KR20230159084A - 재배 장치 - Google Patents

Abstract

재배 장치가 제공된다. 상기 재배 장치는 재배 공간을 향하는 자연광의 전파 경로 상으로, 상기 재배 공간의 앞에 배치되는 조절 유니트;를 포함할 수 있다.

Description

재배 장치{Cultivation device}

본 발명의 각종 식물을 재배하는데 사용되는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 비닐하우스에서 새싹 등 작물의 재배를 하여 왔으나 이는 에너지의 비효율성과 생산량의 예측불가, 계절과 온도에 따른 생산시기 제한, 그리고 결정적으로 생산 제품의 품질의 균일성을 담보할 수 없었다.

생산 제품의 품질 균일성은 대량 생산에 있어 매우 중요한 요소로, 품질 균일성 유지를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.

한국공개특허공보 제2018-0058558호에는 하나의 컨테이너 안에서 종자 파종 및 발아 성장이 이루어지도록 함과 아울러, 새싹에 제공되는 물의 온도를 재배실 내의 온도에 대응되는 온도로 공급하는 기술이 개시되고 있다.

한국공개특허공보 제2018-0058558호

본 발명은 작물의 품질 균일성을 개선할 수 있는 재배 장치를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 태양광 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 재배 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 재배 장치는 재배 공간을 향하는 자연광의 전파 경로 상으로, 상기 재배 공간의 앞에 배치되는 조절 유니트;를 포함할 수 있다.

상기 자연광의 전파 경로 상으로 상기 재배 공간의 앞에 배치되고, 상기 자연광이 입력되면 발전하는 솔라 패널이 마련될 수 있다.

상기 재배 공간을 형성하는 온실이 마련될 때, 상기 솔라 패널은 상기 온실의 천장 또는 측벽을 형성하는 투명창과 별개로 상기 온실의 외면에 설치될 수 있다.

또는, 상기 솔라 패널은 상기 투명창과 일체로 형성되면서 상기 온실의 천장 또는 측벽을 형성할 수 있다.

본 발명의 재배 장치에 따르면, 각종 작물이 재배되는 재배 공간을 향하는 자연광의 전파 경로를 가로막는 조절 유니트가 마련될 수 있다.

조절 유니트로 인하여, 재배 공간으로 투입되는 자연광의 일부가 차단될 수 있다. 조절 유니트로 인하여, 재배 공간의 일부 영역에만 자연광이 비춰지고, 다른 영역에는 자연광이 비춰지지 않는 불균형 현상이 해소될 수 있다. 다시 말해, 재배 공간 전체가 조절 유니트에 의해 자연광에 대하여 균등하게 가려지는 상태에 놓일 수 있다. 이를 통해, 작물의 재배 상태에 대한 균일성이 개선될 수 있다.

재배 공간을 향해 전파되는 햇빛 등의 자연광을 가로막는 조절 유니트는 다양한 기능을 겸할 수 있다.

예를 들어, 조절 유니트는 신재생 에너지를 생산하는 솔라 패널 등을 포함할 수 있다. 이때, 솔라 패널은 조절 유니트로 기능하는 동시에 전력을 생산할 수 있다. 솔라 패널에서 생산된 전력은 재배 공간 내에 형성된 램프, 구동부 등의 구동 전력으로 사용될 수 있다.

솔라 패널은 재배 공간을 형성하는 온실의 외면에 설치되거나, 온실의 외벽을 형성하는 투명창과 일체로 형성될 수 있다.

다른 예로, 조절 유니트는 적외선에 대하여 서로 다른 차단율을 갖는 영역이 연속되게 형성된 필름을 포함할 수 있다.

작물의 종류 또는 자연광의 세기에 따라, 적절한 차단율을 갖는 필름의 영역이 재배 공간을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따르면, 재배 공간 전체에 작물 재배에 최적화된 세기, 파장의 빛이 고르게 투입될 수 있다.

또한, 본 발명의 재배 장치에는 재배 공간의 공간 활용성을 개선하기 위해 배치된 선반이 빛을 가리는 가림막으로 기능하는 상황에서, 재배 공간으로 투입된 빛을 재배 공간 전체로 전파시키는 분배 유니트가 마련될 수 있다.

분배 유니트는 조절 유니트를 통과한 자연광을 재배 공간 전체로 분배할 수 있다.

이상의 조절 유니트 및 분배 유니트에 따르면, 재배 공간 전체에 균등한 세기의 빛 또는 동일한 파장의 빛이 분배될 수 있다. 이를 통해, 빛에 영향을 받는 작물의 성장 상태가 균등해질 수 있다.

도 1은 본 발명의 재배 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 재배 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 재배 장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 솔라 패널의 적층 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5는 벽부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 차단부를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 차단부가 형성된 온실을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 차단부를 나타낸 개략도이다.
도 9는 복수의 차단부가 마련된 온실을 나타낸 개략도이다.
도 10은 반사판과 도광판이 형성된 온실을 나타낸 개략도이다.
도 11은 별도의 조명등이 설비된 온실을 나타낸 개략도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 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 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.

도 1은 본 발명의 재배 장치를 나타낸 개략도이다. 도 2는 본 발명의 다른 재배 장치를 나타낸 개략도이다. 도 3은 본 발명의 또 다른 재배 장치를 나타낸 개략도이다.

도면에 도시된 재배 장치는 조절 유니트, 연결 유니트, 분배 유니트를 포함할 수 있다.

조절 유니트는 재배 공간 a를 향하는 자연광 L의 전파 경로 상으로, 재배 공간 a의 앞에 배치될 수 있다. 이를 통해, 조절 유니트는 재배 공간 a로 전파되는 햇빛 등의 자연광 L을 가로막는 위치에 배치될 수 있다.

조절 유니트는 자연광 L을 효과적으로 가로막을 수 있는 판 형상으로 형성될 수 있다.

작물(89)의 재배에는 빛이 필수적으로 요구되므로, 조절 유니트는 자연광 L 중 적어도 일부가 재배 공간 a로 투입될 수 있도록, 투명 재질 또는 반투명 재질을 포함할 수 있다.

조절 유니트는 자연광 L의 일부를 통과시키는 무음영 솔라 패널(100)을 포함할 수 있다. 또는, 조절 유니트는 자연광 L의 일부를 통과시키며 판 형상 또는 필름 형상으로 형성된 차단부(200)를 포함할 수 있다.

연결 유니트는 재배 공간 a를 형성하는 온실(90)(컨테이너 포함)에 조절 유니트를 연결시킬 수 있다.

일 예로, 온실(90)은 격자 형상의 뼈대를 형성하는 프레임부(91), 프레임부(91)에 의해 형성된 격자를 덮는 벽부(93)를 포함할 수 있다. 이때, 벽부(93)는 자연광 L이 통과하는 투명창을 포함할 수 있다.

조절 유니트가 벽부(93)와 별개로 형성되고 벽부(93)의 외면에 설치될 때, 연결 유니트는 벽부(93)와 조절 유니트를 연결하는 연결 부재를 포함할 수 있다.

조절 유니트가 벽부(93)와 일체로 형성되는 경우, 조절 유니트는 프레임부(91)에 의해 지지될 수 있다. 이 경우, 연결 유니트에는 프레임부(91)가 포함될 수 있다.

분배 유니트는 조절 유니트를 통과한 자연광 L의 일부를 재배 공간 a 전체에 고르게 분배시킬 수 있다.

일 예로, 분배 유니트에는 산란 수단, 반사 수단, 전파 수단 중 적어도 하나가 마련될 수 있다.

산란 수단은 재배 공간 a로 진입하는 빛을 산란시킬 수 있다. 일 예로, 산란 수단은 일측으로 입력된 빛을 타측으로 출력하면서 산란시키는 반구 형상의 투명 돌기, 투명 렌즈, 엠보싱(embossing) 가공된 투명판을 포함할 수 있다.

반사 수단은 재배 공간 a로 유입된 빛을 재배 공간 a의 다른 곳을 향해 반사시킬 수 있다. 반사 수단은 거울 등의 반사판(330)을 포함할 수 있다.

전파 수단은 재배 공간 a로 유입되거나 반사판(330)에 의해 반사된 빛을 재배 공간 a 내의 다른 곳으로 전파시킬 수 있다. 전파 수단은 일측으로 입력된 빛을 타측으로 전파시키는 도광판(350)을 포함할 수 있다. 도광판(350)은 일측으로 입력된 빛을 순수하게 타측으로 모두 전달할 수 있다. 이때의 도광판(350)은 흡사 광섬유와 유사할 수 있다. 또는, 도광판(350)은 일측으로 입력된 빛을 타측을 향해 전달하면서, 전달 경우의 가운데 부분을 통해 빛의 일부를 다른 방향으로 방사할 수 있다.

본 발명의 재배 장치가 재배 대상으로 하는 작물(89)에는 특별한 제한이 없다. 다만, 조절 유니트에 의해 자연광의 일부가 가려지는 특성을 고려하면, 재배 장치는 다소 조도가 약한 상태에서 잘 자라는 인삼 새싹 등의 재배에 유용하게 적용될 수 있다.

솔라 패널(100)과 차단부(200)에 대하여 설명한다.

솔라 패널(100)은 자연광의 전파 경로 상으로 재배 공간의 앞에 배치될 수 있다. 솔라 패널(100)은 자연광(태양광, 햇빛)이 입력되면 발전할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 솔라 패널(100)은 재배 공간 a를 형성하는 온실(90)의 천장 또는 측벽을 형성하는 투명창과 별개로 온실(90)의 외면에 설치될 수 있다. 다시 말해, 솔라 패널(100)은 벽부(93)와 별개로 마련되며, 벽부(93)의 외면 상에 설치될 수 있다.

또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 솔라 패널(100)은 투명창과 일체로 형성되면서 온실(90)의 천장 또는 측벽 자체를 형성할 수 있다. 다시 말해, 솔라 패널(100)은 벽부(93)와 일체로 형성될 수 있다. 이때의 솔라 패널(100)은 소위, BIPV(Building-integrated photovoltaics)를 형성할 수 있다.

BIPV(Building-integrated photovoltaics)는 건물 외피에 전지판을 이용하는 건물 외장형 태양광 발전시스템을 의미할 수 있다.

온실(90)에서 출입구(99)가 형성된 면을 정면, 그 반대면을 후면으로 정의하고, 정면과 후면을 연결하는 면을 측면으로 정의할 때, 측벽은 정면, 후면, 양 측면 중 적어도 하나의 면을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 자연광의 전파 경로 상으로 재배 공간 a의 앞에 배치되고, 자연광이 입력되면 발전하는 솔라 패널 또는 BIPV(Building-integrated photovoltaics)가 마련될 수 있다.

이때, 자연광의 전파 경로 상으로 재배 공간 a와 솔라 패널의 사이에 배치되거나, 재배 공간 a와 BIPV의 사이에 배치되는 판 형상 또는 필름 형상의 차단부(200)가 마련될 수 있다. 이때의 차단부(200)는 적외선을 차단하는 차단 필름(290)을 포함할 수 있다.

BIPV는 재배 공간 a를 형성하는 온실(90)의 천장, 양 측면(입면), 앞면, 뒷면 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. BIPV가 측면, 앞면, 뒷면 중 하나에 설치되는 경우, 이하에서 기술되는 반사판(330)과 도광판(350) 중에서 선반(80)에 도광판(350)만 마련되어도 충분하다. 입면에 BIPV를 설치하는 경우는 보통 자연광이 입면으로부터 유입되는 상황에 대비하기 위한 것일 수 있다. 이 경우, 자연광이 온실의 측면, 앞면, 뒷면 등으로 유입되기 때문에 도광판(350)만으로도 자연광이 충분하게 재배 공간 내에 분배될 수 있다.

반면, 온실(90)의 천장에만 BIPV가 설치되고 측면, 앞면, 뒷면에 BIPV가 미설치되는 경우에는 반사판(330)과 도광판(350)이 모두 적용되는 것이 좋다. 자연광이 측면이 아니라 천장을 통해 집중적으로 유입되는 경우에는 측면, 앞면, 뒷면이 배제된 천장에만 BIPV가 설치될 수 있다. 이 경우, 천장을 통하여 위에서 아래로 내리꽂는 자연광을 재배 공간 a의 곳곳에 분배시키 위해 해당 자연광을 반사시키는 반사판(330)이 도광판(350)에 더하여 추가로 요구될 수 있다.도 4는 솔라 패널(100)의 적층 구조를 나타낸 개략도이다. 도 5는 벽부(93)를 나타낸 단면도이다.

솔라 패널(100)은 자연광의 전파 방향을 따라 보호층(110), 솔라 셀(130), 산란층(150)이 순서대로 적층될 수 있다.

보호층(110)은 외부 충격, 이물질로부터 솔라 셀(130)이 훼손되거나 오염되는 것을 방지할 수 있다.

보호층(110)은 자연광이 솔라 셀(130)에 확실하게 도달할 수 있도록, 자연광이 통과하는 투명 재질을 포함할 수 있다.

솔라 셀(130)은 자연광 등의 각종 빛이 입력되면 전기를 생산하는 요소이다. 예를 들어, 솔라 셀(130)은 자연광의 전파 방향을 따라 순서대로 적층된 반사 방지막, 앞면 전극, pn접합층, 뒷면 전극을 포함할 수 있다.

보호층(110)은 반사 방지막 또는 앞면 전극의 일면에 적층될 수 있다.

투명한 재질을 포함하는 산란층(150)은 뒷면 전극의 일면에 적층될 수 있다. 뒷면 전극은 재배 공간 a에 대면될 수 있다. 결과적으로, 재배 공간 a에 대면되는 솔라 패널(100)의 일면에 산란층(150)이 형성될 수 있다. 산란층(150)은 솔라 패널(100)을 통과해서 재배 공간 a로 출력되는 자연광을 산란시키도록 형성될 수 있다.

일 예로, 재배 공간에 대면되는 산란층(150)의 일면에는 반구 형상의 투명 돌기가 복수로 배열될 수 있다. 이때의 투명 돌기는 앞에서 설명된 분배 유니트의 산란 수단에 해당될 수 있다. 산란층(150)의 일면에 형성된 투명 돌기는 복수로 배열되며, 엠보싱 가공에 의해 형성될 수 있다.

한편, 온실(90)의 벽부(93)를 형성하는 투명창에서 재배 공간에 대면되는 일면에도 투명 돌기가 형성될 수 있다. 솔라 패널(100)의 산란층(150)에 형성된 투명 돌기가 제1 투명 돌기(310)로 정의될 때, 투명창에 형성된 투명 돌기는 제2 투명 돌기(320)로 정의될 수 있다.

차단부(200)는 솔라 패널(100)과 상관없이 독립적으로 형성될 수 있다. 또는, 차단부(200)는 자연광 L의 전파 경로 상으로 재배 공간 a와 솔라 패널(100)의 사이에 배치될 수 있다. 차단부(200)는 최소의 부피로 자연광을 가리기 위해 판 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 차단부(200)는 적외선을 차단하는 차단 필름(290)을 포함할 수 있다.

도 6은 차단부(200)를 나타낸 개략도이다.

자연광 L의 전파 경로 상에 배치된 차단부(200)는 재배 공간 a로 투입되는 자연광 L의 적어도 일부를 차폐할 수 있다. 이에 따르면, 차단부(200)를 통과한 나머지 자연광 La가 재배 공간 a로 투입될 수 있다. 차단부(200)의 차폐로 인해 나머지 자연광 La는 본래의 자연광 L과 대비하여 조도가 낮아지거나, 특정 파장의 빛의 세기가 감소된 상태일 수 있다.

이때, 재배 공간 a에 실질적으로 투입되는 나머지 자연광 La가 재배 공간 a에서 재배되는 작물(89)의 생장에 최적화되도록, 차단부(200)의 차단율이 설정되는 것이 바람직하다. 다양한 상황에 대응하기 위해 차단부(200)의 차단율이 다양하게 마련되는 것이 좋다. 재배 공간 또는 자연광에 대하여 복수의 차단율을 제공하기 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 차단부(200)는 특정 파장을 차단하는 비율에 해당하는 차단율이 서로 다른 복수의 차단 영역을 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 차단부(200)가 형성된 온실(90)을 나타낸 개략도이다. 도 8은 본 발명의 다른 차단부(200)를 나타낸 개략도이다. 도 9는 복수의 차단부(200)가 마련된 온실(90)을 나타낸 개략도이다.

일 예로, 차단부(200)는 자연광에 포함된 적외선의 일부를 차단할 수 있다. 이때, 제1 차단율, 제2 차단율, 제3 차단율, 제4 차단율의 차단 영역이 하나의 차단부(200)에 형성될 수 있다.

예를 들어, 제1 차단율은 자연광에 포함된 적외선의 30%를 차단하고, 나머지 70%만 통과시키는 차단율을 의미할 수 있다. 차단부(200)에는 제1 차단율을 갖는 제1 영역 k1(2차원 평면에 해당되지만, 도면에서는 1차원적인 길이만으로 나타냄)이 마련될 수 있다.

제2 차단율은 자연광에 포함된 적외선의 50%를 차단하고, 나머지 50%만 통과시키는 차단율을 의미할 수 있다. 차단부(200)에는 제2 차단율을 갖는 제2 영역 k2가 마련될 수 있다.

제3 차단율은 자연광에 포함된 적외선의 75%를 차단하고, 나머지 25%만 통과시키는 차단율을 의미할 수 있다. 차단부(200)에는 제3 차단율을 갖는 제3 영역 k3가 마련될 수 있다.

제4 차단율은 자연광에 포함된 적외선의 95%를 차단하고, 나머지 5%만 통과시키는 차단율을 의미할 수 있다. 차단부(200)에는 제4 차단율을 갖는 제4 영역 k4가 마련될 수 있다.

구동부가 마련될 수 있다. 구동부는 서로 다른 차단율을 갖는 복수의 차단 영역이 마련된 차단부(200)를 움직일 수 있다. 이때, 구동부는 일시점에 오직 하나의 차단 영역만이 재배 공간 a를 가리도록 차단부(200)를 움직이는 모터 등의 액추에이터를 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, 차단부(200), 제1 롤러(211), 제2 롤러(212), 구동부가 마련될 수 있다.

차단부(200)는 제자리에서 회전 가능하게 형성된 제1 롤러(211) 및 제2 롤러(212)에 감길 수 있는 필름 형상 또는 천 형상으로 형성될 수 있다.

제1 롤러(211)에는 차단부(200)의 일단부가 감길 수 있다.

제2 롤러(212)에는 차단부(200)의 차단부(200)가 감길 수 있다. 각 롤러에 양측이 감긴 차단부(200)는 제1 롤러(211)와 제2 롤러(212) 사이에서 펼쳐지며, 펼쳐진 영역에 의해 자연광이 차폐될 수 있다. 차단부(200)에 의해 자연광이 차폐된 곳에 재배 공간 a가 형성되도록, 제1 롤러(211)는 재배 공간 a의 일단부에 형성되고 제2 롤러(212)는 재배 공간 a의 타단부에 형성되는 것이 좋다. 다른 관점에서 살펴보면, 제1 롤러(211)와 제2 롤러(212)는 둘 사이에 상기 재배 공간 a의 적어도 일부에 해당하는 커버 공간이 위치하도록 형성될 수 있다. 재배 공간 a의 면적이 넓은 경우, 단일의 차단부(200)로 재배 공간 a 전체를 덮는 것이 어려울 수 있다. 왜냐하면, 자중에 의한 차단부(200)의 처짐 문제, 롤러에 감기는 차단부(200)의 양이 증감함에 따라 가중되는 토크 문제, 롤러의 회전수 제어 문제, 롤러의 부피 증가 문제가 심각해질 수 있기 때문이다. 따라서, 도 9와 같이 하나의 재배 공간 a를 복수의 차단부(200)가 나누어 덮을 수 있다. 이때, 각 차단부(200)가 자연광의 차폐를 담당하는 영역이 커버 공간에 해당될 수 있다. 물론, 단일의 차단부(200)로 재배 공간 a를 모두 덮는 경우, 재배 공간 a와 커버 공간은 서로 동일할 수 있다.

구동부는 제1 롤러(211) 및 제2 롤러(212) 중 적어도 하나를 회전시킬 수 있다. 일 예로, 구동부는 제1 롤러(211)를 회전시키는 제1 모터(221), 제2 롤러(212)를 회전시키는 제2 모터(222)를 포함할 수 있다.

또한, 각 롤러의 사이에서 자중에 의해 중력 방향을 따라 차단부(200)가 늘어지는 현상을 방지하기 위한 풀리(230)가 제1 롤러(211)와 제2 롤러(212)의 사이에 하나 이상 마련될 수 있다.

제1 롤러(211)로부터 제2 롤러(212)를 향하는 방향을 따라 커버 공간 전체를 덮을 수 있는 길이를 단위 길이 d로 정의하기로 한다.

차단부(200)에는 적어도 단위 길이 d를 가지며 서로 다른 차단율을 갖는 차단 영역이 복수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 8에는 제1 영역 k1, 제2 영역 k2, 제3 영역 k3, 제4 영역 k4가 순서대로 서로 연속되게 연결되어 있다. 이때, 각 영역의 길이는 단위 길이 d 이상일 수 있다.

구동부는 일시점에 어느 하나의 차단 영역이 커버 공간 전체를 덮도록 제1 롤러(211) 또는 제2 롤러(212)를 회전시킬 수 있다.

제1 영역 k1, 제2 영역 k2, 제3 영역 k3, 제4 영역 k4는 순서대로 직렬로 연결될 수 있다. 그리고, 제1 영역 k1의 일측 말단이 제1 롤러(211)에 연결되고, 제4 영역 k4의 타측 말단이 제2 롤러(212)에 연결될 수 있다. 제1 롤러(211) 및 제2 롤러(212)가 정방향으로 회전하면, 차단부(200)는 제1 롤러(211)로부터 풀리(230)면서 제2 롤러(212)에 감길 수 있다

각 롤러의 정방향 회전에 따르면, 커버부는 제4 영역 k4, 제3 영역 k3, 제2 영역 k2, 제1 영역 k1의 순서대로 커버 공간을 지나갈 수 있다.

만약, 제2 롤러(212) 및 제2 롤러(212)가 역방향으로 회전하면, 차단부(200)는 제2 롤러(212)로부터 풀리(230)면서 제1 롤러(211)에 감길 수 있다.

각 롤러의 역방향 회전에 따르면, 커버부는 제1 영역 k1, 제2 영역 k2, 제3 영역 k3, 제4 영역 k4의 순서대로 커버 공간을 지나갈 수 있다.

만약, 제3 영역 k3가 커버 공간 상에 펼쳐진 상태에서, 사용자의 조작 또는 자동 제어에 의해 제2 영역 k2가 선택될 수 있다.

제3 영역 k3가 커버 공간 상에 펼쳐진 상태에서, 제2 영역 k2는 제1 롤러(211)에 감긴 상태일 수 있다. 감긴 차단부(200)가 포함된 제1 롤러(211)의 지름을 제1 지름으로 정의한다.

선택된 제2 영역 k2를 커버 공간 상에 펼치기 위해, 구동부는 제1 롤러(211) 및 제2 롤러(212)를 정방향으로 회전시킬 수 있다.

정방향 회전에 의해 제1 롤러(211)에 감긴 제2 영역 k2가 풀리(230)면서 제2 롤러(212)를 향해 이동할 수 있다. 그런데, 제2 영역 k2가 물림에 따라 차단부(200)가 포함된 제1 롤러(211)의 지름은 점점 줄어들게 된다.

이는 곧 제1 롤러(211)가 한바퀴 회전할 때마다 제2 롤러(212)를 향해 뻗어 나가는 제2 영역 k2의 거리가 점점 줄어드는 것을 의미할 수 있다. 회전에 따른 제1 지름의 변화로 인해 제2 영역 K2 등의 특정 영역을 커버 영역 상에 정확하게 맞추는 제어가 어려워질 수 있다.

제어 곤란성을 완화시키기 위해, 각 차단 영역이 서로 맞닿는 경계선에는 마커(291)가 형성될 수 있다. 이에 맞춰, 복수의 마커(291) 중 특정 마커(291)를 감지하는 감지부가 마련될 수 있다.

구동부는 감지부가 특정 마커(291)를 감지할 때까지 제1 롤러(211)를 회전시키거나 제2 롤러(212)를 회전시킬 수 있다.

구동부는 감지부에 의해 특정 마커(291)가 감지되면, 제1 롤러(211)의 회전 또는 제2 롤러(212)의 회전 운동을 정지시킬 수 있다.

예를 들어, 특정 영역(예를 들어 제2 영역 k2)과 다른 영역(예를 들어 제3 영역 k3)의 경계선에는 이 둘의 경계를 나타내는 식별 정보를 갖는 태그, QR 코드, 바코드, 기호 등의 특정 마커(291)가 형성될 수 있다. 각 영역의 경계선마다 형성된 태그는 서로 구분되는 식별 정보를 포함할 수 있다.

감지부는 태그, QR 코드, 바코드, 기호의 마커(291)를 감지하는 리더기를 포함할 수 있다. 감지부는 각 롤러의 회전 중에 특정 마커(291)가 감지되면 구동부에 해당 사실을 전달할 수 있다.

구동부는 감지부로부터 특정 마커(291)의 감지 사실이 입수되면, 제1 롤러(211) 및 제2 롤러(212)를 정지시킬 수 있다. 마커(291)의 감지에 따라 각 롤러가 정지된 상태에서 제2 영역 k2가 커버 공간 상에 배치되도록 감지부의 위치가 사전에 설정될 수 있다.

특정 영역이 커버 공간 상에 배치될 때, 특정 영역의 양측 경계는 보통 커버 공간의 단부에 위치할 수 있다. 이와 같은 상황을 파악하기 위해, 감지부는 커버 공간의 단부에 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 각 차단 영역의 길이가 단위 길이 d와 동일하다면, 각 영역의 경계선을 설정 위치에 정확하게 위치시키기 위한 정밀 제어가 요구될 수 있다. 제어 정밀성을 완화시키기 위해 각 차단 영역 k1, k2, k3, k4는 단위 길이 d에, 기설정된 여유 길이 e가 추가된 길이를 가질 수 있다.

일 예로, 제1 영역 k1은 단위 길이 d를 가운데에 두고, 양측에 각각 제1 여유 길이 e1(총 2e1)이 추가된 길이를 가질 수 있다. 이때, 단위 길이 구간의 양측에 추가되는 2개의 제1 여유 길이 e1은 여유 길이 e를 둘로 나눈 것일 수 있다.

제2 영역 k2는 단위 길이 d를 가운데에 두고 양측에 각각 제2 여유 길이 e2(총 2e2)가 추가된 길이를 가질 수 있다. 제3 영역 k3는 단위 길이 d를 가운데에 두고 양측에 각각 제3 여유 길이 e3(총 2e3)가 추가된 길이를 가질 수 있다. 제4 영역 k4는 단위 길이 d를 가운데에 두고 양측에 각각 제4 여유 길이 e4(총 2e4)가 추가된 길이를 가질 수 있다.

차단 영역은 단위 길이 d의 구간과 여유 길이 e의 구간을 모두 포함해서 동일한 차단율을 갖도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 여유 길이 e의 구간 역시 해당 차단 영역에 부여된 차단율을 그대로 가질 수 있다. 이에 따르면, 여유 길이 e의 구간 일부가 커버 공간 상에 배치되어도 별다른 무리가 없다. 이는 제어 정밀도가 여유 길이 e에 의해 완화되는 것을 의미할 수 있다.

도 10은 반사판(330)과 도광판(350)이 형성된 온실(90)을 나타낸 개략도이다.

도 10의 온실(90)에는 반사판(330)과 도광판(350)이 마련될 수 있다.

반사판(330)은 온실(90)의 내측벽(측면, 정면, 후면 중 적어도 하나에 형성됨)에 설치될 수 있다.

도광판(350)은 재배 공간 a를 복수의 층으로 구분하는 선반(80)의 밑면에 설치될 수 있다.

도광판(350)은 선반(80)의 밑면을 따라 연장될 수 있다.

도광판(350)은 반사판(330)에 의해 반사된 자연광이 도광판(350)의 일측으로 입사되면, 입사된 자연광을 도광판(350)의 타측을 향해 전달하면서 선반(80)의 하측에 배치된 다른 선반(80)을 향해 방사시킬 수 있다. 이에 따르면, 위층의 선반(80)에 의해 자연광이 차단되는 위치의 작물(89)에도 자연광이 공급될 수 있다.

도 11은 별도의 조명등(70)이 설비된 온실(90)을 나타낸 개략도이다.

재배 공간 a가 선반(80)에 의해 복수의 층으로 구분된 경우, 특정 선반(80)의 구석에는 자연광이 미치지 못할 수 있다. 이 경우, 도광판(350)과 별개로 마련된 LED 등의 조명등(70)은 재배 공간 내 다른 곳과 비교하여 자연광이 약하게 비춰지는 영역을 비출 수 있다.

이상에서 설명된 재배 장치에 따르면, 1차적으로 재배 공간 a를 향하는 자연광이 조절 유니트에 의해 재배 공간 a 전체에 대해 균등하게 감쇄된 상태로 유입될 수 있다. 그리고, 균등하게 감쇄된 자연광은 2차적으로 분배 유니트에 의해 재배 공간 a 내에 고르게 분배될 수 있다. 그럼에도 불구하고 다른 곳과 비교하여 자연광이 부족한 구역에는 조명등(70)이 설치될 수 있다.

정리하면, 본 발명의 재배 장치는 재배 공간 a 전체에 균등하게 자연광이 유입될 수 있는 방안을 제시할 수 있다. 이를 통해 재배 공간에서 재배되는 작물(89)의 생장 상태가 균일하게 유지될 수 있다. 이에 따르면, 작물(89)의 상품성이 크게 개선될 수 있다.

또한, 본 발명의 재배 장치는 재배 공간을 가로막는 조절 유니트를 솔라 패널(100)로 구성함으로써, 신재생 에너지를 생산할 수 있다. 해당 신재생 에너지는 전기의 형태로 변환되어 구동부 등의 구동 전력 등으로 이용될 수 있다.

다른 관점에서 살펴보면, 본 발명의 재배 장치는 에너지 자립을 위하여 온실(90)에 솔라 패널(100)을 설치하는 것으로 해석될 수 있다. 이때, 솔라 패널(100)은 자연광의 적어도 일부가 통과하는 무음영 패널로 구성될 수 있다. 온실(90) 내에는 자연광의 조도를 측정하는 조도 센서가 마련될 수 있다. 조명등(70)은 자연광의 조도가 설정값보다 낮으면 동작하고, 빛을 방사할 수 있다.

날씨가 좋은 경우, 자연광에 해당하는 태양광의 세기는 100,000 lux 정도일 수 있다. 새싹 인삼의 적정 광량은 5,000~15,000 lux로 맑은 날에는 자연광을 오히려 차단해 주어야 하는 경우가 발생될 수 있다. 새싹 인삼의 특성상 태양광을 피해야 하며 많은 태양광(햇빛)을 필요로 하지 않으며, 10~15℃(발아 및 출아 적정온도)와 20~25℃(생육 적정온도) 수준으로 온도를 유지하기 위해 IR(적외선) 차단 필름(290) 등의 차단부(200)가 온실(90)의 안쪽에 적용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 벽부(93)와 별개로 형성된 솔라 패널(100) 또는 벽부(93)와 일체로 형성된 BIPV에 의한 태양광 발전이 가능하며 보조 광원인 조명등(70)을 이용하여 해가 없는 시간대에도 새싹 인삼 등의 작물(89)이 성장할 수 있는 에너지 절약형 재배 시스템이 제공될 수 있다.

솔라 패널(100) 또는 BIPV를 형성하는 솔라 셀(130)의 집합체인 스트링은 2~100mm 간격으로 형성될 수 있다.

차단부(200)는 적외선 차단율을 이용하여 재배 공간 a를 설정 온도로 유지할 수 있다. 예를 들어, 재배 공간 a의 온도가 설정 온도를 초과하면 높은 차단율을 갖는 차단 영역이 구동부에 의해 재배 공간 a 상에 펼쳐질 수 있다. 이를 위해 재배 공간에는 온도를 측정하는 온도계가 추가로 마련될 수 있다. 재배 공간 a의 온도가 설정 온도보다 작으면 낮은 차단율을 갖는 차단 영역이 구동부에 의해 재배 공간 a 상에 펼쳐질 수 있다. 이상의 차단부(200)에 따르면, 재배 공간 a에 대한 자연광의 유입 균일도를 확보하는 동시에, 재배 공간 a의 온도를 유지하는데 소요되는 자원의 낭비가 방지될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

70...조명등 80...선반
89...작물 90...온실
91...프레임부 93...벽부
99...출입구 100...솔라 패널
110...보호층 130...솔라 셀
150...산란층 200...차단부
211...제1 롤러 212...제2 롤러
221...제1 모터 222...제2 모터
230...풀리 290...차단 필름
291...마커 310...제1 투명 돌기
320...제2 투명 돌기 330...반사판
350...도광판

Claims (10)

1. 재배 공간을 향하는 자연광의 전파 경로 상으로, 상기 재배 공간의 앞에 배치되는 조절 유니트;
   를 포함하는 재배 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 자연광의 전파 경로 상으로 상기 재배 공간의 앞에 배치되고, 상기 자연광이 입력되면 발전하는 솔라 패널이 마련되고,
   상기 재배 공간을 형성하는 온실이 마련될 때,
   상기 솔라 패널은 상기 온실의 천장 또는 측벽을 형성하는 투명창과 별개로 상기 온실의 외면에 설치되거나,
   상기 솔라 패널은 상기 투명창과 일체로 형성되면서 상기 온실의 천장 또는 측벽을 형성하는 재배 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 자연광의 전파 경로 상으로 상기 재배 공간의 앞에 배치되고, 상기 자연광이 입력되면 발전하는 솔라 패널이 마련되고,
   상기 재배 공간에 대면되는 상기 솔라 패널의 일면에는 상기 솔라 패널을 통과해서 상기 재배 공간으로 출력되는 자연광을 산란시키는 산란층이 형성된 재배 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 산란층은 투명한 재질을 포함하고,
   상기 재배 공간에 대면되는 상기 산란층의 일면에는 반구 형상의 투명 돌기가 복수로 배열된 재배 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 자연광의 전파 경로 상으로 상기 재배 공간의 앞에 배치되고, 상기 자연광이 입력되면 발전하는 솔라 패널 또는 BIPV(Building-integrated photovoltaics)가 마련되고,
   상기 자연광의 전파 경로 상으로 상기 재배 공간과 상기 솔라 패널의 사이에 배치되거나, 상기 재배 공간과 상기 BIPV의 사이에 배치되는 판 형상 또는 필름 형상의 차단부가 마련되며,
   상기 차단부는 적외선을 차단하는 차단 필름을 포함하고,
   상기 BIPV는 상기 재배 공간을 형성하는 온실의 천장, 양 측면, 앞면, 뒷면 중 적어도 하나에 설치되는 재배 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 재배 공간으로 투입되는 상기 자연광의 적어도 일부를 차폐하는 차단부가 마련되고,
   상기 차단부는 특정 파장을 차단하는 비율에 해당하는 차단율이 서로 다른 복수의 차단 영역을 포함하며,
   일시점에 오직 하나의 차단 영역만이 상기 재배 공간을 가리도록 상기 차단부를 움직이는 구동부가 마련된 재배 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 재배 공간으로 투입되는 상기 자연광을 차폐하는 필름 형상의 차단부, 상기 차단부의 일단부가 감기는 제1 롤러, 상기 차단부의 타단부가 감기는 제2 롤러, 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러 중 적어도 하나를 회전시키는 구동부가 마련되고,
   상기 제1 롤러와 상기 제2 롤러는 둘 사이에 상기 재배 공간의 적어도 일부에 해당하는 커버 공간이 위치하도록 형성되며,
   상기 제1 롤러로부터 상기 제2 롤러를 향하는 방향을 따라 상기 커버 공간 전체를 덮을 수 있는 길이를 단위 길이로 정의할 때,
   상기 차단부에는 적어도 상기 단위 길이를 가지며 서로 다른 차단율을 갖는 차단 영역이 복수로 형성되고,
   상기 구동부는 일시점에 어느 하나의 차단 영역이 상기 커버 공간 전체를 덮도록 상기 제1 롤러 또는 상기 제2 롤러를 회전시키는 재배 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   각 차단 영역이 서로 맞닿는 경계선에는 마커가 형성되고,
   복수의 마커 중 특정 마커를 감지하는 감지부가 마련되며,
   상기 구동부는 상기 감지부가 상기 특정 마커를 감지할 때까지 상기 제1 롤러를 회전시키거나 상기 제2 롤러를 회전시키고,
   상기 구동부는 상기 감지부에 의해 상기 특정 마커가 감지되면, 상기 제1 롤러의 회전 또는 상기 제2 롤러의 회전 운동을 정지시키는 재배 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   각 차단 영역은 상기 단위 길이에 기설정된 여유 길이가 추가된 길이를 갖고,
   상기 차단 영역은 상기 단위 길이의 구간과 상기 여유 길이의 구간을 모두 포함해서 동일한 차단율을 갖도록 형성되는 재배 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 재배 공간을 형성하는 온실이 마련될 때,
    상기 온실의 내측벽에 설치되는 반사판, 상기 재배 공간을 복수의 층으로 구분하는 선반의 밑면에 설치되는 도광판이 마련되고,
    상기 도광판은 상기 선반의 밑면을 따라 연장되며,
    상기 도광판은 상기 반사판에 의해 반사된 자연광이 상기 도광판의 일측으로 입사되면, 입사된 자연광을 상기 도광판의 타측을 향해 전달하면서 상기 선반의 하측에 배치된 다른 선반을 향해 방사시키는 재배 장치.

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