KR20180111338A - Smart glass for plant cultivation and plant cultivation apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are smart glass for plant cultivation and a plant cultivation system using natural light and the smart glass. The smart glass for plant cultivation according to an embodiment of the present invention includes: a transparency adjusting member which is turned into a transparent state or changed into an opaque state according to the supply or cutoff of the power source; and a wavelength selective film laminated on the inside or outside of the transparency adjusting member.

Description

작물재배용 스마트 글래스 및 이를 이용한 자연채광 작물재배 시스템{Smart glass for plant cultivation and plant cultivation apparatus using the same}Technical Field [0001] The present invention relates to a smart glass for cultivating crops and a method for cultivating natural light crops using the same,

본 발명은 작물재배용 스마트 글래스 및 이를 이용한 자연채광 작물재배 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온실 내 작물에 맞추어 태양광의 조도, 파장을 조절할 수 있는 작물재배용 스마트 글래스 및 이를 이용한 자연채광 작물재배 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart glass for cultivating crops and a system for cultivating a natural mining crop using the same. More particularly, the present invention relates to a smart glass for cultivating crops capable of adjusting the illuminance and wavelength of sunlight in accordance with crops in a greenhouse, .

일반적으로 온실 또는 하우스에서 재배되는 작물은 온도, 습도, 일사량, 급수, 이산화탄소 등의 영향을 통해 작물의 성장속도, 소출량, 맛 등의 품질이 영향을 받는다.Generally, crops grown in greenhouses or houses are influenced by factors such as temperature, humidity, solar radiation, water supply, and carbon dioxide.

최근 농업은 정보통신기술(ICT), 바이오기술(BT), 녹색기술(GT) 등 첨단 기술이 융합된 형태로 진화하고 있다. ICT를 접목한 스마트 농업은 생산물의 품질과 생산 효율을 높이는 데 기여할 수 있어, 노동인구 및 농지 감소, 기후변화에 따른 기상이변 등의 문제를 해결할 수 있는 방안으로 떠오르고 있다.Recently, agriculture has evolved into a fusion of advanced technologies such as information and communication technology (ICT), biotechnology (BT), and green technology (GT). Smart farming, which combines ICT, can contribute to improving product quality and production efficiency. It is emerging as a way to solve problems such as the decrease of the working population and agricultural land and the weather change due to climate change.

한편, 최근 들어, 작물의 종류나 생장 단계 등에서 태양광에 있는 파장에 따라서 작물의 생장에 차이가 있다는 것이 알려져 있다. 작물의 생장을 촉진하기 위해서는 작물의 종류나 생장 단계에 따라서 적절한 파장이 흡수되도록 제어할 필요가 있다.On the other hand, it is known that there is a difference in the growth of crops depending on wavelengths in the sunlight in the kind of crops and the growth stage in recent years. In order to promote the growth of crops, it is necessary to control so that appropriate wavelengths are absorbed in accordance with the type of crops and the growth stage.

이러한 연구의 일환으로, 작물을 촉성(促成) 또는 억제(抑制) 재배하거나, 연중 계속해서 농산물을 생산하거나, 또는 노지(露地)에서 재배가 되지 않는 특수 농작물을 재배하기 위해 유리온실 또는 인공광을 이용한 식물재배장치가 널리 이용되고 있다.As part of this research, we have used greenhouses or artificial light to grow crops, to encourage or suppress crops, to produce agricultural products all year round, or to grow special crops that are not cultivated in open fields. Plant cultivation equipment is widely used.

유리온실 내부는 태양열에 의해 외부에 비해 고온이 유지되며, 태양광의 대부분이 유리를 투과하여 식물체에 전달되므로 작물의 생장에 매우 유리한 환경이 조성되기는 하나, 작물의 종류 또는 생장단계에 따라 광량 및 파장을 조절할 수 없는 단점이 있다. 특히, 여름철 햇빛과 자외선의 강도가 지나치게 강하면 작물이 열해를 입어 발육이 위축되고 병해를 입게 될 뿐만 아니라 심한 경우 작물이 고사하게 되는 문제가 발생한다.The inside of the glasshouse is kept at a higher temperature than the outside due to the solar heat, and most of the sunlight is transmitted to the plant through the glass so that an environment favorable for the growth of crops is created, but depending on the type of crop or growth stage, Can not be controlled. In particular, if the intensity of sunlight and ultraviolet rays is too strong in summer, the crops will be damaged by heat, which may result in the development of diseases and diseases, as well as the problem that crops are severely damaged.

인공광을 이용한 식물공장의 경우에도 LED광의 조절을 통해 조도와 파장 등을 조절하고 있으나, 인공광을 설치하기 위한 초기비용과 운영비가 과다하고 자연광에 비해 재배작물의 성분 및 색감 등에서 품질이 떨어지는 문제가 있다.Even in the case of plant factories using artificial light, the light intensity and wavelength are controlled through adjustment of the LED light. However, there is a problem that the initial cost and operating cost for installing artificial light are excessive, and the quality of the cultivated crop is poor compared with natural light .

대한민국 공개특허 제2002-0002420호Korean Patent Publication No. 2002-0002420 대한민국 등록특허 제10-1681581호Korean Patent No. 10-1681581 대한민국 등록특허 제10-1049506호Korean Patent No. 10-1049506

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 작물 재배에 필요한 광량 및 파장을 선택할 수 있는 작물재배용 스마트 글래스 및 이를 이용한 자연채광 작물재배 시스템에 관한 것이다.The present invention is directed to a smart glass for cultivating crops and a natural mining crop cultivation system using the same, which can select light quantity and wavelength required for crop cultivation.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전원의 공급 또는 차단에 따라 각각 투명 상태로 되거나 불투명 상태로 가변되는 투명조절부재; 및 상기 투명조절부재의 내측 또는 외측에 적층되는 파장선택필름;을 포함하는 작물재배용 스마트 글래스가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display comprising: a transparent adjusting member that is transparent or variable to an opaque state according to supply or cutoff of a power source; And a wavelength selection film laminated on the inside or outside of the transparent regulating member.

상기 투명조절부재는, 고분자 분산형 액정(PDLC)으로 이루어져 빛을 투과시키거나 산란시키는 PDLC층, 상기 PDLC층의 전방면과 후방면에 각각 형성되고 인듐-주석 산화물이 코팅된 ITO층, 상기 ITO층의 전방면과 후방면에 각각 형성된 EVA필름층 및 각각의 EVA필름층의 외면에 형성된 기판층을 포함할 수 있다.The transparent control member includes a PDLC layer made of a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) and transmitting or scattering light, an indium-tin oxide coated ITO layer formed on the front and rear surfaces of the PDLC layer, An EVA film layer formed on the front and rear surfaces of the layer, and a substrate layer formed on the outer surface of each EVA film layer.

또한, 상기 기판층은 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름으로 마련될 수 있다.The substrate layer may be an ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene) film.

또한, 상기 파장선택필름은 전방의 ITO층과 EVA 필름 사이 또는 후방의 ITO층과 EVA 필름 사이 중 적어도 어느 한 곳에 적층될 수 있다.In addition, the wavelength selection film may be laminated on at least one of the ITO layer and the EVA film in front, or between the ITO layer and the EVA film in the rear.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 작물이 재배되는 재배베드가 구비된 재배실을 포함하는 작물재배장치; 상기 작물재배장치 내로 외부의 태양광을 유도하는 채광장치; 상기 채광장치 또는 상기 작물재배장치의 재배실 내에 설치되며, 상기 채광기로 유도된 빛을 재배식물에 선택적으로 투과하는 투명조절부재와 상기 투명조절부재의 내측 또는 외측에 적층되어 특정 파장만을 투과시키는 파장선택필름으로 구성된 작물재배용 스마트 글래스;를 포함하는 자연채광 작물재배 시스템이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a crop cultivation apparatus including a cultivation room provided with a cultivation bed where crops are grown; A mining device for guiding outside sunlight into the crop growing device; A transparent regulating member installed in the cultivation room of the mining device or the crop cultivation device and selectively transmitting the light guided to the mining device to the cultivated plant, and a wavelength control device which is laminated on the inside or outside of the transparent regulating member, A natural mining crop cultivation system including a smart glass for growing crops composed of a selected film can be provided.

상기 투명조절부재는 전원의 공급 또는 차단에 따라 각각 투명 상태로 되거나 불투명 상태로 가변되되, 고분자 분산형 액정(PDLC)으로 이루어져 빛을 투과시키거나 산란시키는 PDLC층, 상기 PDLC층의 전방면과 후방면에 각각 형성되고 인듐-주석 산화물이 코팅된 ITO층, 상기 ITO층의 전방면과 후방면에 각각 형성된 EVA필름층 및 각각의 EVA필름층의 외면에 형성된 ETFE층을 포함할 수 있다.The PDLC layer may include a PDLC layer formed of a polymer dispersed liquid crystal (PDLC), which transmits or scatters light. The PDLC layer may be transparent or opaque, An indium tin oxide coated ITO layer, an EVA film layer formed on the front and rear surfaces of the ITO layer, and an ETFE layer formed on the outer surface of each EVA film layer.

본 발명의 실시예들은 투명도 조절을 통해 태양광의 광량을 조절할 수 있으며, 재배 작물에 맞는 태양광의 파장을 선택할 수 있는 작물재배용 스마트 글래스를 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention can provide a smart glass for cultivating crops which can adjust the light quantity of sunlight through transparency and select the wavelength of sunlight suitable for a cultivated crop.

또한, 자연광을 작물재배장치 또는 식물공장 등에 적용할 수 있어 기존 인공광 식물공장 대비 에너지 효율이 높고 설치비 및 운영비를 절감할 수 있으며, 자연광을 활용하기 때문에 작물 고유의 색감을 유지할 수 있어 인공광 대비 농산물의 품질을 개선할 수 있다. In addition, it is possible to apply natural light to crop planting equipment or plant factories, and thus it is possible to save energy cost, installation cost and operating cost compared to existing artificial light plant factories. Since natural light is used, the color of original crops can be maintained. Quality can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물재배용 스마트 글래스의 적층 구조도이다.
도 2는 작물재배용 스마트 글래스의 투명, 불투명 상태의 작동 상태도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 자연채광 작물재배 시스템의 구조도이다.
도 4는 도 3의 자연채광 작물재배 시스템의 채광기의 사시도이다.
도 5는 도 3의 자연채광 작물재배 시스템의 광도관의 개략도이다.
도 6은 도 3의 광도관의 단면 구조도이다.
1 is a laminated structure view of a smart glass for growing a crop according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an operational state diagram of a transparent and opaque state of a smart glass for growing a crop. Fig.
3 is a structural view of a natural mining crop cultivation system according to another embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of the mining equipment of the natural mining crop growing system of FIG.
Figure 5 is a schematic view of the light pipe of the natural mining crop growing system of Figure 3;
6 is a sectional view of the light guide tube of FIG.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. Of course.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물재배용 스마트 글래스의 적층 구조도이고, 도 2는 작물재배용 스마트 글래스의 투명, 불투명 상태의 작동 상태도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연채광 작물재배 시스템의 구조도이고, 도 4는 자연채광 작물재배 시스템의 채광기의 사시도이며, 도 5는 자연채광 작물재배 시스템의 광도관의 개략도이며, 도 6은 자연채광 작물재배 시스템의 광도관의 단면 구조도이다.FIG. 1 is a laminated structure diagram of a smart glass for cultivating a crop according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a transparent state view of a smart glass for cultivating crops, and FIG. Fig. 5 is a schematic view of a light pipe of a natural mining crop growing system, Fig. 6 is a schematic view of a light pipe of a natural mining crop growing system, Fig. It is a structural diagram.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작물재배용 스마트 글래스(1)는, 전원의 공급 또는 차단에 따라 각각 투명 상태로 되거나 불투명 상태로 가변되는 투명조절부재(10)와, 투명조절부재(10)의 내측에 적층되는 파장선택필름(15)을 포함한다.Referring to these drawings, a smart glass 1 for cultivating a crop according to an embodiment of the present invention includes a transparent adjustment member 10 which is changed to a transparent state or an opaque state according to supply or cutoff of a power source, And a wavelength selection film (15) laminated on the inner side of the member (10).

투명조절부재(10)는, 고분자 분산형 액정(PDLC)으로 이루어져 빛을 투과시키거나 산란시키는 PDLC층(11), PDLC층(11)의 전방면과 후방면에 각각 형성되고 인듐-주석 산화물이 코팅된 ITO층(12), ITO층(12)의 전방면과 후방면에 각각 형성된 EVA필름층(13), 각각의 EVA필름층(13)의 외면에 형성된 기판층(14)으로 구성된다.The transparent regulating member 10 comprises a PDLC layer 11 made of a polymer dispersed liquid crystal (PDLC), which transmits or scatters light, a transparent electrode layer 11 formed on the front and rear surfaces of the PDLC layer 11, and indium- A coated ITO layer 12, an EVA film layer 13 formed on the front and rear surfaces of the ITO layer 12, and a substrate layer 14 formed on the outer surface of each EVA film layer 13.

여기서, 상기 PDLC층(11)은 액정표시장치(LCD)에 사용되는 액정셀의 하나로, 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal)으로 이루어져 전원의 공급이 없으면 액정 분자의 방향이 불규칙해지고 매체와의 굴절률이 다른 계면에서 산란을 일으키게 되어 불투명 상태가 되며, 전원이 공급되면 액정의 방향이 가지런하게 되고 양자의 굴절률이 일치하여 광투과 상태가 된다.Here, the PDLC layer 11 is one of liquid crystal cells used in a liquid crystal display (LCD), and is formed of a polymer dispersed liquid crystal. When the power is not supplied, the direction of the liquid crystal molecules becomes irregular, The scattering occurs at the interface where the refractive index is different and becomes opaque. When the power is supplied, the directions of the liquid crystals are aligned and the refractive indexes of the liquid crystals coincide with each other.

ITO층(12)은 인듐-주석 산화물(ITO)을 PET나 폴리에틸렌 등과 같은 필름에 진공증착을 통해 피복시킨 것으로 얇고 평평한 디스플레이의 투명전극의 재료로 사용된다. ITO는 적외선 차단 성능이 우수하므로 필름의 두께를 두껍지 않게 하고도 효과적으로 적외선을 차단시킬 수 있는 부수적인 효과도 얻을 수 있다.The ITO layer 12 is formed by depositing indium-tin oxide (ITO) on a film such as PET or polyethylene by vacuum evaporation, and is used as a material for a transparent electrode of a thin flat display. Since ITO has excellent infrared ray shielding ability, it is possible to obtain additional effects that effectively block the infrared ray even if the thickness of the film is not thick.

한편, 도면에 도시되지는 않았으나 본 발명의 작물재배용 스마트 글래스(1)는 광 투과량의 조절을 위해 전원공급부(12a)로부터 구동 전원 인가시 적어도 일 부분만이 동작하도록 할 수 있다. 즉, ITO층(12)을 패터닝하여 수 개의 서브전극으로 구획하고 각각의 서브전극을 서로 절연상태로 하여 PDLC층(11)의 일부 영역에만 전원을 인가하면 광 투과량을 조절할 수 있다.Although not shown in the drawing, the smart glass 1 for cultivating a crop according to the present invention can operate at least a part of the driving power applied from the power supply unit 12a for adjusting the light transmission amount. That is, when the ITO layer 12 is patterned to divide into several sub-electrodes and each sub-electrode is insulated from each other, power is applied to only a part of the PDLC layer 11, the light transmission amount can be controlled.

기판층(14)은 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름이 사용된다. ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene)는 플로로카본(flourocarbon)에 바탕을 둔 중합체이다. ETFE는 부식과 온도변화에 대해 강한 저항력을 가지고 있으며, 비닐 소재의 특성상 매우 가볍고 유연하며, 일광 투사율이 높은 장점이 있다. ETFE 필름 기존 유리기판보다 가벼워 투명조절부재(10)의 무게를 현저히 가볍고 유연성 있게 만들 수 있어 온실 또는 작물재배장치의 곡선 부분에도 설치할 수 있다. As the substrate layer 14, an ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene) film is used. ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene) is a polymer based on flourocarbon. ETFE has strong resistance against corrosion and temperature change. It is very light and flexible due to the nature of vinyl material and has a high sunlight projection rate. The ETFE film is lighter than conventional glass substrates, making the weight of the transparent control member (10) considerably lighter and more flexible, so that it can be installed in the curved portion of the greenhouse or crop growing apparatus.

이와 같이, PDLC층(11)을 2장의 기판층(14)의 사이에 개재하여 구성하되, 이때 2장의 기판층(14)의 내측면에는 투명한 전극인 ITO층(12)이 형성되고, 마주보는 2장의 ITO층(12)의 사이에 고분자 분산형 액정(PLDC)을 채우고 밀봉한 형태로 형성할 수 있다.In this way, the PDLC layer 11 is interposed between the two substrate layers 14. At this time, the ITO layer 12, which is a transparent electrode, is formed on the inner surface of the two substrate layers 14, (PLDC) may be filled between the two ITO layers 12 and sealed.

이하에서, 도 2를 참고하여 투명과 불투명의 가변 상태를 설명하면, 마주보는 ITO층(12)에 전원공급부(12a)로부터 전원을 인가하면 PDLC층(11)의 내부의 고분자 분산형 액정이 전기장에 의해 일정한 방향을 갖도록 배열되어 빛이 투과할 수 있도록 투명한 상태가 된다(도 2(a)의 투명 모드). 이때, 시야각은 150~170도, 투과도는 78% 이상을 나타낸다. 반면에 전원을 인가하지 않은 상태에서는 PDLC층(11)의 내부의 고분자 분산형 액정이 임의적으로 불규칙하게 배열되므로 입사되는 빛이 산란되어 불투명한 상태가 된다(도 2(b)의 불투명 모드).2, when the power is supplied from the power supply unit 12a to the opposing ITO layer 12, the polymer dispersed liquid crystal in the PDLC layer 11 becomes an electric field (see FIG. 2) (Transparent mode in Fig. 2 (a)) so as to allow light to pass therethrough. At this time, the viewing angle is 150 to 170 degrees and the transmittance is 78% or more. On the other hand, when the power source is not applied, the polymer dispersed liquid crystals inside the PDLC layer 11 are randomly arranged randomly, so that incident light is scattered to become opaque (opaque mode of FIG. 2 (b)).

또한, 전술한 바와 같이 패터닝을 통해 수 개의 서브전극으로 구획되고 각각 절연된 ITO층(12)을 사용하여 PDLC층(11)의 일부 영역에만 전원을 인가함으로써 일부 불투명 모드에 의해 태양광 투과량을 조절할 수 있다In addition, as described above, the solar light transmittance is controlled by some opaque mode by applying power to only a part of the PDLC layer 11 using the insulated ITO layer 12 partitioned into several sub-electrodes through patterning Can

파장선택필름(15)은 투명조절부재(10)의 내측 또는 외측에 적층될 수 있다. 즉, 전방의 ITO층(12)과 EVA 필름층(13) 사이 또는 후방의 ITO층(12)과 EVA필름층(13) 사이 중 적어도 어느 한 곳에 적층되거나, 전방 기판층(14)의 전면 또는 후방 기판층(14) 후면에 적층될 수 있다. The wavelength selecting film 15 may be laminated on the inner side or the outer side of the transparent adjusting member 10. The front substrate layer 14 or the front substrate layer 14 may be laminated at least either between the front ITO layer 12 and the EVA film layer 13 or between the rear ITO layer 12 and the EVA film layer 13, And may be stacked on the rear surface of the rear substrate layer 14.

이러한 파장선택필름(15)은 기재인 수지에 포함되는 염료의 종류에 따라 선택적으로 특정 파장의 빛을 흡수하고 나머지 파장 영역의 빛을 반사 및 통과시킨다. 결국, 어떤 특성의 염료를 사용하느냐에 따라 반사, 흡수 및 통과할 빛의 파장대가 결정된다.The wavelength selective film 15 selectively absorbs light of a specific wavelength depending on the kind of the dye contained in the base resin and reflects and transmits the light of the remaining wavelength range. Ultimately, depending on the nature of the dye, the wavelength of the light to be reflected, absorbed and passed through is determined.

일반적으로, 작물을 포함하는 식물은 입사광의 파장에 반응하여 식물의 생장 단계를 조절하는 광수용 색소가 있다. 식물의 생장 단계에 관여하는 광수용 색소로는 예를 들어서, 엽록소(Chlorophyll)와 카로테노이드(Carotenoids), 안토시아닌(anthocyanins), 파이토크롬(phytochrome) 등이 있을 수 있다. 이들 광수용 색소의 최대 흡수 파장은, 엽록소 a의 경우, 430nm과 662nm~664nm이고, 엽록소 b의 경우 453nm~460nm와 642nm~647nm이다. 카로테노이드는 대략 430nm~500nm, 640nm~660nm이고, 파이토크롬의 경우, Pr(청록색)은 650nm~670nm이고, Pfr(녹색)은 705nm~740nm이다. 그리고 안토시아닌은 530nm~540nm이다. 이와 같이, 생장 단계에 따라 식물의 최대 흡수 파장이 다르다.Generally, plants containing crops have light-accepting pigments that respond to the wavelength of the incident light and regulate the plant's growth. Examples of light receiving pigments involved in the growth stage of a plant include chlorophyll and carotenoids, anthocyanins, phytochrome, and the like. The maximum absorption wavelengths of these light receiving dyes are 430 nm and 662 nm to 664 nm in the case of chlorophyll a, and 453 nm to 460 nm and 642 nm to 647 nm in the case of chlorophyll b. The carotenoids are approximately 430 nm to 500 nm and 640 nm to 660 nm. In the case of phytochrome, Pr (cyan) is 650 nm to 670 nm and Pfr (green) is 705 nm to 740 nm. And anthocyanin is 530nm ~ 540nm. Thus, the maximum absorption wavelength of the plant varies depending on the growth stage.

또한, 재배하는 작물에 따라 다양한 생장 변화 패턴이 있다. 예를 들어 입줄기 채소의 대표적인 상추의 경우, 종자 발아 이후에 우선적으로 영양 생장만 필요하다. 그 이유는 상추가 생식 생장을 하여 꽃대가 올라오면 그 상추는 상품가치가 없기 때문이다. 단, 적상추의 경우, UV-A 자외선 영역을 조사하여 엽록소 파괴를 통한 안토시아닌의 발현이 필요하다. 반대로, 열매 채소의 경우, 얼마 동안의 영양생장 이후에 생식생장이 필요하다. 또한, 열매의 색 발현을 위해 출하 전에 충분한 UV-A 자외선 영역의 조사가 필요하다.In addition, there are various patterns of growth change depending on the crop to be cultivated. For example, in the case of representative lettuce of the mouth vegetable, only germination is necessary after seed germination. The reason for this is that when lettuce grows and grows up, the lettuce is not worth the commodity. However, in the case of red lettuce, anthocyanin expression through chlorophyll breakage is required by irradiating UV-A ultraviolet region. Conversely, in the case of fruit vegetables, reproductive growth is necessary after a period of nutritional growth. In addition, sufficient UV-A ultraviolet radiation is required before shipment to express the color of the fruit.

또한, 알려진 바에 의하면, 태양광 중 청색광(파장 400~500nm)과 적색광(파장 610~700nm)이 다른 파장대의 빛보다도 식물의 광합성 효율을 크게 증진시킴으로써 작물 생육장을 촉진한다.It is also known that blue light (400-500 nm) and red light (wavelengths 610-700 nm) in sunlight greatly enhance plant photosynthesis efficiency than light of different wavelengths, thereby promoting crop growth.

이처럼, 재배하는 작물의 종류 및 작물의 생장 단계에 따라 작물이 필요로 하는 최대 흡수 파장이 다르게 나타난다. 이들 알려진 작물별 효과가 높은 가시광선 파장대를 정리하면 다음과 같다.As such, the maximum absorption wavelength required by the crop varies depending on the type of crop to be cultivated and the stage of growth of the crop. The visible wavelength spectrum of these known crops is summarized as follows.

Figure pat00001
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파장선택필름(15)의 실시예로서, 적색광이 주로 필요한 경우 파장선택필름(15)에 녹색의 보색인 적색의 형광안료를 함유시킴으로써, 녹색의 광(중파장 성분의 광)을 흡수시켜 적색의 광(장파장 성분의 광)만을 투과시킬 수도 있다.As an example of the wavelength selecting film 15, when the red light is mainly required, the wavelength selecting film 15 contains a red fluorescent pigment which is a complementary color of green, thereby absorbing green light (medium wavelength component light) It is possible to transmit only light (light having a long wavelength component).

식물의 광합성 작용은 청색 파장(320~470 nm) 및 적색 파장(520~620 nm)에서 나타나는데, 특히 청색 파장(320~470 nm)에서 더 많이 나타난다. 그러나 청색 파장만 너무 강하면 광합성 중 활성산소를 만들게 되고, 이는 식물의 스트레스를 발생시킬 수 있다. 따라서, 청색 파장과 적색 파장을 동시에 투과할 수 있도록 보라색 형광안료를 사용할 수 있다.Plant photosynthesis occurs at blue wavelengths (320 to 470 nm) and red wavelengths (520 to 620 nm), especially at blue wavelengths (320 to 470 nm). However, if only the blue wavelength is too strong, it will produce active oxygen during photosynthesis, which can cause stress of the plant. Therefore, a purple fluorescent pigment can be used so that the blue wavelength and the red wavelength can be simultaneously transmitted.

파장선택필름(15)의 또 다른 실시예로서, 파장선택필름(15)은 단순히 자외선 차단 필름, 또는 자외선 적외선 동시 차단 필름이 사용될 수 있다. 어떤 필름을 사용하느냐는 재배하고자 하는 작물의 종류에 따라 달라질 수 있다.As another embodiment of the wavelength selection film 15, the wavelength selection film 15 may be simply an ultraviolet shielding film, or an ultraviolet infrared shielding film. Which film you use depends on the type of crop you want to cultivate.

자외선 차단 필름은 공지된 자외선 차단 필름 제조방법 또는 현재 시중에서 판매되고 있는 자외선 차단 필름을 사용할 수 있다.The ultraviolet barrier film may be a known ultraviolet barrier film production method or a commercially available ultraviolet barrier film.

종래 공지된 자외선 차단 필름의 제조예를 살펴보면, 기재수지인 저밀도 폴리에틸렌 수지는 용융흐름지수가 0.3∼4.0g/10분(ASTM D1238)이고 밀도가 0.910∼0.930g/cm3(ASTM D1505)인 것이고, 선형저밀도 폴리에틸렌 수지는 용융흐름지수가 0.5∼2.0g/10분(ASTM D1238)이고 밀도가 0.900∼0.940g/cm3인 것이다. 또한 에틸렌비닐아세테이트 수지는 용융흐름지수가 0.3∼2.0g/10분 (ASTM D1238)이고 밀도가 0.920∼0.940g/cm3(ASTM D1505)이며 비닐아세테이트의 함유량이 3∼15% 인 것이다. 또한, 이들 열가소성 수지의 혼합물을 기재수지로 사용할 수 있다.A low density polyethylene resin as a base resin has a melt flow index of 0.3 to 4.0 g / 10 min (ASTM D1238) and a density of 0.910 to 0.930 g / cm < 3 > (ASTM D1505) The linear low density polyethylene resin has a melt flow index of 0.5 to 2.0 g / 10 min (ASTM D 1238) and a density of 0.900 to 0.940 g / cm 3. Also, the ethylene vinyl acetate resin has a melt flow index of 0.3 to 2.0 g / 10 min (ASTM D1238), a density of 0.920 to 0.940 g / cm 3 (ASTM D1505) and a vinyl acetate content of 3 to 15%. Further, a mixture of these thermoplastic resins can be used as a base resin.

또한, 유기계 자외선 흡수제로 사용되는 벤조트리아졸계 자외선 흡수제는 근자외선 흡광도 영역인 λmax 가 300나노미터에서 360나노미터 영역인 2-(2'-하이드록시-5'-메틸페닐)-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터어셔리부틸페닐)-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터어셔리부틸페닐)-5-클로오로벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터어셔리-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3'-터어셔리부틸-5'-메틸페닐)-5-클로오로벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터어셔리부틸페닐)-5-클로오로벤조트리아졸등을 단독 혹은 2 이상으로 혼합한 자외선 흡수제를 수지 100 중량부에 대해 0.1∼2.0 중량부 적용할 수 있다. 특히 바람직하게는 융점이 폴리올레핀과 근접되어 있어 폴리올레핀과의 상용성이 우수한 2-(2'-하이드록시-3',5'-디터어셔리-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3'-터어셔리부틸-5'-메틸페닐)-5-클로오로벤조트리아졸을 단독 혹은 혼합한 자외선 흡수제를 사용한다. 이때 자외선 영역에서의 λmax 가 300나노미터에서 360나노미터 영역이며, 바람직하게는 λmax가 320나노미터에서 360나노미터 영역이다. 이때 자외선 흡수제의 함량은 수지 100 중량부에 0.1∼2.0 중량부를 적용하는 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 1.0∼2.0 중량부의 자외선 흡수제를 사용할 때 폴리올레핀 농업용 필름의 내후성을 높일 수 있으며 효과적인 근자외선 차단성을 나타낸다. 따라서 자외선 흡수제의 함량이 0.1중량부 미만이면 자외선 차단효과가 미흡하고, 함량이 2.0 중량부 초과이면 필름의 황변현상이 일어날 수 있다.Further, the benzotriazole-based ultraviolet absorber used as the organic-based ultraviolet absorber is 2- (2'-hydroxy-5'-methylphenyl) -benzotriazole having a near ultraviolet absorbance range λmax of 300 nanometers to 360 nanometers, - (2'-hydroxy-3 ', 5'-diastereoisopropylphenyl) -benzotriazole, 2- (2'- (2'-hydroxy-3'-tert-butylphenyl) -2H-benzotriazole, 2- (2'- -5'-methylbenzyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3 ', 5'-diasteryribbutylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, May be applied in an amount of 0.1 to 2.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin. Especially preferred are 2- (2'-hydroxy-3 ', 5'-diastereamyl-amylphenyl) -2H-benzotriazole, 2- ( Hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole is used alone or in combination with an ultraviolet absorber. In this case,? Max in the ultraviolet region is in the range of 300 to 360 nanometers, preferably in the range of 320 to 360 nanometers. The content of the ultraviolet absorber is preferably 0.1 to 2.0 parts by weight per 100 parts by weight of the resin, more preferably 1.0 to 2.0 parts by weight of the ultraviolet absorber can increase the weatherability of the polyolefin agricultural film, . Therefore, if the content of the ultraviolet absorber is less than 0.1 parts by weight, the ultraviolet blocking effect is insufficient. If the content is more than 2.0 parts by weight, yellowing of the film may occur.

또한, 무기계 자외선 흡수제로 사용되는 산화아연은 산화아연의 함량이 95% 이상이어야 하며, 바람직하게는 99% 이상이어야 한다. 또한 납, 카드뮴, 철의 함량은 0.005% 이하이어야 하며, 바람직하게는 0.002% 이하인 것을 선정하여 사용하여야 한다. 이때 바람직한 무기 자외선 흡수제 산화아연의 함량은 0.05∼1.0 중량부이고, 더욱 바람직하게는 0.1∼1.0 중량부의 산화아연을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이때 산화아연의 평균입자크기는 1∼100μm 의 산화아연이며, 더욱 바람직하게는 1∼20μm의 크기를 지니는 산화아연이다.The content of zinc oxide in the zinc oxide used as the inorganic ultraviolet absorber should be 95% or more, preferably 99% or more. The content of lead, cadmium and iron should be 0.005% or less, preferably 0.002% or less. In this case, the content of the inorganic ultraviolet absorber zinc oxide is preferably 0.05 to 1.0 part by weight, more preferably 0.1 to 1.0 part by weight, based on zinc oxide. Also, the average particle size of zinc oxide at this time is zinc oxide of 1 to 100 m, more preferably zinc oxide of 1 to 20 m.

자외선 및 적외선을 동시에 차단하는 기능을 가지는 파장선택필름(15)의 제조예를 살펴보면, 합성수지 기재 및 첨가제로 이루어지며, 첨가제로 운모(Mica), 산화주석(Tin Oxide), 산화철(Iron Oxide), 및 이산화티탄(Titanium Dioxide)을 포함하여 제조된다. 좀 더 구체적으로는 상기 합성수지 기재 80 ~99중량부, 상기 운모 0.48 ~9.60 중량부, 상기 산화주석 0.005 ~0.100 중량부, 상기 산화철 0.005 ~0.10 중량부, 상기 이산화티탄 0.510 ~10.200 중량부가 포함될 수 있다.(Mica), tin oxide (ITO), iron oxide (ITO), iron oxide (ITO), or the like as an additive, as an example of production of the wavelength selective film 15 having a function of blocking ultraviolet rays and infrared rays simultaneously. And titanium dioxide (Titanium Dioxide). More specifically, it may include 80 to 99 parts by weight of the synthetic resin base, 0.48 to 9.60 parts by weight of the mica, 0.005 to 0.100 parts by weight of the tin oxide, 0.005 to 0.10 parts by weight of the iron oxide, and 0.510 to 10.200 parts by weight of the titanium dioxide .

본 발명의 상기 합성수지 기재는 에틸렌 초산비닐 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 에틸렌/에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/부틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체로 이루어진 군에서 하나를 선택할 수 있다.The synthetic resin base material of the present invention can be obtained by copolymerizing an ethylene / vinyl acetate copolymer, an ethylene / butyl acrylate copolymer, an ethylene / butyl acrylate copolymer, a low density polyethylene, a linear low density polyethylene, a polyvinyl chloride, an ethylene / ethyl acrylate copolymer, Hexene copolymer, and ethylene / vinyl acetate copolymer.

도 3은 본 발명의 스마트 글래스를 이용한 자연채광 작물재배 시스템을 나타낸다. 자연채광 작물재배 시스템(2)은 재배베드(미도시)가 구비된 재배실(21)을 포함하는 작물재배장치(20)와, 재배실(21) 내에 태양광을 유도하는 채광장치(30)와, 작물재배용 스마트 글래스(1)를 포함한다.Fig. 3 shows a natural mining crop cultivation system using the smart glass of the present invention. The natural mining crop growing system 2 includes a crop cultivation apparatus 20 including a cultivation room 21 provided with a cultivation bed (not shown), a mining apparatus 30 for introducing sunlight into the cultivation room 21, And a smart glass 1 for cultivating crops.

본 실시예에서 작물재배장치(20)는 다단의 재배베드가 구비되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 식물공장, 수경재배장치, 컨테이너형 재배장치, 돔구조형 작물재배장치 등 실내에 작물 재배베드를 구비한 작물재배장치라면 그 용어에 상관없이 적용될 수 있다.In the present embodiment, the crop cultivation apparatus 20 is provided with a multi-stage cultivation bed, but the present invention is not limited thereto. In addition, a crop cultivation apparatus having a crop growing bed, such as a plant plant, a hydroponic cultivation apparatus, a container type cultivation apparatus, a dome-structured crop cultivation apparatus, or the like can be applied irrespective of the term.

채광장치(30)는 채광기(31), 광덕트(32), 광도관(33)을 포함한다. 채광기(31)에 태양광이 조사되면 반사경(31a)에 의해 수직한 방향으로 설치된 광덕트(32)로 태양광이 유도된다. 채광기(31)에는 도시되지는 않았으나 포토다이오드를 구비하여 태양광의 입사각에 따른 광도감지가 가능한 태양광 추적센서가 구비될 수 있다.The mining apparatus 30 includes a miner 31, a light duct 32, and a light pipe 33. When the sunlight is irradiated to the minitator 31, sunlight is guided to the optical duct 32 installed in the vertical direction by the reflecting mirror 31a. Although not shown in the drawings, the minutestor 31 may include a photodetector and a solar tracking sensor capable of detecting the light intensity according to the incident angle of sunlight.

광덕트(32)에는 다수의 스프리터(32a)가 구비되어 태양광의 일부를 광도관(33)으로 반사시키고 일부는 통과시킨다. 광도관(33)은 재배실의 각 단에 설치되어 태양광을 작물 상부로 유도한다. 광도관(33) 내벽의 상부는 태양광을 전반사 시킬 수 있는 광학필름(33a)이 부착되고 하부는 광확산판(33b)이 결합된다. 이로써 광도관(33)으로 굴절된 태양광은 광도관(33) 전체를 통해 마치 형광등처럼 재배베드에 조사된다. The light duct 32 is provided with a plurality of spritters 32a to reflect a part of the sunlight to the light pipe 33 and pass a part thereof. The light pipe 33 is installed at each end of the cultivation room to guide the sunlight to the upper part of the crop. An optical film 33a capable of totally reflecting sunlight is attached to the upper part of the inner wall of the light pipe 33 and a light diffusion plate 33b is attached to the lower part. The sunlight refracted by the light guide tube 33 is irradiated to the growth bed as a fluorescent lamp through the light guide tube 33 as a whole.

스마트 글래스(1)는 채광기(31)의 반사경(31a) 전면에 부착되거나 광도관(33) 하부에 설치되어 재배되는 작물의 종류 및 생육 단계에 따라 광도관(33)으로부터 조사되는 태양광의 광량과 파장을 조절한다.The smart glass 1 is attached to the front surface of the reflector 31a of the mining machine 31 or installed on the lower part of the photometering tube 33 to detect the amount of sunlight irradiated from the photometering tube 33 And the wavelength is adjusted.

이와 같이, 자연광을 작물재배 시스템(2)에 도입하고 작물재배용 스마트 글래스(1)를 적용하여 태양광의 광량과 파장을 조절함으로써 기존 인공광을 이용한 식물공장 대비 에너지 효율을 높이고 설치비 및 운영비를 절감할 수 있으며, 자연광을 활용하기 때문에 작물 고유의 색감을 유지할 수 있어 농산물의 품질을 개선할 수 있다. In this way, by introducing natural light into the crop growing system (2) and adjusting the light intensity and wavelength of the sunlight by applying the smart glass (1) for cultivation of crops, it is possible to increase the energy efficiency compared to the plant plant using existing artificial light, Since natural light is utilized, the quality of agricultural products can be improved by maintaining the inherent color of the crop.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

1: 작물재배용 스마트 글래스 10: 투명조절부재
15: 파장선택필름 2: 자연채광 작물재배 시스템
20: 작물재배장치 30: 채광장치
1: Smart glass for growing crops 10: Transparent control member
15: Wavelength selection Film 2: Natural mining crop growing system
20: Crop cultivation apparatus 30: Mining apparatus

Claims (6)

전원의 공급 또는 차단에 따라 각각 투명 상태로 되거나 불투명 상태로 가변되는 투명조절부재; 및
상기 투명조절부재의 내측 또는 외측에 적층되는 파장선택필름;을 포함하는 작물재배용 스마트 글래스.
A transparent adjusting member which is respectively turned to a transparent state or to an opaque state according to supply or cutoff of a power supply; And
And a wavelength selective film laminated on the inside or outside of the transparent adjusting member.
제1항에 있어서,
상기 투명조절부재는, 고분자 분산형 액정(PDLC)으로 이루어져 빛을 투과시키거나 산란시키는 PDLC층, 상기 PDLC층의 전방면과 후방면에 각각 형성되고 인듐-주석 산화물이 코팅된 ITO층, 상기 ITO층의 전방면과 후방면에 각각 형성된 EVA필름층 및 각각의 EVA필름층의 외면에 형성된 기판층을 포함하는 작물재배용 스마트 글래스.
The method according to claim 1,
The transparent control member includes a PDLC layer made of a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) and transmitting or scattering light, an indium-tin oxide coated ITO layer formed on the front and rear surfaces of the PDLC layer, And a substrate layer formed on an outer surface of each of the EVA film layers, the EVA film layer being formed on the front and rear surfaces of the layer, respectively.
제2항에 있어서,
상기 기판층은 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름으로 마련되는 작물재배용 스마트 글래스.
3. The method of claim 2,
Wherein the substrate layer is an ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene) film.
제1항에 있어서,
상기 파장선택필름은 상기 투명조절부재의 내측 또는 외측에 적층되는 작물재배용 스마트 글래스.
The method according to claim 1,
Wherein the wavelength selecting film is laminated on the inside or outside of the transparent adjusting member.
작물이 재배되는 재배베드가 구비된 재배실을 포함하는 작물재배장치;
상기 작물재배장치 내로 외부의 태양광을 유도하는 채광장치;
상기 채광장치 또는 상기 작물재배장치의 재배실 내에 설치되며, 상기 채광기로 유도된 빛을 재배식물에 선택적으로 투과하는 투명조절부재와 상기 투명조절부재의 내측 또는 외측에 적층되어 특정 파장만을 투과시키는 파장선택필름으로 구성된 작물재배용 스마트 글래스;를 포함하는 자연채광 작물재배 시스템.
A crop growing apparatus including a cultivation room equipped with a cultivation bed where crops are grown;
A mining device for guiding outside sunlight into the crop growing device;
A transparent regulating member installed in the cultivation room of the mining device or the crop cultivation device and selectively transmitting the light guided to the mining device to the cultivated plant, and a wavelength control device which is laminated on the inside or outside of the transparent regulating member, And a smart glass for growing crops comprising a selected film.
제5항에 있어서,
상기 투명조절부재는 전원의 공급 또는 차단에 따라 각각 투명 상태로 되거나 불투명 상태로 가변되되, 고분자 분산형 액정(PDLC)으로 이루어져 빛을 투과시키거나 산란시키는 PDLC층, 상기 PDLC층의 전방면과 후방면에 각각 형성되고 인듐-주석 산화물이 코팅된 ITO층, 상기 ITO층의 전방면과 후방면에 각각 형성된 EVA필름층 및 각각의 EVA필름층의 외면에 형성된 ETFE층을 포함하는 자연채광 작물재배 시스템.
6. The method of claim 5,
The PDLC layer may include a PDLC layer formed of a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) to transmit or scatter light, a transparent electrode layer disposed on the front side and the rear side of the PDLC layer, And an ETFE layer formed on an outer surface of each of the EVA film layers, the ITO layer being formed on the front surface and the rear surface of the ITO layer, .
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