력 받아 분석하고 분석 결과에 따른 제어신호를 생성하는 제어부(244) 및 사용자 입력을 위한 피씨(243) 및 각 요소들의 통신 경로를 설정하는 공유기(242)를 포함할 수 있다.
상기 센서 베이스 노드(241)는 생산 모듈(21)에서 검출되는 식물 생육 환경에 관련된 검출 정보를 무선으로 제공받는 노드이다. 이 센서 베이스 노드(241)는 특정 무선 통신 방식에서 다수의 무선 단말을 관리하고 제어하도록 마련되는 코디네이터의 역할을 할 수 있다. 한편, 유선 환경에서는 센서로부터 수신되는 정보가 직접 제어부(244)로 입력될 수 있다.
상기 제어부(244)는 센서로부터 입력되는 검출 정보를 입력 받고, 검출 정보를 분석하여 그에 대응되는 제어신호를 생성한 후 각 기능 모듈로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제어부(244)는 생산 모듈(21)의 조명등(LED)를 제어하기 위한 모듈, 공조 모듈(23)의 냉온풍을 제어하기 위한 모듈, 생산 모듈(21)의 습도를 제어하기 위한 모듈, 공기 순환을 제어하기 위한 모듈, 이산화탄소 공급을 제어하기 위한 모듈 및 양액 제공을 제어하기 위한 모듈 등을 포함하는 프로그램 어플리케이션이 실행되는 서버 장치로 구현될 수 있다.
상기 피씨(243)는 작업자나 관리자의 입력을 제공받기 위한 것으로, 제어부 내의 각종 제어 모듈에 의한 제어 내용을 재설정하거나, 직접 제어신호를 입력하여 수동으로 기능 모듈을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
상기 공유기(242)는 센서 베이스 노드(241), 제어부(242) 및 피씨(243)의 통신경로를 설정하고, 외부의 인터넷 망(30)과 연결되어 식물 공장의 제어를 식물 공장 외부의 원격지에서도 가능하게 할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 관제 모듈(24)은 식물 공장 내에 설치된 감시용 CCTV를 제어 관리하는 시스템 및 RFID를 이용한 출입자 관리 시스템을 더 포함할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 생산 모듈(21), 양액 모듈(22), 공조 모듈(23) 및 관제 모듈(24)의 배관 및 배선 연결부의 위치와, 상기 관로 모듈의 배관 및 배선 연결부의 위치는 상호 대응되도록 사전에 통일화될 수 있다. 이러한 연결 위치의 통일화를 위해 생산 모듈(21), 양액 모듈(22), 공조 모듈(23) 및 관제 모듈(26)의 외부면에는 배관 연결 및 배선 연결을 위해 규격화된 연결 패널을 구비할 수 있다. 이러한 연결 패널은 필요에 따라 통로 모듈(25)에도 구비될 수 있다. 도 7은 기능 모듈(21, 22, 23, 24) 또는 통로 모듈(25)의 외부면에 구비되는 연결 패널의 일례를 도시한 것으로, 연결 패널(30)은, 전원 배선이 연결되는 전원 연결 커넥터가 구비된 전원 연결부(31)와, 네트워크 구성을 위한 신호 배선이 연결되는 네트워크 연결부(32)와, 센서 신호의 출력을 위한 신호 배선이 연결되는 센서 연결부(33)와, 양액 제공 및 배출을 위한 배관이 연결되는 양액 배관 연결부(34)와, 공조를 위한 각종 배관이 연결되는 공조 배관 연결부(35)를 포함할 수 있다. 상기 각 연결부(31 내지 35)는 적용되는 모듈의 종류에 따라, 사용하지 않는 연결부는 삭제하거나 마개 등을 이용하여 막아두어 비활성화 시킬 수 있다.
각 기능 모듈마다 도 7에 도시된 것과 같이 규격이 통일화된 동일한 구조의 연결 패널을 구비함으로써 기능 모듈 및 연결 모듈에 배선 및 배관을 더욱 용이하게 착탈할 수 있다.
이러한 연결 패널(30)이 배치되는 위치는 각 기능 모듈 또는 통로 모듈의 내부 배치 또는 외부 연결 구조에 따라 다양한 위치에 선택적으로 결정될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 식물 공장 11: 모듈
21: 생산 모듈 211: 재배 베드
213: 조명등 215: 흡기구
216: 배기구 217a-217e: 센서
22: 양액 모듈 221a, 221b: 원료 저장부
222: 산 저장부 223a-223d: 양액 탱크
224: 펌프 23: 공조 모듈
24: 관제 모듈 25: 통로 모듈
252: 에어 샤워 모듈 25a: 수평형 통로 모듈
25b: 수직형 통로 모듈 26: 관로 모듈
30: 연결 패널

Claims (10)

  1. 식물을 재배하는 생산 모듈;
    상기 생산 모듈에 제공되는 양액을 제조 및 보관하는 양액 모듈;
    상기 생산 모듈에 공조 기능을 제공하는 공조 모듈; 및
    상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈 및 상기 공조 모듈을 관리 및 제어하는 관제 모듈을 포함하며,
    상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈은 그 사이즈가 규격화되어, 수평 또는 수직 방향으로 블록화 되어 상호 연결된 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블록화 되어 상호 연결된 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈에 연결되어 인원이 이동하는 통로를 제공하는 통로를 제공하는 통로 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
  3. 제2항에 있어서, 상기 통로 모듈은,
    상기 모듈형 식물 공장의 외부와의 출입구 영역에 마련된 에어 샤워 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
  4. 제1항에 있어서, 상기 생산 모듈은,
    식물을 재배하기 위한 재배 베드;
    상기 재배 베드에서 재배되는 식물에 빛을 제공하기 위한 조명등;
    상기 생산 모듈 내부의 공조를 위한 흡기구와 배기구; 및
    식물의 재배 환경을 모니터링 하기 위한 복수의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
  5. 제1항에 있어서, 상기 양액 모듈은,
    상기 양액을 제조하는데 필요한 원료를 저장하는 원료 저장부;
    상기 양액의 산성도를 조정하기 위한 산용액이 저장되는 산 저장부;
    상기 원료 저장부에 저장된 원료와 산 저장부에 저장된 산 용액을 사전 설정된 비율로 원수와 혼합하여 양액을 제조하고 저장하는 양액 탱크; 및
    상기 양액 탱크에 저장된 양액을 생산 모듈로 이송하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공조 모듈은,
    상기 생산 모듈로 제공되는 냉온풍 및 이산화탄소를 생산하는 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈을 상호 물리적으로 연결하며, 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈에, 상기 양액 및 상기 공조 기능을 제공하는 배관, 전력 및 신호를 제공하고 전달하는 배선을 포함하는 관로 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈 및 상기 관제 모듈의 배관 및 배선 연결부의 위치와, 상기 관로 모듈의 배관 및 배선 연결부의 위치는 상호 대응되도록 사전에 통일화된 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 농장.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈, 상기 공조 모듈, 상기 관제 모듈 및 상기 통로 모듈은, 그 외부면에 배치되며, 상기 양액 및 상기 공조 기능을 제공하는 배관 및 상기 전력 및 신호를 제공하고 전달하는 배선을 연결하는 복수의 연결부를 포함하는 연결 패널을 포함하며,
    상기 연결 패널은 그 규격 및 구조가 통일된 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
  10. 제1항에 있어서, 상기 관제 모듈은,
    상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈 또는 상기 공조 모듈에 설치된 센서로부터 입력되는 검출 정보를 입력 받고, 상기 검출 정보를 분석하여 분석 결과에 따른 제어 신호를 생성하여 상기 생산 모듈, 상기 양액 모듈 또는 상기 공조 모듈을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 식물 공장.
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