KR20220162562A - 미세기후 식물생육 환경 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버티컬 필드와 같은 벽면 재배에서 근권의 뒤쪽에 보온 단열재를 내장하여 근권을 고온과 저온으로부터 보호하는 동시에 식물의 지상부 기온이 식물 생존을 위협하는 고온이나 저온이 될 경우 근권 뒤쪽에 내장되어 있는 보온단열재가 트레일을 따라 지상부로 올라와 재배 면을 완전히 외부 환경으로부터 격리하여 식물을 보호하는 기술과 장치이다.
보온 단열재 면에 LED를 설치하여 재배 면과 수직 방향에서 빛을 공급하여 실내와 시설 재배의 광 부족 문제를 동시해 해결함으로써 식물 생장에 필요한 마이크로 재배 환경을 제공하는 장치에 대한 발명이다.
본 발명으로 만들어진 장치는 근권 뒤에 내장되는 보온단열재 그리고 그 면에 설치된 LED 그리고 이 장치를 자동과 원격에서 제어하는 구동장치 그리고 보온단열재로 만들어진 공간의 온도와 습도를 제어할 수 있는 환경 제어 장치로 구성되어 있다.
본 발명은 식물의 근권과 근접 식물 재배면을 캡슐과 같이 완전히 격리할 수 있어 적은 에너지로 식물에게 최적의 생육 환경을 제공할 수 있다.

Description

미세기후 식물생육 환경 제어 시스템 { Microclimate Plant Growth Environment Control System}

식물 미세기후(Microclimates),버티컬 필드, 수직 농장, 수직 조경, 생육환경 제어

작물 재배에서 온도 습도 빛은 작물 성장에 있어 매우 중요한 파라미터이다. 전통적 필드 농업에서 위 요소는 인간이 제어할 수 없기 때문에 계절에 따라 작물을 선택하고 재배해야 했다. 시설 재배가 확대되면서 시설 내부의 온도 습도 빛을 제어하는 방법으로 인류는 계절과 관계없이 농사를 짓게 되었다. 그러나 시설 내 환경 제어를 위해서는 많은 에너지가 사용된다. 이에 따라 학자들은 에너지 절약과 보다 안전하고 건강한 식물 재배를 위해 미세 기후, 즉 시설 내 기후 연구 더 나아가 작물의 잎과 근권 근접 환경을 통제함으로써 적은 에너지로 높은 수율을 올리는 연구를 하게 되었다. 이러한 추세는 노지 재배에서도 차광망이나 특수 네트를 이용해 온도와 습도를 제어하여 수분 증발을 억제하거나 당도를 높이는 등 다양한 연구가 진행되고 있다.

본 발명은 이런 배경 가운데 미세기후의 수직 재배 적용의 필요에 따라 개발되었다.

전통적 식물 재배의 수평적 공간 사용 개념을 넘어 버티컬 필드( 건물 내외의 벽이나 수직 시설 재배) 공간 개념이 확대되고 있다.

수평 재배 시스템은 비닐하우스나 온실과 같이 겨울철 낮은 기온으로부터 식물을 보호하고 연중 기온과 관계없이 에너지를 사용해 적절한 생육 온도를 유지할 수 있다. 이에 반해 버티컬 필드는 우리나라 겨울철 저온으로부터 식물을 보호할 시스템이 존재하지 않아 연중 식물 재배를 보장할 수 없다.

식물 재배에 적절한 온도와 함께 필수 요소는 빛이다. 수평 재배와 비교하여 수직 재배는 공간을 효과적으로 활용할 수 있지만 자연광을 효과적으로 활용할 수 없는 단점이 있다. 따라서 시설 재배 및 실내 재배에서는 인공조명을 통해 부족한 빛을 공급해 줘야 한다.

빛은 직진성이 있기 때문에 식물의 재배 면과 수직으로 인공조명이 설치될 때 인공광의 효율을 극대화할 수 있다. 작물 재배가 목적인 경우는 식물의 재배 면과 수직이 되도록 설치하면 되지만 식물을 감상해야 하는 수직 조경은 조명을 수직 방향으로 설치하게 되면 조명 장치가 식물을 가리게 되어 조경 효과를 누릴 수 없다.

본 발명은 버티컬 필드의 온도와 광 문제를 해결함으로써 수직 재배의 단점을 극복하고 생산성과 식물의 조경 기능성을 확장하는 기술과 그것이 적용된 장치에 대한 것이다.

본 발명은 벽면에 내장되어 있다가 확장되는 보온 단열재와 그것의 구동장치 그리고 보온 단열재 표면에 설치된 LED 조명 그리고 생육온도 조절장치(냉난방장치)로 구성 된다.

본 발명은 수직 재배면 근권(Root zone) 뒤쪽에 내장되어 있는 보온 단열재가 평상시엔 근권을 저온과 고온으로부터 보호하는 기능을 제공하고 기온이 급감하는 겨울철 저녁 시간에는 버티컬 필드 지상부로 나와 재배면 전면을 덮어주어 마이크로 기후 생육 환경의 제어가 가능한 최소의 공간을 형성해 적은 냉난방 에너지로 효과적으로 생육관리 가능한 공간을 조성해 준다.

본 발명은 수직 지상부로 확장되는 보온단열재 표면에 LED를 설치하여 수직 지상부가 덮여진 상태에서 재배 면과 수직으로 식물 재배에 필요한 인공조명을 제공한다.

본 발명의 보온 단열재는 단열 및 복사열 차단 기능을 내장하여 LED의 적은 발열을 통해서 난방 효과를 제공할 수 있다.

본 발명은 자체 냉난방 장치를 내장하여 식물의 생장을 위협하는 고온이나 저온이 형성되면 보온단열재로 최소의 독립 공간을 형성하고 생육환경(온도, 광, 습도)을 제어 한다.

온도와 광 제어가 불가하여 연중 운영할 수 없었던 수직 녹화 시설을 연중 운영할 수있다.

넓은 시설 재배 공간 전체 냉난방 대비 에너지 비용을 절감할 수 있어 농업 생산성을 향상할 수 있고 이에 따라 농가 수익성 개선과 시설 난방을 위한 화석연료 사용량을 줄일 수 있다.

동일한 시설 내에서도 다른 생육 조건의 다양한 작물 재배가 가능하여 작부를 다양화할 수 있어 농가 수익모델의 다변화가 가능하다.

한 시설 내에서 다품목 소량 생산이 가능하다.

본 발명 기술이 적용된 실시 예; 근권 뒤쪽에 내장되어 있던 보온단열재가 구동장치에 의해 시계방향으로 회전하며 확장되고 있는 모습의 도면이며 설치 환경에 따라 보온 단열재의 확장 방향은 상하좌우 조정할 수있다

본 발명은 온도 관리를 위해 벽체 속에 내장 소재는 농업용 보온 커튼과 같이 보온과 복사열 차단을 하는 재료로 제작할 수 있고 LED와 난방 장치에 의해 발생한 열을 효율적으로 사용하여 고온이나 저온으로으로 부터 식물을 보호한다.

본 보온단열재는 동력 구동장치에 의해 설정된 시간 또는 설정된 온도 조건에 따라 자동 운영되며 예상 가능한 온도 변화와 돌발적인 온도 변화로부터 식물을 보호할 수 있다.

본 장치는 IoT에 의해 자동 제어와 원격제어가 가능하다.

본 발명은 빛 관리를 위해 광량 센서에 의해 공급된 빛의 양을 계산하고 식물별 광포화점을 산출하여 부족분을 공급하는 방식으로 식물 생장을 관리한다.

보온단열재는 LED의 이동식 설치 지지대가 되어 재배 면과 근접한 수직 방향에서 식물 광합성에 필요한 광을 공급하게 한다.

겨울철 극저온 환경이 조성되는 저녁시간 저온으로부터 식물을 보호하는 동시에 겨울철 부족한 광량을 동시에 보충할 수 있고 LED의 발열을 난방에 활용할 수 있다. LED 발열량으로 온도제어가 어려울 경우 내장된 난방 장치를 통해 온도를 제어한다..

이 모든 기능은 IoT를 통해 자동 및 원격 제어가 가능하다.

식물 마이크로 재배 환경 제어가 가능하여 야외 수직 조경은 물론 특용 특수 작물의 마이크로 생육 환경 제어에 이용 가능하고 특수 시설 재배 농산업 전반에서 이용 가능하다.

특별히 사계절이 뚜렷한 우리나라 후 조건에서, 관행 기술로는 계절별 재배 식물을 교체해야 하고 여름철 고온과 겨울철 저온에서 수직 조경 식물 재배가 거의 불가능한 상태이다. 본 특허 기술을 적용할 경우 겨울철 식물 재배 안정성을 확보할 수 있어 수직 조경 분야에서 광범위하게 사용 가능하다.

Claims (3)

1. 근권 뒤쪽에 내장되어 있다 재배면 상부 면으로 확장되며 식물을 격리해 독립 재배 공간을 만드는 장치.
2. 청구항 1에서 공간을 분리하는 장치의 재배면 쪽 면에 LED를 설치하여 식물에 빛을 공급하는 장치.
3. 청구항 1에서 해당 장치로 만들어진 식물재배 독립 공간의 온도 습도 광량을자동 또는 원격 제어할 수 있는 장치
   
   
   

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