KR20220103847A - 자율주행 식물공장 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물공장이 자율주행에 따라 위치가 변화하면서 작물을 재배하므로 내부의 온도 또는 습도 등을 제어하기 위해 재배모듈의 내부에 배치된 타겟 디바이스만을 제어하지 않고 설정 온도에 보다 근접한 외기를 이용하게 되므로 운영 비용을 현저하게 줄이게 된다.
이에, 본 발명의 일 측면에 따른 자율주행 식물공장은 자율주행 차량에 탑재되고 외부와 격리된 재배모듈, 주변 환경을 센싱하는 감지부, 및 상기 감지부의 수집된 데이터에 따라 자율주행 차량을 구동하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 재배모듈 내부에서 수집한 데이터를 반영하여 목적지, 경유지 및 주행 경로 중 어느 하나를 산정한다.

Description

자율주행 식물공장{SELF DRIVING PLANT FACTORY}

본 발명은 식물공장에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 자율주행으로 이동이 가능한 자율주행 식물공장에 대한 것이다.

자동차는 사용되는 원동기의 종류에 따라, 내연기관(internal combustion engine) 자동차, 외연기관(external combustion engine) 자동차, 가스터빈(gas turbine) 자동차 또는 전기자동차(electric vehicle) 등으로 분류될 수 있다.

자율주행 차량은 인간의 운전 없이 자동으로 주행할 수 있는 자동차이다. 무인자동차는 레이더, LIDAR(light detection and ranging), GPS, 카메라로 주위의 환경을 인식하여 목적지를 지정하는 것만으로 자율적으로 주행한다. 이미 실용화되고 있는 무인자동차로는 이스라엘 군에서 운용되는 미리 설정된 경로를 순찰하는 무인 차량과 국외 광산이나 건설 현장 등에서 운용되고 있는 덤프 트럭 등의 무인 운행 시스템 등이 있다.

이러한 자율주행 차량의 첫 번째 핵심기술은 무인자동차 시스템과 Actual System이다. 실험실 내의 시뮬레이션뿐만 아니라 실제로 무인자동차 시스템을 구축하는 기술이며 구동장치인 가속기, 감속기 및 조향장치 등을 무인화 운행에 맞도록 구현하고, 무인자동차에 장착된 컴퓨터, 소프트웨어 그리고 하드웨어를 이용하여 제어를 가능하게 한다.

두 번째 핵심기술은 비전, 센서를 이용하여 시각정보를 입력받고 처리하는 것이다. 무인화 운행을 위한 자율 주행의 기본이 되는 것으로, 영상정보를 받아들이고 이 영상 중에서 필요한 정보를 추출해내는 기술이다. 이것은 CCD(charge-coupled device) 카메라뿐만 아니라 초음파 센서 및 레인지 필더 등의 센서를 사용하여 거리와 주행에 필요한 정보를 융합하여 분석 및 처리를 통해 장애물 회피와 돌발상황에 대처할 수 있게 한다.

세 번째 핵심기술은 통합관제 시스템과 운행감시 고장진단체계 기술이다. 이 기술은 차량의 운행을 감시하고 수시로 바뀌는 상황에 따라 적절한 명령을 내리는 운행감시체계를 구축하고, 개별적 프로세서 및 센서에서 발생되는 여러 상황을 분석하여 시스템의 고장을 진단하여 오퍼레이터에 대한 적절한 정보를 제공하거나 경보를 알리는 기능을 수행할 수 있게 한다.

네 번째 핵심기술은 지능제어 및 지능운행 장치이다. 이 기술은 무인운행기법으로 실제 차량모델을 이용한 수학적인 해석에 근거하여 제어명령을 생성하여 현재 무인자동차에 적용되고 있는 첫 번째 적용기술은 지능형 순향제어(ACC: Adaptive Cruise Control) 시스템이다. 지능형 순향제어는 레이더 가이드 기술에 기반을 두고 운전자가 페달을 조작하지 않아도 스스로 속도를 조절하여 앞차 또는 장애물과의 거리를 유지시켜주는 시스템이다. 운전자가 앞차와의 거리를 입력하면 자동차 전면에 부착된 장거리 레이더가 앞차의 위치를 탐지하여 일정속도를 유지하거나 감속, 가속하며 필요한 경우 완전히 정지하여 시야확보가 어려운 날씨에 유용하다.

다섯 번째 적용기술은 차선이탈방지 시스템이다. 이는 내부에 달린 카메라가 차선을 감지하여 의도하지 않은 이탈 상황을 운전자에게 알려주는 기술로 무인자동차에서는 도보와 중앙선을 구분하여 자동차가 차선을 따라 안전하게 주행할 수 있도록 해준다.

여섯 번째 적용기술은 주차보조 시스템이다. 이는 운전자가 어시스트 버튼을 탐색한 수 후진기어를 넣고 브레이크 페달을 밟으면 자동차가 조향장치 조절하여 후진 일렬주차를 도와주는 시스템이다. 차량 장착형 센서뿐만 아니라 인프라를 기반으로 출발지에서 주차공간까지 차량을 자동으로 유도하여 주차 시 불필요하게 소모되는 시간과 에너지를 절약해주어 소요비용과 환경오염을 최소화 해준다.

일곱 번째 적용기술은 자동주차 시스템이다. 이는 운전자가 주차장 앞에 차를 정지시킨 뒤 엔진을 끄고 내려서 리모콘 잠금 스위치를 2회 연속 누르면 자동차에 설치된 카메라가 차고의 반대편 벽에 미리 붙여놓은 반사경을 탐지해 적정한 접근 경로를 계산하여 스스로 주차를 하는 기술이다.

여덟 번째 적용 기술은 사각지대 정보 안내 시스템이다. 이는 자동차의 양측면에 장착된 센서가 사이드 미러로 보이지 않는 사각지대에 다른 차량이 있는지를 판단하여 운전자에게 경고를 해주는 것으로 복잡한 도로 상황에서 양측의 장애물 및 차량을 확인하여 차선을 변경하는 용도로 사용된다.

자율주행 차량의 가장 큰 장점은 주행속도와 교통 관리 자료가 일치하기 때문에 조절장치를 더욱 고르게 하여 반복정지를 피해 연료 효율에 도움을 준다는 것과 노인, 아동, 장애인 등 운전을 할 수 없는 이들도 이용할 수 있다는 것이다. 이외에도 장시간 운전으로 인한 피로를 해결해주고, 교통사고의 위험을 크게 줄일 수 있는 것과 도로의 교통 흐름이 빨라지고 교통 혼잡을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

한편, 최근에는 기후변화와 관계없이 작물을 생산하는 식물공장이 새로운 화두로 떠오르고 있다. 식물공장은 1950~1960년대에 도입되기 시작하였고, 완전 인공광형 식물공장은 1970년대부터 연구가 이루어지기 시작하였으며, 현재는 식물공장의 3차 붐을 이루고 있다. 구미지역에서는 수직농업이라는 키워드로 주목받고 있고, 중국, 싱가포르, 대만에서도 식물공장이 건설되고 있으며, 한국에서도 사업화를 목적으로 다수의 기업들이 연구 개발을 추진하고 있다

식물공장은 단위면적당 생산성이 높고, 토지의 유효 이용이 가능하며, 계절에 관계없이 연중 계획 생산이 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 실제로는 초기 비용(initial cost)과 운영 비용(running cost)이 매우 높은 것이 현실이다.

작물의 생장은 온도와 빛이 가장 중요한 조건이 되는데 최근 LED 기술의 개발에 따라 광원에 소요되는 비용은 떨어지는 추세이다. 그러나 기준 온도를 유지하는 운영 비용은 아직까지 높게 형성되고 있다. 따라서, 식물공장과 자율주행을 결합하여 운영 비용을 절감할 수 있다면 새로운 차세대 성장 동력 사업이 될 것으로 예견된다.

이에 선행기술문헌에서는 식물재배용 자율주행장치를 개시하고 있다. 그러나 선행기술문헌에서의 자율주행장치는 식물을 재배하는 공장 자체가 자율 주행하는 것이 아닌 공장 내부의 재배트래이를 자율주행으로 이송하는 개념에 불과하여 인건비 절감이외의 운영 비용 절감 효과는 기대하기 어려운 실정이다.

한국공개특허 제2019-0022011호(2019. 03. 06.)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 식물공장 전체가 자율주행에 따라 위치가 변화하면서 작물을 재배하는 자율주행 식물공장을 제공함에 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 자율주행 식물공장은 자율주행 차량에 탑재되고 외부와 격리된 재배모듈, 주변 환경을 센싱하는 감지부, 및 상기 감지부의 수집된 데이터에 따라 자율주행 차량을 구동하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 재배모듈 내부에서 수집한 데이터를 반영하여 목적지, 경유지 및 주행 경로 중 어느 하나를 산정한다.

이때, 상기 재배모듈 내부에서 수집한 데이터는 온도, 습도, 광량 및 양액 순환 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 주행 경로는 상기 목적지까지의 최단 거리와 서로 다르게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 경유지에서의 체류 시간을 재배모듈의 온도를 반영하여 결정할 수 있다.

또한, 상기 자율주행 식물공장은 사용자단말을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 목적지, 경유지 및 주행 경로 중 어느 하나에 대해 상기 사용자단말의 컨펌을 수신할 수 있다.

또한, 상기 재배모듈은 작물이 배치된 재배기, 온도를 제어하는 공조제어모듈, 빛을 제어하는 광제어모듈, 습도를 제어하는 습도제어모듈, 및 물과 양액의 공급을 제어하는 양액제어모듈을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 목적지는 작물의 성장이 완료되기 전의 제1목적지와 작물의 성장이 완료된 이후의 제2목적지로 구분될 수 있다.

본 발명은 식물공장이 자율주행에 따라 위치가 변화하면서 작물을 재배하므로 내부의 온도 또는 습도 등을 제어하기 위해 재배모듈의 내부에 배치된 타겟 디바이스만을 제어하지 않고 설정 온도에 보다 근접한 외기를 이용하게 되므로 운영 비용을 현저하게 줄이게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 식물공장의 구성도이다.
도 2는 도 1에서의 감지부를 더욱 상세히 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에서의 제어부를 더욱 상세히 도시한 구성도이다.
도 4는 도 1에서의 재배모듈을 더욱 상세히 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 식물공장의 작용을 예시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 식물공장을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 식물공장의 구성도이고, 도 2는 도 1에서의 감지부를 더욱 상세히 도시한 구성도이며, 도 3은 도 1에서의 제어부를 더욱 상세히 도시한 구성도이고, 도 4는 도 1에서의 재배모듈을 더욱 상세히 도시한 구성도이다.

도면을 참조하면, 우선 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 식물공장(1000)은 자율주행 차량(100)과 경로 관리 및 원격 제어를 수행하는 서버(200)를 포함하여 이루어진다. 이때 자율주행 차량(100)은 컨테이너 형태로 외부와 격리된 재배모듈(150)을 포함하고 재배모듈(150) 내부에서 수경 재배의 형태로 작물을 성장시키는 것이 특징이다.

이러한 자율주행 차량(100)은 입력부(110), 감지부(120), 출력부(130), 제어부(140), 재배모듈(150) 및 구동부(160)로 이루어진다. 우선, 입력부(110)는 운전을 위한 사용자 입력을 수신하는 장치이다. 메뉴얼 모드인 경우 자율주행 차량(100)의 입력부는 조향 입력 장치(미도시), 가속 입 력 장치, 브레이크 입력 장치를 포함할 수 있다. 또한, 입력부(110)는 자율주행 차량의 목적지를 입력하는 역할을 하고 입력된 목적지에 따라 서버(200)로부터 정보를 수신받아 경로를 연속적으로 설정하게 된다.

감지부(120)는 주변 환경을 센싱하는데 레이더(121) 및 라이다(122)를 포함하고, 카메라(123)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 우선, 레이더(121)는 전파를 이용하여 자율주행 차량(100) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 레이더(121)는 전자파 송신부, 전자파 수신부 및 전자파 송신부 및 전자파 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

레이더(121)는 전파 발사 원리상 펄스 레이더(Pulse Radar) 방식 또는 연속파 레이더(Continuous Wave Radar) 방식으로 구현될 수 있다. 레이더(121)는 연속파 레이더 방식 중에서 신호 파형에 따라 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식 또는 FSK(Frequency Shift Keyong) 방식으로 구현될 수 있다. 레이더(121)는 전자파를 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다. 이때 레이더(121)는 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

다음으로, 라이다(122)는 레이저 광을 이용하여 자율주행 차량(100) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 라이다(122)는 광 송신부(미도시), 광 수신부(미도시) 및 광 송신부 및 광 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

라이다(122)는 TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식으로 구현될 수 있다. 라이다(122)는 구동식 또는 비구동식으로 구현될 수 있는데, 구동식으로 구현되는 경우 라이다(122)는 모터에 의해 회전되며 자율주행 차량(100) 주변의 오브젝트를 검출할 수 있다. 비구동식으로 구현되는 경우, 라이다(122)는 광 스티어링에 의해 차량을 기준으로 소정 범위 내에 위치하는 오브젝트를 검출할 수 있다. 자율주행 차량(100)은 복수의 비구동식 라이다를 포함할 수 있다. 라이다(122)는 레이저 광 매개로 TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다. 이때 라이다(122)는 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

한편, 카메라(123)는 영상을 이용하여 자율주행 차량(100) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 카메라(123)는 적어도 하나의 렌즈, 적어도 하나의 이미지 센서 및 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

카메라(123)는 모노 카메라, 스테레오 카메라, AVM(Around View Monitoring) 카메라 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 카메라(123)는 다양한 영상 처리 알고리즘을 이용하여, 오브젝트의 위치 정보, 오브젝트와의 거리 정보 또는 오브젝트와의 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.

예를 들어, 카메라(123)는 획득된 영상에서 시간에 따른 오브젝트 크기의 변화를 기초로, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 또한, 카메라(123)는, 핀홀(pin hole) 모델, 노면 프로파일링 등을 통해, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.

또한, 카메라(123)는 스테레오 카메라에서 획득된 스테레오 영상에서 디스패러티(disparity) 정보를 기초로 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 카메라(123)는 차량 외부를 촬영하기 위해 차량에서 FOV(field of view) 확보가 가능한 위치에 장착될 수 있다.

카메라(123)는 차량 전방의 영상을 획득하기 위해 차량의 실내에서 프런트 윈드 쉴드에 근접하게 배치될 수 있다. 나아가 카메라(123)는 프런트 범퍼 또는 라디에이터 그릴 주변에 배치될 수 있다. 카메라(123)는 차량 후방의 영상을 획득하기 위해 차량의 실내에서 리어 글라스에 근접하게 배치될 수 있다. 이때, 카메라(123)는 리어 범퍼, 트렁크 또는 테일 게이트 주변에 배치될 수 있다. 카메라(123)가 차량 측방의 영상을 획득하기 위해서는 차량의 실내에서 사이드 윈도우 중 적어도 어느 하나에 근접하게 배치될 수 있다. 또는 카메라(123)는 사이드 미러, 휀더 또는 도어 주변에 배치될 수 있다.

또한, 감지부(120)는 자율주행 차량의 위치 정보를 활용해야 되므로 GPS(124)를 필수적으로 더 포함한다. GPS(124)는 자율주행 차량(100)의 위치 데이터를 생성하는데 일반적인 GPS(Global Positioning System) 및 DGPS(Differential Global Positioning System) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 GPS 및 DGPS 중 적어도 어느 하나에서 생성되는 신호에 기초하여 자율주행 차량(10)의 위치 데이터를 생성할 수 있다.

이때, GPS(124)는 IMU(Inertial Measurement Unit) 및 감지부(120)의 카메라(123) 중 적어도 어느 하나에 기초하여 위치 데이터를 보정할 수 있다. 또한, GPS(124)는 GNSS(Global Navigation Satellite System)로 명명될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 GPS(124)는 재배모듈(150)의 온도 제어를 위해서 설정 지역으로 자율 이동하는 경우에도 사용될 수 있다.

출력부(130)는 평상시에 자율주행 차량(100)의 내부 또는 외부에 배치되어 주행 관련 상황을 표시한다. 나아가 차량의 외부에 형상, 모양 및 색체 중 어느 하나가 디스플레이되도록 하여 차량의 소유자 및 주위의 사람에게 예측 가능성을 제공하도록 할 수 있다.

또한, 출력부는 자율주행 차량(100)의 내부 또는 외부에 작물의 생장 정도에 대하여 표시하여 알라밍하는 것도 가능하다. 자율주행과 함께 내부에 배치된 작물을 촬상하여 외부에 표시하는 경우에 현저한 광고 효과의 증가도 예측할 수 있을 것이다.

한편, 제어부(140)는 메인 ECU로 구성되어 구동제어모듈(141)과 경로제어모듈(142)를 포함하여 이루어진다.

특히, 구동제어모듈(140)은 파워 트레인 구동 제어 장치, 샤시 구동 제어 장치, 도어/윈도우 구동 제어 장치, 안전 장치 구동 제어 장치, 램프 구동 제어 장치 및 공조 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 파워 트레인 구동 제어 장치는 동력원 구동 제어 장치 및 변속기 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 샤시 구동 제어 장치는, 조향 구동 제어 장치, 브레이크 구동 제어 장치 및 서스펜션 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 한편, 안전 장치 구동 제어 장치는 안전 벨트 제어를 위한 안전 벨트 구동 제어 장치를 포함할 수 있다.

구동제어모듈(140)은 적어도 하나의 전자적 제어 장치(예를 들면, 제어 ECU(Electronic Control Unit))를 포함한다. 특히 수신되는 신호에 기초하여, 차량 구동 장치를 제어할 수 있다. 예를 들면, 구동제어모듈(140)은 감지부(120)에서 수신되는 신호에 기초하여, 파워 트레인, 조향 장치 및 브레이크 장치 등 차량의 구동을 제어할 수 있다.

경로제어모듈(142)은 재배모듈(150) 내부에서 수집한 데이터를 반영하여 목적지, 경유지 및 주행 경로 중 어느 하나를 산정하는 역할을 수행한다. 즉, 본 실시예에 따른 식물공장(1000)은 주행의 목적이 사람의 이동이나 운송에 국한되지 않고 작물의 생육을 위해서 이동되는 것이므로 제어부 자체적으로 주행 경로를 산정하지 않고 재배모듈(150) 내부의 상황을 더욱 반영하여 주행 경로가 산정되고 이와 함께 목적지와 경유지도 산정된다.

이때 재배모듈(150) 내부에서 수집되는 데이터는 온도, 습도, 광량 및 양액 순환(물을 포함한다)에 대한 것이다. 이들 데이터는 작물의 생육을 위해 필수적이다. 또한, 작물의 생육을 위한 pH, EC등 다른 데이터를 더 포함할 수 있음은 물론이다.

이를 위해 재배모듈(150)은 공조제어모듈(151), 광제어모듈(142), 습도제어모듈(153), 양액제어모듈(154)을 포함하여 이루어진다. 또한, 재배모듈(150)은 작물이 배치된 재배기(미도시)를 포함하여 이루어진다. 재배기에 펌프로 물 또는 양액을 계속적으로 공급하는 구조는 식물공장의 일반적이 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.

공조제어모듈(151)은 재배모듈(150) 내부의 온도를 설정온도로 맞추는 역학을 수행한다. 이에 공조제어모듈(151)은 에어컨디셔너 또는 히터로 구성될 수 있다. 이때, 겨울철이나 여름철에 설정온도로 도달하기 위해서는 매우 많은 전력이 소모될 수 있다.

따라서, 재배모듈(150)의 내부가 설정온도보다 일부 높은 경우에는 공조제어모듈(151)이 에어컨디셔너를 작동시키게 되지만 이와 함께 전술한 제어부(140)가 외부 온도가 보다 낮은 지역으로 이동하는 제어신호를 발생시킬 수 있다. 반대로 재배모듈(150)의 내부가 설정온도보다 일부 낮은 경우에는 공조제어모듈(151)이 히터를 작동시키게 되지만 역시 이와 함께 전술한 제어부(140)가 외부 온도가 보다 높은 지역으로 이동하는 제어신호를 발생시킬 수 있다. 통상적인 컨테이너 1동에서 온도를 1도 변화시키는데 사용되는 에너지는 반경 50km 이내에서 이동되는 주유비 또는 배터리 충전량에 비해 매우 낮을 수 있으므로 자율주행 차량을 온도 변화의 목적으로 이동하는 실익이 있다.

따라서, 일반적으로 주행의 목적지가 결정되면 그 목적지의 최단 거리에 준한 경로가 설정되지만 본 실시예에 따른 자율주행 식물공장의 경우에는 목적지 이외에도 주행 경로상의 외부 온도도 재배모듈(150)어 영향을 미치므로 중요한 사항이 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 자율주행 식물공장에서의 주행 경로는 목적지까지의 최단 거리와 서로 다르게 형성될 수 있게 된다. 또한 이때의 주행 경로는 주위의 온도를 고려하여 해발 고도가 낮지 않게 또는 높지 않게 설정될 수 있다.

또한, 경로제어모듈(142)는 경유지에서의 체류 시간을 재배모듈의 온도를 반영하여 결정할 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 자율주행 식물공장(1000)은 목적지 이외에도 경유지의 외기 환경이 매우 중요하다. 따라서, 차량이 경유지에 도달한 경우의 외기 온도가 상대적으로 높지만 체류 후 점차로 낮아지는 경우에는 설정 범위 이하가 되기 전까지 그 경유지에 체류하게 된다. 한편, 목적지는 온도가 상대적으로 경유지보다 높은 경우이다.

한편, 경로제어모듈(142)는 목적지를 설정하는 경우에 작물의 성장이 완료되기 전의 제1목적지와 작물의 성장이 완료된 이후의 제2목적지로 구분할 수 있다. 출하 시기에 근접하게 되면 물류 비용을 줄이는 것이 바람직하므로 경로제어모듈(142)은 출하시기에는 납품을 위해 판매처에 인접하도록 경로를 설정하는 것이 바람직하기 때문이다. 이 경우 판매처의 외기 환경이 타겟 온도와 차이가 나는 경우에는 공조제어모듈(151)이 자체적으로 온도를 제어할 수 밖에 없을 것이다.

광제어모듈(152)는 작물에게 광을 인가하는 LED를 제어한다. 본 실시예에 따른 재배모듈은 외기와 차단되고 외부의 태양광도 차단된 조건으로 구비되므로 일사량에 비례하는 광을 작물에 인가한다. 다만, 광제어모듈(152)은 외기의 온도가 매우 높은 경우에는 광의 공급을 일시적으로 중단하여 작물의 고사를 방지할 수 있다.

또한 습도제어모듈(153) 재배모듈(150) 내부의 습도를 제어한다. 이를 위해 습도제어모듈(153)은 제습기를 제어한다. 식물공장 컨테이너 내부에는 증산에 따라 매우 많은 수증기가 발생된다. 따라서, 본 실시예에 따른 자율주행 식물공장은 재배모듈(150)에 공기배출구(미도시)를 더 구비하고 습도가 상대적으로 낮은 경유지 또는 목적지에서 내부의 공기를 배출하는 것도 바람직하다. 이 경우는 전술한 경로제어모듈(142)이 온도 이외에 습도 조건을 함께 산입하여 경유지 또는 목적지를 산정하게 된다.

양액제어모듈(154)는 재배기에 물 또는 양액을 공급하는 워터펌프를 제어한다. 단 양액제어모듈(154)은 급격한 온도 증가가 발견되어 공조기가 가동되는 경우이지만 상대적으로 온도가 낮은 해당 목적지로의 이동이 늦어지는 경우에는 양액의 공급 속도를 변경할 수 있다.

한편, 통신부(160)는 자율주행 차량(100) 외부에 위치하는 사용자 단말과 신호를 교환할 수 있고, 인프라(예를 들면, 서버, 방송국), 타 차량, 단말기 중 적어도 어느 하나와 신호를 교환할 수 있다. 통신부(150)는 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 통신 장치는 C-V2X(Cellular V2X) 기술을 기반으로 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 또한, 통신부(150)는 IEEE 802.11p PHY/MAC 계층 기술과 IEEE 1609 Network/Transport 계층 기술 기반의 DSRC(Dedicated Short Range Communications) 기술 또는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 표준을 기반으로 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다.

이때, 통신부(160)와 통신하는 사용자단말에서는 목적지, 경유지 및 주행 경로가 전송되고 사용자는 이에 대하여 컨펌할 수 있다. 따라서, 사용자가 원하지 않는 곳에서의 차량 도난 등의 사고에 대비하도록 한다.

이하, 본 발명의 작용을 예시하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 식물공장의 작용을 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 작물이 재배되는 동안에는 목적지를 다양한 장소로 설정되어 이동하는 모습을 보여주고 작물의 재배가 완료된 경우에는 가공을 위해 가장 위의 출하 공장으로 이동되는 것을 나타내었다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1000: 자율주행 식물골장
100: 자율주행 차량
110: 입력부
120: 감지부
130: 출력부
140: 제어부
150: 재배모듈
160: 통신부
200: 서버

Claims (7)

1. 자율주행 식물공장에 있어서,
   자율주행 차량에 탑재되고 외부와 격리된 재배모듈;
   주변 환경을 센싱하는 감지부; 및
   상기 감지부의 수집된 데이터에 따라 자율주행 차량을 구동하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 제어부는 재배모듈 내부에서 수집한 데이터를 반영하여 목적지, 경유지 및 주행 경로 중 어느 하나를 산정하는 것을 특징으로 하는 자율주행 식물공장.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 재배모듈 내부에서 수집한 데이터는 온도, 습도, 광량 및 양액 순환 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자율주행 식물공장.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 주행 경로는 상기 목적지까지의 최단 거리와 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 자율주행 식물공장.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 경유지에서의 체류 시간을 재배모듈의 온도를 반영하여 결정하는 것을 특징으로 하는 자율주행 식물공장.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 자율주행 식물공장은 사용자단말을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 목적지, 경유지 및 주행 경로 중 어느 하나에 대해 상기 사용자단말의 컨펌을 수신하는 것을 특징으로 하는 자율주행 식물공장.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 재배모듈은 작물이 배치된 재배기, 온도를 제어하는 공조제어모듈, 빛을 제어하는 광제어모듈, 습도를 제어하는 습도제어모듈, 및 물과 양액의 공급을 제어하는 양액제어모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율주행 식물공장.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 목적지는 작물의 성장이 완료되기 전의 제1목적지와 작물의 성장이 완료된 이후의 제2목적지로 구분되는 것을 특징으로 하는 자율주행 식물공장.
   

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