KR101612392B1 - Led 광원 장치 및 이를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작물의 생장을 촉진시키기 위한 LED 광원 장치와 이를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 상기 LED 광원 장치는 바(Bar) 형태로 복수의 LED 모듈이 배열된 회로 기판; 상기 회로 기판을 수용하는 베이스; 상기 베이스의 상부면을 밀폐하는 커버; 및 통신 인터페이스가 구비되며 상기 복수의 LED 모듈을 개별 또는 통합 제어하는 LED 제어부;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

LED 광원 장치 및 이를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템{LED light source device and system for managing a standard cultivation facility using the same}

본 발명은 작물의 생장을 촉진시키기 위한 LED 광원 장치와 이를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 육묘장 등 재배시설에서 재배되는 작물은 온도, 습도, 조사량, 이산화탄소 등의 영향을 통해 작물의 성장속도, 맛 등의 품질이 영향을 받는다. 따라서, 이러한 육묘장에서는 온도, 습도, 조사량 등을 일정하게 하는 시스템(장치)가 사용되었는데, 이러한 장치의 경우도 사용자가 직접 현장에서 작동을 케어해야 하며, 작물의 생장에 관한 기록은 사용자의 경험, 수기에 의한 기록에 의거할 수 밖에 없었다.

즉 사용자는 자신의 경험에 의거 작물에 필요한 환경조건을 판단하여 시스템을 작동시켜야 하는데 이러한 작업은 경험측에 의존하는 만큼 정확성이 떨어지며 작물의 생장효율에도 좋지 않은 문제가 있었다.

이에 대한민국 특허등록 제699162호에서는 유비쿼터스 기반의 농장 관리 시스템 및 그 방법을 개시하고 있는 바, 상기 기술에서는 통신 망을 이용하여 관리할 하우스 내부의 환경 인자를 검출하고 상기 내부의 온도 및 습도를 제어하기 위한 관리 단말기와, 상기 관리 단말기로부터 수신되는 상기 환경 인자를 상기 하우스에서 관리되는 작물 또는 가축을 재배 또는 사육하기 위하여 요구되는 농장 관리 데이터와 비교하여, 그 비교 결과를 통신망을 통하여 이동 단말기로 전송하고, 상기 이동 단말기로부터 수신되는 제어 신호를 상기 관리 단말기로 전송하기 위한 농장 관리 서버를 포함하도록 하고 있다.

그러나 상기 기술에서는 농장관리데이터와 측정된 데이터를 비교하여 이에 필요한 조치를 취하도록 하는 것인데, 개방형의 육묘장 등의 경우와 같이 외부적인 요인에 의해 영향을 많이 받는 환경에서 농장관리데이터가 제대로 된 비교치로서 작용할 것으로 보여지지 않으며, 이를 통해 표준화된 재배방법 등이 도출되기는 어려운 문제가 있다.

한편, 육묘장에서 작물의 생장에 큰 영향을 주는 환경 요인인 광원은 근래 들어 기술의 발전으로 인해 계절이나 주, 야간에 상관없이 항상 일정하게 조사되도록 인공조명을 적용하여 작물의 효율적 재배가 이루어지도록 하였다.

그러나, 이 경우 상기 인공조명으로 사용되는 백열등은 모든 가시광선이 다 조사되기 때문에 각 식물별로 서로 다른 파장에서 성장 촉진 효과가 발휘됨으로 인해 실제 모든 작물에 적용하기에는 어려움이 있다.

대한민국 등록특허 제699162호

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 작물의 종류에 따라 광원의 조사량 및 색상을 임의로 제어할 수 있으며 냉각 효율이 우수한 LED 광원 장치 및 이를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 작물 재배에 있어 균일한 환경이 조성되도록 하며 이를 바탕으로 재배의 표준화에 의해 고품질의 상품이 생산될 수 있는 LED 광원 장치 및 이를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 LED 광원 장치는 바(Bar) 형태로 복수의 LED 모듈이 배열된 회로 기판; 상기 회로 기판을 수용하는 베이스; 상기 베이스의 상부면을 밀폐하는 커버; 및 통신 인터페이스가 구비되며 상기 복수의 LED 모듈을 개별 또는 통합 제어하는 LED 제어부;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 LED 모듈은 적색, 백색, 청색 LED 소자를 3:2:1 배열로 구성할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 베이스는 알루미늄 재질로 그 외면을 따라 복수의 공냉홈이 구성되며, 내부에는 하나 이상의 수냉관이 구성되도록 하여 구조적으로 냉각이 실시될 수 있도록 한다.

하나의 예로써, 상기 베이스는 상기 회로 기판이 안착되는 고정면과, 상기 고정면 양단에서 경사구배를 형성하는 반사부로 구성되되, 상기 반사부에는 폴리에스테르수지 100중량부에 대해 에폭시수지 25 내지 100중량부, 레블링 첨가제 2 내지 10중량부, 기포방지제 2 내지 10중량부, 광촉매 6 내지 30중량부 및 스트론튬 알루미네이트 6 내지 30중량부가 포함된 반사코팅층이 도포될 수 있다.

이에 더하여 상기 반사코팅층에는, 프로필렌 카보네이트 0.5 내지 2 중량부가 더 포함될 수 있다.

한편, 본 발명의 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템은, 내부에 작물을 생장시키는 재배시설; 상기 작물의 생장주기에 따른 환경정보인 생장모델정보를 저장하는 저장부; 상기 재배시설의 환경정보를 센싱하는 측정부; 상기 생장모델정보에 따라 상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 LED 광원 장치를 이용하여 상기 재배시설의 구성을 제어하는 통합제어부; 상기 측정부에서 센싱한 환경정보와 저장부에 저장된 생장모델정보를 비교 분석하는 분석부; 및 상기 분석부로부터 데이터를 모니터링 하는 모니터부;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 재배시설은 밀폐식의 육묘장으로 상부에 상기 LED 광원 장치를 배치하도록 하며, 카메라가 더 구성되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 통합제어부의 제어에 의해 상기 LED 광원 장치는 구간이 구획되어 교번으로 점등되도록 하여 상기 육묘장의 조도를 조절할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 육묘장에는, 일단이 송풍기와 연결되며 지중에 매입되고 타단이 상기 육묘장에 연통되며, 복수의 유입공이 형성된 하나 이상의 지중관이 구성되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 분석부에서는 상기 측정부에서 센싱한 환경정보, 저장부에 저장된 생장모델정보, 카메라에 의한 실시간 영상정보를 분석하여 상기 육묘장으로 제어신호를 출력하거나, 새로운 생장모델정보를 출력하여 상기 저장부로 저장시키는 것이 특징이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 LED 광원 장치는 베이스를 구성함에 있어 수냉식과 공랭식을 병행할 수 있는 냉각구조는 물론 반사코팅층이 형성되도록 하여 음영이 발생되는 것을 방지하도록 하며 베이스와 커버 내부에 LED 소자에 의해 발생하는 열을 방열시킴으로써 열에 의한 기기의 수명 단축 및 기기 오작동을 방지할 수 있는 장점이 있다.

뿐만 아니라, 상기 LED 광원 장치는 작물의 종류에 따라 광원의 조사량 및 색상을 임의로 제어할 수 있어 재배 작물의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 상기 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제,관리 시스템은 작물의 생장모델정보에 근거하여 재배시설을 관제 및 관리함에 따라 재배의 표준화에 의해 고품질의 상품이 생산될 수 있는 장점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 LED 광원 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 구성인 LED 모듈의 배열구조를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스를 나타내는 단면도.
도 4는 도 3의 실시예에 대한 작동상태를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템을 나타내는 블록도.
도 6은 본 발명의 일 구성인 분석부의 작동관계를 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명의 일 구성인 재배시설의 실시 예를 나타내는 개념도.
도 8은 본 발명의 일 구성인 LED 광원 장치의 작동상태를 나타내는 개념도.
도 9는 본 발명의 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 방법을 설명하기 위한 블록도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 LED 광원 장치의 구성을 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 구성인 LED 모듈의 배열구조를 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 3의 실시예에 대한 작동상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 LED 광원 장치(100)는 도 1a 에 도시된 바와 같이 바(Bar) 형태로 복수의 LED 모듈(110)이 배열된 회로 기판(120)과, 상기 회로 기판(120)을 수용하는 베이스(130)와, 상기 베이스의 상부면을 밀폐하는 커버(140) 및 통신 인터페이스가 구비되며 상기 복수의 LED 모듈(110)을 개별 또는 통합 제어하는 LED 제어부(150)를 포함하여 구성된다.

상기 회로 기판(120)은 통상의 PCB(인쇄회로기판)으로 복수의 LED(Light Emitting Diode) 모듈(110)이 배열되어 회로 상에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 LED 모듈(110)은 복수의 LED 소자(111)가 직렬 내지 병렬 구조로 조합되어 하나의 모듈을 형성하도록 구성되어 있다.

여기서 상기 LED 소자(111)는 반도체 재료에 따라 사람의 눈으로 식별 가능한 파장이 400~700nm의 가시광선과 400nm 이하의 자외선 및 700nm 이상의 적외선 파장을 구현할 수 있으며, 소비전력이 우수하고 수명이 길어 조도용을 비롯하여 산업계에서 널리 사용되고 있다.

이러한 LED 소자(111)를 이용한 광원은 생육 환경에서 온도, 습도, 이산화탄소 등과 함께 주요 환경인자로 작용하며, 앞서 설명한 바와 같이 다양한 색상의 광원을 조사할 수 있기 때문에 재배하고자 하는 작물에 따라 그에 적합한 색상으로 배치하도록 한다.

예를 들면, 해가 지고 나서 참외에 LED 광원으로 적외선 근처의 빛을 조사하는 경우 수확량이 25%나 증가하였으며 토마토, 인삼도 적외선에서 좋은 효과를 보였고 들깨, 딸기 등은 적색광에서 수확이 늘었다는 연구 결과가 제시된 바 있다.

뿐만 아니라 LED 광원을 활용하면 해충 방제 효과도 있는 것으로 나타났다. 해충은 파장이 짧은 자외선 영역의 빛을 좋아하고 파장이 비교적 긴 노란색, 붉은색 영역의 빛을 싫어하는 것으로 알려져 상기 LED 광원을 조도용과 병행하여 해충 방제용으로서도 재배 시설에서 적용함이 바람직하다.

이에 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 LED 모듈(110)은 상대적으로 많은 작물에 생장 촉진 효과를 보였던 적색 LED(111a)를 가장 많이 배열하는 것으로, 바람직하게는 적색(111a), 백색(111b), 청색(111c) LED 소자를 3:2:1 배열로 구성할 수 있다.

상기 베이스(130)는 자체적으로 방열 효과를 제공하기 위하여 알루미늄 재질로 구성된다.

상기 베이스(130)는 도 1에서 도시된 바와 같이 그 외면을 따라 복수의 공냉홈(131)이 구성되어 단면적을 확장함에 따라 외부 공기에 의한 자연 냉각이 이루어질 수 있도록 하고, 이에 더하여 내부에는 하나 이상의 수냉관(132)이 구성되며 도면에 도시된 바 없으나 상기 수냉관(132)에 냉각수 순환라인을 연결하여 냉각수가 유입 및 순환되도록 함으로써 냉각수에 의한 베이스(130)의 냉각이 실시될 수 있도록 한다.

이와 같이 상기 베이스(130)는 상기 공냉홈(131) 및 수냉관(132)의 구조적 특징으로 공냉식과 수냉식 냉각으로 병행함에 따라 냉각 효율을 높여 베이스(130)의 과열에 따른 기기의 수명 단축 내지 기기 오류 등의 문제를 해결할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상기 베이스(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정면(133)과 상기 고정면(133)의 양단에서 경사구배를 형성하는 반사부(134)로 구성되는 바, 상기 베이스(130)의 수용공간은 그 정단면이 상면이 개구된 역사다리꼴의 형상이 되도록 하는 것이다.

상기 고정면(133)은 저면을 형성하는 것으로 상면에는 상술한 회로 기판(120)이 설치되도록 하고, 상기 반사부(134)에는 상기 고정면(133)으로부터 조사되는 광원이 반사되도록 하는 반사코팅층(135)을 도포하여 상기 커버(140) 전체 영역으로 빛이 투과되도록 함으로써 음영없이 면 발광이 감지되도록 하는 것이다.

이를 위해 본 실시 예에 따른 상기 반사부(134)에는 상기 반사코팅층(135)이 도포되도록 하는 바, 상기 반사코팅층(135)은 폴리에스테르수지 100중량부에 대해 에폭시수지 25 내지 100중량부, 레블링 첨가제 2 내지 10중량부, 기포방지제 2 내지 10중량부, 광촉매 6 내지 30중량부 및 스트론튬 알루미네이트 6 내지 30중량부가 포함되는 조성물에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리에스테르 수지는 가시광선의 반사율과 기계적 강도의 증진을 위하여 바인더로서 첨가되는 것이며, 상기 에폭시 수지는 도포된 반사코팅층(135)의 기계적 물성을 향상시키기 위한 경화제로서 첨가되는 것이다. 에폭시 수지의 함량을 상기와 같이 한정하는 이유는 경도를 조절하여 취성적 성향을 방지하기 위한 것이다.

한편 분체도료의 경우 입자가 불균일하므로 평활도를 유지하기가 어려운데 이러한 불균일한 면은 난반사의 원인이 된다. 이에 상기 반사코팅층(135)에는 난반사를 방지하고, 반사율을 높이기 위하여 다양한 레블링 첨가제가 첨가되도록 하는데 그 일 예로 아크릴계 레블링 첨가제가 포함될 수 있다.

상기 기포방지제는 다양한 기포방지제가 포함될 수 있으며, 예로 벤조인이 첨가될 수 있다.

상기 광촉매는 상기 반사코팅층이 반사율을 향상시키기 위해 첨가되는 조성으로서 이산화티타늄, 황산염 및 황산바륨 중 하나 또는 이들의 혼합물이 첨가됨이 타당하다.

상기 이산화티타늄은 도막의 표면에 형성되는 핀홀 등을 방지함으로써 반사율을 향상시키도록 하는 것으로 이산화티타늄 입자는 상기 LED 소자(111)를 통해 발현되는 빛에 포함되어 있는 자외선에 의해 활성산소를 발생시켜 강력한 산화환원작용을 나타내어 유기물 분해, 살균작용 등으로 가스발생에 의한 반사율저하를 방지되도록 한다.

또한 황산염 및 황산바륨의 경우는 250nm 내지 2500nm 대역의 파장 광에 대하여 높은 반사율을 보이는 것으로 이러한 조성에 대해 선택적으로 1 또는 혼합물을 첨가하여 반사율의 향상을 도모하도록 하는 것이다.

특히 상기 반사코팅층(135)에는 스트론튬 알루미네이트가 첨가되도록 하는 바, 이는 LED 소자(111)의 작동에 의해 발생하는 열을 빛으로 전환하여 방열기능을 하도록 하는 것이며, 이렇게 전환된 빛을 투영함으로써 음영제거의 기능도 부가적으로 하도록 하기 위함이다.

상기 LED 소자(111)의 작동에 의해 발생하는 열은 열전달에 의해 다른 곳으로 이동시키거나 열에너지를 타 에너지로 전환시켜 제거하도록 할 수 있다. 열 전달의 경우 열전달매체의 잠열과 열전달 속도에 영향을 받을 수 있어 그 한계가 있을 수 있는 바, 본 발명에서는 상기 반사코팅층(135)에 포함된 스트론튬 알루미네이트에 의해 열 에너지를 빛 에너지로 전환시켜 방열기능이 수행되도록 하는 것이다.

상기 스트론튬 알루미네이트는 열에너지에 노출되는 경우 핵 주위를 도는 전자가 열에너지에 의하여 들뜬 상태로 가면서 열에너지를 흡수하고 전자의 안정화 경향에 따라 빛 에너지로 방사하면서 다시 원상태로 복귀하는 성질을 가진다. 즉 상기 스트론튬 알루미네이트는 열에너지를 빛에너지로 전환하여 방사함으로써 방열기능을 수행하도록 하는 것이다.

도 4를 참조하여 상기 반사코팅층(135)의 작동 관계를 설명하면 LED 소자(111)에서 발현되는 빛(E1)을 반사하여 음영을 제거하는 기능을 함과 동시에 LED 소자(111) 작동에 의해 발생되는 열에너지(E2)를 빛에너지(E2-1)로 전환시켜 방열기능이 수행되도록 하며, 또한 전환된 빛에너지(E2-1)를 외부로 조사함으로써 이 또한 음영을 제거하도록 하는 기능을 수행토록 하는 것이다.

이러한 작용에 의해 상기 반사코팅층(135)은 반사 기능과 방열 기능이 동시에 수행되도록 하여 베이스(130)와 커버(140) 사이에 축적되는 열에너지(E2)를 저감시키는 하나의 루트를 형성토록 하는 것이다.

상기 스트론튬 알루미네이트는 상기의 한정범위로 한정하는 이유는 상기에서 언급한 방열 및 반사기능의 효과가 충분히 발현되면서 내구성 등의 저하가 발생하지 않도록 하고 비용부분을 만족하기 위함이다.

한편 상기 반사코팅층(135)에 있어 그 조성으로 광촉매 및 스트론튬 알루미네이트가 균일하게 분산되지 않는 경우 비균일한 반사에 의해 음영이 발생될 수 있으며, 부분적 방열로 인해 열변형 등의 문제가 발생될 수 있는 바, 상기 반사코팅층(135)에는 상기 조성외에 프로필렌 카보네이트 0.5 내지 2 중량부가 더 배합되도록 함이 타당하다.

상기 프로필렌 카보네이트가 더 배합됨에 따라 상기 반사코팅층(135)에는 광촉매 및 스트론튬 알루미네이트가 전체에 걸쳐 균일하게 분산되므로 LED 소자(111)에 의한 빛에너지(E1) 및 열에너지(E2)가 균일하게 반사되도록 하여 음영의 발생을 제어할 수 있는 것이며, 전체에 걸쳐 열에너지(E2)를 빛에너지(E2-1)로 전환토록 함으로써 반사코팅층(135)의 부분적 열변형 등의 문제를 제어할 수 있게 되는 것이다.

상기 커버(140)는 상기 베이스(130)의 개구된 상단을 덮는 구성으로 투광성 재질로 구성하되 더욱 바람직하게는 도면번호가 도시된 바는 없으나 외부 프레임이 형성되며 외부프레임의 내부에는 투광성 재질의 확산판이 구성되도록 한다. 상기 확산판은 LED 소자(111)에 의해 투영되는 빛을 균일하게 확산시키는 것으로, 이는 바람직하게 엠보스 형상으로 구성하는 것이 타당하다. 엠보스 형상이란 램덤한 요철형상을 확산판 표면에 형성한 것이다.

이러한 베이스(130) 및 커버(140)는 다양한 형상으로 구성될 수 있는 바, 일 예로 도 1 등에서 도시된 바와 같이 상기 회로 기판(120) 상부로부터 이격되는 위치에서 상기 베이스(130)의 양 내측면에는 그 길이방향을 따라 각각 슬라이드 홈(136)을 형성하며, 상기 커버(140)는 양 끝단에 상기 슬라이드 홈(136)에 대응하는 슬라이드 턱(141)을 형성함으로써 상호 슬라이딩 체결될 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 LED 제어부(150)는 외부로부터 전송되는 제어신호에 따라 상기 LED 모듈(110)을 개별 또는 통합 제어하는 것으로, 도면에 도시된 바 없으나 제어신호를 포함한 데이터의 송, 수신을 제공하는 통신 인터페이스가 구비되며 전원부로부터 인가되는 전원을 전달받아 상기 제어신호에 따라 각각의 LED 모듈(110)의 전압값 내지 전류값을 제어함으로써 LED 소자(111)의 색상별 ON/OFF 및 조도량 등을 제어한다.

이러한 LED 제어부(150)의 제어에 따라 재배 시설 내에 설치되는 LED 광원 장치(100)는 재배하고자 하는 작물에 따라 데이터베이스화된 제어신호로부터 상기 LED 소자(111)의 색상 및 조도량을 선택적으로 작동하게 되어 작물별로 최적의 환경 조건을 생성할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템을 나타내는 블록도이며, 도 6은 본 발명의 일 구성인 분석부의 작동관계를 나타내는 블록도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일 구성인 재배시설의 실시 예를 나타내는 개념도이며, 도 8은 본 발명의 일 구성인 LED 광원 장치의 작동상태를 나타내는 개념도이다.

한편, 본 발명의 표준재배시설 통합 관제,관리 시스템은 상술한 LED 광원 장치(100)가 적용되는 것으로, 도 5에서 도시된 바와 같이 내부에서 작물을 생장시키는 재배시설(10), 작물의 생장주기에 따른 환경정보인 생장모델정보를 저장하는 저장부(20), 상기 재배시설(10)의 환경정보를 센싱하는 측정부(50), 상기 생장모델정보에 따라 상술한 LED 광원 장치를 이용하여 상기 재배시설(10)의 구성을 제어하는 통합제어부(30), 상기 측정부(50)에서 센싱한 환경정보와 저장부에 저장된 생장모델정보를 비교, 분석하는 분석부(40) 및 상기 분석부로부터 데이터를 모니터링 하는 모니터부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 재배시설(10)은 그 종류를 한정하지 않으며 각종 작물이 생장되는 공간을 칭하는 것으로, 이하에서 언급하는 바와 같이 육묘장이 될 수 있다. 이하에서는 상기 재배시설(10)을 육묘장(10)이라 칭한다. 여기서 육묘장(10)이라 함은 발아실, 육묘실이 될 수 있다.

상기 육묘장(10)은 도 7에서 보는 바와 같이 밀폐식의 구조로 구성됨에 특징이 있다. 이는 기존 육묘장의 경우 개방형을 사용함에 따라 조도량, 자외선, 온도, 이산화탄소농도, 각종 병충해의 조절 및 제어의 어려움에 기인하는 것으로, 작물에 균일한 환경을 조성토록 하고자 본 발명에서는 밀폐형의 육묘장(10)을 제안하는 것이다.

여기에 상기 육묘장(10)의 상부에는 앞서 설명한 LED 광원 장치(100)가 구성되도록 하여 일조량을 대체하는 균일한 조사량이 작물에 투영되도록 하는 것이다.

특히 본 발명에서는 상기 통합제어부(30)는 상기 LED 광원 장치(100)에 대한 제어신호를 생성하는 것으로, 상기 통합제어부(30)의 제어에 의해 상기 LED 광원 장치(100)를 구성하는 LED 모듈들은 구간이 구획되어 교번으로 점등이 되도록 하여 상기 육모실(10)의 온도 및 조도를 조절하도록 함에 특징이 있다.

즉 도 8에 도시된 바와 같이 상기 LED 광원 장치(100)는 복수의 LED 모듈을 점등구간(81)과 소등구간(82)이 교번으로 구성되도록 하는 바, 이는 상기 LED 광원 장치(100)의 작동과정에서 상기 통합제어부(30)의 제어에 의해 점등구간(81)의 수를 일정하게 유지함으로써 조도가 균일하도록 함과 동시에 점등구간(81)의 점등시간이 길어지는 경우 과다한 열이 발산되므로 상기 육묘실(10)의 온도가 올라가게 된다.

이에 본 발명에서는 점등시간의 길어진 점등구간(81)을 소등구간(82)으로 전환시키고, 소등구간(82)을 점등구간(81)으로 전환시켜 일정 조도 및 온도를 유지하도록 하는 것이다. 또한, 본 발명은 상기 LED 광원 장치(100)의 발열을 상기 육묘실(10)의 온도조절수단으로 그대로 이용하고, 부족부분에 대해서만 타 수단을 이용함으로써 에너지를 절약할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 실시 예로서 도 7에서는 상기 육묘장(10)에 온도 및 이산화탄소 조절장치(90)가 부가되는 예를 도시하고 있다.

상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(90)는, 송풍기(91)와 하나 이상의 지중관(92)으로 구성되는 바, 상기 지중관(92)은 지중에 매입되되, 상기 송풍기(91)에 일단이 연결되며, 타단이 상기 육묘실(10)에 연통되고, 복수의 유입공(93)이 형성됨에 특징이 있다.

상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(90)의 작동상태를 보면, 송풍기(91)의 작동에 의해 상기 지중관(92)으로 공기의 유동이 발생되는 것이며, 이러한 공기의 유동은 지중에 매입된 상기 지중관(92)을 타고 유동하는 바, 유동하는 공기가 지중의 지열에너지를 흡수하여 유동하게 되는 것이며, 이렇게 지열에너지가 흡수된 공기가 상기 육묘실(10)로 공급됨으로써 상기 육묘실(10)의 난방이 가능하게 되는 것이다.

이렇게 본 발명은 상기 LED 광원 장치(100)에 더하여 상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(90)를 이용하여 자연에너지인 지열에너지에 의해 상기 육묘실(10)의 난방을 가능하도록 함으로써 에너지면에서 유리한 효과가 발생되는 것이다. 상기 송풍기(91)는 도면에 도시된 바는 없으나 상기 통합제어부(30)의 제어에 의해 작동을 하게 되는 것이다.

결국 본 발명은 일정 조도 유지를 위한 LED 광원 장치(100)의 발열과, 상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(90)의 지열에너지에 의해 온도조절이 가능하게 되는 것이며, 상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(90)의 온도조절과 동시에 시비가 가능하도록 하여 친환경적이며, 경제적인 육묘가 가능하도록 하는 것이다.

이에 더하여 송풍기(91)의 작동에 의해 상기 지중관(92)으로 공기의 유동이 발생하게 되는 경우 공기의 유동과정에서 상기 관통공(93)을 통해 지중의 천연 이산화탄소가 유입됨에 따라 상기 육묘실(10)에는 천연 이산화탄소가 공급되는 것이다. 즉 별도의 연소기 등의 장치 없이 지중의 이산화탄소를 이용할 수 있게 됨으로써 친환경적인 시비가 가능하게 되는 것이다.

또한, 상기 육묘장(10)에는 도 5에 도시된 바와 같이 카메라(70)가 구성되는 바, 상기 카메라(70)는 육묘장(10) 내부의 영상정보를 얻기 위한 장치로서 적외선 기능을 갖춘 CCTV(Closed Circuit System)임이 바람직하다.

상기 카메라(70)는 상기 육묘장(10)에 있어 각각의 작물(1)에 대한 영상정보를 획득하여 상기 분석부(40)로 전달토록 하는 것이다. 적외선 기능을 갖춤으로써 주간뿐만 아니라 야간에도 영상의 획득이 용이하고, DVR(Digital Video Recorder)을 포함하여 획득한 아날로그 영상을 디지털 영상으로 변환함으로써, 사용자가 상기 모니터부(60)를 통하여 육묘장(10)의 생육 상태를 관제할 수 있도록 한다.

상기 저장부(20)는 작물의 생장주기에 따른 환경정보인 생장모델정보를 저장하는 구성으로, 여기서 생장주기라 함은 발아기, 생장기 등 작물에 따라 시계열적으로 구획된 구간으로 정의한다.

또한, 상기 생장모델정보는 기 설정된 생장모델정보와, 기 설정된 생장모델정보와 생장주기로부터 측정된 환경정보에 의해 보정이 가해진 생장모델정보가 될 것이며, 이렇게 보정이 가해진 생장모델정보는 표준생장모델정보가 되는 것이다.

상기 측정부(50)는 상기 재배시설(10)의 환경정보를 센싱하는 구성으로, 작물의 생장에 영향을 미치는 함수인 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 등에 대한 각각의 센서의 조합이다. 이들 센서들은 설정된 소정 주기마다 해당 정보를 측정하게 되는 것이며, 이러한 해당 정보 즉 환경 정보는 상기 분석부(40)로 전달된다.

상기 통합제어부(30)는 상기 육묘장(10)의 구성을 제어하는 것으로, 상기 분석부(40)로부터 출력되는 생장모델정보에 따른 제어 명령에 기반한 제어신호를 생성하고, 이러한 제어신호를 각각 상기 육묘장(10)의 구성으로서 LED 광원 장치(100), 상기 송풍기(91), 기타 온도, 습도, 이산화탄소 등을 조절할 수 있는 장치(도면에 도시되지 않음)로 전송함으로써 각 구성들을 제어하도록 하여 상기 육묘장(10)의 생장환경을 조절하는 것이다.

상기 분석부(40)는 상기 측정부(50)에서 센싱한 환경정보와 저장부(20)에 저장된 생장모델정보를 비교, 분석하는 구성이다.

상기 분석부(40)에 대해 더욱 상세히 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 측정부(50)에서 센싱한 환경 정보, 저장부(20)에 저장된 생장모델정보, 카메라(70)에 의한 사진정보를 분석하여 상기 육묘장(10)의 구성으로 제어 명령을 출력하거나, 새로운 생장모델정보를 출력하여 상기 저장부(20)로 저장시키도록 하는 것이다.

상기 분석부(40)가 수행하는 분석에 있어 일 예로 이산화탄소량과 생장 길이만에 의한 함수를 적용한 툴을 설명한다.

상기 저장부(20)에 특정 생장 주기에서의 기 입력된 생장모델정보에는 특정 생장주기에서 필요 이산화탄소량과 이에 따른 적정 생장길이가 기 설정되며, 센싱한 환경정보는 해당 생장주기에서 실제 이산화탄소량이고, 상기 카메라(70)에 의한 영상정보는 해당 생장주기에서의 실제 생장길이가 될 것이다.

이러한 데이터에 기해 상기 분석부(40)는 기 입력된 특정 생장주기에서 필요 이산화탄소량과 이에 따른 적정 생장길이와 실제 이산화탄소량 및 실제 생장길이를 비교하여 실제 이산화탄소량이 필요 이산화탄소량보다 작게 측정됨에도 적정 생장길이와 실제 생장길이가 오차범위 내에서 동일하다면 상기 분석부(40)는 실제 측정된 이산화탄소량으로 필요 이산화탄소량을 보정하여 상기 저장부(20)의 특정 생장주기에서 생장모델정보를 보정한다. 이렇게 분석부(40)에 의해 보정이 최종적으로 된 생장모델정보는 해당 작물에 대한 표준생장모델정보가 되는 것이다.

또한, 실제 이산화탄소량이 필요 이산화탄소량보다 작게 측정되고, 적정 생장길이보다 실제 생장길이가 작다면 상기 분석부(40)는 상기 통합제어부(30)에 제어 명령을 출력하고, 상기 통합제어부(30)는 상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(90)의 송풍기(91)를 가동하여 상기 육묘장(10)에 이산화탄소량을 늘리도록 하는 제어신호를 생성하는 것이다.

상기 모니터부(60)는 상기 분석부(40)로부터 데이터를 사용자가 모니터링 할 수 있도록 하는 구성에 해당한다. 도면에 도시된 바는 없으나 통신부를 통하여 연결된 인터넷 또는 CDMA 통신망을 이용하여 사용자의 단말기로 SMS(Short Message Service)를 전송함으로써 육묘현황을 사용자가 모니터링 할 수 있도록 하는 예가 있을 수 있다. 이 경우 상기 모니터부(60)는 사용자 단말기가 될 것이다.

또한, 상기 모니터부(60)는 웹서버부가 되어 인터넷을 통하여 사용자에게 육묘현황을 모니터링 하도록 할 수 있는 예가 있을 수 있다. 즉 사용자는 시간, 장소에 상관없이 원거리에서도 단말기를 이용하여 인터넷을 통해 웹서버부에 접속하여 육묘현황을 모니터링 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 방법을 설명하기 위한 블록도이다.

한편 본 발명에서는 도 9에서 보는 바와 같이 표준재배시설 통합 관제,관리 방법에 대해서도 제시한다.

본 발명의 방법은 묘종별 생장모델정보를 설정하는 단계(S10)와, 재배시설에서 환경정보를 측정하는 단계(S20)와, 설정된 생장모델정보와 측정된 환경정보를 분석하는 단계(S30) 및 분석된 데이터에 의거 재배시설을 제어하는 단계(S40)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이에 더하여 설정된 생장모델정보과 측정된 환경정보를 분석하는 단계(S30)에서는, 측정된 환경정보에 의해 보정된 생장모델정보를 이용하여 표준생장모델정보를 도출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 바, 생장주기에 있어 어느 특정구간에서는 설정된 생장모델정보에 따라 재배시설을 제어하게 되는 것이며, 다른 특정구간에서는 설정된 생장모델정보에 오류를 보정하여 측정된 환경정보를 생장모델정보로 보정함으로써 결과적으로 표준생장모델정보가 도출되는 것이다.

즉 표준생장모델정보는 구간별로 기 설정된 생장모델정보가 그대로인 구간이 있으며, 해당구간에서 측정된 환경정보가 그 구간에서 생장모델정보를 대체하여 이루어지는 것이다.

이상 설명된 내용은 본 발명의 실시 예에 의하여 일례로 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서에 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 재배시설 20 : 저장부
30 : 통합제어부 40 : 분석부
50 : 측정부 60 : 모니터부
70 : 카메라 90 : 온도 및 이산화탄소 조절장치
100 : LED 광원 장치 110 : LED 모듈
111 : LED 소자 120 : 회로 기판
130 : 베이스 140 : 커버

Claims (10)

1. 바(Bar) 형태로 복수의 LED 모듈이 배열된 회로 기판;
   알루미늄 재질로 상기 회로 기판을 수용하며 그 외면을 따라 복수의 공냉홈이 구성되고 내부에는 하나 이상의 수냉관이 형성된 베이스;
   상기 베이스의 상부면을 밀폐하는 커버; 및
   통신 인터페이스가 구비되며 상기 복수의 LED 모듈을 개별 또는 통합 제어하는 LED 제어부;를 포함하며,
   상기 베이스는 상기 회로 기판이 안착되는 고정면과, 상기 고정면 양단에서 경사구배를 형성하는 반사부로 구성되며,
   상기 반사부에는 폴리에스테르수지 100중량부에 대해 에폭시수지 25 내지 100중량부, 레블링 첨가제 2 내지 10중량부, 기포방지제 2 내지 10중량부, 광촉매 6 내지 30중량부, 스트론튬 알루미네이트 6 내지 30중량부 및 프로필렌 카보네이트 0.5 내지 2 중량부가 포함된 반사코팅층이 도포되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 LED 모듈은
   적색, 백색, 청색 LED 소자를 3:2:1 배열로 구성하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 내부에 작물을 생장시키는 재배시설;
   상기 작물의 생장주기에 따른 환경정보인 생장모델정보를 저장하는 저장부;
   상기 재배시설의 환경정보를 센싱하는 측정부;
   상기 생장모델정보에 따라 상기 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항의 LED 광원 장치를 이용하여 상기 재배시설의 구성을 제어하는 통합제어부;
   상기 측정부에서 센싱한 환경정보와 저장부에 저장된 생장모델정보를 비교 분석하는 분석부; 및
   상기 분석부로부터 데이터를 모니터링 하는 모니터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 재배시설은
   밀폐식의 육묘장으로 상부에 상기 LED 광원 장치를 배치하도록 하며, 카메라가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 통합제어부의 제어에 의해 상기 LED 광원 장치는 구간이 구획되어 교번으로 점등되도록 하여 상기 육묘장의 조도를 조절하는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 육묘장에는,
   일단이 송풍기와 연결되며 지중에 매입되고 타단이 상기 육묘장에 연통되며, 복수의 유입공이 형성된 하나 이상의 지중관이 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 분석부에서는 상기 측정부에서 센싱한 환경정보, 저장부에 저장된 생장모델정보, 카메라에 의한 실시간 영상정보를 분석하여 상기 육묘장으로 제어신호를 출력하거나, 새로운 생장모델정보를 출력하여 상기 저장부로 저장시키는 것을 특징으로 하는 LED 광원 장치를 이용한 표준재배시설 통합 관제, 관리 시스템.

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