KR20160062496A - 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 창문 설치공간 내부에 윈도우 팜(farm) 구조의 식물공장이 설치되어 창문과 식물공장이 단일한 시스템 구성으로 융합됨으로써 별도로 확장되어야 하거나 부가되어야 하는 설치공간이 요구되지 않아 공간활용도가 극대화되고, 식물 재배수가 순환되도록 함으로써 구성의 단순화가 도모되는 기술적 특징을 갖는다. 특히 본 발명에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 태양전지를 통해 식물 재배수 순환을 위한 워터펌프로의 전원 공급이 이루어져 유지비용이 절감될 뿐만 아니라, 태양전지에 의한 태양광 반사와 태양전지에 연결된 조명장치에 의한 광조사를 통해 식물 생장효율을 더욱 증대시킬 수 있는 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 벽체의 개구(開口)된 창문 설치공간 상부에 배치되고, 식물 재배수가 보관되는 상부탱크와; 창문 설치공간 하부에 배치되고, 식물 재배수가 집수되는 하부탱크와; 상부탱크와 하부탱크 사이의 창문 설치공간에 배치되고, 다수의 식물 개체가 설정패턴으로 배열되어 개별 생장하게 되며, 상부탱크로부터 식물 재배수를 공급받고, 식물 재배수를 하부탱크로 배출시키는 재배 트레이와; 상부탱크와 하부탱크를 연결시키는 이송관과; 하부탱크와 이송관에 연결 설치되고, 하부탱크에 집수된 식물 재배수를 상부탱크로 펌핑시키는 워터펌프와; 재배 트레이에 설정패턴으로 배열되고, 태양광 발전을 수행하는 태양전지와; 태양전지와 연결되어 충전되고, 워터펌프와 연결되어 전원을 공급하게 되는 전원공급장치를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템{plant factory system arranged inside window with solar cell}

본 발명은 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 창문 설치공간 내부에 윈도우 팜(farm) 구조의 식물공장이 설치되어 창문과 식물공장이 단일한 시스템 구성으로 융합됨으로써 별도로 확장되어야 하거나 부가되어야 하는 설치공간이 요구되지 않아 공간활용도가 극대화되고, 식물 재배수가 순환되도록 함으로써 구성의 단순화가 도모되며, 특히 태양전지를 통해 식물 재배수 순환을 위한 워터펌프로의 전원 공급이 이루어져 유지비용이 절감될 뿐만 아니라, 태양전지에 의한 태양광 반사와 태양전지에 연결된 조명장치에 의한 광조사를 통해 식물 생장효율을 더욱 증대시킬 수 있는 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 화분은 화분 재배토양이 없는 실내나 도시 주택의 좁은 공간과 같이 재배할 수 없는 여건의 상태에서 관상가치가 있는 식물을 재배하기 위해 흙이나 기타 배양토를 담을 수 있는 용기를 말하는 것으로, 통상 식물종의 특성에 따라 매우 다양하게 구성된 화분이 사용되고 있으나 대부분의 화분은 바닥 또는 지면에 놓아두어야 하는 설치 장소의 제약을 받고 있다. 그러나, 화분을 바닥에 놓아둘 경우 바닥공간을 많이 차지함은 물론 햇빛을 제대로 받지 못하기 때문에 식물의 성장에 좋이 않은 문제점이 있다.

한편 공간활용성을 높이기 위해 공공시설이나 사무실 또는 가정의 건물벽에는 실내장식을 위하여 일정 높이에 벽걸이용 화분받침대가 설치되어 화분이 재치될 수 있도록 하고 있다. 이러한 벽걸이용 화분받침대는 건물벽에 볼트 또는 못에 의해 고정되는 벽고정판이 부착된 고정대와, 상기 고정대에 체결되어 장식용 화분을 재치시키는 받침대로 이루어져 있다. 그러나 벽면에 화분받침대를 걸어두기 위한 작업이 어렵고, 특히 벽면에 화분이 구비됨에 따라 화분에 심어지는 식물들에게 필요한 햇빛을 공급해주지 못하게 되는 문제점이 있어, 햇빛을 받지 않고도 성장할 수 있는 식물에만 한정되어 사용되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점으로 인해 도 1의 (a) 내지 (d)에서와 같이 실내에서 식물을 재배할 수 있고, 빛을 차단할 수 있도록 하는 윈도우 팜(window farm)이 제안되었는 바, 아파트나 건물의 창문에서 식물을 기르는 윈도우 팜(window farm)은 미국 최고의 대도시인 뉴욕에서 도시농업의 일환으로 시작되었다. 윈도우 팜의 특징으로는 첫째, 좁은 공간에서도 계절 및 기후에 상관없이 일년 내내 친환경 농산물의 재배가 가능하다. 둘째, 식물의 실내의 공기오염물질을 제거하고 광합성 작용을 통하여 신선한 산소를 공급하는 공기정화기 역할도 한다. 셋째, 탁월한 습도조절기능도 있으니 가습기도 필요 없다.

이와 같은 윈도우 팜과 관련된 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1338367호 "커튼형 화분", 등록번호 제10-0983016호 "화초 재배 기능을 갖는 블라인드" 등이 안출되어 있다.

그런데 상기와 같은 종래의 윈도우 팜은 대부분 창문 주위의 천장에 설치되는 것이어서 윈도우 팜의 설치를 위한 별도의 확장된 설치공간이나 추가적인 설치공간이 요구되었고, 정위치에 고정되는 구조여서 이동이 불가능한 한계가 있었다.

한편 윈도우 팜에 배치되는 식물 개체의 원활한 식물재배를 위해 충분한 물과 영양액(식물 재배수)이 주기적으로 공급되어야 하는데, 종래의 윈도우 팜은 주기적으로 공급되는 식물 재배수 중 일부가 하부로 배출되어 저수 및 배수를 위한 장치가 추가적으로 필요하였다. 또한 종래의 윈도우 팜은 창문 주위의 천장에 볼체인 등으로 매어 달린 구조임에 따라 볼체인이 끊어지게 되면 화분이 낙하되고, 이 과정에서 안전사고가 발생될 여지가 많았다.

또한 종래의 윈도우 팜은 물과 영양액(식물 재배수)의 주기적 공급을 위한 워터펌프 등의 장치가 외부로부터 전원을 공급받는 것임에 따라, 일정크기 이상의 유지비용이 소요되었고, 단순히 창문 주위에 식물 개체를 배치시켜 식물을 재배하는 것임에 따라, 식물 생장효율이 그리 높지 않은 한계가 있었다.

(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1338367호 "커튼형 화분"

(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0983016호 "화초 재배 기능을 갖는 블라인드"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 창문 설치공간 내부에 식물 개체가 생장하는 다수의 화분이 배치되는 재배 트레이를 갖는 윈도우 팜(farm) 구조의 식물공장이 설치됨에 따라, 창문과 식물공장이 단일한 시스템 구성으로 융합되므로 별도로 확장되어야 하거나 부가되어야 하는 설치공간이 요구되지 않아 공간활용도가 극대화되고, 상부탱크, 하부탱크, 워터펌프, 이송관에 의한 식물 재배수 순환구성으로 구성의 단순화가 도모되며, 프로파일로 이루어진 외부프레임에 상부탱크, 하부탱크, 재배 트레이 등이 견고하게 설치됨에 따라 설치 안정성이 향상되는 새로운 형태의 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명은 태양전지가 재배 트레이에 형성되어 식물 재배수 순환을 위한 워터펌프에 필요한 전원의 공급이 태양전지를 통해 이루어짐에 따라, 식물공장 시스템의 유지비용이 절감되는 새로운 형태의 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 태양전지와 화분이 상하방향으로 교번되게 배열되어 태양전지 하측의 화분으로 태양전지에서 반사된 태양광이 입사되도록 하는 한편, 태양전지에 연결된 조명장치가 구비되어 조명장치를 통해 화분으로의 광조사가 수행될 수 있도록 함에 따라, 식물의 생장효율을 더욱 증대시킬 수 있는 새로운 형태의 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 벽체의 개구(開口)된 창문 설치공간 상부에 배치되고, 식물 재배수가 보관되는 상부탱크와; 상기 창문 설치공간 하부에 배치되고, 식물 재배수가 집수되는 하부탱크와; 상기 상부탱크와 하부탱크 사이의 창문 설치공간에 배치되고, 다수의 식물 개체가 설정패턴으로 배열되어 개별 생장하게 되며, 상기 상부탱크로부터 식물 재배수를 공급받고, 식물 재배수를 상기 하부탱크로 배출시키는 재배 트레이와; 상기 상부탱크와 하부탱크를 연결시키는 이송관과; 상기 하부탱크와 이송관에 연결 설치되고, 상기 하부탱크에 집수된 식물 재배수를 상기 상부탱크로 펌핑시키는 워터펌프와; 상기 재배 트레이에 설정패턴으로 배열되고, 태양광 발전을 수행하는 태양전지와; 상기 태양전지와 연결되어 충전되고, 상기 워터펌프와 연결되어 전원을 공급하게 되는 전원공급장치를 포함하는 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 태양광의 현재 방향을 검출하게 되는 태양광 감지센서와; 상기 재배 트레이와 연결되고, 상기 재배 트레이가 제자리에서 회전하도록 하는 트레이 회전장치 및; 상기 태양광 감지센서로부터 태양광의 현재 방향정보를 입력받게 되고, 태양광의 현재 방향에 대응하는 트레이 회전각도를 산출하며, 상기 트레이 회전장치를 제어하여 상기 재배 트레이가 산출된 트레이 회전각도로 배치되도록 하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템에서 상기 재배 트레이는 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분이 상하방향으로 이격 배치되어 있는 수직형 트레이 유닛이 좌우 측방향으로 이격되어 형성되는 수직형 재배 트레이와, 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분이 좌우 측방향으로 배치되어 있는 수평형 트레이 유닛이 상하방향으로 이격되어 형성되는 수평형 재배 트레이 중에서 선택된 어느 하나이고, 상기 수직형 트레이 유닛과 수평형 트레이 유닛은 좌우로 이격된 복수개의 수직바와 상하로 이격된 복수개의 수평바를 포함하는 구성의 사각프레임형 트레이 유닛과, 직사각형 평판체로 이루어지는 판체형 트레이 유닛 중에서 선택된 어느 하나이되, 상기 태양전지와 화분은 상하방향으로 서로 교번되게 배열되는 한편, 상기 수직형 트레이 유닛과 수평형 트레이 유닛 중에서 선택된 어느 하나의 외측 표면부위(S)에 부착되는 상기 태양전지로부터 외측 방향으로 이격된 위치에서 상기 화분이 배치되어 상기 태양전지로부터 반사되는 태양광이 상기 화분으로 입사될 수 있도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템에서 상기 재배 트레이는 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분이 상하방향으로 이격 배치되어 있는 수직형 트레이 유닛이 좌우 측방향으로 이격되어 형성되는 수직형 재배 트레이와, 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분이 좌우 측방향으로 배치되어 있는 수평형 트레이 유닛이 상하방향으로 이격되어 형성되는 수평형 재배 트레이 중에서 선택된 어느 하나이되, 상기 수직형 트레이 유닛과 수평형 트레이 유닛이 직사각형 평판체로 된 태양전지로 이루어지도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 상기 재배 트레이에 설정패턴으로 설치되고, 상기 전원공급장치와 연결되어 전원을 공급받게 되는 조명장치와; 상기 조명장치의 작동을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하여, 시간조건이나 기상조건에 따라 상기 조명장치에 의해 식물 개체로 광조사가 수행될 수 있도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 상기 트레이 회전장치는 상기 창문 설치공간 상부에 좌우 측방향과 상하방향 중에서 선택된 어느 하나의 방향으로 배치되는 트레이 지지레일과; 상기 트레이 지지레일에 회전가능하게 설치되고, 상기 재배 트레이가 연결되면서 지지고정되어 상기 재배 트레이의 회전각도 조절이 가능해지도록 하는 트레이 연결구 및; 상기 트레이 연결구)와 연결되어 상기 트레이 연결구를 설정각도만큼 회전시키게 되는 회전용 액추에이터를 포함하는 구성으로 이루어져 상기 재배 트레이가 제자리에서 회전하도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템에 의하면, 창문 설치공간 내부에 식물 개체가 생장하는 다수의 화분이 배치되는 재배 트레이를 갖는 윈도우 팜(farm) 구조의 식물공장이 설치됨에 따라, 창문과 식물공장이 단일한 시스템 구성으로 융합되므로 별도로 확장되어야 하거나 부가되어야 하는 설치공간이 요구되지 않아 공간활용도가 극대화되고, 상부탱크, 하부탱크, 워터펌프, 이송관에 의한 식물 재배수 순환구성으로 구성의 단순화가 도모되며, 프로파일로 이루어진 외부프레임에 상부탱크, 하부탱크, 재배 트레이 등이 견고하게 설치됨에 따라 설치 안정성이 향상되는 효과가 있다. 특히 본 발명의 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 태양전지가 재배 트레이에 형성되어 식물 재배수 순환을 위한 워터펌프에 필요한 전원의 공급이 태양전지를 통해 이루어지므로, 식물공장 시스템의 유지비용이 절감되는 효과가 있다. 그리고 본 발명의 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 태양전지와 화분이 상하방향으로 교번되게 배열되어 태양전지 하측의 화분으로 태양전지에서 반사된 태양광이 입사될 수 있도록 하는 한편, 태양전지에 연결된 조명장치가 구비되어 조명장치를 통해 화분으로의 광조사가 수행될 수 있도록 함으로써 식물의 생장효율을 더욱 증대시키는 효과를 갖는다.

도 1의 (a) 내지 (d)는 윈도우 팜의 실시예들을 보여주기 위한 사진;
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템의 기본 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템의 상단부 구성을 보여주기 위한 도면;
도 6의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템의 정면도;
도 6의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템의 측면도;
도 7의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템에 사용되는 수직형 트레이 유닛의 예시도;
도 8의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템을 이루는 수직형 트레이 유닛에 화분, 태양전지, 조명장치가 설치되는 구성을 보여주기 위한 예시도;
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템을 이루는 트레이 회전장치의 구성을 보여주기 위한 도면;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 공급용 트레이 지관을 보여주기 위한 도면;
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템의 히단부 구성을 보여주기 위한 도면;
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 배출용 트레이 지관을 보여주기 위한 도면;
도 15의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 화분 구성을 보여주기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 15에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 식물공장, 윈도우 팜, 탱크, 트레이, 화분, 워터펌프, 창문, 창틀, 태양전지, 전원공급장치, 조명장치 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 도 2 내지 도 4에서와 같이 상부탱크(10), 하부탱크(20), 재배 트레이(30), 이송관(40), 워터펌프(50), 태양전지(60), 전원공급장치(70), 트레이 회전장치(80), 조명장치(90), 컨트롤러(100)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 창문(1)의 내부 구성요소로 융합되어 있는 재배 트레이(30)를 통해 식물의 재배가 수행되는 동시에 재배 트레이(30)에 장착된 태양전지(60)를 통해 공급되는 전원에 의해 워터펌프(50)와 조명장치(90)가 구동되며, 태양전지(60)에 의한 태양광 반사와 조명장치(90)에 의한 광조사를 통해 식물의 생장이 촉진되는 것에 기술적 특징이 있다.

특히 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 도 3에서와 같이 이중 창문 구조에 효과적으로 적용될 수 있는 것으로, 전후방향으로 이격 배치된 실외측 창틀(2a)과 실내측 창틀(2b)에 끼워져 설치되는 실외측 창문(1a)과 실내측 창문(1b) 사이에 형성되는 창문 설치공간(3) 내에 상부탱크(10), 하부탱크(20), 재배 트레이(30), 이송관(40), 워터펌프(50), 태양전지(60), 트레이 회전장치(80), 조명장치(90), 우수 포집장치(120), 외부프레임(140) 등이 배치된다.

물론 본 발명의 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 이중 창문 구조 이외의 다양한 구조의 창문에 적용될 수 있다.

상부탱크(10)는 벽체의 개구(開口)된 창문 설치공간(3) 상부에 배치되는 것으로, 하부탱크(20)로부터 펌핑되거나 도 5에서와 같이 우수 포집장치(120)로부터 전달되는 식물 재배수가 보관되고, 재배 트레이(30)로 식물 재배수를 공급하게 된다.

하부탱크(20)는 창문 설치공간(3) 하부에 배치되는 것으로, 재배 트레이(30)를 통과한 식물 재배수가 집수된다. 이와 같은 하부탱크(20)는 도 6에서와 같이 재배수 배출홀(21)을 형성하여 필요시 재배수 배출홀(21)을 통해 식물 재배수의 외부 배출이 유도되도록 한다.

재배 트레이(30)는 상부탱크(10)와 하부탱크(20) 사이의 창문 설치공간(3) 내에 배치되는 것으로, 다수의 식물 개체가 설정패턴으로 배열되어 개별 생장하게 된다. 이와 같은 재배 트레이(30)는 상부탱크(10)로부터 식물 재배수를 공급받고, 식물 재배수를 하부탱크(20)로 배출시키게 된다.

여기서 재배 트레이(30)는 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분(32)이 상하방향으로 이격 배치되어 있는 수직형 트레이 유닛(31)이 좌우 측방향으로 이격되어 형성되는 수직형 재배 트레이로 이루어지거나, 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분(32)이 좌우 측방향으로 배치되어 있는 수평형 트레이 유닛이 상하방향으로 이격되어 형성되는 수평형 재배 트레이로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 재배 트레이(30)는 도 6에서와 같이 복수의 수직형 트레이 유닛(31)으로 구성된 수직형 재배 트레이로 이루어진다.

한편 수직형 트레이 유닛(31)와 수평형 트레이 유닛은 도 7의 (a)에서와 같이 좌우로 이격된 복수개의 수직바(311)와 상하로 이격된 복수개의 수평바(312)를 포함하는 구성의 사각프레임형 트레이 유닛(31a)으로 이루어지거나, 도 7의 (b)에서와 같이 직사각형 평판체로 이루어지는 판체형 트레이 유닛(31b)으로 이루어질 수 있다. 여기서 사각프레임형 트레이 유닛(31a)에 설치되는 화분(32)은 수직바(311)와 수평바(312)가 둘러싸는 직사각형 표면(S)에 배치되어 별도의 고정구에 의해 고정 설치되거나, 수직바(311)나 수평바(312) 자체에 고정 설치될 수 있다. 또한 판체형 트레이 유닛(31b)에 설치되는 화분(32)은 판체형 트레이 유닛(31b)의 일측 표면에 고정 설치될 수도 있고, 판체형 트레이 유닛(31b)의 양측 표면에 고정 설치될 수도 있다. 여기서 판체형 트레이 유닛(31b)에 고정 설치되는 화분(32)은 판체형 트레이 유닛(31b)의 표면으로부터 이격되어 돌출된다.

이송관(40)은 상부탱크(10)와 하부탱크(20)를 연결시키는 관으로, 창문 설치공간(3)의 일측단에 수직으로 배치된다. 이와 같은 이송관(40)은 창문 설치공간(3)의 일측단에 배치되는 외부프레임(140) 내부에 형성될 수 있다.

워터펌프(50)는 하부탱크(20)와 이송관(40)에 연결 설치되는 것으로, 하부탱크(20)에 집수된 식물 재배수를 상부탱크(10)로 펌핑시키게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 워터펌프(50)는 하부탱크(20) 일단부에 연결되어 창문 설치공간(3)에 하단에 설치된다.

태양전지(60)는 재배 트레이(30)에 설정패턴으로 배열되어 태양광 발전을 수행하는 것이다. 이와 같은 태양전지(60)는 재배 트레이(30)를 이루는 수직형 트레이 유닛(31)나 수평형 트레이 유닛의 외측 표면부위(S)에 부착된다. 여기서 수직형 트레이 유닛(31)이 사각프레임형 트레이 유닛(31a)을 이루어질 경우 태양전지(60)는 도 8의 (a)에서와 같이 수직바(311)와 수평바(312)로 둘러싸인 직사각형 표면(S)에 배치되고, 수직형 트레이 유닛(31)이 판체형 트레이 유닛(31b)으로 이루어질 경우 도 8의 (b)에서와 같이 태양전지(60)는 태양광에 노출되는 외측 방향의 직사각형 표면(S)에 배치된다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 태양전지(60)와 화분(32)이 상하방향으로 서로 교번되게 배열되도록 한다. 더불어 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 수직형 트레이 유닛(31)나 수평형 트레이 유닛의 외측 표면부위(S)에 부착되는 태양전지(60)로부터 외측 방향으로 이격된 위치에서 화분(32)이 배치되도록 한다. 이를 통해 태양전지(60)로부터 반사되는 태양광이 화분(32)으로 입사될 수 있게 된다.

전원공급장치(70)는 태양전지(60)와 연결되어 충전되는 것이다. 이와 같은 전원공급장치(70)는 워터펌프(50), 트레이 회전장치(80), 조명장치(90)와 연결되어 전원을 공급하게 된다.

트레이 회전장치(80)는 재배 트레이(30)와 연결되는 것으로, 재배 트레이(30)가 제자리에서 회전하도록 한다. 이와 같은 트레이 회전장치(80)는 도 9와 도 10에서와 같이 트레이 지지레일(81), 트레이 연결구(82), 회전용 액추에이터(83)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

트레이 지지레일(81)은 창문 설치공간(3) 상부에 좌우 측방향으로 길다랗게 배치되거나, 창문 설치공간(3) 좌우 양단부에 상하방향으로 길다랗게 배치될 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 트레이 지지레일(81)은 도 6에서와 같이 창문 설치공간(3) 상부에 좌우 측방향으로 길다랗게 배치되어 수직형 재배 트레이로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 재배 트레이(30)에 대응하도록 한다.

트레이 연결구(82)는 재배 트레이(30)가 일체로 결합되는 것으로, 트레이 지지레일(81)을 따라 복수개의 트레이 연결구(82)가 서로 이격되게 배치된다. 이와 같은 트레이 연결구(82)는 트레이 지지레일(81)에 회전가능하게 고정되는 것으로, 재배 트레이(30)의 회전각도 조절이 가능해지도록 한다.

회전용 액추에이터(83)는 복수개의 트레이 연결구(82)와 연결되어 각 트레이 연결구(82)를 설정각도만큼 회전시키게 되는 것이다. 회전용 액추에이터(83)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있는데, 도 11의 (a)에서와 같이 각 트레이 연결구(82)에 직접 결합되는 복수개의 구동모터(831)로 이루어지거나, 도 11의 (b)에서와 같이 하나의 구동모터(831)에 연결된 기어열(832)에 복수개의 트레이 연결구(82)가 접속하는 구조로 이루어질 수도 있다.

조명장치(90)는 재배 트레이(30)에 설정패턴으로 설치되는 것으로, 전원공급장치(70)로부터 전원을 공급받아 발광하게 된다. 이와 같은 조명장치(90)는 도 12에서와 같이 재배 트레이(30)에 배치된 각 화분(32)의 상측 부위에 각각 배치되는 복수개의 LED 전등(91)으로 이루어질 수 있다. 물론 조명장치(90)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 조명장치(90)는 필요시 화분(32)으로의 광조사를 수행하게 된다.

태양광 감지센서(110)는 태양광의 현재 방향을 검출하게 되는 센서이다. 이와 같은 태양광 감지센서(110)는 컨트롤러(100)와 연결되어 태양광의 현재 방향 정보를 입력하게 된다.

컨트롤러(100)는 워터펌프(50), 전원공급장치(70), 트레이 회전장치(80), 조명장치(90)의 작동을 제어하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(100)는 태양광 감지센서(110)로부터 태양광의 현재 방향정보를 입력받아 태양광의 현재 방향에 대응하는 트레이 회전각도를 산출한 다음, 트레이 회전장치(80)를 제어하여 재배 트레이(30)가 산출된 트레이 회전각도로 배치되도록 한다. 여기서 컨트롤러(100)에 의해 산출되는 태양광의 현재 방향에 대응하는 트레이 회전각도는 태양광의 현재 방향에서 태양광의 조도(illumination)가 가장 커지는 트레이 회전각도를 의미하므로, 재배 트레이(30)에 배치된 태양전지(60)의 태양광 발전효율이 증대되는 한편, 재배 트레이(30)에 배치된 화분(32) 내 식물의 생장도 촉진된다. 또한 컨트롤러(100)는 시간조건이나 기상조건에 따라 필요시 조명장치(90)의 작동을 제어하여 화분(32) 내 식물 개체로 광조사가 이루어지도록 할 수 있다. 즉 태양광이 없는 야간이나 흐른 날씨의 주간에 조명장치(90)를 작동시켜 화분(32) 내 식물 개체로 광조사가 수행되도록 함으로써 식물의 생장을 촉진시킬 수 있다.

우수 포집장치(120)는 도 7에서와 같이 창문 설치공간(3) 상부에 외부로 노출되게 설치되는 것으로, 우수나 결로수를 식물 재배수로서 포집하고, 공기의 이동경로를 제공하게 된다. 우수 포집장치(120)는 우수나 결로수를 포집하여 필요시 보조적으로 식물 재배수로 공급하기 위한 것으로, 이와 같은 우수 포집장치(120)는 상부탱크(10)와 연통되어 포집된 식물 재배수를 상부탱크(10)로 공급하거나, 상부탱크(10)에 과잉공급된 식물 재배수를 전달받아 외부로 배출시키게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 우수 포집장치(120)는 우수나 공기가 유입되는 포집단(121)과 포집된 우수가 보관되는 탱크단(122)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

여기서 우수 포집장치(120)와 상부탱크(10)는 전후방향으로 이격되어 연결관(123)을 통해 연결되는데, 우수 포집장치(120)와 상부탱크(10) 사이에는 우수 포집장치(120)를 감싸는 단열 방수층(130)이 형성되어 실내외 간 열교환과 습기의 이동이 최소화되도록 한다.

외부프레임(140)은 창문 설치공간(3)을 둘러싸는 벽체(4)의 내주면에 설치되는 것으로, 상부탱크(10), 하부탱크(20), 재배 트레이(30)는 외부프레임(140)에 고정된다. 이와 같은 외부프레임(140)은 설정된 단면형상의 직선형 바(bar)로 이루어지는 프로파일(141)이 조립되어 구성되는 것이다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 재배수 공급배관 유닛(15), 재배수 배출배관 유닛(25)을 구비한다.

재배수 공급배관 유닛(15)은 상부탱크(10)와 연결되어 식물 재배수를 전달받게 되는 것으로, 재배 트레이(30) 상측에 재배 트레이(30)의 좌우 측방향을 따라 설정간격으로 배치되는 다수개의 공급용 트레이 지관(151)으로 이루어진다. 각 공급용 트레이 지관(151)은 도 12에서와 같이 재배 트레이(30)로 식물 재배수를 배출시키게 된다.

재배수 배출배관 유닛(25)은 도 13과 도 14에서와 같이 하부탱크(20)와 연결되어 재배 트레이(30)의 최하단으로 전달된 식물 재배수를 하부탱크(20)로 유도하게 되는 것으로, 재배 트레이(30)의 하단부 좌우 측방향을 따라 설정간격으로 배치되는 다수개의 배출용 트레이 지관(251)으로 이루어진다.

또한 재배 트레이(30)에 설치되는 화분(32)은 도 15의 (a)에서와 같이 분할된 다수의 식물 생장공간을 가지는 구조로 이루어질 수 있다. 여기서 화분(32)의 하단부는 도 15의 (a)와 (b)에서와 같이 식물 개체를 통과한 식물 재배수가 집수되고, 바닥면에 액적 노즐(323)을 형성하여 집수된 식물 재배수가 액적 상태로 낙하하도록 하는 집수탱크(321)로 이루어진다. 화분(32)의 상단부와 하단부을 분할하는 바닥면에는 통공(322)이 형성되어 화분(32) 내의 식물 재배수가 집수탱크(321)로 유입될 수 있도록 한다.

이와 같은 화분(32) 구조에 의해 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분(32)이 상하방향으로 이격 배치되어 있는 수직형 트레이 유닛(31)의 최상단 화분(32)에서 최하단 화분(32)까지 식물 재배수가 액적 상태로 단계적으로 낙하하면서 식물 개체에 골고루 식물 재배수가 공급된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 창문 설치공간(3) 내부에 식물 개체가 생장하는 다수의 화분이 배치되는 재배 트레이(30)를 갖는 윈도우 팜(farm) 구조의 식물공장이 설치됨에 따라, 창문과 식물공장이 단일한 시스템 구성으로 융합되므로 별도로 확장되어야 하거나 부가되어야 하는 설치공간이 요구되지 않아 공간활용도가 극대화되고, 상부탱크(10), 하부탱크(20), 워터펌프(50), 이송관(40)에 의한 식물 재배수 순환구성으로 구성의 단순화가 도모되며, 프로파일(141)로 이루어진 외부프레임(140)에 상부탱크(10), 하부탱크(20), 재배 트레이(30) 등이 견고하게 설치됨에 따라 설치 안정성이 향상된다.

특히 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 태양전지(60)가 재배 트레이(30)에 형성되어 식물 재배수 순환을 위한 워터펌프(50)에 필요한 전원의 공급이 태양전지(60)를 통해 이루어짐에 따라, 식물공장 시스템의 유지비용이 절감된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템은 태양전지(60)와 화분(32)이 상하방향으로 교번되게 배열되어 태양전지(60) 하측의 화분(32)으로 태양전지(60)에서 반사된 태양광이 입사되도록 하는 한편, 태양전지(60)에 연결된 조명장치(90)가 구비되어 조명장치(90)를 통해 화분(32)으로의 광조사가 수행될 수 있도록 함에 따라, 식물의 생장효율을 더욱 증대시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 창문 1a : 실외측 창문
1b : 실내측 창문 2 : 창틀
2a : 실외측 창틀 2b : 실내측 창틀
3 : 창문 설치공간 4 : 벽체
10 : 상부탱크 15 : 재배수 공급배관 유닛
151 : 공급용 트레이 지관 20 : 하부탱크
21 : 재배수 배출홀 25 : 재배수 배출배관 유닛
251 : 배출용 트레이 지관 30 : 재배 트레이
31 : 수직형 트레이 유닛 31a : 사각프레임형 트레이 유닛
31b : 판체형 트레이 유닛 311 : 수직바
312 : 수평바 32 : 화분
321 : 집수탱크 322 : 통공
323 : 액적 노즐 40 : 이송관
50 : 워터펌프 60 : 태양전지
70 : 전원공급장치 80 : 트레이 회전장치
81 : 트레이 지지레일 82 : 트레이 연결구
83 : 회전용 액추에이터 831 : 구동모터
832 : 기어열 90 : 조명장치
91 : LED 전등 100 : 컨트롤러
110 : 태양광 감지센서 120 : 우수 포집장치
121 : 포집단 122 : 탱크단
123 : 연결관 130 : 단열 방수층
140 : 외부프레임 141 : 프로파일

Claims (6)

1. 벽체의 개구(開口)된 창문 설치공간 상부에 배치되고, 식물 재배수가 보관되는 상부탱크와;
   상기 창문 설치공간 하부에 배치되고, 식물 재배수가 집수되는 하부탱크와;
   상기 상부탱크와 하부탱크 사이의 창문 설치공간에 배치되고, 다수의 식물 개체가 설정패턴으로 배열되어 개별 생장하게 되며, 상기 상부탱크로부터 식물 재배수를 공급받고, 식물 재배수를 상기 하부탱크로 배출시키는 재배 트레이와;
   상기 상부탱크와 하부탱크를 연결시키는 이송관과;
   상기 하부탱크와 이송관에 연결 설치되고, 상기 하부탱크에 집수된 식물 재배수를 상기 상부탱크로 펌핑시키는 워터펌프와;
   상기 재배 트레이에 설정패턴으로 배열되고, 태양광 발전을 수행하는 태양전지와;
   상기 태양전지와 연결되어 충전되고, 상기 워터펌프와 연결되어 전원을 공급하게 되는 전원공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   태양광의 현재 방향을 검출하게 되는 태양광 감지센서와;
   상기 재배 트레이와 연결되고, 상기 재배 트레이가 제자리에서 회전하도록 하는 트레이 회전장치 및;
   상기 태양광 감지센서로부터 태양광의 현재 방향정보를 입력받게 되고, 태양광의 현재 방향에 대응하는 트레이 회전각도를 산출하며, 상기 트레이 회전장치를 제어하여 상기 재배 트레이가 산출된 트레이 회전각도로 배치되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전식 창문 융합형 식물공간 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 재배 트레이는 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분이 상하방향으로 이격 배치되어 있는 수직형 트레이 유닛이 좌우 측방향으로 이격되어 형성되는 수직형 재배 트레이와, 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분이 좌우 측방향으로 배치되어 있는 수평형 트레이 유닛이 상하방향으로 이격되어 형성되는 수평형 재배 트레이 중에서 선택된 어느 하나이고,
   상기 수직형 트레이 유닛과 수평형 트레이 유닛은 좌우로 이격된 복수개의 수직바와 상하로 이격된 복수개의 수평바를 포함하는 구성의 사각프레임형 트레이 유닛과, 직사각형 평판체로 이루어지는 판체형 트레이 유닛 중에서 선택된 어느 하나이되,
   상기 태양전지와 화분은 상하방향으로 서로 교번되게 배열되는 한편, 상기 수직형 트레이 유닛과 수평형 트레이 유닛 중에서 선택된 어느 하나의 외측 표면부위(S)에 부착되는 상기 태양전지로부터 외측 방향으로 이격된 위치에서 상기 화분이 배치되어 상기 태양전지로부터 반사되는 태양광이 상기 화분으로 입사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전식 창문 융합형 식물공간 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 재배 트레이는 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분이 상하방향으로 이격 배치되어 있는 수직형 트레이 유닛이 좌우 측방향으로 이격되어 형성되는 수직형 재배 트레이와, 식물 개체가 심겨 있는 다수개의 화분이 좌우 측방향으로 배치되어 있는 수평형 트레이 유닛이 상하방향으로 이격되어 형성되는 수평형 재배 트레이 중에서 선택된 어느 하나이되,
   상기 수직형 트레이 유닛과 수평형 트레이 유닛이 직사각형 평판체로 된 태양전지로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전식 창문 융합형 식물공간 시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 재배 트레이에 설정패턴으로 설치되고, 상기 전원공급장치와 연결되어 전원을 공급받게 되는 조명장치와;
   상기 조명장치의 작동을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하여,
   시간조건이나 기상조건에 따라 상기 조명장치에 의해 식물 개체로 광조사가 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전식 창문 융합형 식물공간 시스템.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 트레이 회전장치는 상기 창문 설치공간 상부에 좌우 측방향과 상하방향 중에서 선택된 어느 하나의 방향으로 배치되는 트레이 지지레일과;
   상기 트레이 지지레일에 회전가능하게 설치되고, 상기 재배 트레이가 연결되면서 지지고정되어 상기 재배 트레이의 회전각도 조절이 가능해지도록 하는 트레이 연결구 및;
   상기 트레이 연결구)와 연결되어 상기 트레이 연결구를 설정각도만큼 회전시키게 되는 회전용 액추에이터를 포함하는 구성으로 이루어져 상기 재배 트레이가 제자리에서 회전하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전식 창문 융합형 식물공장 시스템.
   

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