KR20240027958A - 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 새싹삼을 재배하는 과정에서 생육 기간에 따라 새싹삼 재배용 배지에 공급하는 수분, 조명을 조절하여 새싹삼을 생육을 관리함으로써 생산 품질 및 생산 속도를 향상시키고, 재배 과정 중 온도, 습도, 광도 등과 같은 환경정보를 실시간으로 감지하여 이에 대응하여 재배용 배지에 수분, 조명 등의 공급을 제어할 수 있어 높은 생산 효율을 기대할 수 있는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템에 관한 것이다.

Description

새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템{Cube for cultivating sprout ginseng and its optimization management system}

본 발명은 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 새싹삼을 재배하는 과정에서 생육 기간에 따라 새싹삼 재배용 배지에 공급하는 수분, 조명을 조절하여 새싹삼을 생육을 관리함으로써 생산 품질 및 생산 속도를 향상시키고, 재배 과정 중 온도, 습도, 광도 등과 같은 환경정보를 실시간으로 감지하여 이에 대응하여 재배용 배지에 수분, 조명 등의 공급을 제어할 수 있어 높은 생산 효율을 기대할 수 있는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템에 관한 것이다.

새싹삼이란, 줄기, 잎, 뿌리를 모두 섭취할 수 있는 고부가가치 농산물로서, 인삼의 주요 성분인 진세노사이드(사포닌)함량이 기존 수삼보다 월등히 높고, 잎에 포함된 사포닌 함량이 뿌리보다 많은 것으로 확인되어 영양학적 가치가 풍부한 농산물이다.

이러한 새싹삼은 주로 환경 조절기술을 이용하여 재배되는 것으로, 재배 환경에 따라 약간의 차이는 있으나 평균 30일을 생육한 것을 섭취하기 때문에 1년에 12번 수확할 수 있어 농가의 고부가가치 작물로 인기가 높다.

상술한 바와 같이 새싹삼은 농가의 고부가가치 상품이며 생산주기가 짧아 다모작이 가능한 장점이 있는데, 예정지를 준비하는 시간과 묘삼 재배 등에 오랜 시간이 걸리며, 경작 난이도가 높고 농작 기술이 떨어지면 생산성이 낮아지는 문제점이 있어 일반인들이 재배하기 어려운 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 제안된 기술로는 자동 환경 조절기술을 이용하여 새싹삼 재배에 필요한 온도, 습도, 광도 등을 제어하는 기술이 제안되었는데, 일 예로 대한민국 등록특허 제10-2138481호가 있다.

상기 종래기술은 ‘스마트 팜 큐브’에 관한 것으로, 하우스와, 상기 하우스 내에 배치되며 새싹삼 재배용 팔레트가 다층으로 적재되는 다층 적재 장치와, 새싹삼의 생육을 위한 조명을 제공하는 조명장치와, 새싹삼의 생육을 위한 물을 제공하는 관수 장치와, 상기 하우스 내의 환경 정보를 감지하는 센서 장치와, 상기 조명장치와 상기 관수장치의 작동을 제어하는 원격 제어장치 및 상기 센서장치에서 감지된 하우스 내의 환경 정보를 상기 원격 제어장치로 전달하고, 상기 원격 제어장치의 제어신호를 상기 조명 장치 및 관수장치로 전달하는 무선통신장치를 포함한다.

상기와 같이 이루어진 종래기술은 상기 센서장치를 통해 감지한 정보를 이용하여 하우스 내에 배치된 조명장치와 관수장치의 동작을 제어하고, 이때 원거리에서 관리자가 원격 제어장치 및 무선통신장치를 이용하여 상기 조명장치와 관수장치의 동작을 제어할 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기 종래기술은 하우스 내의 환경을 전체적으로 조절하기 때문에 서로 다른 생육 기간을 가지는 새싹삼에 필요한 환경을 제공하기 어려운 문제점이 있었다.

특히 하우스 내에 다양한 생육 기간을 가지는 새싹삼을 동시에 재배하는 경우 각각의 새싹삼에 필요한 온도, 수분, 광도가 서로 다른 것을 고려하지 못하기 때문에 새싹삼의 생육 효율이 낮은 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-2138481호 대한민국 등록특허 제10-1682066호

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 재배공간에서 생육 중인 새싹삼에 온도, 수분 및 광도를 제공하되, 새싹삼의 생육 기간에 따라 필요한 온도, 수분 및 광도를 제공하여 생육 효율을 향상시킬 수 있는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 재배용 배지가 배치된 재배공간을 구성하는 하우스를 내벽프레임과 외벽프레임의 이중벽 구조를 가지도록 형성하고, 상기 내벽프레임과 외벽프레임 사이에 형성된 순환공간을 통해 온도차이에 의해 발생하는 결로가 재배공간으로 유입되는 것을 방지하고, 상기 순환공간을 이동하는 공기가 재배공간의 하방으로 유입되도록 하여 재배공간의 환기를 유도하여 재배공간의 온도 및 습도 조절의 효율성을 향상시킨 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 새싹삼에 수분을 공급하기 위한 수분공급수단을 구성하는 노즐이 수분을 미스트 형태로 분사하여 새싹삼 뿌리의 생장활동을 원활하게 유지하고 이를 통해 뿌리가 썩는 등의 문제를 해결한 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 관리자 단말기와 통신수단을 통해 연결되어 관리자가 온도, 습도 및 공기 순환을 원격에서 제어할 수 있어 새싹삼 생육 관리가 용이한 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 새싹삼의 재배공간를 제공하며, 온도 및 습도 조절을 위한 냉난방기와 공기 순환을 위한 환기수단가 구비된 하우스;

상기 재배공간에 배치되며 다층으로 구획되어 재배용 배지가 배치되는 배지프레임;

상기 배지프레임에 배치되어 배치된 상기 재배용 배지에 생육을 위한 수분을 공급하는 수분공급수단;

상기 내벽프레임 또는 상기 배지프레임에 배치되어 상기 재배용 배지에 생육을 위한 조명을 제공하는 조명수단;

상기 재배공간 또는 상기 재배용 배지의 환경 정보를 감지하는 센싱수단;

상기 센싱수단을 통해 감지한 감지값을 통해 상기 수분공급수단 및 상기 조명수단의 동작을 제어하는 제어수단;을 포함하되,

상기 하우스는,

재배공간을 형성하는 내벽프레임과, 상기 내벽프레임의 외측에 배치되되 상기 내벽프레임과 이격된 위치에 배치되는 외벽프레임을 포함하고, 상기 내벽프레임과 상기 외벽프레임 사이에는 공기 및 수분의 이동이 가능한 순환공간이 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 수분공급수단은, 상기 배지프레임에 배치되며 생육을 위한 수분이 이동하는 공급관과, 상기 공급관에서 일정 간격을 두고 배치되어 상기 재배용 배지로 수분을 분사하는 분사노즐과, 상기 분사노즐의 동작을 제어하는 개폐밸브를 포함하며, 상기 분사노즐은, 상기 재배용 배지로 분사되는 수분을 미스트(mist) 형태로 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어수단은, 상기 센싱수단에서 감지한 감지값을 수신하는 수신부와, 상기 수신부에서 수신한 감지값을 기 저장된 기준값과 대비하여 동작 제어값을 산출하는 대비판단부와, 상기 대비판단부에서 산출한 동작 제어값에 포함된 동작 제어 명령을 통해 상기 수분공급수단 또는 상기 조명수단 또는 이들 모두의 동작을 제어하는 명령실행부와, 상기 대비판단부와 상기 명령실행부의 동작 상태를 실시간으로 기 저장된 관리자 단말기로 전송하는 알림부 및 상기 관리자 단말기로부터 동작 제어 명령을 수신 받아 이를 상기 명령실행부로 전달하는 관리자명령실행부를 포함하며, 상기 대비판단부는, 상기 배지프레임에 배치된 재배용 배지의 배치 기간에 따른 생육정보가 저장되어, 상기 동작 제어값을 산출하는 과정에서 상기 생육정보에 따라 상기 수분공급수단 또는 상기 조명수단 또는 환기수단의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 내벽프레임에는 온도 및 습도 조절을 위한 부직포가 배치되고, 상기 외벽프레임에는 차광용 차광막이 배치되고, 상기 내벽프레임의 하단부에는, 상기 재배공간과 상기 순환공간을 연통하는 입구가 형성되고, 상기 입구를 통해 상기 순환공간의 공기가 상기 재배공간의 하방측으로 유입된 후 상방으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

나아가 상기 조명수단은, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 다수 개의 LED로 이루어지되, 상기 LED는 각각이 휘도(輝度)와 색상(色相)이 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 센싱수단은, 상기 재배공간의 온도와 습도를 각각 감지하는 온습도센서와, 상기 재배공간의 공기 중 산소 농도를 감지하는 산소측정센서와, 상기 재배공간의 공기 중 이산화탄소 농도를 감지하는 이산화탄소측정센서와, 상기 재배공간 또는 상기 재배용 배지가 배치된 영역의 광량을 측정하는 광센서를 포함한 것을 특징으로 한다.

이때 상기 센싱수단은, 상기 배지프레임에 배치된 재배용 배지의 온도, 습도, 이산화탄소 및 광량을 감지하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 새싹삼의 생육 기간에 따라 필요한 수분과 광량을 제공하여 생육 효율을 높이고 새싹삼의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 재배공간과 외부의 온도 차이에 의해 발생하는 결로에 의한 수분이 재배공간으로 직접 유입되는 것을 최소화하여 새싹삼의 생육 관리가 용이한 효과가 있다.

또한 본 발명은 재배공간을 형성하는 내벽프레임과 외벽프레임 사이에 형성된 순환공간의 공기가 재배공간의 하방측에서 상방으로 이동하도록 유도하여 생육 효율을 높이는 효과가 있다.

또한 본 발명은 통신수단을 통해 관리자 단말기와 연결되어 재배공간 및 재배용 배지의 환경을 실시간으로 확인하고, 관리자 단말기로부터 전달된 제어 명령을 실행하여 수분공급수단, 조명수단 및 환기수단의 동작을 제어하여 자동 및 수동 제어가 가능함은 물론 생육 기간에 따른 최적값에 대응하여 수분공급수단, 조명수단 및 환기수단의 동작을 제어함으로써 최적의 관리가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명을 구성하는 하우스를 도시한 예시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 순환공간 및 상기 순환공간의 공기 흐름을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 수분공급수단을 도시한 예시도.
도 5는 본 발명을 구성하는 조명수단을 도시한 예시도.
도 6은 본 발명을 구성하는 제어수단을 도시한 블록도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저 본 발명에 따른 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템(1)은, 새싹삼의 재배공간(11)을 제공하며, 온도 및 습도 조절을 위한 냉난방기와 공기 순환을 위한 환기수단(15)이 구비된 하우스(10)와, 상기 재배공간에 배치되며 다층으로 구획되어 재배용 배지(21)가 배치되는 배지프레임(20)과, 상기 배지프레임(20)에 배치되어 배치된 상기 재배용 배지(21)에 생육을 위한 수분을 공급하는 수분공급수단(30)과, 상기 내벽프레임(13) 또는 상기 배지프레임(20)에 배치되어 상기 재배용 배지(21)에 생육을 위한 조명을 제공하는 조명수단(40)과, 상기 재배공간 또는 상기 재배용 배지(21)의 환경 정보를 감지하는 센싱수단(50) 및 상기 센싱수단(50)을 통해 감지한 감지값을 통해 상기 수분공급수단(30) 및 상기 조명수단(40)의 동작을 제어하는 제어수단(60)을 포함한다.

상기 하우스(10)는, 새싹삼을 재배하기 위한 재배공간(11)을 제공하는 것으로, 외부와 구획되도록 측벽과 지붕을 포함하며, 출입이 가능한 도어가 구비되며, 상기 재배공간(11)의 온도 및 습도를 조절하기 위한 냉방기와 난방기, 그리고 상기 재배공간(11)의 공기를 순환시키기 위한 환기수단(15)이 구비된다.

이러한 하우스(10)는 상기 재배공간(11)을 형성하기 위한 내벽프레임(13)과, 상기 내벽프레임(13)의 외측에서 이를 감싸며 배치되는 외벽프레임(13)을 포함하며, 상기 내벽프레임(13)과 외벽프레임(13) 사이에는 공기 및 수분이 이동하는 순환공간(14)이 구비된다.

상기 내벽프레임(13)과 외벽프레임(13)은 각각 다수개의 금속막대를 상호 연결한 금속 골조 구조물로 이루어지는 것으로, 여기서 금속막대로 구성하는 실시예 이외에도 합성수지재 또는 목재 등으로 이루어질 수 있다.

상기 내벽프레임(13)은, 새싹삼을 재배하는 재배공간(11)을 형성하는 것으로, 상술한 바와 같이 금속 골조 구조물로 이루어지되 바닥면에서 수직하게 배치된 다수 개의 측벽과 상기 측벽의 상단을 연결하는 지붕을 포함한다.

이때 상기 내벽프레임의 측벽과 지붕에는 상기 재배공간(11)의 온도 및 습도를 조절하기 위한 부직포(121)가 배치된다.

상기 부직포(121)는 새싹삼을 재배하는 재배공간(11)의 온도와 습도가 하우스(10)의 외부 환경에 영향 받는 것을 최소화하기 위한 것이다.

상기 외벽프레임(13)은, 상기 내벽프레임(13)의 외측에서 소정 간격 이격된 위치에 배치되되 상기 내벽프레임(13)을 감싸는 형태로 이루어진 것으로, 외부와 직접 접촉하는 구성이다.

이러한 외벽프레임(13)은 상기 내벽프레임(13)과 동일한 구성으로 이루어진 것으로, 다수 개의 측벽과 상기 측벽을 연결하는 지붕을 포함한다.

그리고 상기 외벽프레임(13)에는 태양광을 차단하기 위한 차광용 차광막(131)이 배치되는 것으로, 이는 태양광이 재배공간(11)으로 직접 전달되는 것을 조절하여 재배공간(11)의 온도 변화를 최소화한다.

여기서 상기 내벽프레임(13)과 상기 외벽프레임(13)은 상술한 바와 같이 소정 간격 이격된 위치에 배치된 것으로, 내벽프레임(13)과 외벽프레임(13) 사이에 공기 및 수분이 이동 가능한 순환공간(14)이 형성된다.

상기 순환공간(14)은 상기 재배공간(11)과 외부의 온도 차이에 의해 발생하는 결로 현상 및 이로 인해 생성되는 수분이 상기 내벽프레임(13)에 배치된 부직포(121)를 따라 하방으로 이동한 후 재배공간(11)을 구성하는 바닥면으로 낙하한다.

따라서 결로 현상에 의해 재배공간(11)의 습도 및 온도가 설정된 습도와 온도 조건을 변경시키는 것을 최소화함으로써 새싹삼을 재배하는데 최적의 온도 및 습도를 유지할 수 있는 것이다.

여기서 상기 순환공간(14)을 형성하는 상기 내벽프레임(13)에는 상기 순환공간(14)과 상기 재배공간(11)을 연통하는 입구(16)가 형성되어 상기 순환공간(14)의 공기를 상기 재배공간(11)으로 전달한다.

이때 상기 입구(16)는 상기 내벽프레임(13)의 하단부에 형성되어 상기 순환공간(14)에서 재배공간(11)으로 유입되는 공기가 재배공간의 하방측으로 유입된 후 상방측으로 이동하면서 재배공간의 공기를 순환시키며, 상기 입구(16)는 개폐 가능한 도어(도면 중 미도시됨)가 구비되어 순환공간(14)의 공기 유입을 제어한다.

즉, 상기 순환공간(14)의 공기는 상술한 바와 같이 결로 현상에 의한 수분을 함유하고 있는 상태, 즉 습도가 높은 공기이기 때문에 재배공간(11)의 습도에 영향을 줄 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 상기 순환공간(14)의 습도를 후술하는 센싱수단(50)을 통해 감지하여 상기 재배공간(11)의 공기 순환이 필요한 경우 상기 순환공간(14)의 공기 중 습도에 따라 상기 입구(16)를 개방 또는 폐쇄함으로써 공기를 유입하거나 차단한다.

또한 상기 입구(16)가 상기 내벽프레임(13)의 하단부에 형성되어 상기 순환공간(14)의 공기가 재배공간(11)의 하방측으로 유입되도록 함으로써 입구를 통해 유입된 공기가 재배공간의 상방으로 이동하면서 재배공간의 공기를 순환시키고, 이때 상술한 바와 같이 순환공간(14)에서 유입된 공기에 포함된 습기가 재배공간(11)의 습도를 조절하여 습도 조절에 소요되는 냉방기 또는 난방기 또는 제습기 등과 같은 전기장치의 사용 비용을 절감할 수 있다.

또한 상기 순환공간(14)의 공기는 상기 재배공간(11)의 공기에 비해 상대적으로 높거나 낮은 온도를 가지는 것으로, 이는 상기 재배공간(11)의 온도가 냉방기 또는 난방기에 의해 관리되면서 새싹삼의 생육에 적절한 온도를 유지하는 것에 비해 상기 순환공간(14)의 온도는 주간에는 태양열에 의해 상승하고 야간에는 하강하기 때문이다.

따라서 상기 순환공간(14)의 공기 온도를 후술하는 센싱수단(50)을 통해 실시간으로 감지한 후 상기 재배공간(11)의 온도를 조절하는데 사용할 수 있고, 이와 반대로 상기 입구(16)를 개방하는 과정에서 상기 순환공간(14)의 공기 온도가 재배공간(11)의 온도에 영향을 주되 생육에 적절한 온도를 벗어나도록 영향을 주는 것으로 판단되면 상기 입구(16)를 폐쇄하여 공기의 유입을 차단하는 것이 바람직하다.

한편 상기 하우스(10)에 배치되는 환기수단(15)은, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 상기 재배공간(11)의 공기를 순환시키는 것으로, 이러한 환기수단(15)의 동작은 재배공간(11)의 온도, 습도, 공기 중 산소농도 및 공기 중 이산화탄소 농도에 따라 동작이 제어된다.

또한 상기 환기수단(15)은 공기의 이동을 위한 환기팬 또는 상기 입구(16)를 통해 유입되는 공기를 흡입하기 위한 흡입팬 또는 이들 모두로 이루어질 수 있다.

상기 배지프레임(20)은 상기 재배공간(11)에 배치되되 다수 개의 새싹삼 생육용 재배용 배지(21)가 배치되는 것으로, 이를 위해 다층으로 구획된 골조 형태로 이루어진다.

이러한 배지프레임(20)의 형태 및 구조, 그리고 배치되는 길이와 높이는 배치하는 재배용 배지(21)의 크기와 개수 등에 따라 다양한 변경이 가능한 것으로, 도면 중 도시된 형태, 구조, 길이 및 높이에 한정되지 않음은 물론이다.

또한 상기 배지프레임(20)은 배치되는 재배용 배지(21)와 재배용 배지에 투입되는 생육용 흙과 새싹삼 등의 무게를 지지하기 위하여 금속을 소재로 하여 이루어지는 것이 바람직한데, 강성이 높은 합성수지재로 이루어질 수 있다.

상기 수분공급수단(30)은 상기 배지프레임(20)에 배치되어 상기 재배용 배지(21)에 생육을 위한 수분을 공급하기 위한 것으로, 상기 배지프레임(20)에 배치되며 생육을 위한 수분이 이동하는 공급관(31)과, 상기 공급관(31)에서 일정 간격을 두고 배치되어 상기 재배용 배지(21)로 수분을 분사하는 분사노즐(32)과, 상기 분사노즐(32)의 동작을 제어하는 개폐밸브(33)를 포함한다.

상기 공급관(31)은 상기 배지프레임(20)에 배치되며, 수분 즉, 물이 저장된 물저장탱크(도면 중 미도시됨)과 연결된다.

이때 상기 공급관(31)은 상기 배지프레임(20)에 배치되는 재배용 배지(21)의 배치 위치에 대응하여 배치되는 것으로, 길이 방향으로 연장된 관으로 이루어지되, 다층으로 구획된 배지프레임(20)에 각각 배치되도록 다수 개가 배치되며 배치된 각각의 공급관(31)은 매니폴드(manifold)와 같은 분배기에 연결되어 수분을 공급 받아 이동시킨다.

상기 분사노즐(32)은 상기 공급관(31)에 배치되어 이동한 수분을 외부로 분사하는 것으로, 이때 상기 분사노즐(32)은 상기 배지프레임(20)에 배치된 재배용 배지(21)에 대응하는 위치에 배치된다.

또한 상기 분사노즐(32)은, 상기 재배용 배지(21)로 분사되는 수분을 미스트(mist) 형태로 분사한다.

즉, 상기 분사노즐(32)은 재배용 배지(21)에서 생육 중인 새싹삼으로 생육용 수분을 공급하되, 공급되는 수분이 미스트, 즉 안개 형태로 분무하여 기존 토경재배나 수경재배 방식에 비해 새싹삼의 뿌리의 생장활동을 원활하게 유지시켜 뿌리가 썩는 것을 최소화한다.

상기 분사노즐(32)을 통해 수분을 미스트 형태로 공급함으로써 상대적으로 적은 양의 물로 생육이 가능하기 때문에 생육에 사용되는 물의 양을 줄일 수 있고, 또한 온도 관리가 가능하며 토경재배나 수경재배에 비해 상대적으로 적은 공간에서 생육이 가능하기 때문에 동일한 면적에서 토경재배나 수경재배에 비해 많은 양의 새싹삼을 재배할 수 있는 장점이 있다.

또한 새싹삼에 공급하는 물의 양을 조절할 수 있어 수경재배에 비해 생육된 새싹삼에 비해 상대적으로 맛이 뛰어나고, 뿌리에 항상 산소가 공급되기 때문에 뿌리의 성장이 빠르고 이를 통해 줄기, 잎 등의 성장도 빠르며, 이는 수경재배에 비해 통상적으로 30% 이상의 효율이 증가하는 것으로 확인된다.

상기 조명수단(40)은, 상기 재배용 배지(21)에 생육을 위한 조명을 제공하는 것으로, 상기 조명수단(40)은 상기 내벽프레임(13) 또는 상기 배지프레임(20) 또는 이들 모두에 배치되며, 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하면서 생육용 조명을 제공한다.

이때 상기 조명수단(40)은 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 다수 개의 LED로 이루어지되, 상기 LED는 각각이 휘도(輝度)와 색상(色相)이 조절된다.

즉, 재배용 배지(21)에서 생육 중인 새싹삼은 생육 기간에 따라 필요한 조명의 색상 및 조도, 즉 광량이 다르기 때문에 색상 및 광량을 조절할 수 있는 LED로 이루어진다.

상기 LED(Light Emitting Diode)는 알려진 바와 같이 저전력, 고휘도의 특징을 갖는 것으로, 유지비용이 저렴하며 사용 수명이 일반 형광등에 비해 상대적으로 긴 특징이 있고, 단파장인 보라색 계통의 빛과 장파장인 붉은색 계통의 빛을 포함하여 청색 및 녹색 계열의 색상도 표현할 수 있는 특징이 있다.

본 발명에서는 이러한 LED를 포함하여 상기 조명수단(40)을 구성함으로써 생육에 필요한 색상 및 광량을 제공할 수 있고, 특히 생육 기간에 따라 새싹삼에 필요한 색상의 조명과 광량을 제공할 수 있어 생육 효율을 높일 수 있다.

상기 센싱수단(50)은 상기 재배공간(11) 또는 상기 재배용 배지(21)의 환경 정보를 감지하는 것으로, 이를 위해 상기 센싱수단(50)은, 상기 재배공간의 온도와 습도를 각각 감지하는 온습도센서(51)와, 상기 재배공간의 공기 중 산소 농도를 감지하는 산소측정센서(52)와, 상기 재배공간의 공기 중 이산화탄소 농도를 감지하는 이산화탄소측정센서(53)와, 상기 재배공간 또는 상기 재배용 배지(21)가 배치된 영역의 광량을 측정하는 광센서(54)를 포함한다.

상기 센싱수단(50)은 상기 온습도센서(51), 상기 산소측정센서(52), 상기 이산화탄소측정센서(53) 및 광센서(54)가 각각 독립된 모듈 형태로 이루어진 후 이들이 하나의 구조체에 결합하는 형태로 이루어져 상기 재배공간에 상호 이격된 위치에 다수 개 배치되며, 후술하는 제어수단(60)으로 감지한 감지값을 전송하도록 연결된다.

이러한 센싱수단(50)은 알려진 바와 같이 아두이노(Arduino) 센서 형태로 이루어질 수 있는데, 이는 하나의 실시예이며 상기 각각의 센서가 개별적으로 구성되어 배치될 수 있다.

또한 상기 센싱수단(50)은 상기 순환공간(14)에 배치되어 순환공간(14)의 온도 및 습도를 실시간으로 감지하며, 상기 배지프레임(20)에 배치된 재배용 배지(21)의 환경 정보를 감지할 수 있도록 재배용 배지(21)에 대응하는 위치에 배치되거나 재배용 배지(21)가 배치된 영역을 일정 크기로 구획한 후 해당 영역을 감지하는 위치에 배치될 수 있다.

한편 상기 센싱수단(50)을 구성하는 각각의 센서의 구조 및 동작관계는 공지의 것이므로 상세한 도시 및 설명은 생략하도록 한다.

상기 제어수단(60)은 상기 센싱수단(50)을 통해 감지한 감지값, 즉 재배공간(11) 및 재배용 배지(21)의 환경정보를 확인한 후 생육에 필요한 수분, 조명 또는 공기의 순환을 제어하는 것으로, 상기 센싱수단(50)에서 감지한 감지값을 수신하는 수신부(61)와, 상기 수신부(61)에서 수신한 감지값을 기 저장된 기준값과 대비하여 동작 제어값을 산출하는 대비판단부(62)와, 상기 대비판단부(62)에서 산출한 동작 제어값에 포함된 동작 제어 명령을 통해 상기 수분공급수단(30) 또는 상기 조명수단(40) 또는 이들 모두의 동작을 제어하는 명령실행부(63)와, 상기 대비판단부(62)와 상기 명령실행부(63)의 동작 상태를 실시간으로 기 저장된 관리자 단말기로 전송하는 알림부(64) 및 상기 관리자 단말기로부터 동작 제어 명령을 수신 받아 이를 상기 명령실행부(63)로 전달하는 관리자명령실행부(65)를 포함한다.

상기 수신부(61)는 상기 센싱수단(50)과 무선 또는 유선 통신수단을 통해 연결되어 상기 센싱수단(50)이 감지한 감지값을 수신한 후 이를 대비판단부(62)로 전달한다.

상기 대비판단부(62)는 상기 수신부(61)에서 전달 받은 감지값을 기 저장된 기준값과 대비하여 동작 제어값을 산출하는 것으로, 여기서 기 저장된 기준값이란 생육 중인 새싹삼의 생육 기간에 따라 필요한 온도, 습도, 광량, 산소농도 등을 지정한 것이다.

이러한 기준값의 일 예로 새싹삼을 생육하는 과정에서, 토양에 뇌두의 적어도 일부가 노출되도록 하여 종삼을 이식한 후, 상기 종삼의 줄기에서 녹색잎이 생길 때까지의 생육 기간에서는 온도는 20~22℃이고, 습도는 72~78%인 것이 생육에 가장 높은 효율이 있는 것으로 확인되며, 이를 생육 1주일의 기준값으로 지정한다.

여기서 생육 1주일의 기준값에서 온도가 20℃ 미만인 경우 새싹삼의 성장이 더디며 22℃를 초과하는 경우 새싹삼이 웃자라 맛과 향이 현저하게 떨어지며, 습도가 72~78% 이외인 경우에는 충분한 성장이 이루어지지 않거나 웃자람이 발생하였다.

또한 생육 1주일의 기준값에서는 생육 1시간당 2분(min)의 환기가 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 탄력있는 줄기가 형성되도록 충분한 산소를 공급하기 위함이다.

또한 생육 1주일에서는 싹이 올라와서 줄기 자람을 요구하는 시기이기 때문에 빛에 노출되는 것을 차단하는 것이 바람직하다.

상술한 생육 1주일에 적합한 조건을 기준값을 저장한 후 상기 수신부(61)에서 전달된 감지값과 대비하여 동작 제어값을 산출한다.

즉, 상기 대비판단부(62)는, 상기 배지프레임(20)에 배치된 재배용 배지(21)의 배치 기간에 따른 생육정보가 저장되어, 상기 동작 제어값을 산출하는 과정에서 상기 생육정보에 따라 상기 수분공급수단(30) 또는 상기 조명수단(40) 또는 환기수단(15)의 동작을 제어하는 동작 제어값을 산출하는 것이다.

따라서 새싹삼의 생육 기간에 따른 최적의 환경을 조성할 수 있어 생육 효율을 높이며 맛과 향이 풍부하고 유효성분의 함량이 높은 새싹삼을 제공할 수 있다.

상기 명령실행부(63)는 상기 대비판단부(62)에서 산출한 동작 제어값에 포함된 동작 제어 명령을 실행하는 것으로, 상술한 바와 같이 새싹삼의 생육 기간에 고려하여 산출된 수분공급수단(30), 조명수단(40) 및 환기수단(15)의 동작 제어 명령을 포함한 동작 제어값을 실행한다.

이러한 명령실행부(63)는 상기 수분공급수단(30), 조명수단(40) 및 환기수단(15)과 유선 또는 무선 통신수단을 통해 연결되어 동작 제어값을 실행한다.

상기 알림부(64)는 상기 대비판단부(62)와 상기 명령실행부(63)의 동작 상태를 실시간으로 기 저장된 관리자 단말기로 전송하는 것으로, 이를 위해 무선 통신수단을 통해 관리자 단말기와 통신 가능하게 연결된다.

한편 본 발명에서 상술한 유선 또는 무선 통신수단은 대상물을 통신 가능하게 연결하는 것으로, 일 예로 유선 통신수단은 상기 센싱수단(50)과 상기 수신부(61)를 연결하는 통신케이블일 수 있고, 무선 통신수단은 상기 알림부(64), 후술하는 관리자명령실행부(65)와 관리자 단말기를 무선으로 연결하는 와이파이, 블루투스, RFID, NFC, MST, NFMI 중 어느 하나일 수 있고, 상기 관리자 단말기가 통신 가능한 스마트폰인 경우 상기 알림부(64)는 스마트폰으로 이루어진 관리자 단말기로 문자(text)를 전송하거나 상기 관리자 단말기에 본 발명의 최적화 관리시스템에 대응하는 어플리케이션이 설치된 경우, 해당 어플리케이션에 정보를 전송하거나 수신하는 단말기일 수 있다.

이러한 알림부(64)는 상기 대비판단부(62)와 상기 명령실행부(63)의 동작 상태 이외에도 상기 센싱수단(50)에서 감지한 환경정보의 감지값을 실시간으로 관리자 단말기로 전송하고, 상기 수분공급수단(30)과, 상기 조명수단(40) 및 환기수단(15)의 동작 상태 및 동작 정보를 각각의 장치로부터 수신받아 이를 관리자 단말기로 전송할 수 있다.

상기 관리자명령실행부(65)는, 상기 관리자 단말기로부터 동작 제어 명령을 수신 받아 이를 상기 명령실행부(63)로 전달하는 것으로, 관리자는 관리자 단말기를 통해 상기 알림부(64)를 통해 상기 재배공간(11)과 재배용 배지(21)의 환경 정보를 전달 받고 또한 상기 수분공급수단(30), 조명수단(40) 및 환기수단(15)의 동작 상태와 동작 정보를 전달 받은 후 관리자의 판단에 따라 필요한 조치를 진행할 수 있도록 하는 것이다.

즉, 상기 대비판단부(62)와 명령실행부(63) 등을 통해 상기 재배공간(11)과 재배용 배지(21)의 환경을 자동으로 제어하여 새싹삼의 생육이 가능하고 이때 새싹삼의 생육 기간에 따라 최적의 수분, 온도, 조명을 제공함으로써 생육 효율을 높일 수 있는데, 필요에 따라 상기 관리자명령실행부(65)는 관리자가 상기 수분공급수단(30), 조명수단(40) 및 환기수단(15)을 수동으로 제어하여 생육에 필요한 환경을 조성한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 상기 하우스(10)를 내벽프레임(13)과 외벽프레임(13)의 이중 벽 구조를 가지도록 구성하고, 이들 사이에 형성된 순환공간(14)을 통해 재배공간(11)과 외부와의 온도 차이에 의해 발생하는 결로 및 이로 인한 수분이 재배공간으로 직접 유입되어 재배공간의 습도에 영향을 주는 것을 방지하고, 상기 순환공간(14)의 공기가 내벽프레임(13)에 하단부에 형성된 입구(16)를 통해 재배공간(11)의 하방측에서 유입된 후 상방으로 이동하면서 재배공간의 공기를 순환시키며 동시에 재배공간의 온도와 습도를 조절할 수 있도록 한 것이다.

상기 입구(16)를 통해 재배공간(11)으로 유입된 공기는 재배공간(11)의 공기와 서로 다른 온도 및 습도를 이루고 있기 때문에 이를 이용하여 재배공간(11)의 온도 및 습도를 조절함으로써 재배공간이 온도와 습도를 조절하는데 소요되는 비용을 줄일 수 있고, 냉방기 및 난방기를 구동하여 온도 및 습도를 조절하는 것에 비해 상대적으로 짧은 시간에 재배공간이 온도와 습도를 조절할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 :새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템
10 : 하우스
11 : 재배공간 12 : 내벽프레임
13 : 외벽프레임 14 : 순환공간
15 : 환기수단
20 : 배지프레임
21 : 재배용 배지
30 : 수분공급수단
31 : 공급관 32 : 분사노즐
33 : 개폐밸브
40 : 조명수단
50 : 센싱수단
51 : 온습도센서 52 : 산소측정센서
53 : 이산화탄소측정센서
54 : 광센서
60 : 제어수단
61 : 수신부 62 : 대비판단부
63 : 명령실행부 64 : 알림부
65 : 관리자명령실행부

Claims (7)

1. 새싹삼의 재배공간(11)을 제공하며, 온도 및 습도 조절을 위한 냉난방기와 공기 순환을 위한 환기수단(15)이 구비된 하우스(10);
   상기 재배공간에 배치되며 다층으로 구획되어 재배용 배지(21)가 배치되는 배지프레임(20);
   상기 배지프레임(20)에 배치되어 배치된 상기 재배용 배지(21)에 생육을 위한 수분을 공급하는 수분공급수단(30);
   상기 내벽프레임(13) 또는 상기 배지프레임(20)에 배치되어 상기 재배용 배지(21)에 생육을 위한 조명을 제공하는 조명수단(40);
   상기 재배공간 또는 상기 재배용 배지(21)의 환경 정보를 감지하는 센싱수단(50);
   상기 센싱수단(50)을 통해 감지한 감지값을 통해 상기 수분공급수단(30) 및 상기 조명수단(40)의 동작을 제어하는 제어수단(60);을 포함하되,
   상기 하우스(10)는,
   재배공간을 형성하는 내벽프레임(13)과, 상기 내벽프레임(13)의 외측에 배치되되 상기 내벽프레임(13)과 이격된 위치에 배치되는 외벽프레임(13)을 포함하고, 상기 내벽프레임(13)과 상기 외벽프레임(13) 사이에는 공기 및 수분의 이동이 가능한 순환공간(14)이 구성된 것을 특징으로 하는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 수분공급수단(30)은,
   상기 배지프레임(20)에 배치되며 생육을 위한 수분이 이동하는 공급관(31)과,
   상기 공급관(31)에서 일정 간격을 두고 배치되어 상기 재배용 배지(21)로 수분을 분사하는 분사노즐(32)과,
   상기 분사노즐(32)의 동작을 제어하는 개폐밸브(33)를 포함하며,
   상기 분사노즐(32)은,
   상기 재배용 배지(21)로 분사되는 수분을 미스트(mist) 형태로 분사하는 것을 특징으로 하는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어수단(60)은,
   상기 센싱수단(50)에서 감지한 감지값을 수신하는 수신부(61)와,
   상기 수신부(61)에서 수신한 감지값을 기 저장된 기준값과 대비하여 동작 제어값을 산출하는 대비판단부(62)와,
   상기 대비판단부(62)에서 산출한 동작 제어값에 포함된 동작 제어 명령을 통해 상기 수분공급수단(30) 또는 상기 조명수단(40) 또는 이들 모두의 동작을 제어하는 명령실행부(63)와,
   상기 대비판단부(62)와 상기 명령실행부(63)의 동작 상태를 실시간으로 기 저장된 관리자 단말기로 전송하는 알림부(64) 및
   상기 관리자 단말기로부터 동작 제어 명령을 수신 받아 이를 상기 명령실행부(63)로 전달하는 관리자명령실행부(65)를 포함하며,
   상기 대비판단부(62)는,
   상기 배지프레임(20)에 배치된 재배용 배지(21)의 배치 기간에 따른 생육정보가 저장되어, 상기 동작 제어값을 산출하는 과정에서 상기 생육정보에 따라 상기 수분공급수단(30) 또는 상기 조명수단(40) 또는 환기수단(15)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내벽프레임(13)에는 온도 및 습도 조절을 위한 부직포(121)가 배치되고,
   상기 외벽프레임(13)에는 차광용 차광막(131)이 배치되고,
   상기 내벽프레임(13)의 하단부에는, 상기 재배공간(11)과 상기 순환공간(14)을 연통시키는 입구(16)가 형성되고, 상기 입구(16)를 통해 상기 순환공간(14)의 공기가 상기 재배공간(11)의 하방측으로 유입된 후 상방으로 이동하는 것을 특징으로 하는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템.
5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명수단(40)은,
   인가된 전원 및 신호에 의해 동작하는 다수 개의 LED로 이루어지되,
   상기 LED는 각각이 휘도(輝度)와 색상(色相)이 조절되는 것을 특징으로 하는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템.
6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센싱수단(50)은,
   상기 재배공간의 온도와 습도를 각각 감지하는 온습도센서(51)와,
   상기 재배공간의 공기 중 산소 농도를 감지하는 산소측정센서(52)와,
   상기 재배공간의 공기 중 이산화탄소 농도를 감지하는 이산화탄소측정센서(53)와,
   상기 재배공간 또는 상기 재배용 배지(21)가 배치된 영역의 광량을 측정하는 광센서(54)를 포함한 것을 특징으로 하는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 센싱수단(50)은,
   상기 배지프레임(20)에 배치된 재배용 배지(21)의 온도, 습도, 이산화탄소 및 광량을 감지하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 새싹삼 재배용 큐브 및 이의 최적화 관리시스템.

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