WO2013012289A2 - 식물공장 시스템 - Google Patents

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WO2013012289A2
WO2013012289A2 PCT/KR2012/005823 KR2012005823W WO2013012289A2 WO 2013012289 A2 WO2013012289 A2 WO 2013012289A2 KR 2012005823 W KR2012005823 W KR 2012005823W WO 2013012289 A2 WO2013012289 A2 WO 2013012289A2
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WO
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plant
unit
plant factory
factory system
crop
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PCT/KR2012/005823
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English (en)
French (fr)
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WO2013012289A3 (ko
Inventor
이기선
김성관
김길희
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공주대학교 산학협력단
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Priority claimed from KR1020110071812A external-priority patent/KR101272532B1/ko
Priority claimed from KR1020110075594A external-priority patent/KR101293944B1/ko
Priority claimed from KR1020110077300A external-priority patent/KR101226031B1/ko
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/249—Lighting means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Definitions

  • the present invention relates to a plant factory system.
  • a plant factory refers to a plant capable of producing a large amount of plants by artificially creating environmental conditions for plant growth in a closed space and controlling plant growth rates.
  • the nutrient solution supply network was installed so that the nutrient solution can be supplied centrally, and the temperature, humidity, and carbon dioxide concentration can be controlled for plant growth indoors.
  • This invention was a technically important development in that it proposed a mass production technology of a plant factory.
  • the commercialization was very low.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 10-2004-0010426 (January 1, 2004. Publication date) is a closed LED (LED, Light Emitting made to increase the production efficiency in a narrow space and cultivation in a short time in cultivating pigment plants
  • LED Light Emitting made to increase the production efficiency in a narrow space and cultivation in a short time in cultivating pigment plants
  • a pigment plant factory using an LED light source using an LED lamp of far infrared light 730 nm, red light 660 nm, and blue light 450 nm as a light source and a device thereof are disclosed.
  • an ultraviolet sterilizer and an ozone sterilizer of the culture medium were configured, and the dissolved oxygen supply device was used to supply the dissolved oxygen of the culture solution.
  • Cultivation uses NFT (Nutrient Film Technique) and spray hydroponic systems.
  • the closed plant factory is a method that induces the growth of plants with only artificial light without sunlight in the existing closed reinforced concrete or steel structured building, so it is easy to control the environment of the building, but it has the disadvantage of expensive facility cost. It is developing into a building plant factory using
  • the solar combined type is a fusion of the technical concept of the existing glass greenhouse and the plant factory, and has the technical characteristics of lighting using artificial lighting and sunlight at the same time.
  • Conventional glass greenhouses are made of transparent glass, so the solar transmittance is about 90%.
  • the advantage is that daylight mainly uses sunlight and artificial lighting as a supplement, and at night only artificial light can reduce the installation cost of the light source.
  • Another object of the present invention is to replace the plate glass with a large polycarbonate plate having a double structure, which is a kind of high heat insulating plastic, so as to differentiate it from the existing shell structure, by introducing a temperature controlled air in between It is to provide a plant factory system for effectively controlling the indoor temperature of the plant factory by adjusting the temperature of the outer skin.
  • the plant factory system according to claim 2 is the plant plant system according to the invention according to claim 1, wherein the building portion is connected to one side surfaces of the cell portion in contact with each other when connected horizontally, and the cell portion when connected vertically The upper and lower surfaces are in contact with each other.
  • the plant factory system according to claim 4 is the plant plant system according to the invention according to claim 1, wherein the cell unit includes: a support zone vertically disposed at the center; A plurality of vertical members disposed in parallel with the support zone; A plurality of horizontal members arranged to connect between upper ends and lower ends of the vertical members adjacent to each other; And a plurality of beams arranged to connect an upper end of the supporter with an upper end of the vertical member, and a lower end of the supporter with a lower end of the vertical member. It includes, the support, the horizontal member, the plane surrounded by the beam is formed of concrete.
  • the honeycomb structural elements can be structurally stabilized by combining each honeycomb structural element with a bore centered on a centrally located central zone, and the multi-layered cell part is formed of a concrete structural type. It makes it possible to reduce the weight and quality, and to shorten the construction period. In addition, it is possible to reduce the cost of construction work by minimizing the number of the support zone and beams by arranging the support zone in the center.
  • the shape of the polygon connecting the upper end of the vertical member, and the shape of the polygon connecting the lower end of the vertical member is the upper end of the supporting zone. Or the shape of the polygon formed at the bottom.
  • the cell part which has an integrated shape can be comprised by making the shape of the polygon which connects the upper end or the lower end of a support zone and a vertical member the same.
  • the cell part which has a cube shape can be comprised by making the shape of the polygon which connects the upper end or the lower end of a vertical member into a regular hexagon shape.
  • the plant factory system according to the invention according to claim 5 wherein the vertical members are arranged at equal intervals from each other, and the distances from the center of the support zone are the same on the same plane.
  • the plant factory system of the invention according to claim 8 is the plant factory system according to the invention according to claim 4, wherein the horizontal member has the same distance from the center to the both ends thereof on the same plane.
  • the beams have the same angle with the horizontal member on the same plane to balance the magnitude of the force applied to both ends of the horizontal member in the horizontal direction.
  • the rotating body which comprises a lighting part has a detachable rotating blade, maintenance and repair of an lighting part are easy.
  • the rotating body it is possible to lower the installation cost of the lighting unit, it is possible to obtain a flashing effect even when the lighting lamp is not used. That is, the light can be irradiated when the light is needed according to the constant amount of light required for the crop, and the light is not irradiated when the light is not required for the crop, thereby increasing the efficiency of energy consumption by light irradiation.
  • the plant factory system of the invention according to claim 11 is the plant factory system according to the invention according to claim 10, wherein a motor for generating a driving force to rotate the rotary blades is provided inside the support zone.
  • the plant factory system according to claim 12 The plant plant system according to the invention according to claim 10, The rotary blades, the illumination lamp for irradiating light to the crop; And a reflecting plate mounted to the lighting lamp to reflect the light emitted from the lighting lamp in the direction of the crop. This is installed.
  • the light emitted from the illumination lamp can be collected in one direction (the direction in which the crop is located) by the installation of the reflector, so that the light efficiency can be increased.
  • the plant factory system of the invention according to claim 13 is the plant factory system according to the invention according to claim 10, wherein cutting means for cutting a crop is provided on the rotary blade.
  • the upper part of the crop can be more easily cut by the cutting means.
  • the plant factory system of the invention according to claim 14 is the plant factory system according to the invention according to claim 10, wherein the rotational speed is controlled according to a constant amount of light required for the crop.
  • the plant factory system of the invention according to claim 15 is the plant factory system according to the invention according to claim 10, wherein the rotational body can adjust the distance to the crop planting part.
  • the plant factory system of the invention according to claim 15 it is possible to adjust the distance between the rotating body and the crop planting part, it is possible to configure the crop planting part in the cell portion in several layers, and to adjust the distance from the illumination according to the height of the crop Can be.
  • the plant factory system according to claim 16 is the plant plant system according to claim 10, wherein the rotating blade includes a camera for photographing a crop image when the rotating blade rotates, and a sensor for sensing temperature, humidity, and quantity of light. Is installed more.
  • a fan for circulating heat generated by the illumination lamp to the outside of the rotation blade is further provided on the rotation blade.
  • the plant factory system of the invention of Claim 18 is a plant factory system of invention of Claim 10 WHEREIN:
  • the stage on the opposite side to the said rotating frame has the fan shape of the said rotary blade.
  • the plant factory system of the invention according to claim 19 is the plant plant system according to the invention according to claim 10, wherein the illumination lamp is composed of any one of fluorescent lamps or LEDs or a combination of fluorescent lamps and LEDs.
  • the lighting lamp when the lighting lamp is composed of a fluorescent lamp, there is an advantage that it is inexpensive and the installation cost is low, and when the lighting lamp) is composed of LED, it consumes electric energy when blinking. And a reduction in lifespan, and a combination of fluorescent lamps and LEDs with lighting lamps provides the advantages of low-cost, low-cost fluorescent lamps, and LEDs that do not generate electrical energy consumption or lifespan during flashing. Since all of them can be obtained, the disadvantage of using only a fluorescent lamp or LED can be compensated for.
  • the crop planting can be modularized and easy to maintain and manage.
  • the planting line group is arranged to facilitate the work when planting crops and is convenient for crop management.
  • the plant factory system of the present invention of claim 21 is the plant factory system of the invention of claim 20, wherein the spacing between the unit planting lines is adjustable.
  • the plant factory system according to claim 23 is the plant plant system according to the present invention according to claim 20, wherein the crop planting portion has a square shape, and the outside of the crop planting plate having the square shape has the same length as the unit planting line.
  • the guide device is arranged.
  • the crop grower by arranging the guide device, the crop grower can grow the crops without moving one by one, and can carry out the seedling work and the collection work at one work place.
  • the plant factory system according to claim 24 is the plant plant system according to claim 23, wherein the crop planting plate passes through the unit planting line perpendicularly to the longitudinal direction of the unit planting line, and one end thereof is the guide device. A guide rod inserted into the groove formed in the groove is disposed.
  • a planting line group can move along a guide apparatus.
  • the crop grower can grow the crops without moving one by one, and can carry out seedling work and collection work at one place. .
  • the plant factory system according to claim 26 is the plant plant system according to the invention according to claim 20, wherein the planting line group is movable to an adjacent quadrant among the first to fourth quadrants based on the center of the crop planting plate. Do.
  • a crop grower can grow a crop without moving, and can carry out seedling work, collection work, etc. in one place.
  • a crop grower can grow a crop without moving individually, and can carry out seedling work, collection work, etc. in one place.
  • the plant factory system according to claim 28 is the plant plant system according to claim 25, wherein the planting line group disposed in the second quadrant is movable to the first quadrant by the roller-type belt, and the fourth The planting line group arranged in the quadrant is movable to the third quadrant by the roller-type belt.
  • a crop grower can grow a crop without moving individually, and can carry out seedling work, collection work, etc. in one place.
  • a sponge is provided on an inner wall of the container inserted into the groove, and the sponge is detachable.
  • a sponge is provided on the inner wall of the container inserted into the groove so that the nutrient solution supplied can be effectively supplied, and the sponge can be detached and detached when the sponge is not needed.
  • the plant factory system according to claim 30 is the plant plant system according to claim 1, wherein the outer skin portion includes an outer outer plate and an inner inner plate formed by arranging transparent plates made of plastic sheets or glass at predetermined intervals. And air is circulated between the outer plate and the inner plate.
  • the plant factory system of the present invention according to claim 31 is the plant factory system according to the invention according to claim 30, wherein the outer plate and the inner plate are attached to the side surface of the cell portion in a grid shape.
  • the shell member can be attached to the side of the cell portion in a lattice shape to further strengthen the structure of the outer skin portion constituting the cell portion.
  • the inventors plant system according to claim 32 the inventors plant system according to claim 30, the water for supplying water to the upper end of the outer shell portion to flow the water down to the lower end of the outer shell portion along the outer surface of the outer shell portion Supply means; A guide disposed outside the outer plate and configured to guide water flowing down from the water supply means downward; And a drip tray installed at a lower end of the outer skin and receiving water flowing down by the guide.
  • the heat of evaporation generated in the process of directly evaporating water from the surface of the outer shell member as well as directly taking heat from the heated outer shell member by directly contacting water on the outer shell member surface. can take heat away from the shell member.
  • water is guided under the guide when water is supplied from the upper end of the outer skin, water does not flow to either side.
  • the plant factory system of the invention according to claim 33 is the plant plant system according to the invention according to claim 30, wherein the outer plate has a higher permeability than the inner plate, and the inner plate has a higher thermal insulation than the outer plate.
  • the outer plate is maximized the inflow of sunlight by using a material having excellent transmittance
  • the inner plate is inferior in permeability but can maximize the thermal insulation performance to maximize the thermal insulation effect.
  • the plant factory system of the present invention of claim 34 is the plant factory system of the invention of claim 30, wherein the predetermined gap between the outer plate and the inner plate is secured by a spacer.
  • the plant factory system according to claim 35 is the plant plant system according to claim 30, further comprising a guide diaphragm disposed between the outer plate and the inner plate to divide the space between the outer plate and the inner plate. do.
  • a plant factory system is a plant plant system according to claim 30 or 36, comprising: a flow meter for measuring a flow rate of air; A temperature sensor disposed on the inner plate; Further, the temperature sensor detects the temperature of the air flowing between the outer plate and the inner plate to control the temperature of the air by changing the flow rate when higher or lower than the set reference value.
  • the air flow rate of the flow meter can be increased to appropriately control the temperature of the outer skin.
  • the plant factory system according to claim 38 is the plant plant system according to claim 37, wherein, when the temperature sensed by the temperature sensor is higher than a predetermined temperature, cooling air of a temperature lower than the predetermined temperature is provided in the third air hole. And the cooling air flows between the outer plate and the inner plate through the fourth air hole and is discharged to the outside of the outer skin part through the first air hole through the second air hole, and the temperature sensor.
  • the detected temperature is lower than a predetermined temperature
  • heated air having a temperature higher than the predetermined temperature is introduced into the first air hole, and the heated air passes between the outer plate and the inner plate through the second air hole. It flows out and is discharged
  • the plant factory system of the present invention of claim 39 is the plant factory system of the invention of claim 37, further comprising a compressor connected to the flowmeter and regulating the pressure of the air.
  • the pressure of air can be adjusted through a compressor, the temperature-controlled air can be supplied to an outer skin part.
  • the plant factory system of the invention according to claim 40 is the plant plant system according to the invention according to claim 30, further comprising a fan provided through the outer plate and the inner plate and discharging air of the cell unit to the outside.
  • the air inside a cell part can be discharged
  • the plant factory system according to claim 41 is the plant factory system according to claim 1, wherein the nutrient solution supply unit, a nutrient solution tank for storing nutrient solution; A pipe connected to the nutrient solution tank for nutrient solution to pass through; And a nutrient solution supply nozzle connected between the pipe and the nutrient solution flow passage to supply the nutrient solution passing through the pipe to the nutrient solution flow passage.
  • the nutrient solution supply unit a nutrient solution tank for storing nutrient solution
  • a pipe connected to the nutrient solution tank for nutrient solution to pass through
  • a nutrient solution supply nozzle connected between the pipe and the nutrient solution flow passage to supply the nutrient solution passing through the pipe to the nutrient solution flow passage.
  • crops can be cultivated within the cell part, and thus the crop yield per unit cell part can be increased by using space efficiently.
  • Figure 3 is a perspective view showing a cross section of the outer skin according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 4a is a perspective view specifically showing the inner plate side of the outer shell according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 4b is a perspective view specifically showing the outer plate side of the skin portion according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view geometrically illustrating an upper surface of the cell unit of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a perspective view of a cell unit of a crop cultivation unit having a crop planting unit according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a lighting unit according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an enlarged perspective view of the third quadrant of FIG. 9A.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the lower crop planting according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the plant factory system includes a building part 10, an outer skin part 115, a cell part 100, an illumination part 200, a crop planting part 300, and a nutrient solution supply part 400.
  • the building unit 10 is configured by connecting the cell unit 100 horizontally or vertically. When the building unit 10 is connected horizontally, one side surfaces of the cell unit 100 are in contact with each other, and when connected vertically, the upper and lower surfaces of the cell unit 100 are in contact with each other.
  • the outer skin 115 constitutes a side surface of the cell unit 100.
  • the outer skin 115 is formed by arranging a plurality of outer skin 115 formed of a plastic sheet having excellent transparency and elasticity such as PMMA (acrylic) and polycarbonate at predetermined intervals.
  • the outer skin 115 is attached to the side of the cell portion 100 in a lattice shape and used as the outer skin 115. As described above, the outer skin portion 115 may be attached to the side surface of the cell portion 100 in a lattice shape to further strengthen the structure of the outer skin portion 115 constituting the cell portion 100.
  • the plastic sheet is used as the outer skin 115, but is not limited thereto. In addition to the plastic sheet, glass may be used as the outer skin 115.
  • the cell unit 100 includes a top surface and a bottom surface of a polygonal shape and side surfaces connecting the top surface and the bottom surface.
  • the upper and lower surfaces of the cell portion 100 are hexagonal, and the cell portion 100 is hexagonal.
  • the lighting unit 200 may be disposed in the inner space of the cell unit 100, irradiate light while rotating, and may be implemented as an illumination lamp 221.
  • a support zone is disposed, the lighting unit 200 is rotated by being inserted into the support zone, the center is supported by the support zone, the rotating body having an illumination lamp 221 for irradiating light to the crop It includes.
  • the crop planting unit 300 is disposed in two or more layers in the inner space of the cell unit 100, crops are planted and grown, and light from the lighting unit 200 is irradiated.
  • the crop planting unit 300 may include a planting line group in which unit planting lines of a linear rectangular shape are arranged in parallel, and may be implemented as a crop planting plate.
  • the nutrient solution supply unit 400 is disposed in the inner space of the cell unit 100, and supplies the nutrient solution to the nutrient solution flow passage 340 provided in the crop planting unit 300.
  • the nutrient solution supply unit 400 will be described in detail later with reference to FIG. 11.
  • it may further include a remote control means for remotely controlling the rotation operation and the light irradiation operation of the lighting unit 200, and the nutrient solution supply operation of the nutrient solution supply unit 400.
  • cutting means for cutting the upper portion of the crop while rotating in the crop planting unit 300, or irradiated with light and irradiating light to the crop while rotating in the crop planting unit 300 may include an illumination unit 200 for cutting the upper part of the crop, a sensor 222 that can observe the growth state of the crop while rotating.
  • the lighting unit 200 may selectively perform a function of irradiating light to the crop while rotating on the crop planting unit 300 and a function of cutting an upper portion of the crop while rotating without irradiating light.
  • the lighting lamp 221 is turned on when the light is irradiated according to the constant amount of light required for the crop while being installed in the lighting unit 200, and is turned off when the light is not irradiated.
  • the lighting or turning off the lighting lamp 221 can be implemented using an automatic system using a switch or a light amount sensor (a kind of sensor).
  • Figure 2 is a perspective view of a cell unit connected horizontally and vertically according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view showing a cross-section of the outer shell 115 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 4a is a perspective view specifically showing the inner plate side of the outer shell portion according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4b is a perspective view specifically showing the outer plate side of the outer shell portion according to an embodiment of the present invention to be.
  • the cell portion 100 has a polyhedron shape and a hexagonal column shape.
  • a plurality of cell units 100 may be connected horizontally or vertically.
  • the plurality of cell units 100 are horizontally connected to one side surfaces of the cell unit 100 in contact with each other, and the plurality of cell units 100 are vertically connected to the upper and lower surfaces of the cell unit 100 in contact with each other.
  • the solar cell unit 100 that receives sunlight directly has a high amount of insolation, but the remaining cell unit 100 that does not receive sunlight directly has a relatively low amount of solar radiation compared to the cell unit 100 of a crop cultivation unit that receives sunlight directly. This may be complemented by the lighting unit 200 as shown in FIGS. 7 and 8 to be described later.
  • the cell unit 100 includes a support zone 110, a plurality of vertical members 120, a plurality of horizontal members 130, and a plurality of beams 140.
  • the support zone 110 is disposed vertically in the center, and serves to support the load of the entire cell unit 100. As shown in FIG. 5, when the upper surface of the cell unit 100 has a regular hexagonal shape, the cell unit 100 is horizontally connected to each other by six regular hexagons connected to each side of the central regular hexagon. When the support zone 110 of the cell unit 100 is connected, another regular hexagonal shape is formed.
  • the plurality of vertical members 120 are disposed in parallel with the support zone 110.
  • the vertical members 120 are arranged at equal intervals from each other, and the distances from the center of the support zone 110 are the same on the same plane.
  • the plurality of horizontal members 130 are arranged to connect between upper ends and lower ends of the vertical members 120 adjacent to each other.
  • the horizontal member 130 has the same distance from the center of the support zone 110 to both ends thereof on the same plane.
  • the plurality of beams 140 are arranged to connect the upper end of the support 110 and the upper end of the vertical member 120, and the lower end of the support 110 and the lower end of the vertical member 120. Angle of the beam 140 and the horizontal member 130 on the same plane is the same. As shown in FIG. 5, when the upper surface of the cell unit 100 has a regular hexagonal shape, the angle formed with the horizontal member 130 on the same plane is 60 degrees, and the beams 140 are formed around the support zone 110. The angle is also 60 degrees.
  • such a cell unit 100 is structurally stabilized by combining each honeycomb structural element with a dry-based beam 140 centered on the support zone 110 disposed in the center.
  • Cell portion 100 made of a multi-layer precast prestressed concrete (PCaPC) structure form is made possible to reduce the weight and quality uniformity, construction period.
  • PCaPC multi-layer precast prestressed concrete
  • the above-described cell unit 100 is a structure having a base station 110, a plurality of vertical members 120, a plurality of horizontal members 130, and a plurality of beams 140, which are the minimum structural elements. It has a ring structure connected with).
  • This structure is different from the conventional structure having a simple cubic structure, despite the movement of the sun during the day, it facilitates the inflow of sunlight to maintain a high amount of solar radiation inside the cell portion (100). To this end, in the case of rural areas it is preferable to install the cell unit 100 high, in the case of the city it is preferable to install the cell 100 wide.
  • the plane surrounded by the support zone 110, the horizontal member 130, the beam 140 is formed of concrete, the beam 140 is applied to the concrete so that the tensile stress is not applied to the concrete. In this way, tension is applied to the cell portion 100 to form an integrated structure.
  • the outer skin portion 115 constituting the side of the cell portion 100, the plane formed by the vertical member 120 and the horizontal member 130 adjacent to each other, the plane formed by the polygon connecting the upper end of the vertical member 120, and It is provided in the plane formed by the polygons connecting the lower end of the vertical member (120).
  • the shape of the polygons connecting the top of the vertical member 120, and the shape of the polygons connecting the bottom of the vertical member 120 is the same as the shape of the polygon formed on the top or bottom of the support zone 110, and may be a regular hexagonal shape. have.
  • the outer skin 115 is formed of multiple plastic sheets (or glass) through which light passes well, and a space is formed between the plastic sheets.
  • the outer skin 115 may be formed of a double window (or double skin 115a, 115b) formed of a plastic sheet, as shown in Figure 3, the air 155 to the outer skin 115 Fill or circulate to maintain a constant internal temperature in the cell unit 100, and provides an optimum environment for crop growth.
  • the outer skin 115 is a plurality of outer skin 115 formed of a plastic sheet excellent in transparency and elasticity, such as PMMA (acrylic), polycarbonate is arranged at a predetermined interval, the air conditioning facility between the outer skin 115 By circulating the air flowing from the air, it is possible to appropriately control the inflow and outflow of thermal energy into the indoor and outdoor to reduce the heating and cooling costs.
  • the outer skin 115 may be a plurality of glass (eg, double glass).
  • the glass facing the outside maximizes the inflow and transmission of solar light using a material having excellent permeability
  • the glass facing the inside may maximize the thermal insulation effect by maximizing the thermal insulation performance.
  • the glass facing the outside is more permeable than the glass facing the inside, and the glass facing the inside is relatively heat insulating than the glass facing the outside. Big.
  • the outer skin 115 may optimize the temperature environment in the cell unit 100 by using the difference in the thermal environment for each season. That is, if the wind directly applied to the crop is a barrier to crop growth due to the dry environment, double windows (115a, 115b) can prevent such a barrier. In other words, by circulating air in the outer shell formed of a plastic sheet of a double structure it can block the outflow and inflow of thermal energy in the plant factory.
  • circulating air or waste heat introduced into the interior can reduce heat energy flowing out to the outside, and in summer, circulate cold air supplied through the air conditioning facility in the same way to heat transfer through the plastic skin from the outside. By reducing the cooling energy of the room can be reduced.
  • circulating the air flowing from the air conditioning facility between the outer shell formed of a plastic sheet of the double structure to properly control the flow of heat energy into the room and the outside has the effect of significantly reducing the heating and cooling costs in the plant factory.
  • Natural light is possible through such an outer skin 115, and the light insufficient by natural light can be supplemented with an illumination lamp 221 (fluorescent lamp or LED).
  • an illumination lamp 221 fluorescent lamp or LED
  • the guide 117 is disposed outside the outer plate (see 115b in FIG. 4A) and is provided at the lower end of the outer skin 115 to guide water downward from the water supply means.
  • It may further include a drip tray receiving the flow of water guided by). The drip tray is for recovering the water flowing through the outer skin 115 when cooling the outer skin 115 overheated in summer. As such, the temperature of the outer skin part 115 may be reduced by flowing water to the outer portion of the outer skin part 115 having a double structure in summer.
  • the outer skin 115 in FIG. 4A will be described in more detail.
  • the outer skin 115 includes an outer outer plate 115b and an inner inner plate 115a formed by arranging plastic sheets (or glass) at predetermined intervals, and the outer plate 115b and the inner plate 115a. The air circulates between).
  • the outer plate 115b and the inner plate 115a are attached to the side of the cell portion in a lattice shape.
  • the double windows described above mean the outer plate 115a and the inner plate 115b.
  • the outer plate 115b has a larger permeability than the inner plate 115a, and the inner plate 115b is provided with a plate material having a higher heat insulating property than the outer plate 115a.
  • the predetermined distance between the outer plate 115a and the inner plate 115b is secured by the spacer 116a.
  • the spacer 116a can stably secure the gap between the outer plate 115b and the inner plate 115a, so that air can flow.
  • a guide diaphragm 116b disposed between the outer plate 115a and the inner plate 115b may be further provided to divide the space between the outer plate 115a and the inner plate 115b.
  • the guide diaphragm 116b may be provided to distinguish the areas of the outer plate 115a and the inner plate 115b, respectively.
  • the outer skin 115 is disposed below the outer skin 115 and has a first air hole (not shown) and a second air hole 116l at the outer side and the inner side of the outer skin 115, respectively.
  • 116c and an agent having a third air hole (not shown) and a fourth air hole 116m, which are disposed from the lower side to the upper side and the upper side of the outer skin part 115, respectively, on the outer and inner sides of the outer skin part 115, respectively.
  • 2 air pipes 116d are disposed from the lower side to the upper side and the upper side of the outer skin part 115, respectively, on the outer and inner sides of the outer skin part 115, respectively.
  • cooling air having a temperature lower than the predetermined temperature is introduced into the third air hole, and the cooling air is supplied to the outer plate through the fourth air hole 116m. It flows between 116a and the inner plate 116b, is discharged to the outside of the outer skin 115 through the first air hole through the second air hole 116l, and the temperature sensed by the temperature sensor 116h is a predetermined temperature.
  • the heating air having a temperature higher than a predetermined temperature is introduced into the first air hole, and the heated air flows between the outer plate 116a and the inner plate 116b through the second air hole, and the fourth air hole ( 116m) is discharged to the outside of the outer skin 115 through the third air hole.
  • predetermined temperature is the same as the setting reference value mentioned later. As such, when the temperature in the outer skin 115 is higher or lower than the predetermined temperature, the temperature may be controlled to be properly maintained.
  • the first air pipe 116c is connected to the first valve 116e, and the second air pipe 116d is connected to the second valve 116f.
  • the first valve 116e and the second valve 116f may be regulated by the temperature sensor 116h.
  • the first air pipe 116c and the second valve 116f may be controlled by the first valve 116e and the second valve 116f.
  • the flow rate of the air flowing into the second air pipe 116d is changed. In this way, the flow of air in the outer skin 115 can be controlled through the first air pipe 116c and the second air pipe 116d, so that the temperature in the outer skin 115 can be properly maintained.
  • the outer skin 115 is disposed on the flow meter 116g and the inner plate 115b for measuring the flow rate of air, and senses the temperature of the air flowing between the outer plate 115a and the inner plate 115b and exceeds the set reference value.
  • Temperature sensor 116h which controls the temperature of the air by changing the flow of air when it is high or low, compressor (116k), outer plate 115a and inner plate connected to the flow meter 116g and regulating the air pressure It further includes a fan 116j installed through the 115b and discharging the air of the cell unit to the outside.
  • the installation position and the number of the fans 116j are not limited. Through the fan 116j, the air inside the cell unit can be quickly discharged to the outside of the cell unit.
  • the set reference value can be a specific temperature value.
  • the outer skin 115 is for controlling the indoor temperature of the plant factory, based on the air-circulating outer shell structure.
  • the heat of the inside may be rapidly leaked through the outer skin 115.
  • the heat of the outside is easily transmitted to the room through the outer skin 115.
  • the present invention is to reduce the entry of heat according to the change of the season, when the outside temperature is low (for example, in winter), the hot air higher than the outside temperature through the first air pipe 116c the outer plate It flows in between 115b and the inner board 115a.
  • the air flow rate of the flow meter 116i is increased to appropriately control the temperature of the outer skin 115.
  • the compressor 116i may be connected to the flow meter 116g to adjust the air pressure. Since the compressor 116i is connected to the air conditioner 116k, the temperature-controlled air may be smoothly supplied to the outer skin.
  • the air flowing between the outer plate 116a and the inner plate 116b by the temperature control is discharged to the outside of the outer shell portion 115 or recovered into the inside of the cell portion, so that the first air tube 116c or the second air tube 116d is discharged. Can be recycled for inflow.
  • the present invention relates to an outer shell structure for controlling the heat transfer of the outer shell to maintain the temperature in the plant factory, the air circulation type double circulating air between the plastic plate (eg polycarbonate) of a slow heat transfer It has an outer shell structure. It is advantageous to enlarge the area compared to the existing plate glass, and there is a side effect of reducing the heat transfer by reducing the area of aluminum as an example of a conventional metal frame (frame).
  • the temperature is controlled between the outer plate 115a and the inner plate 115b to circulate the air to reduce the heat transfer by controlling the temperature of the outer plate 115a, the inner plate 115b and the air.
  • the flow rate of hot air is increased through the temperature sensor 116h, and the measurement temperature is the target temperature in summer. If it is higher, the flow rate of cold air is increased to effectively control the heat transfer to the room by adjusting the temperature of the air and the outer plate 115a and the inner plate 115b, thereby effectively maintaining the indoor temperature in the plant factory. This has the effect of significantly reducing the cost of heating and cooling to maintain the proper temperature required for plant growth.
  • FIG. 6 is a perspective view of a cell unit of a crop cultivation unit having a crop planting part according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the cell plant 100 includes a crop planting unit 300 having a multilayer structure.
  • the inside of the cell unit 100 has a support zone 110 in the center, crop planting unit 300, lighting unit 200, crop from below on the basis of the support zone 110
  • the planting unit 300 and the lighting unit 200 are sequentially disposed.
  • the crop planting unit 300 is composed of two layers, it is not limited to only two layers, it is possible to configure more than three layers by different design methods.
  • FIG. 7 is a perspective view of a lighting unit according to a preferred embodiment of the present invention. 6 and 7, the support zone 110 is disposed at the center of the cell unit 100, and the lighting unit 200 is fitted to the support zone 110 and rotates, and the center of the cell unit 100 is rotated. And a supported rotating body.
  • the rotating body has a rotary frame 210 fitted to the support base 110, and a rotary blade 220 inserted and fixed in a groove formed in the rotary frame 210 and detachable.
  • Rotating blade 220 is shown as being composed of three, but is not limited thereto.
  • the rotating body by rotating the rotating body, it is possible to lower the installation cost of the lighting unit 200, it is possible to obtain a flashing effect even when the lighting lamp 221 is not used. That is, the light can be irradiated when the light is needed according to the constant amount of light required for the crop, and the light is not irradiated when the light is not required for the crop, thereby increasing the efficiency of energy consumption by light irradiation.
  • the rotational body is controlled by the rotational speed to adjust the amount of light irradiated to the crop.
  • the rotational speed of the rotating body is adjusted, the blinking time of the lighting unit 200 is also adjusted, and the light intensity and the amount of light can be controlled by adjusting the number of lighting lamps 221 provided in the lighting unit 200.
  • the size of the rotating body and the number of the lighting lamps 221 are also variables of the lighting conditions. As the speed of the rotor is faster, the driving energy consumption of the rotor is greater. Therefore, if the lighting cost is optimized by dividing the lighting cost into the lighting facility cost and the lighting operation cost, the economical efficiency of the lighting cost can be increased.
  • a fan 230 for circulating the heat generated from the lighting lamp 221 to the outside of the rotary blade 220 may be further installed on the rotary blade 220. Due to the installation of the fan 230, it serves to release the heat due to the illumination lamp 221.
  • the rotary blade 220 has a fan-shaped end on the opposite side of the rotating frame 210.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating a bottom surface of the lighting unit of FIG. 7.
  • a motor is installed in the support zone 110 to generate a driving force to rotate the rotary blade 220.
  • the rotary blade 220 includes an illumination lamp 221 for irradiating light to crops; A reflection plate mounted on the illumination lamp 221 and reflecting the light emitted from the illumination lamp 221 in the direction of the crop may be installed.
  • the lighting lamp 221 may be selectively configured as a fluorescent lamp or LED, or may be configured as a combination of fluorescent lamps and LEDs.
  • the LED by combining the blue LED and the red LED in various configurations, it is possible to irradiate the essential light of the crop growth.
  • the reflective plate 250 that is installed to be inclined to the outer skin portion may be installed as a light organic reflective plate to secure the incident angle of the sunlight according to the altitude and movement of the sun to 60 degrees or more.
  • the mineral organic reflector may effectively introduce sunlight into the building part 10.
  • the rotary blade 220 may be further provided with a camera for photographing the crop image when the rotary blade 220 is rotated, and a sensor 222 (see FIG. 8) for detecting temperature, humidity, and quantity of light suitable for crop growth. have.
  • the camera and the sensor 222 may be installed only on one rotary blade 220, and because the crop to monitor the state of the crop when the rotary blade 220 rotates, the crop grower is the crop is grown through the camera and sensor 222 You can monitor the process or the condition of the crop. By installing the camera and sensor 222, the crop grower does not have to check the condition of the crops one by one.
  • the rotation operation and the light irradiation operation of the lighting unit 200 can be controlled by a remote control means.
  • FIGS. 9a to 9b are perspective views of the moved crop planting of the planting line group according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 10 is an enlarged perspective view of the third quadrant of Figure 9a.
  • the crop planting part 300 passes through the unit planting line l perpendicularly to the longitudinal direction of the unit planting line l, and one end thereof is inserted into a groove g formed in the guide devices 320a and 320b.
  • a semicircular guide rod 350 is disposed.
  • the crop planting part 300 is provided with a groove g into which a container c (shown in FIG. 14) into which a crop can be planted can be inserted.
  • the grooves g are arranged along the unit planting line l at equal intervals.
  • the crop planting part 300 has a square shape, and outside the crop planting part 300 having a square shape, guide devices 320a and 320b having the same length direction as the unit planting line l are disposed. Roller-type belts 330 (see FIG. 12) are disposed on both sides of the planting line group.
  • the planting line group may move to the adjacent quadrants among the first quadrant 310a to the fourth quadrant with respect to the center of the crop planting unit 300.
  • the planting line group disposed in the first quadrant 310a is movable to the fourth quadrant by the guide devices 320a and 320b, and the planting line group disposed in the third quadrant is formed by the guide devices 320a and 320b. It is movable to two quadrants 310b.
  • the planting line group disposed in the second quadrant 310b is movable to the first quadrant 310a by the roller-type belt 330, and the planting line group disposed in the fourth quadrant is the roller-type belt 330. Move to the third quadrant.
  • the planting line group arranged in each quadrant can move clockwise.
  • 9A to 9B show positions (1) moved to the original position and (2) clockwise, respectively, and as a result, positions moved four times in the clockwise direction in FIG. 9A are the same as the original positions.
  • the planting line group is designed to move in the clockwise direction, it is also possible to design to move in the counterclockwise direction.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating the underside of the crop planting part of FIG. 9A.
  • two crop nutrient drainage units 360a and 360b are symmetrically installed in the crop planting unit 300 with respect to the center in one direction. That is, the inclined surfaces of the symmetrical nutrient solution drainage parts 360a and 360b are V-shaped, and the nutrient solution is collected at the bottom of the inclined surface. The nutrient solution collected at the bottom is pumped by a pump and sent to the nutrient solution tanks 410a and 410b through the nutrient solution recovery line.
  • the nutrient solution supply unit 400 includes a nutrient solution tank 410a, 410b, and FIGS. 9A and 9B), a pipe 420, a first nutrient solution supply nozzle 430, and a second nutrient solution supply nozzle. .
  • the nutrient solution tanks 410a and 410b store the nutrient solution
  • the pipe 420 is connected to the nutrient solution tanks 410a and 410b so that the nutrient solution passes.
  • the first nutrient solution supply nozzle 430 and the second nutrient solution supply nozzle are detachable to the nutrient solution flow passage 340 in the form of the plug is inserted.
  • the first nutrient solution supply nozzle 430 is connected between the pipe 420 and the nutrient solution flow passage 340 to supply the nutrient solution that passes through the pipe 420 to the nutrient solution flow passage 340.
  • the nutrient solution supplied to the plant is discharged to the lower portion of the groove (g) to collect the nutrient solution, wherein the collected nutrient solution is nutrient solution drainage part 360a, 360b through the hole disposed in the center of the nutrient solution recovery passage 370.
  • the crop planting unit 300 may move to an adjacent quadrant as shown in FIGS. 9A to 9B.
  • the nutrient solution flow passage 340 is formed in the upper part of the planting line (1), and supplies the nutrient solution to the sponge installed in the container (c) that can plant the crop inside the unit planting line (l). Sponge to which the nutrient solution is supplied is located below the nutrient solution flow passage 340, it is possible to supply the nutrient solution by using the inclination due to the height difference.
  • the nutrient solution supply unit 400 may further include a pump, the pump is discharged from the second nutrient solution supply nozzle pumps the nutrient solution collected at the bottom of the inclined surface shown in FIG. 11 and sent to the nutrient solution recovery tank.
  • the nutrient solution supply unit 400 may enable the nutrient solution supply operation through a remote control means. That is, the crop grower may be operated through a remote control means such as a remote controller so that the nutrient solution may be supplied to the nutrient solution flow passage 340 from the nutrient solution tanks 410a and 410b of the nutrient solution supply unit 400 through the first nutrient solution supply nozzle. .
  • a remote control means such as a remote controller
  • 13 and 14 are respectively a perspective view and a cross-sectional view of the lower crop planting portion according to an embodiment of the present invention.
  • the nutrient solution flow passage 340 is formed above the unit planting line l, and supplies the nutrient solution to the sponge m installed in the container c capable of planting the crop inside the unit planting line l.
  • the inner wall of the container (c) inserted into the groove (g) is provided with a sponge can effectively suck the supplied nutrient solution, and can be attached and detached when the sponge is not necessary because the sponge is detachable.
  • the nutrient solution flow passage 340 supplies the nutrient solution to its own weight by using the inclination due to the height difference of the sponge.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Hydroponics (AREA)
  • Cultivation Receptacles Or Flower-Pots, Or Pots For Seedlings (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

식물공장 시스템을 제공한다. 본 발명은 다각형 형상의 상면과 하면, 및 상기 상면과 상기 하면을 연결하는 측면으로 구성되는 셀부; 상기 셀부의 측면인 외피부; 상기 셀부가 수평 또는 수직으로 연결된 건물부; 상기 셀부의 내부 공간에 배치되고, 회전하면서 광을 조사하는 조명부; 상기 셀부의 내부 공간에 2층 이상으로 배치되고, 작물이 심어져 재배되고, 상기 조명부로부터의 광이 조사되는 작물 재식부; 및 상기 셀부의 내부 공간에 배치되고, 상기 작물 재식부에 구비된 양액흐름통로에 양액을 공급하는 양액 공급부;를 포함하며, 상기 외피부는 복수의 부재를 구비하고, 상기 복수의 부재 사이에는 공기가 순환된다.

Description

식물공장 시스템
본 발명은 식물공장 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 식물공장은 폐쇄공간 내에서 식물생장 환경조건을 인공적으로 조성하고 식물의 생장속도를 제어하여 식물을 대량으로 생산할 수 있는 공장을 의미한다.
이러한 식물공장과 관련하여, Joseph W. Campbell 등이 1978년 미국 등록특허공보 등록번호 제4,068,405호(1978.1.17. 등록일)에서“자동식물생산(automatic food plant production)”의 개념을 제안하였다. 이들은 연속형 컨베이어벨트에 트레이형 식물경작지를 구성하고 인공광을 설치하고 주기적으로 켄베이어가 이동하도록 하였다.
또한, 양액을 중앙에서 공급할 수 있도록 양액공급망을 설치하고, 실내에는 식물생장을 위해 온도, 습도 및 이산화탄소 농도 등이 제어될 수 있도록 하였다.
이러한 발명은 식물공장의 대량생산기술을 제안했다는 면에서 기술적으로 중요한 발전이었다. 그러나, 환경구축시 환경조절의 정밀도가 낮고, 냉난방 비용이 높으며, 인공광원의 설치 및 운영비가 높아 실용화가 매우 저조하였다.
최근에는 인공광원으로써 종래의 형광등에 비하여 효율이 우수한 LED를 활용한 식물공장과 관련한 발명이 보고되었다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0010426호(2004.1.31. 공개일)에는 색소식물을 재배하는데 있어서 좁은 공간에서 생산효율을 높이고 단시간에 재배가 가능하도록 만들어진 폐쇄형 엘이디(LED, Light Emitting Diode) 식물공장으로써 원적외색광 730nm, 적색광 660nm, 및 청색광 450nm의 엘이디 램프를 광원으로 사용하는 엘이디 광원을 이용한 색소식물공장 및 그 장치가 개시되어 있다. 추가적으로, 배양액의 자외선 살균장치와 오존 살균장치가 구성되며, 용존산소 공급장치를 이용하여 배양액의 용존산소를 공급할 수 있도록 하였다. 재배형식은 엔에프티(NFT, Nutrient Film Technique) 및 분무식 수경재배 시스템을 이용한다.
또한, 식물공장 내 공간점유를 최소화하여 식물재배공간을 극대화하기 위해 복수의 엘이디 모듈을 투광패널에 삽입하고, 슬림한(slim) 패널형태로 제작하는 식물재배용 조명장치가 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0013164호(2011.2.9. 공개일)에서 보고된 바 있다. 이는 조명장치의 공간을 줄이고, 구성이 간단한 특징이 있다. 최근에는 많은 기술들이 주로 LED를 사용하고, 광원을 다양화하여 식물생장을 촉진하는 분야로 집중되고 있다. 그러나, 이와 같은 기술들은 고가의 LED를 많이 설치해야 하기 때문에 시설비용이 높은 구조라고 볼 수 있다. 폐쇄형 식물공장은 기존의 밀폐형 철근콘크리트나 철골구조의 건물 속에 태양광 없이 인공광만으로 식물의 성장을 유도하는 방식이기 때문에 건물에 대한 환경조절이 쉬운 반면에, 시설비용이 비싼 단점이 있으며, 인공광원만을 사용하는 빌딩형 식물공장 형태로 발전하고 있다.
태양광 병용형은 기존의 유리온실과 식물공장의 기술적 개념을 융합한 것으로 인공조명과 태양광을 동시에 사용하는 조명을 갖는 기술적 특징을 갖는다. 기존의 유리온실은 투명한 유리로 외피를 구성하기 때문에 태양광 투과율이 약 90%를 나타낸다.
이러한 유리온실의 단점으로는 단열성이 우수하지 못하기 때문에 여름철이나 겨울철에 실내 냉난방 에너지 비용이 높으며, 실내 환경변수인 광원, 온도 및 습도의 변화가 심한 단점이 있다.
또한, 다층화가 어렵기 때문에 공간을 효율적으로 사용하지 못하는 문제점들이 있었다. 장점으로는 낮에는 주로 태양광을 사용하고 인공조명을 보조로 사용하며, 밤에는 인공광만을 사용함으로써, 광원설치 비용을 줄일수 있다.
기존의 태양광병용형은 단층형 건물이 대부분이기 때문에 공간이 효율적으로 활용되지 못하고, 겨울철에는 난방비가 높고 여름철에는 냉방비가 높아 에너지 비용이 높은 구조적 문제점들이 있었다.
따러서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 채광성이 우수한 다층의 태양광 병용형 건축구조, 열에너지 손실이 적은 외피구조, 재배 셀 단위의 스마트 조명, 재배 셀의 경작지 자동이송, 식물단위별 양액공급 및 관리체계로 구성된 고효율 태양광 병용형의 식물공장 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은, 기존의 외피구조와 차별화할 수 있도록 판유리를 단열성이 높은 플라스틱의 한 종류인 이중구조를 갖는 대형의 폴리카보네이트 판으로 대체하고, 그 사이에 온도가 조절된 공기를 유입시킴으로써 외피부의 온도를 조절하여 식물공장의 실내온도를 효과적으로 제어하기 위한 식물공장 시스템을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 다각형 형상의 상면과 하면, 및 상기 상면과 상기 하면을 연결하는 측면으로 구성되는 셀부; 상기 셀부의 측면인 외피부; 상기 셀부가 수평 또는 수직으로 연결된 건물부; 상기 셀부의 내부 공간에 배치되고, 회전하면서 광을 조사하는 조명부; 상기 셀부의 내부 공간에 2층 이상으로 배치되고, 작물이 심어져 재배되고, 상기 조명부로부터의 광이 조사되는 작물 재식부; 및 상기 셀부의 내부 공간에 배치되고, 상기 작물 재식부에 구비된 양액흐름통로에 양액을 공급하는 양액 공급부;를 포함하며, 상기 외피부는 복수의 부재를 구비하고, 상기 복수의 부재 사이에는 공기가 순환된다.
따라서, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 셀부 내부에서 작물을 재배할 수 있게 되어 공간을 효율적으로 이용함에 따라 단위 셀부 당 작물 생산량을 증대시킬 수 있다. 또한, 부재 사이에 공기를 순환시켜 식물공장 내의 온도를 일정하게 유지하고 식물생장에 최적의 환경을 제공할 수 있다.
청구항 2에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장시스템에 있어서, 상기 건물부는, 수평으로 연결하는 경우 상기 셀부의 일측면끼리 서로 맞닿아 연결되고, 수직으로 연결하는 경우 상기 셀부의 상하면끼리 서로 맞닿아 연결된다.
따라서, 청구항 2에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 셀부를 수평 또는 수직으로 연결하여 작물을 일정한 공간에서 효율적으로 재배할 수 있게 된다.
청구항 3에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 셀부의 상면 및 하면은 육각형 형상이고, 상기 셀부는 육각기둥형상이다.
따라서, 청구항 3에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 작물을 일정한 공간에서 효율적으로 재배할 수 있게 된다.
청구항 4에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 셀부는, 중앙에 수직으로 배치된 주지지대; 상기 주지지대와 평행하게 배치된 다수 개의 수직부재; 서로 인접한 상기 수직부재의 상단 사이 및 하단 사이를 연결하도록 배치된 다수 개의 수평부재; 및 상기 주지지대의 상단과 상기 수직부재의 상단, 및 상기 주지지대의 하단과 상기 수직부재의 하단을 연결하도록 배치된 다수 개의 보; 를 포함하고, 상기 주지지대, 상기 수평부재, 상기 보로 둘러싸인 평면은 콘크리트로 형성된다.
따라서, 청구항 4에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 중앙에 배치된 주지지대를 중심으로 보로 각각의 허니컴형 구조요소로 결합되어 구조적으로 안정화를 이룰 수 있고, 다층으로 이루어진 셀부는 콘크리트 구조형식으로 이루어져 경량화 및 품질 균일화, 시공기간 단축을 가능하게 한다. 또한, 중앙에 주지지대를 배치함으로써 주지지대 및 보의 개수를 최소화하여 건축공사비용을 절감시킬 수 있다.
청구항 5에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 4에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 수직부재의 상단을 잇는 다각형의 형상, 및 상기 수직부재의 하단을 잇는 다각형의 형상은, 상기 주지지대의 상단 또는 하단에 형성된 다각형의 형상과 동일하다.
따라서, 청구항 5에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 주지지대와 수직부재의 상단 또는 하단을 잇는 다각형의 형상을 동일하게 하여 일체화된 형상을 갖는 셀부를 구성할 수 있다.
청구항 6에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 5에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 수직부재의 상단을 잇는 다각형의 형상, 및 상기 수직부재의 하단을 잇는 다각형의 형상은 정육각형의 형상이다.
따라서, 청구항 6에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 수직부재의 상단 또는 하단을 잇는 다각형의 형상을 정육각형 형상으로 하여 정육면체 형상을 갖는 셀부를 구성할 수 있다.
청구항 7에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 5에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 수직부재는 서로 동일한 간격으로 배치되고, 동일한 평면 상에서 상기 주지지대의 중앙으로부터의 거리가 동일하다.
따라서, 청구항 7에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 수직부재 배치시 동일한 간격으로 하고 주지지대의 중앙으로부터의 거리가 동일하게 하여 수직방향으로 균형있고 안정된 셀부를 구성할 수 있다.
청구항 8에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 4에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 수평부재는 동일한 평면 상에서 상기 주지지대의 중앙으로부터 그 양단까지의 거리가 동일하다.
따라서, 청구항 8에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 수평부재 배치시 주지지대의 중앙으로부터 그 양단까지의 거리가 동일하게 하여 수평방향으로 균형있고 안정된 셀부를 구성할 수 있다.
청구항 9에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 4에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 보가 동일한 평면 상에서 상기 수평부재와 이루는 각도는 동일하다.
따라서, 청구항 9에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 보가 동일한 평면 상에서 수평부재와 이루는 각도를 동일하게 하여 수평방향으로 수평부재의 양단에 받는 힘의 크기를 균형있게 한다.
청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 셀부의 중앙에는 주지지대가 배치되어 있고, 상기 조명부는, 상기 주지지대에 끼워져 회전하고 상기 주지지대에 의해 중심이 지지되는 회전체를 포함하고, 상기 회전체는, 상기 주지지대에 끼워진 회전 프레임; 및 상기 회전 프레임에 형성된 홈에 삽입되어 고정되고, 탈착 가능한 회전날개; 를 가지는 것이다.
따라서, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 조명부를 구성하는 회전체가 탈착 가능한 회전날개를 갖기 때문에, 조명부의 유지 및 보수가 용이하다. 또한, 회전체를 회전시킴으로써, 조명부의 설치비용을 낮출 수 있으며, 조명램프를 사용하지 않을 경우에도 점멸효과를 얻을 수 있다. 즉, 작물에 필요한 일정한 광량에 따라서 광이 필요할 때에는 광이 조사되게 하고, 작물에 광이 필요하지 않을 때에는 광이 조사되지 않게 함으로써, 광 조사에 의한 에너지 소비의 효율성을 높일 수 있다.
청구항 11에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 주지지대의 내부에는 구동력을 발생시켜 상기 회전날개를 회전시키는 모터가 설치된다.
따라서, 청구항 11에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 모터에 의해 구동력을 발생시켜 회전날개를 회전할 수 있게 되어, 전원만 제공하면 모터구동에 의해 조명을 제공할 수 있다.
청구항 12에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 회전날개에는, 상기 작물에 광을 조사하는 조명램프; 및 상기 조명램프에 장착되어, 상기 조명램프에서 발광된 광을 상기 작물이 있는 방향으로 반사하는 반사판; 이 설치된다.
따라서, 청구항 12에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 반사판의 설치로 조명램프에서 발광된 광을 한 방향(작물이 있는 방향)으로 모이게 할 수 있으므로, 광효율을 증대시킬 수 있다.
청구항 13에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 회전날개에 장착되어, 작물을 절단하는 절단수단이 설치된다.
따라서, 청구항 13에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 절단수단으로 인하여 작물의 위 부분을 보다 용이하게 절단할 수 있다.
청구항 14에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 회전체는 회전속도가 조절되어 상기 작물에 필요한 일정한 광량에 따라 조절된다.
따라서, 청구항 14에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 회전체의 회전속도가 조절되면, 조명부의 점멸시간을 쉽게 조절할 수 있다.
청구항 15에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 회전체는 상기 작물 재식부와의 거리가 조절 가능하다.
따라서, 청구항 15에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 회전체와 작물 재식부의 거리를 조절할 수 있게 되어, 셀부에 작물 재식부를 여러 층으로 구성할 수 있으며, 작물의 높이에 따라 조명과의 거리를 조절할 수 있다.
청구항 16에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 회전날개에는, 상기 회전날개가 회전할 때 작물의 영상을 촬영하는 카메라와 온도, 습도 및 광량을 감지하는 센서가 더 설치된다.
따라서, 청구항 16에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 작물 재배자는 카메라와 센서를 통하여 작물이 성장하는 과정이나 작물의 상태를 모니터링할 수 있고, 작물의 상태를 일일이 확인하지 않아도 된다.
청구항 17에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 회전날개의 위에는 상기 조명램프에서 발생한 열을 상기 회전날개의 외부로 순환시키는 팬이 더 설치된다.
따라서, 청구항 17에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 팬을 설치하여 조명램프가 과열될 경우 조명램프의 열을 방출하여 조명램프의 온도가 과도하게 높아지지 않도록 한다.
청구항 18에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 회전날개는, 상기 회전 프레임의 반대측의 단이 부채꼴 형상을 갖는다.
따라서,청구항 18에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 회전날개의 부채꼴 형상으로 인하여 회전날개의 회전시 바람의 영향을 적게 받아 회전이 용이하다.
청구항 19에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 10에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 조명램프는 형광등 또는 LED 중 어느 하나로 구성되거나 형광등 및 LED가 조합되어 구성된다.
따라서, 청구항 19에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 조명램프를 형광등으로 구성하는 경우에는, 저렴하여 설치비용이 적게 드는 장점이 있으며, 조명램프)를 LED로 구성하는 경우에는, 점멸시 전기에너지 소모 및 수명 감소가 발생하지 않는 장점이 있으며, 조명램프로 형광등과 LED를 조합하여 구성하는 경우에는, 저렴하여 설치비용이 적게 드는 형광등과, 점멸시 전기에너지 소모 및 수명 감소가 발생하지 않는 LED의 장점을 모두 얻을 수 있기 때문에, 형광등 또는 LED만을 사용하는 경우의 단점을 보완할 수 있다.
청구항 20에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 작물 재식부는, 선형의 직사각형 형태의 단위 재식 라인들이 평행하게 배열된 재식 라인 군을 포함하고, 제1 사분면 내지 제4 사분면으로 구분되고, 상기 재식 라인 군이 상기 제1 사분면 내지 제4 사분면에 하나씩 배치된다.
따라서, 청구항 20에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 작물 재식부는 모듈화가 가능하여 유지보수 및 관리가 용이하다. 또한, 재식 라인 군을 배치하여 작물 재식시 작업이 용이하며 작물 관리에 편리하다.
청구항 21에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 20에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 단위 재식 라인들 사이의 간격은 조절 가능하다.
따라서, 청구항 21에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 재식 작업이나 작물 관리시 필요에 따라 단위 재식 라인들 사이의 간격을 조절하여 편리하게 사용할 수 있고, 재식 라인 군에 따라 광의 조절을 따로 할 필요가 없다.
청구항 22에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 20에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 작물 재식부에는 작물을 심을 수 있는 용기가 삽입될 수 있는 홈이 형성된다.
따라서, 청구항 22에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 작물 재식판에 용기가 삽입될 수 있는 홈을 형성하여, 작물 재식시 홈에 작물을 쉽게 삽입할 수 있으므로 작물재식작업의 효율성을 증가시킬 수 있다.
청구항 23에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 20에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 작물 재식부는, 정사각형 형상이고, 상기 정사각형 형상을 갖는 작물 재식판의 외측에는 상기 단위 재식 라인과 길이방향이 동일한 가이드 장치가 배치된다.
청구항 23에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 가이드 장치의 배치에 의해, 작물 재배자가 일일이 이동하지 않고 작물을 재배할 수 있고, 한 곳의 작업장소에서 육묘작업 및 수거작업 등을 할 수 있다.
청구항 24에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 23에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 작물 재식판은, 상기 단위 재식 라인의 길이 방향과 수직으로 상기 단위 재식 라인을 관통하고 그 일단은 상기 가이드 장치에 형성된 홈에 삽입된 가이드 봉이 배치된다.
따라서, 청구항 24에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 가이드 봉의 배치에 의해, 가이드 장치가 이동하면 재식 라인 군이 가이드 장치를 따라 이동할 수 있게 된다.
청구항 25에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 20에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 재식 라인 군의 양측에는 롤러형 벨트가 배치된다.
따라서, 청구항 25에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 롤러형 벨트의 배치에 의해, 작물 재배자가 일일이 이동하지 않고 작물을 재배할 수 있고, 한 곳의 작업장소에서 육묘작업 및 수거작업 등을 할 수 있다.
청구항 26에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 20에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 재식 라인 군은 상기 작물 재식판의 중앙을 기준으로 상기 제1사분면 내지 상기 제4사분면 중에서 인접한 사분면으로 이동 가능하다.
따라서, 청구항 26에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 작물 재배자가 일일이 이동하지 않고 작물을 재배할 수 있고, 한 곳의 작업장소에서 육묘작업 및 수거작업 등을 할 수 있다.
청구항 27에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 23에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 제1 사분면에 배치된 재식 라인 군은 상기 가이드 장치에 의해 상기 제4 사분면으로 이동 가능하고, 상기 제3 사분면에 배치된 재식 라인 군은 상기 가이드 장치에 의해 상기 제2 사분면으로 이동 가능하다.
따라서, 청구항 27에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 작물 재배자가 일일이 이동하지 않고 작물을 재배할 수 있고, 한 곳의 작업장소에서 육묘작업 및 수거작업 등을 할 수 있다.
청구항 28에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 25에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 제2 사분면에 배치된 재식 라인 군은 상기 롤러형 벨트에 의해 상기 제1 사분면으로 이동 가능하고, 상기 제4 사분면에 배치된 재식 라인 군은 상기 롤러형 벨트에 의해 상기 제3 사분면으로 이동 가능하다.
따라서, 청구항 28에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 작물 재배자가 일일이 이동하지 않고 작물을 재배할 수 있고, 한 곳의 작업장소에서 육묘작업 및 수거작업 등을 할 수 있다.
청구항 29에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 22에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 홈에 삽입된 용기의 내벽에는 스펀지가 구비되고, 상기 스펀지는 탈부착이 가능하다.
따라서, 청구항 29에 관한 식물공장 시스템에 의하면, 홈에 삽입된 용기의 내벽에는 스펀지가 구비되어 공급된 양액을 효과적으로 공급받을 수 있고, 스펀지의 탈부착이 가능하여 스펀지가 필요하지 않을 경우에는 탈착 가능하다.
청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 외피부는 플라스틱 시트 또는 유리로 이루어지는 투명판을 소정 간격으로 배치하여 이루어진 외측의 외부판 및 내측의 내부판을 구비하고, 상기 외부판과 내부판의 사이에는 공기가 순환된다.
따라서, 청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 플라스틱 시트 또는 유리로 형성된 외부판 및 내부판을 소정 간격으로 배치하여 외부판과 내부판 사이에 공조시설로부터 유입되는 공기를 순환시키면, 실내 및 실외로 열에너지의 유입 및 유출을 적절히 통제할 수 있게 되어 냉난방비용을 줄일 수 있다.
청구항 31에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 외부판과 내부판은 상기 셀부의 측면에 격자모양으로 부착된다.
따라서, 청구항 31에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 외피부재를 셀부의 측면에 격자모양으로 부착시켜 셀부를 구성하는 외피부의 구조를 더욱 견고하게 할 수 있다.
청구항 32에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 외피부의 상단에 물을 공급하여 상기 외피부의 외면을 따라 상기 외피부의 하단으로 물을 흘러내리게 하는 물공급수단; 상기 외부판의 바깥쪽에 배치되고, 상기 물공급수단으로부터 흘러내리는 물을 아래쪽으로 가이드하는 가이드; 및 상기 외피부의 하단에 설치되어, 상기 가이드에 의해 가이드되어 흘러내리는 물을 받는 물받이를 더 포함한다.
따라서, 청구항 32에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 외피부재 표면에 물을 직접 접촉시켜 가열된 외피부재로부터 열을 직접 빼앗을 수 있을 뿐만 아니라, 외피부재의 표면으로부터 물이 증발되는 과정에서 발생하는 증발열(흡열)이 외피부재로부터 열을 빼앗을 수 있다. 또한, 외피부의 상단에서 물을 공급할 때 물이 가이드 아래쪽으로 가이드되기 때문에 물이 어느 한쪽으로 치우쳐 흐르지 않게 된다.
청구항 33에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 외부판은 상기 내부판보다 투과성이 크고, 상기 내부판은 상기 외부판보다 단열성이 크다.
따라서, 청구항 33에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 외부판은 투과성이 우수한 재료를 사용하여 태양광의 유입을 최대화하고, 내부판은 투과성은 떨어지나 단열성능을 최대화하여 단열 효과를 극대화할 수 있다.
청구항 34에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 외부판과 상기 내부판 사이의 상기 소정 간격은 스페이서에 의하여 확보된다.
따라서, 청구항 34에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 스페이서에 의하여 외부판과 내부판 사이에 간격을 안정적으로 확보할 수 있게 되어 공기가 흐를 수 있게 된다.
청구항 35에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 외부판과 상기 내부판 사이에 배치되어 상기 외부판과 상기 내부판 사이의 공간을 분할하는 가이드 격막을 더 구비한다.
따라서, 청구항 35에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 가이드 격막을 구비하여 외부판 및 내부판의 면적을 각각 구분할 수 있게 된다.
청구항 36에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 외피부의 하측에 배치되고, 상기 외피부의 외측과 내측에 각각 제1 공기구멍, 제2 공기구멍을 가지는 제1 공기관; 및 상기 외피부의 상측에 배치되고, 상기 외피부의 외측과 내측에 각각 제3 공기구멍, 제4 공기구멍을 가지는 제2 공기관;을 포함한다.
따라서, 청구항 36에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 제1 공기관 및 제2 공기관을 통하여 외피부 내의 공기의 흐름을 조절할 수 있게 되어 외피부 내의 온도를 적절히 유지할 수 있게 된다.
청구항 37에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 30 또는 청구항 36에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 공기의 유량을 계측하는 유량계; 및 상기 내부판에 배치된 온도센서; 를 더 포함하고, 상기 온도센서는 상기 외부판과 상기 내부판 사이에 흐르는 공기의 온도를 감지하여 설정 기준값보다 높거나 낮을 때 상기 유량을 변화시켜 상기 공기의 온도를 제어한다.
따라서, 청구항 37에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 외피부의 온도가 목표치(기준값)보다 높거나 낮으면 유량계의 공기유량을 증가시켜 외피부의 온도를 적절히 제어할 수 있다.
청구항 38에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 37에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 소정 온도보다 높은 경우, 상기 제3 공기구멍에 상기 소정 온도보다 낮은 온도의 냉각 공기를 유입시키고, 상기 냉각 공기는 상기 제4 공기구멍을 통해 상기 외부판과 상기 내부판 사이를 흘러 상기 제2 공기구멍을 거쳐 상기 제1 공기구멍 통해 상기 외피부의 외부로 배출되고, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 소정 온도보다 낮은 경우, 상기 제1 공기구멍에 상기 소정 온도보다 높은 온도의 가열 공기를 유입시키고, 상기 가열 공기는 상기 제2 공기구멍을 통해 상기 외부판과 상기 내부판 사이를 흘러 상기 제4 공기구멍을 거쳐 상기 제3 공기구멍 통해 상기 외피부의 외부로 배출된다.
따라서, 청구항 38에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 외피부 내의 온도가 소정 온도보다 높거나 낮을 경우 온도가 적절하게 유지되도록 제어할 수 있다.
청구항 39에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 37에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 유량계에 연결되고, 상기 공기의 압력을 조절하는 콤프레셔를 더 포함한다.
따라서, 청구항 39에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 콤프레셔를 통하여 공기의 압력을 조절할 수 있기 때문에, 온도가 조절된 공기를 외피부에 공급할 수 있다.
청구항 40에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 30에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 외부판 및 상기 내부판을 관통하여 설치되고, 상기 셀부의 공기를 외부로 배출하는 팬을 더 포함한다.
따라서, 청구항 40에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 팬을 통하여 셀부 내부의 공기를 신속히 셀부 외부로 배출할 수 있다.
청구항 41에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 양액 공급부는, 양액을 저장하는 양액탱크; 상기 양액탱크에 연결되어 양액이 통과하는 배관; 및 상기 배관과 상기 양액흐름통로 사이에 연결되어 상기 배관을 통과하는 양액을 상기 양액흐름통로로 공급하는 양액공급노즐;을 포함한다.
따라서, 청구항 41에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 작물 재식부에 양액을 공급할 수 있게 됨으로써, 작물 재배자가 일일이 양액을 공급할 필요가 없게 된다.
청구항 42에 관한 발명인 식물공장 시스템은, 청구항 1에 관한 발명인 식물공장 시스템에 있어서, 상기 조명부의 회전 동작 및 광 조사 동작과, 상기 양액 공급부의 양액 공급 동작을 원격으로 제어하는 원격제어수단을 더 포함한다.
따라서, 청구항 42에 관한 발명인 식물공장 시스템에 의하면, 작물 재배자가 조명부와 양액 공급부를 일일이 동작시키지 않고도 원격으로 제어하여 동작할 수 있도록 함으로써, 작물재배의 편리성과 신속성을 추구할 수 있다.
본 발명에 따르면, 셀부 내부에서 작물을 재배할 수 있게 되어 공간을 효율적으로 이용함에 따라 단위 셀부 당 작물 생산량을 증대시킬 수 있다.
또한, 기존의 외피구조와 차별화할 수 있도록 판유리를 단열성이 높은 플라스틱의 한 종류인 이중구조를 갖는 대형의 폴리카보네이트 판으로 대체하고, 그 사이에 온도가 조절된 공기를 유입시킴으로써 외피부의 온도를 조절하여 식물공장의 실내온도를 효과적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물공장 시스템의 외형을 나타낸 사시도이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀부가 수평 및 수직으로 연결된 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외피부의 단면을 나타낸 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외피부의 내부판 측을 구체적으로 도시한 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외피부의 외부판 측을 구체적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 셀부의 상면을 기하학적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작물 재식부가 배치된 작물 재배 단위 의 셀부의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명부의 사시도이다.
도 8은 도 7의 조명부의 밑면을 나타내 사시도이다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재식 라인 군의 이동된 작물 재식부의 사시도이다.
도 10은 도 9a의 제3 사분면의 확대 사시도이다.
도 11은 도 9a의 작물 재식부의 밑면을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양액 공급부의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작물 재식부 하부의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작물 재식부 하부의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물공장 시스템의 외형을 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 식물공장 시스템은, 건물부(10), 외피부(115), 셀부(100), 조명부(200), 작물 재식부(300), 양액 공급부(400)를 포함한다.
상기 건물부(10)는 셀부(100)를 수평 또는 수직으로 연결하여 구성된다. 건물부(10)는, 수평으로 연결하는 경우 셀부(100)의 일측면끼리 서로 맞닿아 연결되고, 수직으로 연결하는 경우 셀부(100)의 상하면끼리 서로 맞닿아 연결된다.
상기 외피부(115)는 셀부(100)의 측면을 구성한다. 외피부(115)는 PMMA(아크릴), 폴리카보네이트와 같이 투명성과 탄성이 우수한 플라스틱 시트로 형성된 복수의 외피부(115)를 소정 간격으로 배치하여 이루어진다.
이러한 외피부(115)를 셀부(100) 측면에 격자모양으로 부착하여 외피부(115)로 사용된다. 이와 같이, 외피부(115)를 셀부(100)의 측면에 격자모양으로 부착시켜 셀부(100)를 구성하는 외피부(115)의 구조를 더욱 견고하게 할 수 있다. 본 실시예에서는 외피부(115)로 플라스틱 시트가 사용되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 플라스틱 시트 이외에도 유리가 외피부(115)로 사용될 수 있다.
상기 셀부(100)는 다각형 형상의 상면과 하면, 및 상면과 하면을 연결하는 측면으로 구성된다. 셀부(100)의 상면 및 하면은 육각형 형상이고, 셀부(100)는 육각기둥형상이다.
상기 조명부(200)는 셀부(100)의 내부 공간에 배치되고, 회전하면서 광을 조사하고, 조명램프(221)로 구현될 수 있다. 셀부(100)의 중앙에는 주지지대가 배치되어 있는데, 조명부(200)는 주지지대에 끼워져 회전하고 주지지대에 의해 그 중심이 지지되고, 작물에 광을 조사하는 조명램프(221)를 갖는 회전체를 포함한다.
상기 작물 재식부(300)는 셀부(100)의 내부 공간에 2층 이상으로 배치되고, 작물이 심어져 재배되고, 조명부(200)로부터의 광이 조사된다. 작물 재식부(300)는 선형의 직사각형 형태의 단위 재식 라인들이 평행하게 배열된 재식 라인 군을 포함하고, 작물 재식판으로 구현될 수 있다.
상기 양액 공급부(400)는 셀부(100)의 내부 공간에 배치되고, 작물 재식부(300)에 구비된 양액흐름통로(340)에 양액을 공급한다. 양액 공급부(400)에 대해서는 후술하는 도 11에서 상세히 살펴보기로 한다.
또한, 조명부(200)의 회전 동작 및 광 조사 동작과, 양액 공급부(400)의 양액 공급 동작을 원격으로 제어하는 원격제어수단을 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 조명부(200) 대신에, 작물 재식부(300) 상부에서 회전하면서 작물의 위 부분을 절단하는 절단수단, 또는 작물 재식부(300) 상부에서 회전하면서 작물에 광을 조사하고 광을 조사하지 않으면서 회전하는 경우에는 작물의 위 부분을 자르는 조명부(200), 회전하면서 작물의 생육상태를 관찰할 수 있는 센서(222)를 포함할 수 있다. 이와 같은 조명부(200)는 작물 재식부(300) 상부에서 회전하면서 작물에 광을 조사하는 기능과, 광의 조사 없이 회전하면서 작물의 위 부분을 자르는 기능을 선택적으로 할 수 있다. 이때, 조명램프(221)는 조명부(200)에 설치되어 있으면서 작물에 필요한 일정한 광량에 따라서 광이 조사되는 경우에는 점등하고, 광이 조사되지 않는 경우에는 소등된다. 조명램프(221)의 점등 또는 소등은 스위치나 광량센서(센서의 일종)를 이용한 자동시스템을 이용하여 구현 가능하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀부가 수평 및 수직으로 연결된 상태의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외피부(115)의 단면을 나타낸 사시도이다. 또한, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 외피부의 내부판 측을 구체적으로 도시한 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 외피부의 외부판 측을 구체적으로 도시한 사시도이다.
또한, 도 5는 도 2의 셀부의 상면을 기하학적으로 도시한 평면도이다. 도 2를 참조하면, 셀부(100)는 다면체 형상이고, 육각기둥형상이다. 셀부(100)는 복수 개가 수평 또는 수직으로 연결될 수 있다. 셀부(100) 복수 개가 수평으로 연결되는 것은 셀부(100)의 일측면끼리 서로 맞닿아 연결되고, 셀부(100) 복수 개가 수직으로 연결되는 것은 셀부(100)의 상하면끼리 서로 맞닿아 연결된다.
태양광을 직접 받는 셀부(100)는 일사량이 높지만, 태양광을 직접 받지 않는 나머지 셀부(100)는 태양광을 직접 받는 작물 재배 단위의 셀부(100)에 비하여 일사량이 상대적으로 낮다. 이는 후술하는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 조명부(200)로 보완할 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 셀부(100)는 주지지대(110), 다수 개의 수직부재(120), 다수 개의 수평부재(130) 및 다수 개의 보(140)를 포함한다.
주지지대(110)는 중앙에 수직으로 배치되는데, 셀부(100) 전체의 하중을 지탱하는 기능을 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 셀부(100)의 상면이 정육각형 형상인 경우, 셀부(100)가 수평으로 연결되어 이루는 형태는, 중앙의 정육각형의 각 변에 6개의 정육각형이 맞닿아 연결된 형태이고, 셀부(100)의 주지지대(110)를 연결하면 또 하나의 정육각형 형상이 형성된다.
다수 개의 수직부재(120)는 주지지대(110)와 평행하게 배치된다. 수직부재 (120)는 서로 동일한 간격으로 배치되고, 동일한 평면 상에서 주지지대 (110)의 중앙으로부터의 거리가 동일하다.
다수 개의 수평부재(130)는 서로 인접한 수직부재(120)의 상단 사이 및 하단 사이를 연결하도록 배치된다. 수평부재(130)는 동일한 평면 상에서 주지지대(110)의 중앙으로부터 그 양단까지의 거리가 동일하다.
다수 개의 보(140)는 주지지대(110)의 상단과 수직부재(120)의 상단, 및 주지지대(110)의 하단과 수직부재(120)의 하단을 연결하도록 배치된다. 보(140)가 동일한 평면 상에서 수평부재(130)와 이루는 각도는 동일하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 셀부(100)의 상면이 정육각형 형상인 경우, 동일한 평면 상에서 수평부재(130)와 이루는 각도는 60도이고, 주지지대(110)를 중심으로 보(140)끼리 이루는 각도도 60도이다.
또한, 이와 같은 셀부(100)는 중앙에 배치된 주지지대(110)를 중심으로 건식기반의 보(140)로 각각의 허니컴형 구조요소로 결합되어 구조적으로 안정화를 이룬다. 다층으로 이루어진 셀부(100)는 프리캐스트 프리스트레스콘크리트(PCaPC) 구조형식으로 이루어져 경량화 및 품질 균일화, 시공기간 단축을 가능하게 한다. 또한, 중앙에 주지지대 (110)를 배치함으로써 주지지대(110) 및 보(140)의 개수를 최소화하여 건축공사비용을 절감시킬 수 있다.
상술한 셀부(100)는 최소한의 구조요소인, 주지지대(110), 다수 개의 수직부재(120), 다수 개의 수평부재(130) 및 다수 개의 보(140)를 갖는 구조체로서, 인접한 셀부(100)와 연결된 고리구조를 갖는다.
이러한 구조체는 단순한 입방체 구조를 갖는 종래의 구조체와는 차이점을 갖는데, 낮시간 동안에는 태양의 움직임에도 불구하고, 태양광의 유입을 용이하게 하여 셀부(100) 내부의 일사량을 높게 유지시킨다. 이를 위해, 농촌의 경우에는 셀부(100)를 높게 설치하고, 도시의 경우에는 셀(100)부를 넓게 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 주지지대(110), 수평부재(130), 보(140)로 둘러싸인 평면은 콘크리트로 형성되는데, 보(140)는 콘크리트에 압축응력을 가하여 콘크리트에 인장응력이 가해지지 않도록 한다. 이렇게 하여, 셀부(100)에 긴장력이 가해져 일체화된 구조체가 될 수 있다.
한편, 셀부(100)의 측면을 구성하는 외피부(115)는, 서로 인접한 수직부재(120)와 수평부재(130)가 이루는 평면, 수직부재(120)의 상단을 잇는 다각형이 이루는 평면, 및 수직부재(120)의 하단을 잇는 다각형이 이루는 평면에 구비된다. 수직부재(120)의 상단을 잇는 다각형의 형상, 및 수직부재(120)의 하단을 잇는 다각형의 형상은, 주지지대(110)의 상단 또는 하단에 형성된 다각형의 형상과 동일하며, 정육각형 형상일 수 있다. 외피부(115)는 광이 잘 통과되는 다중의 플라스틱 시트(또는 유리)로 형성되고, 플라스틱 시트 사이에는 공간이 형성된다.
예를 들어, 외피부(115)는 도 3에 도시된 바와 같이 플라스틱 시트로 형성된 이중 창호(또는 더블 스킨(double skin) 115a,115b)로 이루어질 수 있는데, 외피부(115)에 공기(155)를 채우거나 순환시켜 셀부(100) 내의 내부온도를 일정하게 유지하도록 하고, 작물의 성장에 최적의 환경을 제공한다. 구체적으로, 외피부(115)는 PMMA(아크릴), 폴리카보네이트와 같이 투명성과 탄성이 우수한 플라스틱 시트로 형성된 복수의 외피부(115)가 소정 간격으로 배치되는데, 외피부(115) 사이에 공조시설로부터 유입되는 공기를 순환시키면, 실내 및 실외로 열에너지의 유입 및 유출을 적절히 통제할 수 있게 되어 냉난방비용을 줄일 수 있다.
또한, 외피부(115)는 복수의 유리(예를 들어, 이중의 유리)일 수 있다. 이때, 외부와 면하는 유리는 투과성이 우수한 재료를 사용하여 태양광의 유입 및 투과를 최대화하고, 내부와 면하는 유리는 투과성은 떨어지나 단열성능을 최대화하여 단열효과를 극대화할 수 있다. 이와 같은 경우에, 유리가 이중의 유리일 경우, 이중의 유리 중에서, 외부와 면하는 유리는 내부와 면하는 유리보다 투과성이 크고, 내부와 면하는 유리는 외부와 면하는 유리보다 상대적으로 단열성이 크다.
또한, 외피부(115)는 계절별로 온열환경의 차이를 이용하여 셀부(100) 내의 온도환경을 최적화할 수 있다. 즉, 작물에 바람을 직접적으로 가하게 되면 건조한 환경으로 인하여 작물 성장의 장애요소가 되는데, 이중 창호(115a, 115b)로 이러한 장애요소를 방지할 수 있다. 다시 말하면, 이중 구조의 플라스틱 시트로 형성된 외피 속에 공기를 순환시켜 식물공장 실내의 열에너지의 유출 및 유입을 차단할 수 있다.
즉, 동절기에는 실내로 유입된 공기나 폐열을 외피 사이로 순환시키면 외부로 유출되는 열에너지를 감소시킬 수 있고, 하절기에는 공조설비를 통해 공급되는 차가운 공기를 같은 방식으로 순환시켜 외부로부터 플라스틱 외피를 통한 열전달을 감소시킴으로써 실내의 냉방에너지를 감소시킬 수 있다. 정리하면, 이중구조의 플라스틱 시트로 형성된 외피 사이에 공조시설로부터 유입되는 공기를 순환시키면 실내외로의 열에너지 유출입을 적절히 통제하게 되어 식물공장내의 냉난방비용을 크게 줄이는 효과가 있다.
이와 같은 외피부(115)를 통하여 자연채광이 가능하며, 자연채광으로 부족한 광은 조명램프(221)(형광등 또는 LED)로 보충하는 것이 가능하다.
외피부(115)의 상단에 물을 공급하여 외피부(115)의 외면을 따라 외피부(115)의 하단으로 물을 흘러내리게 하는 물공급수단을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 외부판(도 4a의 115b 참조)의 바깥쪽에 배치되고, 물공급수단으로부터 흘러내리는 물을 아래쪽으로 가이드하는 가이드(117), 및 외피부(115)의 하단에 설치되어, 가이드(117)에 의해 가이드되어 흘러내리는 물을 받는 물받이를 더 포함할 수 있다. 물받이는 여름철에 과열된 외피부(115)를 물로 냉각시킬 때 외피부(115)를 타고 흐른 물의 회수를 위한 것이다. 이와 같이, 이중구조를 갖는 외피부(115)의 바깥 부분에 하절기에 물을 흘려줌으로써 외피부(115)의 온도를 감소시킬 수 있다.
즉, 하절기에 외피부(115) 표면에 물을 직접 접촉시켜 가열된 외피부(115)로부터 열을 직접 빼앗을 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 외피부(115)의 표면으로부터 물이 증발되는 과정에서 발생하는 증발열(흡열)이 외피부(115)로부터 열을 빼앗는 효과가 있다.
또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 가이드(117)가 아래쪽으로 뻗어있으므로 외피부(115)의 상단에서 물이 공급될 때 물공급수단으로부터 공급된 물이 가이드(117)아래쪽으로 가이드되기 때문에 물이 어느 한쪽으로 치우쳐 흐르지 않게 된다.
도 4a에서 외피부(115)에 대하여 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
즉, 외피부(115)는 플라스틱 시트(또는 유리)를 소정 간격으로 배치하여 이루어진 외측의 외부판(115b) 및 내측의 내부판(115a)을 구비하고, 외부판(115b)과 내부판(115a)사이에는 공기가 순환된다. 외부판(115b)과 내부판(115a)은 셀부의 측면에 격자모양으로 부착된다. 상술한 이중 창호는 외부판(115a)과 내부판(115b)을 의미한다.
또한, 투과성 및 단열성과 관련하여, 외부판(115b)은 내부판(115a)보다 투과성이 크고, 내부판(115b)은 외부판(115a)보다 단열성이 큰 판재로 구비된다 .
그리고 외부판(115a)과 내부판(115b) 사이의 소정 간격은 스페이서(116a)에 의하여 확보된다. 스페이서(116a)에 의하여 외부판(115b)과 내부판(115a) 사이에 간격을 안정적으로 확보할 수 있게 되어 공기가 흐를 수 있게 된다.
또한, 외부판(115a)과 내부판(115b) 사이에 배치되어 외부판(115a)과 내부판(115b)사이의 공간을 분할하는 가이드 격막(116b)을 더 구비할 수 있다. 가이드 격막(116b)을 구비하여 외부판(115a) 및 내부판(115b)의 면적을 각각 구분할 수 있게 된다.
그리고, 외피부(115)는 외피부(115)의 하측에 배치되고 외피부(115)의 외측과 내측에 각각 제1 공기구멍(보이지 않음), 제2 공기구멍(116l)을 가지는 제1 공기관(116c), 및 외피부(115)의 하측에서 상측으로 및 상측에 배치되고 외피부(115)의 외측과 내측에 각각 제3 공기구멍(보이지 않음), 제4 공기구멍(116m)을 가지는 제2 공기관(116d)을 포함한다.
즉,온도센서(116h)에서 감지된 온도가 소정 온도보다 높은 경우, 제3 공기구멍에 소정 온도보다 낮은 온도의 냉각 공기를 유입시키고, 냉각 공기는 제4 공기구멍(116m)을 통해 외부판(116a)과 내부판(116b) 사이를 흘러, 제2 공기구멍(116l)을 거쳐 제1 공기구멍을 통해 외피부(115)의 외부로 배출되고, 온도센서(116h)에서 감지된 온도가 소정 온도보다 낮은 경우, 제1 공기구멍에 소정 온도보다 높은 온도의 가열 공기를 유입시키고, 가열 공기는 제2 공기구멍을 통해 외부판(116a)과 내부판(116b) 사이를 흘러, 제4 공기구멍(116m)을 거쳐 제3 공기구멍 통해 외피부(115)의 외부로 배출된다.
여기서, 소정 온도는 후술하는 설정 기준값과 동일한 것이다. 이와 같이, 외피부(115) 내의 온도가 소정 온도보다 높거나 낮을 경우 온도가 적절하게 유지되도록 제어할 수 있다.
제1 공기관(116c)은 제1 밸브(116e)에 연결되고, 제2 공기관(116d)는 제2 밸브(116f)에 연결된다. 제1 밸브(116e) 및 제2 밸브(116f)는 온도센서(116h)에 의해 조절될 수 있는데, 제1 밸브(116e) 및 제2 밸브(116f)의 조절에 의해 제1 공기관(116c) 및 제2 공기관(116d)에 유입되는 공기의 유량이 변하게 된다. 이와 같이, 제1 공기관(116c) 및 제2 공기관(116d)을 통하여 외피부(115) 내의 공기의 흐름을 조절할 수 있게 되어 외피부(115) 내의 온도를 적절히 유지할 수 있게 된다.
또한, 외피부(115)는 공기의 유량을 계측하는 유량계(116g), 내부판(115b)에 배치되고 외부판(115a)과 내부판(115b) 사이에 흐르는 공기의 온도를 감지하여 설정 기준값보다 높거나 낮을 때 공기의 유량을 변화시켜 공기의 온도를 제어하는 온도센서(116h), 유량계(116g)에 연결되고 공기의 압력을 조절하는 콤프레셔(compressor, 116k), 외부판(115a) 및 내부판(115b)을 관통하여 설치되고 셀부의 공기를 외부로 배출하는 팬(116j)을 더 포함한다.
팬(116j)의 설치위치 및 개수는 한정되지 않는다. 팬(116j)을 통하여 셀부 내부의 공기를 신속히 셀부 외부로 배출할 수 있다. 여기서 설정 기준값은 특정한 온도값이 될 수 있있다.
상술한 외피부(115)는 식물공장의 실내온도 조절을 위한 것으로, 공기순환형 외피구조를 기초로 한다. 겨울철에는 식물공장 내부보다 외부의 온도가 낮기 때문에 외피부(115)를 통해 내부의 열이 급격히 유출될 수 있다. 또한, 여름철에는 식물공장 내부보다 외부의 온도가 높기 때문에 외피부(115)를 통해 외부의 열이 실내로 전달되기 쉽다. 이와 같이, 본 발명은 계절의 변화에 따른 열의 출입을 감소시키기 위한 것으로, 외부의 온도가 낮을 때(예를 들어, 겨울철)는 제1 공기관(116c)을 통해 외부온도보다 높은 더운 공기가 외부판(115b)과 내부판(115a) 사이로 유입된다. 이들은 제2 공기관(116d)을 통해 흐르며 다시 상부에 설치된 제2 공기관(116d)을 통해 외부로 배출된다. 이 과정에서, 외부판(116a)과 내부판(116b) 사이의 공기 온도가 상승하며 실외로의 열전달은 느려진다. 제1 공기관(116c) 및 제2 공기관(116d)은 유입된 공기가 효과적으로 외부판(116a)과 내부판(116b) 사이에서 흐르게 한다.
한편, 외부의 온도가 높을 때(예를 들어, 여름철)는 제2 공기관(116d)을 통해 외부온도보다 낮은 찬 공기가 외부판(115b)과 내부판(115a) 사이로 유입된다. 이들은 제2 공기관(116d)을 통해 흐르며 다시 하부에 설치된 제1 공기관(116c)을 통해 외부로 배출된다. 이 과정에서, 외부판(115b)과 내부판(115a) 사이의 공기온도가 감소되어 실내로의 열전달이 감소된다. 외부판(115b)과 내부판(115a) 사이로의 공기의 유출입은 내부판(115a)에 설치된 온도센서(116h)에 의해 통제된다.
즉, 외피부(115)의 온도가 목표치(기준값)보다 높거나 낮으면 유량계(116i)의 공기유량을 증가시켜 외피부(115)의 온도를 적절히 제어한다. 유량계(116g)에는 콤프레셔(116i)가 연결되어 공기 압력을 조절할 수 있는데, 콤프레셔(116i)는 냉난방기(116k)와 연결되어 있기 때문에 온도가 조절된 공기를 외피부에 원활히 공급할 수 있다. 온도 제어에 의해 외부판(116a)과 내부판(116b) 사이에 흐르는 공기는 외피부(115)의 외부로 배출되거나 셀부의 내부로 회수되어 제1 공기관(116c) 또는 제2 공기관(116d)에 유입되도록 재활용할 수 있다.
본 발명은 식물공장 내의 온도를 유지하기 위해 외피부의 열전달을 조절하기 위한 외피구조에 관한 것로써, 열전달이 느린 이중구조의 플라스틱판(예로, 폴리카보네이트) 사이에 공기를 순환시키는 공기순환형 이중 외피구조를 갖는다. 기존의 판유리에 비해 면적을 대형화하기 유리하며, 기존의 금속제 프레임(frame)의 예로써 알루미늄의 면적을 감소시켜 열전달을 감소시키는 부수적인 효과도 있다. 또한, 외부판(115a)과 내부판(115b) 사이에 온도가 조절된 공기를 순환시켜 외부판(115a)과 내부판(115b) 및 공기의 온도를 제어함으로써 열전달을 감소시키는 특징이 있다.
예를 들면, 겨울철에 계측온도(순환하는 공기 및 내부판(115b)의 온도)가 목표온도보다 낮을 경우에는 온도센서(116h)를 통해 더운 공기의 유량을 증가시키고, 여름철에 계측온도가 목표온도보다 높을 경우에는 찬 공기의 유량을 증가시켜, 공기 및 외부판(115a) 및 내부판(115b)의 온도를 조절함으로써 실내로 유입되는 열전달을 적절히 통제함으로써 식물공장 내의 실내온도를 유지하는데 효과적이다. 이는 식물생장에 필요한 적정 수준의 온도를 유지하기 위한 냉난방 비용을 크게 줄이는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작물 재식부가 배치된 작물 재배 단위의 셀부의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 셀부(100)의 내부에는 다층구조의 작물 재식부(300)를 갖는다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 셀부(100)의 내부에는 중앙에 주지지대(110)가 있고, 주지지대(110)를 기준으로 아래로부터 작물 재식부(300), 조명부(200), 작물 재식부(300), 조명부(200)가 각각 순차적으로 배치된다. 도 6의 경우는 작물 재식부(300)가 2층으로 구성된 경우인데, 2층으로 구성되는 것에만 한정되지 않고 설계방법을 달리하여 3층 이상으로도 구성하는 것이 가능하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명부의 사시도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 셀부(100)의 중앙에는 주지지대(110)가 배치되어 있고, 조명부(200)는 주지지대(110)에 끼워져 회전하고 주지지대(110)에 의해 그 중심이 지지되는 회전체를 포함한다.
회전체는, 주지지대(110)에 끼워진 회전 프레임(210)과, 회전 프레임(210)에 형성된 홈에 삽입되어 고정되고 탈착 가능한 회전날개(220)를 가진다. 회전날개(220)는 3개로 구성되는 것으로 도시하였지만 이에 한정되지는 않는다.
또한, 회전체를 회전시킴으로써, 조명부(200)의 설치비용을 낮출 수 있으며, 조명램프(221)를 사용하지 않을 경우에도 점멸효과를 얻을 수 있다. 즉, 작물에 필요한 일정한 광량에 따라서 광이 필요할 때에는 광이 조사되게 하고, 작물에 광이 필요하지 않을 때에는 광이 조사되지 않게 함으로써, 광 조사에 의한 에너지 소비의 효율성을 높일 수 있다.
그리고, 회전체는 회전속도가 조절되어 작물에 광이 조사되는 광량을 조절한다. 회전체의 회전속도가 조절되면, 조명부(200)의 점멸시간도 조절되며, 조명부(200)에 구비되는 조명램프(221)의 개수 조절로 광강도 및 광량을 제어할 수 있게 된다.
또한, 회전체의 크기와 조명램프(221)의 개수도 조명조건의 변수가 된다. 회전체의 속도가 빠를수록 회전체의 구동에너지 소모가 크기 때문에, 이러한 점을 고려하여 조명비용을 조명시설비용과 조명운용비용으로 나누어 최적화하면 조명비용의 경제성을 높일 수 있다.
그리고, 회전체의 작물 재식부(300)와의 거리도 조절 가능하다. 이때, 회전체는 주지지대(110)를 축으로 하여 위 또는 아래로 이동할 수 있다. 회전체가 위로 이동하면 작물 재식부(300)와의 거리는 길어지고, 회전체가 아래로 이동하면 작물 재식부(300)와의 거리는 짧아진다.
회전 프레임(210)은 회전체의 중앙이며, 중공형태를 갖는다. 회전 프레임(210)은 회전시에도 주지지대(110)에 끼워진 채로 회전한다.
또한, 회전날개(220)의 위에는 조명램프(221)에서 발생한 열을 회전날개(220)의 외부로 순환시키는 팬(230)이 더 설치될 수 있다. 팬(230)의 설치로 인하여, 조명램프(221)로 인한 열을 방출시키는 기능을 한다.
그리고, 회전날개(220)는 회전 프레임(210)의 반대측의 단이 부채꼴 형상을 갖는다.
한편, 조명부(200)는 원격제어수단을 통하여 회전 동작 및 광 조사 동작이 가능하도록 할 수 있다. 즉, 작물재배자가 리모컨과 같은 원격제어수단을 통하여 누름버튼을 온 동작시켜 조명부(200)가 회전하여 광이 조사되도록 할 수 있다. 이렇게 하여, 작물재배자가 조명부(200)를 일일이 동작시키지 않고도 원격으로 제어하여 동작할 수 있도록 함으로써, 작물재배의 편리성과 신속성을 추구할 수 있다.
도 1에서 설명된 바와 같이, 조명부(200) 대신에, 작물 재식부(300) 상부에서 회전하면서 작물의 위 부분을 절단하는 절단수단, 또는 작물 재식부(300) 상부에서 회전하면서 작물에 광을 조사하고 광을 조사하지 않으면서 회전하는 경우에는 작물의 위 부분을 절단하는 절단수단을 포함할 수 있다. 다만, 조명부(200) 대신에 절단수단이 포함되는 경우에는 광 조사와 관련한 구성요소는 포함되지 않는다.
상술한 조명부(200) 또는 절단수단은 상술한 회전날개(220)의 구조를 달리하여 회전 프레임(210)에 삽입함으로써 구성하는 것이 가능하다. 이때, 절단수단으로 인하여 작물의 위 부분을 보다 용이하게 절단할 수 있다.
도 8은 도 7의 조명부의 밑면을 나타내 사시도이다. 도 8을 참조하면, 주지지대(110)의 내부에는 구동력을 발생시켜 회전날개(220)를 회전시키는 모터가 설치되고, 회전날개(220)에는 작물에 광을 조사하는 조명램프(221)와, 조명램프(221)에 장착되어 조명램프(221)에서 발광된 광을 작물이 있는 방향으로 반사하는 반사판이 설치될 수 있다.
조명램프(221)는 형광등 또는 LED로 선택적으로 구성될 수 있으며, 형광등 및 LED의 조합으로 구성될 수도 있다. LED로 구성되는 경우, 파란색 LED와 빨간색 LED를 조합하여 다양하게 구성함으로써, 작물 생장의 필수적인 광을 조사할 수 있다.
형광등과 LED가 조합되어 구성되는 경우, 점멸시 수명이 급속히 감소하며 전기 사용량이 증가하는 형광등만을 사용하는 경우나, 설치비용이 많이 드는 LED만을 사용하는 경우의 문제점을 보완할 수 있다.
반사판은 조명램프(221)에서 조사되는 광을 작물이 위치한 곳으로 모아주도록 셀의 천정부에 구비되거나 외피부에 구비될 수 있다.
즉, 외피부에 경사지게 설치되는 반사판(250)은 태양의 고도와 이동에 따른 태양광의 입사각을 60도 이상으로 확보하기 위해 광유기 반사판으로 설치될 수 있다. 광유기 반사판은 건물부(10)내로 태양광을 효과적으로 유입시킬 수 있다.
이로 인하여, 작물에 더욱 많은 광을 효율적으로 분배할 수 있다. 반사판은 반사율이 높은 알루미늄, 스텐인레스, 플라스틱 등의 재질로 형성될 수 있다.
회전날개(220)에는 회전날개(220)가 회전할 때 작물의 영상을 촬영하는 카메라와 작물 생장에 적합한 온도, 습도 및 광량 등을 감지하는 센서(222)(도 8 참조)가 더 설치될 수 있다. 카메라와 센서(222)는 1개의 회전날개(220)에만 설치되어도 되며, 회전날개(220)가 회전할 때 작물의 상태를 모니터링하므로, 작물 재배자는 카메라와 센서(222)를 통하여 작물이 성장하는 과정이나 작물의 상태를 모니터링할 수 있다. 카메라와 센서(222)를 설치함으로써, 작물 재배자는 작물의 상태를 일일이 확인하지 않아도 된다.
한편, 조명부(200)의 회전 동작 및 광 조사 동작은 원격제어수단으로 제어할 수 있다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재식 라인 군의 이동된 작물 재식부의 사시도이고, 도 10은 도 9a의 제3 사분면의 확대 사시도이다.
작물 재식부(300)는, 선형의 직사각형 형태의 단위 재식 라인들(line, ｌ)이 평행하게 배열된 재식 라인 군을 포함하고, 제1 사분면(310a) 내지 제4 사분면(310d)으로 구분한다. 즉, 작물 재식부(300)는 모듈화가 가능하다. 재식 라인 군은 제1 사분면(310a) 내지 제4 사분면(310d)에 하나씩 배치되고, 단위 재식 라인들(l) 사이의 간격은 조절 가능하다.
작물 재식부(300)는, 단위 재식 라인(l)의 길이방향과 수직으로 단위 재식 라인(l)을 관통하고 그 일단은 가이드 장치(320a, 320b)에 형성된 홈(groove, g)에 삽입된 반원형태의 가이드 봉(350)이 배치된다. 이로 인하여, 가이드 장치(320a, 320b)가 이동하면 재식 라인 군이 가이드 장치(320a, 320b)를 따라 이동할 수 있게 된다.
작물 재식부(300)에는 작물을 심을 수 있는 용기(c, 도 14에 도시)가 삽입될 수 있는 홈(g)이 형성된다. 홈(g)은 동일한 간격으로 단위 재식 라인(l)을 따라 배치된다.
작물 재식부(300)는 정사각형 형태이고, 정사각형 형태를 갖는 작물 재식부(300)의 외측에는 단위 재식 라인(l)과 길이방향이 동일한 가이드 장치(320a, 320b)가 배치된다. 재식 라인 군의 양측에는 롤러형 벨트 (330)(도 12 참조)가 배치된다.
재식 라인 군은 작물 재식부(300)의 중앙을 기준으로 제1 사분면(310a) 내지 제4 사분면 중에서 인접한 사분면으로 이동 가능하다. 제1 사분면(310a)에 배치된 재식 라인 군은 가이드 장치(320a, 320b)에 의해 제4 사분면으로 이동 가능하고, 제3 사분면에 배치된 재식 라인 군은 가이드 장치(320a, 320b)에 의해 제2 사분면(310b)으로 이동 가능하다. 또한, 제2 사분면(310b)에 배치된 재식 라인 군은 롤러형 벨트(330)에 의해 제1 사분면(310a)으로 이동 가능하고, 제4 사분면에 배치된 재식 라인 군은 롤러형 벨트(330)에 의해 제3 사분면으로 이동 가능하다.
즉, 각 사분면에 배치된 재식 라인 군은 시계 방향으로 이동할 수 있다. 도 9a 내지 도 9b는 각각 (1) 원위치, (2) 시계 방향으로 1번 이동한 위치를 보이고 있으며, 결과적으로 도 9a에서 시계 방향으로 4번 이동한 위치는 원위치와 동일하게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 재식 라인 군이 시계 방향으로 이동하도록 설계하였으나, 반시계 방향으로 이동하도록 설계하는 것도 가능하다.
이와 같은 재식 라인 군의 이동으로 인하여, 작물 재배자가 일일이 이동하지 않고 작물을 재배할 수 있고, 한 곳의 작업장소에서 육묘작업 및 수거작업 등을 할 수 있다. 또한, 재식 라인 군은 최소 거리로 서로 이격되어 있기 때문에 각 재식 라인 군에 따라 광의 조절을 따로 할 필요가 없다.
도 11은 도 9a의 작물 재식부의 밑면을 나타낸 사시도이다. 도 11을 참조하면, 작물 재식부(300)에는 일측방향으로 중앙을 기준으로 양액배수부(360a, 360b) 2개가 서로 대칭되어 설치되어 있다. 즉, 대칭된 양액배수부(360a, 360b)의 경사면은 V자형이며, 경사면의 최하부에 양액이 모이게 된다. 최하부에 모인 양액은 펌프에 의해 펌핑되어 양액회수라인을 통하여 양액탱크(410a, 410b)로 보내어진다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양액 공급부의 사시도이다. 도 12를 참조하면, 양액 공급부(400)는, 양액탱크(410a, 410b, 도 9a 및 도 9b 참조), 배관(420), 제1 양액공급노즐(430), 제2 양액공급노즐을 포함한다.
양액탱크(410a, 410b)는 양액을 저장하고, 배관(420)은 양액탱크(410a, 410b)에 연결되어 양액이 통과한다. 제1 양액공급노즐(430)과 제2 양액공급노즐은 플러그가 삽입되는 형태로 양액흐름통로(340)에 탈부착 가능하다. 제1 양액공급노즐(430)은 배관(420)과 양액흐름통로(340) 사이에 연결되어 배관(420)을 통과하는 양액을 양액흐름통로(340)로 공급한다. 식물에게 공급된 양액이 홈(g)의 아래부분으로 배출되어 양액이 모아지는데, 이때 모아진 양액이 양액회수통로(370) 중앙부에 배치된 홀을 통하여 양액배수부(360a, 360b, 도 11 참조)로 배출된다. 제1 양액공급노즐(430)과 제2 양액공급노즐을 작물 재식부(300)와 분리하게 되면, 도 9a 내지 도 9b에서와 같이 작물 재식부(300)가 인접한 사분면으로 이동할 수 있게 된다.
양액흐름통로(340)는 단위 재식 라인(l) 내부 상부에 형성되고, 단위 재식 라인(l) 내부 작물을 심을 수 있는 용기(c)에 설치된 스펀지로 양액을 공급한다. 양액이 공급되는 스펀지는 양액흐름통로(340)보다 아래로 위치되어 있어 높이 차이로 인한 경사를 이용하여 양액을 자중으로 공급할 수 있다.
또한, 양액 공급부(400)는 펌프를 더 포함할 수 있는데, 펌프는 제2 양액공급노즐로부터 배출되어 상술한 도 11에 도시된 경사면의 최하부에 모인 양액을 펌핑하여 양액회수탱크로 보낸다.
한편, 양액 공급부(400)는 원격제어수단을 통하여 양액공급동작이 가능하도록 할 수 있다. 즉, 작물 재배자가 리모컨과 같은 원격제어수단을 통하여 동작시켜 양액 공급부(400)의 양액탱크(410a, 410b)로부터 제1 양액공급노즐을 통하여 양액흐름통로(340)로 양액이 공급되도록 할 수 있다. 이렇게 하여, 작물 재배자가 양액 공급부(400)를 일일이 동작시키지 않고도 원격으로 제어하여 동작할 수 있도록 함으로써, 작물재배의 편리성과 신속성을 추구할 수 있다.
도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 재식부 하부의 사시도 및 단면도이다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 작물 재식부(300)의 재식 라인 군에 형성된 홈(g)을 통하여, 스펀지(m)에 심어진 작물이 위치할 수 있다는 것을 알 수 있다. 양액흐름통로(340)는 단위 재식 라인(l) 내부 윗쪽에 형성되고, 단위 재식 라인(l) 내부 작물을 심을 수 있는 용기(c)에 설치된 스펀지(m)로 양액을 공급한다. 홈(g)에 삽입된 용기(c)의 내벽에는 스펀지가 구비되어 공급된 양액을 효과적으로 빨아들여 공급받을 수 있고, 스펀지의 탈부착이 가능하여 스펀지가 필요하지 않을 경우에는 탈착 가능하다. 이때, 양액흐름통로(340)는 스펀지의 높이 차이로 인한 경사를 이용하여 양액을 자중으로 공급한다.
이와 같이, 작물의 뿌리에 위치한 스펀지(m)에 양액을 흘려주므로, 양액을 공급하는 과정에서 불필요한 양액을 공급하지 않을 수 있기 때문에 작물에 공급되는 양액의 양을 최소화할 수 있고, 양액공급비용을 최소한으로 줄일 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

Claims (42)

  1. 다각형 형상의 상면과 하면, 및 상기 상면과 상기 하면을 연결하는 측면으로 구성되는 셀부;
    상기 셀부의 측면인 외피부;
    상기 셀부가 수평 또는 수직으로 연결된 건물부;
    상기 셀부의 내부 공간에 배치되고, 회전하면서 광을 조사하는 조명부;
    상기 셀부의 내부 공간에 2층 이상으로 배치되고, 작물이 심어져 재배되고, 상기 조명부로부터의 광이 조사되는 작물 재식부; 및
    상기 셀부의 내부 공간에 배치되고, 상기 작물 재식부에 구비된 양액흐름통로에 양액을 공급하는 양액 공급부;를 포함하며,
    상기 외피부는 복수의 부재를 구비하고, 상기 복수의 부재 사이에는 공기가 순환되는, 식물공장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 건물부는, 수평으로 연결하는 경우 상기 셀부의 일측면끼리 서로 맞닿아 연결되고, 수직으로 연결하는 경우 상기 셀부의 상하면끼리 서로 맞닿아 연결되는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀부의 상면 및 하면은 육각형 형상이고, 상기 셀부는 육각기둥형상인 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 셀부는,
    중앙에 수직으로 배치된 주지지대;
    상기 주지지대와 평행하게 배치된 다수 개의 수직부재;
    서로 인접한 상기 수직부재의 상단 사이 및 하단 사이를 연결하도록 배치된 다수 개의 수평부재; 및
    상기 주지지대의 상단과 상기 수직부재의 상단, 및 상기 주지지대의 하단과 상기 수직부재의 하단을 연결하도록 배치된 다수 개의 보;
    를 포함하고,
    상기 주지지대, 상기 수평부재, 상기 보로 둘러싸인 평면은 콘크리트로 형성되는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수직부재의 상단을 잇는 다각형의 형상, 및 상기 수직부재의 하단을 잇는 다각형의 형상은, 상기 주지지대의 상단 또는 하단에 형성된 다각형의 형상과 동일한 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수직부재의 상단을 잇는 다각형의 형상, 및 상기 수직부재의 하단을 잇는 다각형의 형상은 정육각형의 형상인 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 수직부재는 서로 동일한 간격으로 배치되고, 동일한 평면 상에서 상기 주지지대의 중앙으로부터의 거리가 동일한 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 수평부재는 동일한 평면 상에서 상기 주지지대의 중앙으로부터 그 양단까지의 거리가 동일한 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 보가 동일한 평면 상에서 상기 수평부재와 이루는 각도는 동일한 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 셀부의 중앙에는 주지지대가 배치되어 있고,
    상기 조명부는,
    상기 주지지대에 끼워져 회전하고 상기 주지지대에 의해 중심이 지지되는 회전체를 포함하고,
    상기 회전체는,
    상기 주지지대에 끼워진 회전 프레임; 및
    상기 회전 프레임에 형성된 홈에 삽입되어 고정되고, 탈착 가능한 회전날개;
    를 가지는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주지지대의 내부에는 구동력을 발생시켜 상기 회전날개를 회전시키는 모터가 설치된 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 회전날개에는,
    상기 작물에 광을 조사하는 조명램프; 및
    상기 조명램프에 장착되어, 상기 조명램프에서 발광된 광을 상기 작물이 있는 방향으로 반사하는 반사판; 이 설치되는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 회전날개에 장착되어, 작물을 절단하는 절단수단이 설치되는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 회전체는 회전속도가 조절되어 상기 작물에 필요한 일정한 광량에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 회전체는 상기 작물 재식부와의 거리가 조절 가능한 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 회전날개에는, 상기 회전날개가 회전할 때 작물의 영상을 촬영하는 카메라와 온도, 습도 및 광량을 감지하는 센서가 더 설치되는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 회전날개의 위에는 상기 조명램프에서 발생한 열을 상기 회전날개의 외부로 순환시키는 팬이 더 설치되는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 회전날개는, 상기 회전 프레임의 반대측의 단이 부채꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 조명램프는 형광등 또는 LED 중 어느 하나로 구성되거나 형광등 및 LED가 조합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식물공장 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 작물 재식부는, 선형의 직사각형 형태의 단위 재식 라인들이 평행하게 배열된 재식 라인 군을 포함하고, 제1 사분면 내지 제4 사분면으로 구분되고, 상기 재식 라인 군이 상기 제1 사분면 내지 제4 사분면에 하나씩 배치된 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 단위 재식 라인들 사이의 간격은 조절 가능한 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 작물 재식부에는 작물을 심을 수 있는 용기가 삽입될 수 있는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 작물 재식부는, 정사각형 형상이고,
    상기 정사각형 형상을 갖는 작물 재식판의 외측에는 상기 단위 재식 라인과 길이방향이 동일한 가이드 장치가 배치되는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 작물 재식판은, 상기 단위 재식 라인의 길이 방향과 수직으로 상기 단위 재식 라인을 관통하고 그 일단은 상기 가이드 장치에 형성된 홈에 삽입된 가이드 봉이 배치되는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 재식 라인 군의 양측에는 롤러형 벨트가 배치되는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 재식 라인 군은 상기 작물 재식판의 중앙을 기준으로 상기 제1사분면 내지 상기 제4사분면 중에서 인접한 사분면으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 , 식물 공장 시스템.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 제1 사분면에 배치된 재식 라인 군은 상기 가이드 장치에 의해 상기 제4 사분면으로 이동 가능하고, 상기 제3 사분면에 배치된 재식 라인 군은 상기 가이드 장치에 의해 상기 제2 사분면으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 제2 사분면에 배치된 재식 라인 군은 상기 롤러형 벨트에 의해 상기 제1 사분면으로 이동 가능하고, 상기 제4 사분면에 배치된 재식 라인 군은 상기 롤러형 벨트에 의해 상기 제3 사분면으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 홈에 삽입된 용기의 내벽에는 스펀지가 구비되고, 상기 스펀지는 탈부착이 가능한 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 외피부는 플라스틱 시트 또는 유리로 이루어지는 투명판을 소정 간격으로 배치하여 이루어진 외측의 외부판 및 내측의 내부판을 구비하고, 상기 외부판과 내부판의 사이에는 공기가 순환되는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 외부판과 내부판은 상기 셀부의 측면에 격자모양으로 부착되는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 외피부의 상단에 물을 공급하여 상기 외피부의 외면을 따라 상기 외피부의 하단으로 물을 흘러내리게 하는 물공급수단;
    상기 외부판의 바깥쪽에 배치되고, 상기 물공급수단으로부터 흘러내리는 물을 아래쪽으로 가이드하는 가이드; 및
    상기 외피부의 하단에 설치되어, 상기 가이드에 의해 가이드되어 흘러내리는 물을 받는 물받이
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 외부판은 상기 내부판보다 투과성이 크고, 상기 내부판은 상기 외부판보다 단열성이 큰 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 외부판과 상기 내부판 사이의 상기 소정 간격은 스페이서에 의하여 확보되는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  35. 제30항에 있어서,
    상기 외부판과 상기 내부판 사이에 배치되어 상기 외부판과 상기 내부판 사이의 공간을 분할하는 가이드 격막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  36. 제30항에 있어서,
    상기 외피부의 하측에 배치되고, 상기 외피부의 외측과 내측에 각각 제1 공기구멍, 제2 공기구멍을 가지는 제1 공기관; 및
    상기 외피부의 상측에 배치되고, 상기 외피부의 외측과 내측에 각각 제3 공기구멍, 제4 공기구멍을 가지는 제2 공기관;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  37. 제30항 또는 제36항에 있어서,
    공기의 유량을 계측하는 유량계; 및
    상기 내부판에 배치된 온도센서;
    를 더 포함하고,
    상기 온도센서는 상기 외부판과 상기 내부판 사이에 흐르는 공기의 온도를 감지하여 설정 기준값보다 높거나 낮을 때 상기 유량을 변화시켜 상기 공기의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 소정 온도보다 높은 경우, 상기 제3 공기구멍에 상기 소정 온도보다 낮은 온도의 냉각 공기를 유입시키고, 상기 냉각 공기는 상기 제4 공기구멍을 통해 상기 외부판과 상기 내부판 사이를 흘러 상기 제2 공기구멍을 거쳐 상기 제1 공기구멍 통해 상기 외피부의 외부로 배출되고,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 소정 온도보다 낮은 경우, 상기 제1 공기구멍에 상기 소정 온도보다 높은 온도의 가열 공기를 유입시키고, 상기 가열 공기는 상기 제2 공기구멍을 통해 상기 외부판과 상기 내부판 사이를 흘러 상기 제4 공기구멍을 거쳐 상기 제3 공기구멍 통해 상기 외피부의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 유량계에 연결되고, 상기 공기의 압력을 조절하는 콤프레셔를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 공장 시스템.
  40. 제30항에 있어서,
    상기 외부판 및 상기 내부판을 관통하여 설치되고, 상기 셀부의 공기를 외부로 배출하는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  41. 제1항에 있어서,
    상기 양액 공급부는,
    양액을 저장하는 양액탱크;
    상기 양액탱크에 연결되어 양액이 통과하는 배관; 및
    상기 배관과 상기 양액흐름통로 사이에 연결되어 상기 배관을 통과하는 양액을 상기 양액흐름통로로 공급하는 양액공급노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
  42. 제1항에 있어서,
    상기 조명부의 회전 동작 및 광 조사 동작과, 상기 양액 공급부의 양액 공급 동작을 원격으로 제어하는 원격제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물공장 시스템.
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