KR20200114317A - Ict 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ICT 기반의 독립 모듈형 식물공장 시스템을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 의하면, ICT 기술 기반의 관리 및 제어가 가능하며 식물 재배함이 독립 모듈형으로 제작되어 개인화된 식물 재배가 가능하도록 구현된 식물공장 시스템을 제공할 수 있는 바, 시간/공간의 제약 없는 식물재배를 위한 식물공장이 개인 단위에서 소규모로 운용되는 한편 개인의 다양한 욕구와 식물의 다품종 소량생산이 충족되는 효과가 있다.

Description

ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템{ICT BASED INDEPENDENT MODULE AND PERSONALIZATION TYPE PLANT FACTORY SYSTEM}

본 발명은 식물공장 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 ICT 기술 기반의 관리 및 제어가 가능하며 식물 재배함이 독립 모듈형으로 제작되어 개인화된 식물 재배가 가능하도록 구현된 식물공장 시스템에 관한 것이다.

농업은 먹거리를 생산하는 것임에 따라 인류생존에 필수적인 산업이지만, 전통적인 농업기술이 유지되고 있어 혁신이 가장 느린 산업이기도 하다. 이와 더불어 현재 농업 생산인구의 감소와 고령화로 미래 먹거리 생산에 대한 불안이 증대되고 있기도 하다. 이에 대응하기 위한 농업의 혁신이 다양하게 시도되고 있는데, 이와 같은 문제점을 해결한 대안으로서 식물공장(Plant Factory)이 사용되고 있다.

식물공장(Plant Factory)은 시설 내에서 식물의 발육에 필요한 환경을 조명이나 공조, 양액 공급 등에 의해 인공적으로 제어하고 계절에 상관없이 연속적으로 생산할 수 있는 시스템이다. 이른바 공장제 생산 시스템을 도입한 농업방식으로 노지재배와 수경재배 다음으로 등장하였고, 환경 제어 기술이 고도로 발달되었음을 반영하는 농업방식이다.

식물공장은 모든 환경조건이 인공적으로 제어되는 시설 내부에서 작물이 재배되므로 연중 안정적인 생산이 가능하다. 그리고, 체계적인 생산 설비에서 작물이 재배, 수확되므로 재배작물을 규격화 및 정량화할 수 있다. 또한, 소비자 수요 트렌드의 변화 등에 대응한 신속한 재배 품목교체 등이 보다 수월하게 이루어질 수 있으므로 기존의 노지재배에 비해 훨씬 개선된 시장 대응 능력을 보유할 수 있다.

그러나 종래 기술에 따른 식물공장은 그 규모로 인하여 다양한 장소에 설치하기에 용이하지 않으며, 이러한 설치 공간의 제약에 따라 식물 재배에 관심이 많은 개인들이 접근하기에 불편한 지역 또는 공간에 설치되는 경우가 많아, 개인들의 식물 재배에 관한 개인화된 욕구까지는 충족시키지 못하는 한계가 있었다(도 1 참조).

한국특허등록 제10-1951922호 (2019년 2월 26일 등록공고) 한국특허등록 제10-1935605호 (2019년 1월 4일 등록공고)

본 발명은 ICT 기술 기반의 관리 및 제어가 가능하며 식물 재배함이 독립 모듈형으로 제작되어 개인화된 식물 재배가 가능하도록 구현된 식물공장 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 식물 재배함을 포함하는 식물 재배 함체, 각각의 식물 재배함과 통신 연동되는 관리서버를 포함하는 식물공장 시스템으로서, 상기 식물 재배 함체는 복수의 개인 식물 재배함이 M*N 행렬(여기서, M, N은 자연수) 형태로 배열된 단일의 집합체로서 구성되고, 상기 각각의 식물 재배함은 무선 통신 장비가 탑재되어 정보통신기술(ICT)에 기반하여 원격의 사용자 단말기와의 관계에서 상기 관리서버를 경유하여 개별 통신 연결이 이루어질 수 있도록 독립 모듈형으로 제작되는 것을 특징으로 하는, ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템이 제공된다.

본 발명의 실시예에 의하면, ICT 기술 기반의 관리 및 제어가 가능하며 식물 재배함이 독립 모듈형으로 제작되어 개인화된 식물 재배가 가능하도록 구현된 식물공장 시스템을 제공할 수 있는 바, 시간/공간의 제약 없는 식물재배를 위한 식물공장이 개인 단위에서 소규모로 운용되는 한편 개인의 다양한 욕구와 식물의 다품종 소량생산이 충족되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 식물공장 시스템의 일반형태를 보여주는 참조도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템에 관한 전체 시스템 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템의 구현 형태를 설명하기 위한 예시도면.
도 4는 도 3에서 각각의 단위 재배함(도 2의 개인 식물 재배함)의 장치 구성을 설명하기 위한 참조도면.
도 5는 개인 식물 재배함의 장치 구성 중 제어부를 중심으로 한 장치 연동 관계를 설명하기 위한 블록도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템에 관한 전체 시스템 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템의 구현 형태를 설명하기 위한 예시도면이며, 도 4는 도 3에서 각각의 단위 재배함(도 2의 개인 식물 재배함)의 장치 구성을 설명하기 위한 참조도면이고, 도 5는 개인 식물 재배함의 장치 구성 중 제어부를 중심으로 한 장치 연동 관계를 설명하기 위한 블록도이다. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템에 관하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템은, 각각의 개인 식물 재배함(100)이 단일의 집합체로서 구성한 식물 재배 함체(10), 식물공장 관리서버(200), 스마트폰 등과 같은 사용자 단말기(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 식물 재배 함체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 개인 식물 재배함(100)들이 M*N 행렬(M, N은 자연수) 형태로 배열된 집합체로서, 각각의 개인들이 거주하는 거주 공간에서 접근성이 좋은 장소, 예를 들어 집합건물인 아파트 내의 소정의 유휴 공간(지하 주차장의 각 동 출입문 앞, 아파트 내의 커뮤니티 공간 등)에 설치될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템을 이용하게 되면, 별도의 텃밭을 분양받거나 임차하지 않더라도 자신이 재배하고 싶은 식물(작물)을 보다 접근성이 좋은 곳에서 재배할 수 있어 비용적 측면은 물론 편리성 측면에서도 기존의 다른 방법들보다 훨씬 우수한 효과가 달성될 수 있게 된다.

또한 여기서, 각각의 개인 식물 재배함(100)은 원격의 장치들과의 통신이 가능하도록 별도의 통신 모듈(도 4의 도면부호 110번의 통신부 참조)이 설치되어 있으므로, 식물공장 관리서버(200) 및 사용자 단말기(300)와 ICT 기술에 기반하여 통신 연결될 수 있다. 이때, 시스템 구현 방식에 따라서, 각각의 개인 식물 재배함(100)은 중간에 소정의 허브 장치(HUB AP(400) 참조)를 매개하여 식물공장 관리서버(200) 및 사용자 단말기(300)와 통신 연결될 수도 있다. 이에 따라 각각의 개인 식물 재배함(100)에서 모니터링된 재배 식물에 관한 상태 정보, 개인 식물 재배함(100) 내의 측정 환경 조건 정보, 식물 재배를 위한 재배함 동작 상태 등의 정보는 식물공장 관리서버(200)에 개별적으로 기록되며, 원격의 사용자 단말기(300)에서 직접 확인될 수 있고 또한 해당 정보에 기초하여 사용자가 직접 원격에서 관리 및 제어할 수 있는 이점이 있다.

개인 식물 재배함(100)의 구체적 구성 및 기능에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 및 도 5를 참조할 때, 개인 식물 재배함(100)은 그 내부 공간에 식재 베드(102)가 설치되며, 식재 베드(102)에 식재한 식물(작물)의 관리 및 재배 환경 조성을 위한 구성부로서 공기순환 팬(104), 양액 탱크(106), 양액 공급부(108), 통신부(110), 전원공급부(120), 제어부(130), 환경센서(140), 촬영부(150), 조명부(160), 사운드출력부(170), 발열/냉각부(180) 등이 포함될 수 있다. 이때, 환경센서(140)로는 온도센서, 습도센서, 광량센서, 이산화탄소 센서 등이 포함될 수 있다. 이하 각 구성부들의 역할 및 기능에 대하여 설명한다.

여기서, 식재 베드(102)는, 식물 식재의 편의성 및 식재 식물의 교체 편의성을 사용자에게 제공할 있도록, 재배함(100)과 분리 가능한 삽입/탈착식으로 제작될 수 있다.

위와 유사하게, 양액 탱크(106)는 고정형으로 설치될 수도 있지만, 식재 식물이 교체되었을 때 해당 식물에 맞는 양액의 교체 과정에서의 교체 편의성을 사용자에게 제공할 수 있도록, 재배함(100)으로부터 분리 가능한 삽입/탈착식(예를 들어, 슬라이딩 방식의 삽입/배출 타입)으로 제작될 수 있다.

또한 제어부(130)는 환경센서(140)로부터 센싱된 재배함 내부의 식물 생장 환경에 관한 정보와 촬영부(150)로부터 촬영된 식재 식물(작물)에 관한 상태 정보에 기초하여, 재배함 내부의 식물 생장 조건을 최적화하기 위한 자동 제어를 수행할 수 있다. 또한 제어부(130)는 사용자 단말기(400)를 통해 원격에서 지시된 사용자 명령에 맞춘 제어를 수행할 수 있다.

즉, 제어부(130)는 환경센서(140)로서 온도센서/습도센서에 의해 수집된 재배함 내부의 온/습도 데이터, 광량센서에 의해 수집된 재배함 내부의 광량 데이터, 이산화탄소 센서에 의해 수집된 재배함 내부의 이산화탄소 농도데이터, 촬영부(150)에 의해 획득된 식물 촬영 이미지 등에 기초하여, 최적의 식물 생장 환경이 갖춰지도록 조명 제어, 사운드 출력 제어, 팬 구동 제어, 발열/냉각 제어, 양액 공급 제어 등을 할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따를 때, 제어부(130)는, 식물 생장을 촉진시키는 특정 주파수 대의 음향이 사운드출력부(170)를 통해 출력될 수 있도록 제어할 수 있다. 식물은 특정 주파수대의 음향에 따른 진동에 영향을 받아, 그 생장이 촉진될 수 있는 바, 사용자가 식재할 식물(작물)이 선택되면, 해당 식물에 맞춘 특정 주파수대의 음향이 출력될 수 있게 함으로써, 식물 생장을 촉진할 수 있을 것이다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 복수의 식물 재배함을 포함하는 식물 재배 함체, 각각의 식물 재배함과 통신 연동되는 관리서버를 포함하는 식물공장 시스템으로서,
   상기 식물 재배 함체는, 복수의 개인 식물 재배함이 M*N 행렬(여기서, M, N은 자연수) 형태로 배열된 단일의 집합체로서 구성되고,
   상기 각각의 식물 재배함은, 무선 통신 장비가 탑재되어 정보통신기술(ICT)에 기반하여 원격의 사용자 단말기와의 관계에서 상기 관리서버를 경유하여 개별 통신 연결이 이루어질 수 있도록 독립 모듈형으로 제작되는 것을 특징으로 하는, ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 식물 재배함은, 각각,
   재배함 내부 공간에 설치되는 식재 베드; 식재된 식물에 공급될 양액이 보관되는 양액 탱크; 재배함 내부 공간의 식물 생장 환경 조건을 모니터링하는 환경센서; 식재된 식물의 상태를 촬영하는 촬영부; 식재 식물의 생장 환경 조성을 위한 구성부로서, 양액 공급부, 조명부, 사운드출력부, 발열/냉각부; 상기 환경센서, 상기 촬영부, 상기 양액 공급부, 상기 조명부, 상기 사운드출력부, 상기 발열/냉각부를 관리 및 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 식재 베드 및 상기 양액 탱크는, 상기 식물 재배함과 분리 가능한 삽입/탈착식으로 제작되는 것을 특징으로 하는, ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 사운드출력부를 통해서 식재된 식물의 생장을 촉진하는 특정 주파수 대역의 음향이 출력될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는, ICT 기반의 독립 모듈형 개인화 식물공장 시스템.

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