KR102021578B1 - 모판 단위로 식물 채취가 가능하며 배양액의 누수가 방지되는 IoT 기반 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템 - Google Patents

모판 단위로 식물 채취가 가능하며 배양액의 누수가 방지되는 IoT 기반 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 사용자가 식물을 손 쉽게 채취할 수 있으며, 배양액의 누수를 방지할 수 있는 식물 재배기와 상기 식물 재배기를 포함하는 식물 재배 시스템이 제공된다.
상기 식물 재배기는 재배 공간이 존재하는 케이스; 상기 재배 공간에 배치되는 트레이; 상기 트레이로 배양액이 공급되도록 작동하며 배양액 유로가 형성되어 있는 배양액 모듈을 포함하고, 상기 트레이는 상기 배양액 유로와 연결되고 외측은 상기 재배 공간과 접하며 복수의 캡슐이 배치 가능하며 내측은 배양액을 수용하는 챔버가 형성되어 있는 본체와, 사용자의 조작이 가능한 조작부를 포함하고, 사용자가 상기 조작부를 조작하면, 상기 본체와 상기 배양액 유로의 연결이 해제되고 상기 본체가 이동하는 것을 특징으로 한다.

Description

모판 단위로 식물 채취가 가능하며 배양액의 누수가 방지되는 IoT 기반 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템{IoT-BASED SMART PLANT CULTIVATION DEVICE THAT CAN COLLECT PLANTS BY SEED BED UNIT AND PREVENT LEAKING OF CULTURE SOLUTION AND SMART PLANT CULTIVATION SYSTEM}
본 발명은 모판 단위로 식물 채취가 가능하며 배양액의 누수가 방지되는 IoT 기반 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템에 관한 것이다.
사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 인터넷을 기반으로 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보가 상호 소통되도록 하는 기술을 나타낸다. 각종 사물에는 센서와 통신 모듈이 내장되어 인터넷에 연결되도록 한다. 사물인터넷은 인터넷에 연결된 사물들이 상호 정보를 교환하고 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나, 사용자가 인터넷을 통해서 사물들을 원격으로 모니터링하고 제어할 수 있도록 한다.
이 같은 사물인터넷 기술이 발전됨에 따라, 스마트 홈 구축이 현실화되어 가고 있다. 스마트 홈은 TV, 에어컨, 냉장고 등의 가전 제품을 비롯하여 수도, 전기, 조명, 냉난방 등의 에너지 소비 장치와, 도어락, CCTV 등의 보안 장치 등 집 안의 모든 장치들이 인터넷에 연결되어 사용자가 원격으로 모니터링 및 제어할 수 있도록 하는 기술을 나타낸다.
식물 재배기(Plant cultivation device)는 재배 공간의 환경을 인공적으로 제어하여, 씨드나 모종을 성숙한 식물로 생장시키는 기기이다. 일 예로, 식물 재배기는 광원 모듈의 전자 제어를 통해 인공적으로 조명 환경을 조성하고, 배양액 모듈의 전자 제어를 통해 인공적으로 배양 환경을 조성하고, 공조 모듈의 제어를 통해 인공적으로 공조 환경을 조성한다.
한편, 최근 시장에서는, 웰빙 라이프와 고품질의 식재료를 원하는 소비자의 니즈에 맞추어, 가전 제품으로 이용할 수 있는 식물 재배기가 출시되고 있는 실정이다.
그러나 일반적인 가정용 식물 재배기는 사용자가 재배지에서 식물을 채취하는 과정이 불편하며, 배양액이 누수될 수 있는 상황이 빈번하게 발생하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공고 제10-1954246호, 2019년 03월 05일 공고 일본국 등록실용신안공보 제3176525호, 2012년 06월 21일 공고 일본국 등록실용신안공보 제3023062호, 1991년 05월 20일 공고
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자가 식물을 손 쉽게 채취할 수 있으며, 배양액의 누수를 방지할 수 있는 식물 재배기와 상기 식물 재배기를 포함하는 식물 재배 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 식물 재배기는 재배 공간이 존재하는 케이스; 상기 재배 공간에 배치되는 트레이; 상기 트레이로 배양액이 공급되도록 작동하며 배양액 유로가 형성되어 있는 배양액 모듈을 포함하고, 상기 트레이는 상기 배양액 유로와 연결되고 외측은 상기 재배 공간과 접하며 복수의 캡슐이 배치 가능하며 내측은 배양액을 수용하는 챔버가 형성되어 있는 본체와, 사용자의 조작이 가능한 조작부를 포함하고, 사용자가 상기 조작부를 조작하면, 상기 본체와 상기 배양액 유로의 연결이 해제되고 상기 본체가 이동할 수 있다.
사용자가 상기 조작부를 당기는 조작에 의해, 상기 본체와 상기 배양액 유로의 연결이 해제된 다음 상기 본체의 슬라이딩 이동이 수행되어, 상기 본체가 상기 재배 공간의 외부로 노출될 수 있다.
상기 트레이는 상기 조작부가 배치되고, 상기 케이스의 레일을 따라 이동하는 베이스를 더 포함하고, 상기 본체는 상기 베이스에 분리가 가능하게 배치될 수 있다.
상기 본체에는 하측으로 돌출되는 다리가 형성되어 있을 수 있다.
상기 식물 재배기는 상기 본체와 상기 배양액 유로를 연결하는 커플러를 더 포함하고, 상기 조작부는 사용자가 파지하여 조작하는 그립부와, 상기 그립부의 조작에 연동하여 수평 이동하는 캠부와, 상기 캠부의 수평 이동에 연동하여 수직 이동하는 작동부를 포함하고, 상기 커플러는 상기 작동부의 수직 이동에 연동하여 상기 본체와 연결되는 제1파츠와 상기 배양액 유로와 연결되는 제2파츠로 분리될 수 있다.
상기 제1파츠와 상기 제2파츠가 결합된 상태에서, 상기 커플러의 유로는 개방되고 상기 본체와 상기 배양액 유로가 연결되고, 상기 제1파츠와 상기 제2파츠가 분리된 상태에서, 상기 커플러의 유로는 차단되고 상기 본체와 상기 배양액 유로는 연결이 해제될 수 있다.
상기 식물 재배기는 상기 본체와 상기 배양액 유로의 연결 여부를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 제1센서를 더 포함하고, 상기 배양액 모듈은 상기 제1센서의 센싱 데이터에 따라 상기 본체와 상기 배양액 유로의 연결이 해제된 경우에 배양액의 공급을 중지할 수 있다.
상기 케이스에는 상기 재배 공간을 개방 및 폐쇄하는 도어가 마련되고, 상기 식물 재배기는 사용자의 접근과 사용자의 도어 접촉과 도어 개방 중 적어도 하나를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 제2센서를 더 포함하고, 상기 배양액 모듈은 상기 제2센서의 센싱 데이터에 따라 사용자의 접근과 사용자의 도어 접촉과 도어 개방 중 적어도 하나의 상황이 발생한 경우에 배양액의 공급을 중지할 수 있다.
상기 식물 재배기는 상기 챔버의 수위를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 제3센서를 더 포함하고, 상기 배양액 모듈은 상기 제3센서의 센싱 데이터에 따라 상기 챔버의 수위가 기준 수위 이상인 경우에 배양액의 공급을 중지할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 면에 따른 식물 재배 시스템은 상기 식물 재배기를 포함할 수 있다.
본 발명의 식물 재배기에서는 사용자의 그립 조작(원터치 동작)에 의해 커플러의 해제(유로와 분리)와 트레이의 이동(외부로 노출)이 모두 수행되며 그 다음 베이스에서 본체를 분리함으로써, 사용자는 간편한 동작으로 트레이를 배양액 유로로부터 분리하는 동시에 재배된 식물을 모판 단위로 단번에 획득할 수 있다(식물 채취 과정에서 사용자 편의성 확보).
또한, 본 발명의 식물 재배기에서는 제1 내지 제3센서에 의해, 커플러의 체결 여부와 사용자의 접근 여부와 챔버의 수위를 센싱하여, 배양액이 외부로 누수될 수 있는 상황에서 배양액 모듈을 오프(Off)시킴으로써, 배양액의 누수를 방지할 수 있다.
나아가 본 발명에서는 상기 식물 재배기를 포함하는 식물 재배 시스템을 제공한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 식물 재배 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 캡슐을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 식물 재배기를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 식물 재배기의 도어가 개방된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 식물 재배기에서 배양액 모듈의 계통을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 식물 재배기의 트레이를 분해한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 트레이의 그립과 베이스를 분해한 사시도이다.
도 8과 도 9는 본 발명의 식물 재배기에서 사용자의 그립 조작에 의해 트레이와 배양액 유로가 체결 및 체결 해제되는 것을 나타낸 작동 상태도이다.
도 10은 본 발명의 식물 재배기에서 공조 모듈과 공조 장치를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 식물 재배기에서 공조 계통을 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 식물 재배기에서 챔버의 습공기와 재배 공간의 공기가 공기 유로로 이동하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 식물 재배기에서 식물의 광합성을 위한 이산화탄소 공급이 제어되는 것을 나타낸 수직선 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 식물 재배 시스템(1000)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 식물 재배 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 캡슐을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 식물 재배기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 식물 재배기의 도어가 개방된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 식물 재배기에서 배양액 모듈의 계통을 나타낸 개념도이고, 도 6은 본 발명의 식물 재배기의 트레이를 분해한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 트레이의 그립과 베이스를 분해한 사시도이고, 도 8과 도 9는 본 발명의 식물 재배기에서 사용자의 그립 조작에 의해 트레이와 배양액 유로가 체결 및 체결 해제되는 것을 나타낸 작동 상태도이고, 도 10은 본 발명의 식물 재배기에서 공조 모듈과 공조 장치를 나타낸 사시도이고, 도 11은 본 발명의 식물 재배기에서 공조 계통을 나타낸 개념도이고, 도 12는 본 발명의 식물 재배기에서 챔버의 습공기와 재배 공간의 공기가 공기 유로로 이동하는 것을 나타낸 단면도이고, 도 13은 본 발명의 식물 재배기에서 식물의 광합성을 위한 이산화탄소 공급이 제어되는 것을 나타낸 수직선 그래프이다.
본 발명의 식물 재배 시스템(1000)은 캡슐(100), 식물 재배기(200), 사용자 기기(300) 및 서버(400)를 포함할 수 있다. 본 발명의 식물 재배 시스템(1000)에서는 사물인터넷 기술(Internet of Things, IoT)이 적용되어, 캡슐(100)을 센싱하여 획득한 "제어 데이터"를 바탕으로, 식물의 재배 환경을 자동적으로 전자 제어할 수 있는 식물 재배기(200)를 제공한다. 또한, 사용자는 사용자 기기(300)를 통해, 식물의 재배 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 이와 동시에 재배 기록이 데이터베이스화되어 사용자 기기(300)에 저장될 수 있다. 나아가 사용자는 사용자 기기(300)를 통해 식물 재배기(200)를 원격으로 제어하여, 식물의 재배 환경을 커스터마이징(Customizing)할 수도 있다.
캡슐(100)은 씨드(150)가 패키징(Packaging)된 구성 요소일 수 있다. 이 경우, 씨드(150)는 그 자체의 의미인 씨드뿐만 아니라, 씨드가 발아한 모종(Nursery plants)도 포함하는 개념일 수 있다. 캡슐(100)의 종류는 씨드의 품종에 따라 다양할 수 있다. 사용자는 시장(Market place)에서 자신의 기호에 맞게 캡슐(100)의 품종을 취사 선택하여 구매할 수 있다.
캡슐(100)은 식물 재배기(200)의 트레이(220)에 배치될 수 있다. 캡슐(100)의 씨드나 모종은 식물 재배기(200)의 재배 공간(S)에서 배양되어 성장할 수 있다.
캡슐(100)의 품종은 식물 재배기(200)의 센서 모듈(270)에 의해 센싱(무선 인식)될 수 있다. 이 경우, 인식 방법으로는 다양한 종류의 방법이 이용될 수 있다.
일 예로, 캡슐(100)에는 QR-코드(Quick response code)와 같은 스마트 코드(Smart code)가 마련될 수 있으며, 센서 모듈(270)은 카메라 모듈을 포함하고 카메라 모듈이 QR-코드를 촬상한 이미지를 분석 및 처리함으로써, 트레이(220)의 복수의 스팟에 랜덤으로 배치된 캡슐(100)을 센싱하여 "제어 데이터"를 획득할 수 있다.
이 경우, "제어 데이터"는 트레이(220)의 복수의 스팟에 램덤으로 배치된 캡슐(100)의 개수, 품종, 배치 위치 및 배치 시기 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 일 예로, 캡슐(100)의 인식 방식으로서 RFID(Radio frequency identification) 등과 같은 NFC(Near field communication, 근거리 무선 통신) 방식 및 원거리 무선 통신 방식 등도 이용될 수 있으며, 나아가 광학식 인식 방식, 전자기적 인식 방식 및 특징점을 이용한 3차원 정보 획득 방식 등 보다 다양한 방식이 이용될 수도 있다.
상술한 바에 따르면, 캡슐(100)의 품종은 센서 모듈(270)에 의해 식별(IDentification)될 수 있고, 이에 따라, 센서 모듈(270)은 캡슐(100)의 종류와 배치 등에 따라 식물 재배기(200)를 전자 제어하기 위한 "제어 데이터"를 생성할 수 있다.
캡슐(100)은 프레임(110), 커버(120), 수용부(140), 인식부(130) 및 씨드(150)를 포함할 수 있다.
프레임(110)은 캡슐(100)의 골격을 이루는 부재일 수 있다. 프레임(110)의 재질은 합성 수지를 포함할 수 있다. 프레임(110)은 "플라스틱 사출 성형"에 의해 제작될 수 있다. 프레임(100)의 상부에는 커버(110)가 캡 형태로 배치될 수 있으며, 프레임(110)의 내부에는 수용부(140)가 배치될 수 있다.
프레임(110)의 상면과 하면은 개방될 수 있고, 측면에도 복수의 개방 부분이 형성될 수 있다. 프레임(110)의 상면의 개방 부분을 통해 성숙한 식물이 외부로 노출될 수 있으며, 프레임(110)의 하면의 개방 부분과 측면의 복수의 개방 부분을 통해 수용부(140)로 식물의 생장에 필요한 공기와 배양액 등이 공급될 수 있다.
한편, 프레임(110)의 상면에는 일측으로 연장된 평판 형태의 확장부(110-1)가 형성될 수 있다. 프레임(110)의 링 형태의 상면과 이로부터 확장된 확장부(110-1)에 의해 커버(120)의 유지부(121)가 지지될 수 있는 면적이 확보될 수 있다. 한편, 커버(120)의 유지부(121)에는 인식부(130)가 배치 및/또는 일체로 형성되어 있으므로(즉, 프레임의 확장부는 인식부와 오버랩), 프레임(110)의 확장부(110-1)는 인식부(130)를 위한 면적으로 볼 수 있다.
커버(120)는 프레임(110)의 상면과 확장부(110-1)를 커버하여, 프레임(110) 내부의 씨드(150)를 보존하기 위한 구성 요소일 수 있다. 나아가 커버(120)에는 인식부(130)가 배치되거나 일체로 형성될 수 있다.
커버(120)는 유지부(121)와 제거부(122)를 포함할 수 있다. 유지부(121)는 커버(120)의 개봉 시 유지(보존)되는 부분일 수 있으며, 제거부(122)는 커버(120)의 개봉 시 제거되는 부분일 수 있다. 커버(120)의 개봉을 위해 제거부(122)와 유지부(121)의 사이에 이지컷(Easy-cut)이 형성될 수 있다.
유지부(121)는 대략적으로 프레임(110)의 상면과 확장부(110-1)와 오버랩될 수 있으며 유지부(121)에서 확장부(110-1)와 오버랩되는 부분에는 인식부(130)가 배치(외장, 내장, 일체로 형성 등)될 수 있고, 제거부(122)는 대략적으로 프레임(110)의 상면의 개방 부분과 오버랩될 수 있다.
따라서 커버(120)의 개봉 시 프레임(110)의 상면의 개방 부분은 외부로 노출되어 씨드(150)의 생장을 위한 공간이 확보될 수 있으며, 인식부(130)는 보존되어 캡슐(100)에 대한 각종 정보를 제공할 수 있다.
인식부(130)는 식물 재배기(200)의 센서 모듈(270)에 의해 인식되는 부분일 수 있다. 인식부(130)는 인식 방식에 따라 다양한 형태를 가질 수 있으며, 일 예로, QR-코드(Quick response code), RFID 칩, 자성체 및 특징점 등일 수 있다.
인식부(130)가 QR-코드(Quick response code)와 같은 스마트 코드 형태로 마련된 경우, 커버(120)의 유지부(121)에 배치 및/또는 일체로 형성될 수 있으나 인식부(130)의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 인식부(130)는 종류 및 설계적 요청에 따라 다양한 장소에 위치할 수 있으며, 일 예로, 프레임(110)의 다양한 부분에 외장 및 내장되거나 일체로 형성될 수도 있으며, 특히, 프레임(110)의 확장부(110-1)에 위치할 수도 있다.
수용부(140)는 자연 상태에서의 토양과 같이, 씨드(150)를 수용하는 부분일 수 있다. 수용부(140)의 재질은 통기성 재질 및 수분 흡수 재질을 포함할 수 있다. 일 예로, 수용부(140)의 재질은 다공성의 스펀지 재질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 하나의 캡슐(100)에 단일 품종의 씨드(150)가 존재하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 다양한 설계적 요청에 의해, 하나의 캡슐(100)에 다품종의 복수의 씨드(150)가 존재할 수도 있다.
식물 재배기(200)는 전자 제어에 의해 식물의 재배 환경을 설정하여 식물을 재배하는 기기일 수 있다. 나아가 본 발명에서는 기존의 식물 재배기에 사물인터넷 기술을 적용하여, 재배되는 식물의 개수, 품종, 배치 위치 및 배치 시기 등(캡슐 센싱에 의한 제어 데이터를 분석하여 획득)에 따라 적정한 재배 환경을 자동적으로 설정할 수 있는 식물 재배기(200)를 제공한다.
식물 재배기(200)는 케이스(210), 트레이(220), 커플러(220a), 광원 모듈(230), 공조 모듈(240), 공조 장치(250), 배양액 모듈(260), 센서 모듈(270), 제1센서(미도시), 제2센서(미도시), 제3센서(미도시) 및 제어 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
케이스(210)는 식물 재배기(200)의 외관을 형성하는 구성 요소일 수 있다. 케이스(210)의 내부에는 식물이 재배되는 재배 공간(S)과 재배 공간(S)의 하측에 위치하는 기계실(M)이 형성될 수 있다.
재배 공간(S)은 복수로 존재할 수 있다. 일 예로, 도 4에서 나타내는 바와 같이, 2개의 재배 공간(S)이 적층되어 존재할 수 있다. 재배 공간(S)이 복수로 존재하는 경우, 각각의 재배 공간(S)마다 트레이(220), 커플러(220a), 광원 모듈(230) 및 센서 모듈(270)이 마련될 수 있다. 재배 공간(S)의 하부에는 트레이(220)가 배치될 수 있고, 재배 공간(S)의 천정면에는 광원 모듈(230) 및 센서 모듈(270)이 배치될 수 있다.
한편, 재배 공간(S)의 양측면에는 트레이(220)의 슬라이딩 이동을 위한 한 쌍의 레일(R)이 형성될 수 있다.
또한, 재배 공간(S)의 후방면에는 공기 유로(241)의 공기를 재배 공간(S)으로 유입하기 위한 유입구(I)와, 재배 공간(S)의 공기를 공기 유로(241)로 배출하기 위한 배출구(O)가 마련될 수 있다.
기계실(M)의 전방에는 배양액을 리필하기 위한 포트와 배양액을 필터링하기 위한 필터 등이 배치될 수 있으며, 후방 부분에는 공조 모듈(240)의 기계부(242)와 공조 장치(250)의 기계부(252)와 배양액 모듈(260)의 저장부(262) 등이 배치될 수 있다.
자주 리필해야되는 배양액과 필터를 사용자가 쉽게 교체할 수 있도록, 사용자의 접근성이 확보된 기계실(M)의 전방에 포트와 필터 수용 공간을 마련하였다(사용자 편의성 향상). 한편, 기계 고장이 발생하여 수리공이 방문하는 특수한 상황에서만 접근할 수 있도록, 사용자의 접근성이 떨어지는 기계실(M)의 후방 공간에 공조 모듈(240)의 기계부(242)와 공조 장치(250)의 기계부(252)와 배양액 모듈(260)의 저장부(262) 등을 배치하였다.
케이스(210)에는 도어(211)가 마련될 수 있다. 재배 공간(S)은 도어(211)의 개방 시 외부로 노출될 수 있다. 따라서 사용자는 필요 시, 도어(211)를 개방하여 성숙된 식물을 수확할 수 있다. 재배 공간(S)은 도어(211)의 폐쇄 시 외부와 차단될 수 있다. 따라서 재배 공간(S)은 외부로부터 격리되어 외부와 독립된 재배 환경이 마련될 수 있다.
도어(211)에는 윈도우(211-1)가 마련될 수 있으며, 이를 통해, 사용자는 재배 공간(S)을 육안으로 확인할 수 있다. 따라서 윈도우(211-1)는 재배 공간(S)과 오버랩되도록 위치할 수 있다. 한편, 재배 공간(S)의 조도는 식물의 재배 환경에 맞추어 높게 설정되므로, 사용자의 눈부심이나 안구의 손상을 방지하기 위해, 윈도우(211-1)에는 다양한 광학적 코팅 물질이 도포될 수 있다(광흡수 코팅 및 광반사 코팅 등).
도어(211)에는 전자 패널(212)이 마련되어, 사용자는 전자 패널(212)을 통해 재배 환경을 육안으로 인식할 수 있으며(디스플레이 기능 수행), 사용자는 전자 패널(212)을 터치하여 재배 환경을 제어할 수 있다(터치 스크린 기능 수행).
도어(211)에는 제2채널(C2)과 제3채널(C3)의 적어도 일부가 형성될 수 있으며, 후술하지만, 제2채널(C2)을 통해 재배 공간(S)의 공기가 외부로 배출될 수 있으며, 제3채널(C3)을 통해 재배 공간(S)으로 외기가 유입될 수 있다(외기를 이용한 공조 제어용 채널).
한편, 도어(211)의 내측면에서 기계실(M)과 오버랩되는 부분에는 가위나 트레이와 같은 수확 도구를 거치할 수 있는 공간이 마련될 수 있다.
트레이(220)는 재배 공간(S)에 배치될 수 있다. 하나의 재배 공간(S)에 하나의 트레이(220)가 배치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 재배 공간(S)에 복수의 트레이(220)가 배치될 수도 있다.
트레이(220)는 본체(221)와 베이스(222)와 조작부(223)를 포함할 수 있다.
본체(221)는 배양액 모듈(260)의 배양액 유로(261)와 연결될 수 있다. 또한, 본체(221)의 내측에는 배양액을 수용하는 챔버(221-1)가 형성될 수 있다. 또한, 본체(221)의 외측은 재배 공간(S)과 접하며, 복수의 캡슐(100)이 배치 가능한 복수의 스팟이 마련될 수 있다.
본체(221)는 배양액 모듈(260)로부터 배양액을 공급받을 수 있으며, 공급받은 배양액은 챔버(221-1)에 저장될 수 있다. 또한, 배양액은 배양액 모듈(260)에 의해, 본체(221)에서 배양액 모듈(260)로 순환할 수도 있으며, 나아가 순환하는 배양액 중 일부는 분기된 드레인 경로를 통해 외부로 배출될 수도 있다.
본체(221)는 베이스(222)와 함께 슬라이딩 이동할 수 있으며, 베이스(222)에 분리가 가능하게 배치될 수 있다. 본체(221)는 슬라이딩 이동에 의해 재배 공간(S)의 외부로 노출될 수 있다.
이에 따라, 식물의 재배가 완료되면, 사용자는 복수의 캡슐(100) 하나씩 식물을 채취할 수 있을 뿐만 아니라, 본체(221)를 베이스(222)로부터 분리함으로써 복수의 캡슐(100)에서 성장한 식물을 모판 단위로 한번에 획득할 수 있다.
이 경우, 사용자는 본체(221)를 식탁으로 바로 옮겨 식사를 시작할 수 있으며, 이를 위해, 본체(221)에는 하측으로 돌출된 다리(221-2)가 형성되어 이에 따라, 본체(221)는 식탁에 안정적(수평 유지)으로 안착할 수 있다.
한편, 사용자가 본체(221)를 베이스(222)로부터 분리시키기 위해서는, 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결을 해제하는 작업이 선행되어야 하며, 이러한 선행 작업은 사용자에게 사용 상의 불편함을 줄 수 있다(사용성 문제; Usability).
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사용자가 조작부(223)를 조작하면, 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 자동적으로 해제되고, 본체(221)가 이동하도록 마련하였다.
이 경우, 사용자가 조작부(223)를 조작하는 동작은 하나의 동작으로 이뤄질 수 있다(조작부 클릭, 터치, 당김, 밈, 회전 등). 일 예로, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사용자가 조작부(223)를 당기는 조작에 의해, 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 해제된 다음 본체(221)의 슬라이딩 이동이 수행되어, 본체(221)가 재배 공간(S)의 외부로 노출되도록 할 수 있다.
따라서 사용자는 조작부(223)를 조작한 다음 본체(221)를 베이스(222)에서 분리하는 손 쉬운 방법으로, 성장한 식물을 모판 단위로 한번에 획득할 수 있다.
베이스(222)는 본체(221)를 지지하는 구성 요소일 수 있다. 베이스(222)에는 본체(221)가 분리 가능하게 배치되고 조작부(223)가 배치될 수 있다. 한편, 베이스(222)는 케이스(210)의 레일(R)을 따라 슬라이딩 이동할 수 있다. 베이스(222)의 이동 시 본체(221)는 베이스(222)와 함께 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 변형례에서는 베이스(222)는 생략될 수도 있고, 이 경우, 조작부(223)의 조작에 의해 본체(221)가 직접 케이스(210)의 레일(R)을 따라 슬라이딩 이동할 수도 있다.
조작부(223)는 다양한 형태로 마련될 수 있다. 일 예로, 조작부(223)는 그립 형태로 마련될 수도 있고, 클릭 버튼 형태로 마련될 수도 있고, 회전 버튼(써큘레이터) 형태로 마련될 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
조작부(223)가 그립 형태 등으로 마련된 경우, 사용자의 수동 조작에 의해 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 자동적으로 해제될 수 있으며, 사용자가 당기는 힘에 의해 본체(221)가 슬라이딩 이동할 수 있다.
이와 달리, 조작부(223)가 버튼 형태로 마련된 경우, 사용자의 수동 조작에 의해 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 자동적으로 해제됨은 동일하나, 사용자가 인가한 힘이 아닌 별도로 마련된 액추에이터(일 예로, 리니어 모터)에 의해 본체(221)가 슬라이딩 이동할 수 있다.
이하, 조작부(223)가 그립 형태로 마련된 경우를 예를 들어 설명한다. 이 경우, 본체(221)와 배양액 유로(261)는 커플러(220a)에 의해 연결될 수 있으며, 조작부(223)를 설명하기에 앞서 커플러(220a)를 먼저 설명하도록 한다.
커플러(220a)는 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)를 포함할 수 있다. 제1파츠(220a-1)는 본체(221) 측에 배치될 수 있고, 제2파츠(220a-2)는 배양액 유로(261) 측에 배치될 수 있다. 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)에는 배양액이 이동하는 유로가 형성될 수 있다.
커플러(220a)는 평상 시 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)가 결합된 상태로 마련될 수 있다. 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)가 결합된 상태에서 커플러(220a)의 유로는 개방될 수 있다. 따라서 본체(221)와 배양액 유로(261)는 연결되고 배양액은 순환할 수 있다.
또한, 커플러(220a)는 조작부(223)의 조작에 의해 본체(221)와 연결되는 제1파츠(220a-1)와 배양액 유로(261)와 연결되는 제2파츠(220a-2)로 분리될 수 있다. 따라서 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)가 분리된 상태에서, 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 해제되며, 이에 따라, 사용자는 본체(221)를 베이스(222)로부터 분리할 수 있다. 나아가 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)가 분리된 상태에서, 커플러(220a)의 유로는 차단될 수 있다. 따라서 본체(221)의 챔버(221-1)에 수용된 배양액이 커플러(220a)의 제1파츠(220a-1)의 유로를 통해 외부로 누수되어 주변(일 예로, 식탁)을 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 배양액 유로(261)의 잔여 배양액이 커플러(220a)의 제2파츠(220a-2)의 유로를 통해 외부로 누수되어 재배 공간(S)을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
한편, 커플러(220a)에는 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)의 분리와 커플러(220a) 유로의 폐쇄를 위한 버튼(220a-3)이 마련될 수 있다.
조작부(223)는 그립부(223-1)와 캠부(223-2)와 작동부(223-3)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
그립부(223-1)는 사용자가 파지하고 당겨 조작하는 부분일 수 있다. 한편, 그립부(223-1)는 베이스(222)에 슬라이딩 방향으로 탄성 지지되도록 배치될 수 있으며, 이를 위해, 그립부(223-1)와 베이스(222)의 사이에는 탄성 부재(E)가 개재될 수 있다. 따라서 사용자의 조작에 의해 그립부(223-1)는 사용자가 당기는 방향으로 이동할 수 있고, 사용자가 조작을 멈추면 초기 위치로 복귀할 수 있다. 한편, 그립부(223-1)는 "레버"로 호칭될 수도 있다.
캠부(223-2)는 그립부(223-1)의 조작에 연동하여 수평 이동하는 부재일 수 있다. 캠부(223-2)에는 수평 방향을 기준으로 높이가 다르게 형성(즉, 수평 방향 특정 위상에서 돌출부가 형성됨)될 수 있다. 사용자가 그립부(223-1)를 조작하면 캠부(223-2)는 수평 방향 일측(일 예로, 사용자가 당기는 방향)으로 이동할 수 있으며, 사용자가 조작을 멈추면 수평 방향 타측(일 예로, 사용자가 당기는 방향과 반대 방향)으로 이동하여 초기 위치로 복귀할 수 있다.
작동부(223-3)는 캠부(223-2)의 수평 이동에 연동하여 수직 방향으로 이동하는 부재일 수 있다. 사용자가 그립부(223-1)를 조작하면 캠부(223-2)의 돌출부가 작동부(223-3)와 오버랩되어 작동부(223-2)가 수직 방향 일측(상측)으로 이동할 수 있다. 작동부(223-3)의 상측 이동 시, 작동부(223-3)는 커플러(220a)의 버튼(220a-3)을 터치하여 커플러(220a)를 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)로 분리할 수 있다. 즉, 커플러(220a)는 작동부(223-3)의 수직 이동에 연동하여 본체(221)와 연결되는 제1파츠(220a-1)와 배양액 유로(261)와 연결되는 제2파츠(220a-2)로 분리될 수 있다. 한편, 사용자가 조작을 멈추면 작동부(223-3)는 수직 방향 타측(하측)으로 이동하여 초기 위치로 복귀할 수 있다.
사용자는 베이스(222)로부터 분리된 본체(221)를 다시 베이스(222)에 안착시킨 다음 밀어 본체(221)를 원상복귀시킬 수 있다. 이 경우, 본체(221)를 미는 가압력에 의해, 본체(221)와 배양액 유로(261)는 다시 연결될 수 있다. 일 예로, 본체(221)를 미는 가압력에 의해, 커플러(220a)의 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)는 다시 결합될 수 있다.
광원 모듈(230)은 재배 공간(S)의 조명 환경을 결정하는 모듈일 수 있다. 즉, 광원 모듈(230)은 재배 공간(S)의 조도를 결정할 수 있다. 광원 모듈(230)은 재배 공간(S)으로 광을 출사할 수 있다. 일 예로, 광원 모듈(230)의 출사광은 재배 공간(S)의 측면과 트레이(220)의 복수의 스팟에 입사될 수 있다.
광원 모듈(230)은 복수로 존재할 수 있다. 광원 모듈(230)의 개수는 재배 공간(S)의 개수와 동일할 수 있다. 즉, 복수의 광원 모듈(230)과 복수의 재배 공간(S)은 일대일로 대응되어, 1개의 재배 공간(S)에 1개의 광원 모듈(230)이 배치될 수 있다.
광원 모듈(230)은 재배 공간(S)의 천정면(상측 부분)에 배치될 수 있다. 광원 모듈(230)은 기판(231)과, 광원 모듈(230)의 기판(231)에 실장되어 있는 복수의 램프(232)를 포함할 수 있다. 이 경우, 광원 모듈(230)의 기판(231)은 인쇄 회로 기판(PCB, Printed circuit board)일 수 있고, 복수의 램프(232)는 LED 어레이(Light emitting diode array)일 수 있다.
한편, 복수의 램프(232)의 출사광의 파장 대역은 백색 파장 대역, 적색 파장 대역 및 청색 파장 대역일 수 있다. 자연광의 파장 대역을 구현하기 위해, 복수의 램프(232) 중에서 백색 파장 대역의 램프의 비율이 가장 높고, 적색 파장 대역의 램프의 비율이 그 다음으로 높고, 청색 파장 대역의 램프의 비율이 가장 낮을 수 있다.
한편, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사물 인터넷 기술이 적용되어, 트레이(220)의 복수의 스팟에 랜덤으로 배치된 캡슐(100)을 센싱하여 "제어 데이터"를 획득할 수 있으며, 캡슐(100)의 개수, 품종, 배치 위치 및 배치 시기 중 적어도 하나에 따라, 광원 모듈(230)의 복수의 램프(232)의 조닝 제어, 광량, 파장 대역 등이 제어될 수 있다.
공조 모듈(240)과 공조 장치(250)는 재배 공간(S)의 공조 환경을 제어(온도, 습도, 이산화탄소 농도 등)하는 모듈일 수 있다.
공조 모듈(240)은 공기 유로(241)와 공기 제어 장치(242)를 포함할 수 있고, 공조 장치(250)는 냉매 유로(251)와 온도 조절기(252)를 포함할 수 있다.
공조 모듈(240)의 공기 유로(241)에서는 재배 공간(S)의 공기가 순환할 수 있다. 공조 모듈(240)의 공기 제어 장치(242)에서는 공기 유로(241)의 공기를 이동시키는 동력을 제공할 수 있으며, 냉매와 공기 유로(241)의 공기 간의 열교환이 발생할 수 있다.
공조 장치(250)의 냉매 유로(251)에서는 공기 유로(241)의 공기와 열교환을 위한 냉매가 순환할 수 있다. 이를 위해, 공조 장치(250)에는 냉매 순환 펌프(미도시) 등이 마련될 수 있다. 공조 장치(250)의 온도 조절기(252)에서는 냉매 유로(251)의 냉매를 가열 및/또는 냉각시킬 수 있다. 공조 장치(250)의 온도 조절기(252)에는 다양한 냉각기/가열기 등이 이용될 수 있다.
나아가 본 발명의 식물 재배기(200)에는 제1채널(C1)이 형성되어 있어, 챔버(221-1)의 습공기를 재배 공간(S)으로 유입시킬 수 있다. 한편, 제1채널(C1)은 챔버(221-1)의 습공기를 재배 공간(S)으로 유입시킨다는 측면에서, "습공기 채널"로 호칭될 수 있다.
일반적인 식물 재배 환경에서 식물의 적절한 생장을 위한 습도가 부족하며, 이를 위해, 공조 장치(250)를 통해 재배 공간(S)의 온도를 제어함으로써 습도를 맞춘다.
그러나 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 챔버(221-1)의 습공기를 재배 공간(S)으로 유입시킴으로써, 일반적인 식물 재배기와 비교하여 공조 장치(250)를 가동하는데 소모되는 에너지를 절약할 수 있으며 식물의 생장하기 위한 적정 공조 환경을 마련할 수 있다.
제1채널(C1)은 공기 유로(241)를 통해 재배 공간(S)과 챔버(221-1)를 연결할 수 있다. 따라서 챔버(221-1)의 습공기는 제1채널(C1)과 공기 유로(241)를 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합되어 재배 공간(S)으로 유입될 수 있다.
즉, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 재배 공간(S)과 챔버(221-1)를 단순하게 연결하는 것이 아니라, 공기 유로(241)를 통해 연결함으로써, 챔버(221-1)의 습공기를 공조 시스템의 동력을 이용하여 효과적으로 재배 공간(S)으로 유입시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 식물 재배기(200)에는 제2채널(C2)이 형성되어 있어 외기를 재배 공간(S)으로 유입시킬 수 있으며, 제3채널(C3)이 형성되어 있어 재배 공간(S)의 공기를 외부로 배출할 수 있다. 한편, 제2채널(C2)은 외기를 재배 공간(S)으로 유입시킨다는 측면에서 "유입 채널"로 호칭될 수 있고, 제3채널(C3)은 재배 공간(S)의 공기를 외부로 배출시킨다는 측면에서 "배출 채널"로 호칭될 수 있다.
제2채널(C2)과 제3채널(C3)은 공기 유로(241)를 통해 재배 공간(S)과 외부를 연결할 수 있다. 따라서 외기는 제2채널(C2)과 공기 유로(241)를 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합되어 재배 공간(S)으로 유입될 수 있다. 또한, 재배 공간(S)의 공기는 공기 유로(241)와 제3채널(C3)을 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합되어 외부로 배출될 수 있다.
즉, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 외부와 재배 공간(S)을 단순하게 연결하는 것이 아니라, 공기 유로(241)를 통해 연결함으로써, 외기와 재배 공간(S)의 공기를 공조 시스템의 동력을 이용하여 효과적으로 재배 공간(S)으로 유입하거나 외부로 배출할 수 있다.
따라서 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 필요 시, 재배 공간(S)으로 외기를 도입하거나 재배 공간(S)의 공기를 외부로 배출하여, 공조 장치(250)를 가동하지 않고도 공조 환경을 제어할 수 있다.
이하, 공조 모듈(240)에 대해 설명한다. 공조 모듈(240)의 공기 유로(241)는 제1덕트(241-1)와 제2덕트(241-2)를 포함할 수 있다. 공조 모듈(240)의 공기 제어 장치(242)는 원동부(242-1)와 열교환부(242-2)를 포함할 수 있다.
공기 유로(241)의 제1덕트(241-1)는 원동부(242-1)에 의해 "음압(진공 상태를 포함하는 개념)"이 형성될 수 있다. 즉, 제1덕트(241-1)는 이웃하는 공간의 공기를 유입할 수 있다.
공기 유로(241)의 제2덕트(241-2)는 원동부(242-1)에 의해 "양압"이 형성될 수 있다. 즉, 제2덕트(241-2)는 이웃하는 공간으로 공기를 배출할 수 있다.
공기 제어 장치(242)는 원동부(242-1)는 공기 유로(241)의 공기를 이동시키는 동력을 제공할 수 있다. 즉, 제1덕트(241-1)와 제2덕트(241-2)의 압력은 원동부(242-1)에 의해 형성될 수 있다. 원동부(242-1)에는 다양한 기기가 이용될 수 있으며, 일 예로, 원동부(242-1)는 송풍기일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
공기 제어 장치(242)의 열교환부(242-2)에서는 공기 유로(241)의 공기와 공조 장치(250)의 냉매 유로(251)의 냉매 간의 열교환이 일어날 수 있으며, 이에 따라, 재배 공간(S)의 공기는 온도, 습도 등이 제어되어 순환할 수 있다.
제1덕트(241-1)는 일측 터미널이 원동부(242-1)와 연결될 수 있다. 따라서 제1덕트(241-1)에는 원동부(242-1)에 의해 "음압"이 형성될 수 있다.
이하, 재배 공간(S)의 공기가 순환하는 것에 대해 설명한다(도 11 참조).
제1덕트(241-1)의 타측 터미널에는 재배 공간(S)의 배출구(O)와 연결되는 제1-1터미널(T1-1)이 형성될 수 있다.
제2덕트(241-2)는 일측 터미널이 원동부(242-1)와 연결될 수 있다. 제2덕트(241-2)의 일측 터미널은 제1덕트(241-1)의 일측 터미널의 반대편에 위치할 수 있다. 따라서 제2덕트(241-2)에는 원동부(242-1)에 의해 "양압"이 형성될 수 있다.
제2덕트(241-2)의 타측 터미널에는 재배 공간(S)의 유입구(I)와 연결되는 제2-1터미널(T2-1)이 형성될 수 있다.
그 결과, 재배 공간(S)의 공기는 제1덕트(241-1)의 "음압"에 의해 배출구(O)를 통해 제1덕트(241-1)로 배출될 수 있고, 열교환부(242-2)를 거쳐 공조 장치(250)의 냉매와 열교환한 다음, 제2덕트(241-2)의 "양압"에 의해 유입구(I)를 통해 다시 재배 공간(S)으로 유입될 수 있다.
이하, 챔버(221-1)의 습공기가 공기 유로(241)를 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합되어 재배 공간(S)으로 유입되는 것에 대해 설명한다(도 11과 도 12 참조).
챔버(221-1)의 습공기를 공기 유로(241)를 통해 재배 공간(S)으로 유입시키는 경로는 다양하게 마련될 수 있다. 일 예로, 제1덕트(241-1)의 제1-1터미널(T1-1)이 제1채널(C1)과 연결될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1덕트(241-1)의 제1-1터미널(T1-1)이 제1채널(C1)과 연결되는 경우, 챔버(221-1)의 습공기는 제1덕트(241-1)의 "읍압"에 의해 제1덕트(241-1)로 유입될 수 있고, 제1덕트(241-1)의 공기와 혼합될 수 있다. 그 다음, 제1덕트(241-1)의 혼합된 공기는 열교환부(242-2)를 거쳐 제2덕트(241-2)의 "양압"에 의해 유입구(I)를 통해 재배 공간(S)으로 유입될 수 있다.
즉, 챔버(221-1)의 습공기는 제1채널(C1)과 제1덕트(241-1)를 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합된 다음 제2덕트(241-2)를 통해 재배 공간(S)으로 유입될 수 있다.
이하, 외기가 공기 유로(241)를 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합되어 재배 공간(S)으로 유입되는 것을 설명한다(도 11 참조).
외기를 공기 유로(241)를 통해 재배 공간(S)으로 유입시키는 경로는 다양하게 마련될 수 있다. 일 예로, 제1덕트(241-1)의 타측 터미널에는 제2채널(C2)과 연결되는 제1-2터미널(T1-2)이 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1덕트(241-1)의 타측 터미널에 제1-2터미널(T1-2)이 형성된 경우, 외기는 제1덕트(241-1)의 "음압"에 의해 제1덕트(241-1)로 유입될 수 있고, 제1덕트(241-1)의 공기와 혼합될 수 있다. 그 다음, 제1덕트(241-1)의 혼합된 공기는 열교환부(242-2)를 거쳐 제2덕트(241-2)의 "양압"에 의해 유입구(I)를 통해 재배 공간(S)으로 유입될 수 있다.
즉, 외기는 제2채널(C2)과 제1덕트(241-1)를 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합된 다음 제2덕트(241-2)를 통해 재배 공간(S)으로 유입될 수 있다.
이하, 재배 공간(S)의 공기가 공기 유로(241)를 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합되어 외부로 배출되는 것을 설명한다(도 6 참조).
재배 공간(S)의 공기를 외부로 배출시키는 경로는 다양하게 마련될 수 있다. 일 예로, 제2덕트(241-2)의 타측 터미널에는 제3채널(C3)과 연결되는 제2-2터미널(T2-2)이 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2덕트(241-2)의 타측 터미널에 제2-2터미널(T2-2)이 형성된 경우, 재배 공간(S)의 공기는 제1덕트(241-1)의 "음압"에 의해 배출구(O)를 통해 제1덕트(241-1)로 유입될 수 있고, 제1덕트(241-1)의 공기와 혼합될 수 있다. 그 다음, 제1덕트(241-1)의 혼합된 공기는 열교환부(242-2)를 거쳐 제2덕트(241-2)의 "양압"에 의해 제3채널(C3)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
즉, 재배 공간(S)의 공기는 제1덕트(241-1)를 통해 공기 유로(241)의 공기와 혼합된 다음 제2덕트(241-2)와 제3채널(C3)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편, 제1덕트(241-1)의 타측 터미널의 제1-1터미널(T1-1)과 제1-2터미널(T1-2)는 분기된 형태로 마련될 수 있고, 제2덕트(241-2)의 타측 터미널의 제2-1터미널(T2-1)과 제2-2터미널(T2-2) 또한 분기된 형태로 마련될 수 있다.
또한, 제1채널(C1)과 제2채널(C2)과 제3채널(C3)은 전자 제어 유닛(미도시)에 의해 개방 및 폐쇄가 제어(개방 여부 제어)될 수 있다.
즉, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 재배 공간(S)의 공조 환경(온도, 습도, 이산화탄소 농도 등)에 따라, 챔버(221-1)의 습공기와 외기의 도입 여부 및 재배 공간(S)의 공기의 배출 여부를 설정할 수 있다. 한편, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 재배 공간(S)의 공조 환경을 센싱하기 위해 별도의 온/습도기(미도시)와 이산화탄소 농도 측정기(미도시) 등이 구비될 수 있다.
나아가 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사물 인터넷 기술이 적용되어, 트레이(220)의 복수의 스팟에 랜덤으로 배치된 캡슐(100)을 센싱하여 "제어 데이터"를 획득할 수 있으며, 캡슐(100)의 개수, 품종, 배치 위치 및 배치 시기 중 적어도 하나에 따라, 재배 공간(S)에 챔버(221-1)의 습공기와 외기의 도입 여부, 재배 공간(S)의 공기의 배출 여부 및 공조 모듈(240)을 통해 재배 공간(S)에 공급되는 공기의 온도, 습도, 공급량, 공급 주기 등이 제어될 수 있다.
배양액 모듈(260)은 배양액 유로(261)와 배양액 장치(262)를 포함할 수 있다. 배양액 모듈(260)은 챔버(221-1)에 배양액을 공급시킬 수 있으며, 나아가 챔버(221-1)의 배양액을 순환시킬 수도 있다.
이 경우, 배양액은 물과 영양액이 혼합된 액상일 수 있으며, 혼합 비율에 의해 농도가 결정될 수 있다.
배양액 유로(261)는 배양액 장치(262)와 트레이(221)의 본체(221)를 연결하는 유로일 수 있다. 배양액 유로(261)는 본체(221)와 직접 연결될 수도 있고, 상술한 바와 같이, 커플러(220a)에 의해 본체(221)와 연결될 수도 있다.
배양액 유로(261)는 배양액이 순환하는 유로일 수 있다. 이를 위해, 배양액 유로(261)는 본체(221)의 챔버(221-1)의 배양액을 배양액 장치(262)로 배출하는 제1유로(261-1; 배출 유로)와 배양액 장치(262)의 배양액을 본체(221)의 챔버(221-1)로 공급하는 제2유로(262-2; 공급 유로)를 포함할 수 있다.
배양액 장치(262)는 워터 탱크(미도시), 영양액 탱크(미도시), 배양액 탱크(미도시), 유량 조절 장치(미도시) 및 액추에이터(미도시) 등을 포함할 수 있다. 워터와 영양액은 별도의 포트를 통해 워터 탱크와 영양액 탱크에 저장될 수 있다. 워터와 영양액은 유량 조절 장치에 의해 유량이 제어되고 액추에이터로부터 동력을 제공받아 배양액 탱크에 저장될 수 있다. 배양액 탱크에 저장된 배양액은 유량 조절 장치에 의해 유량이 제어되고 액추에이터로부터 동력을 제공받아 본체(221)의 챔버(221-1)를 경유하여 순환할 수 있다.
상술한 바를 종합하면, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 배양액의 순환량과 농도를 제어할 수 있다. 나아가 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사물 인터넷 기술이 적용되어, 트레이(220)의 복수의 스팟에 랜덤으로 배치된 캡슐(100)을 센싱하여 "제어 데이터"를 획득할 수 있으며, 캡슐(100)의 개수, 품종, 배치 위치 및 배치 시기 중 적어도 하나에 따라, 배양액의 순환량과 농도 중 적어도 하나가 제어될 수 있다.
센서 모듈(270)은 트레이(220)의 복수의 스팟에 랜덤으로 배치된 캡슐(100)을 센싱(인식)하여 "제어 데이터"를 생성하는 모듈일 수 있다. 이 경우, "제어 데이터"는 트레이(220)의 복수의 스팟에 램덤으로 배치된 캡슐(100)의 개수, 품종, 배치 위치 및 배치 시기 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 트레이(220)의 복수의 스팟에 램덤으로 배치된 캡슐(100)에 대한 정보에 따라, 광원 모듈(230), 공조 모듈(240), 공조 장치(250) 및 배양액 모듈(260)을 제어함으로써, 사용자가 캡슐(100)을 취사 선택하여 배치하더라도 최적의 재배 환경을 제공할 수 있다.
센서 모듈(270)은 캡슐(100)을 인식하기 위한 다양한 수단으로 마련될 수 있다. 일 예로, 센서 모듈(270)은 카메라 모듈(미도시)을 포함할 수 있고, 캡슐(100)의 인식부(130)가 QR-코드(Quick response code)와 같은 스마트 코드(Smart code)로 마련된 경우, 센서 모듈(270)은 QR-코드를 촬상한 이미지를 분석 및 처리함으로써, 캡슐(100)을 인식할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 일 예로, 캡슐(100)의 인식 방식으로서 RFID(Radio frequency identification) 등과 같은 NFC(Near field communication, 근거리 무선 통신) 방식 및 원거리 무선 통신 방식 등이 이용되는 경우, 센서 모듈(270)은 캡슐(100)의 인식부(130)와 무선 통신하기 위한 리더기 및 수신기 형태로 마련될 수 있다. 또한, 다른 일 예로, 캡슐(100)의 인식 방식으로서 캡슐(100)의 인식부에서 발생하는 고유의 자기장이 이용되는 경우, 센서 모듈(270)은 홀 센서(Hall-sensor) 형태로 마련될 수 있다. 또한, 다른 일 예로, 캡슐(100)의 인식 방식으로서 캡슐(100)의 인식부에서 방출하는 특정 파장 대역의 광이 이용되는 경우, 센서 모듈(270)은 광 감지 센서 형태로 마련될 수 있다. 이 외에도, 캡슐(100)의 인식 방식으로서 다양한 방식이 이용될 수 있으며, 이 경우, 센서 모듈(270)로서 캡슐(100)을 인식하는 방식에 매칭되는 다양한 센서가 이용될 수 있다.
한편, 센서 모듈(270)은 사용자의 선택에 따라 온/오프될 수 있다. 즉, 사용자는 트레이(200)의 복수의 스팟에 캡슐(100)을 셋팅 완료한 다음, 센서 모듈(270)을 온시킴으로써, 센서 모듈(270)이 온된 시점의 셋팅된 캡슐(100)에 대한 "제어 데이터"에 따라 재배 공간(S)의 환경이 자동으로 제어되도록 할 수 있다.
센서 모듈(270)은 재배 공간(S)의 천정면에 배치될 수 있다. 이 경우, 센서 모듈(270)은 광원 모듈(230)의 기판(231)에 광원 모듈(230)의 복수의 램프(232)와 함께 실장될 수 있으며, 복수의 램프(232)의 중심에 위치할 수 있다. 센서 모듈(270)로서 카메라 모듈 등이 이용되는 경우, 카메라 모듈의 화각(스캐닝 범위)이 트레이(220)의 복수의 스팟을 모두 커버함으로써, 복수의 스팟에 램덤으로 배치된 캡슐(100)을 정확하게 인식하기 위함이다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 식물 재배기(200)에서 센서 모듈(270)은 다양한 위치에 배치될 수 있다. 일 예로, 센서 모듈(270)은 트레이(220)에 배치될 수도 있다.
제1센서(미도시)와 제2센서(미도시)와 제3센서(미도시)는 배양액의 누수가 발생할 수 있는 상황에서, 배양액 모듈(260)의 작동을 중지하기 위해 마련된 센서일 수 있다.
제1센서는 트레이(220)의 본체(221)와 배양액 모듈(260)의 배양액 유로(261)의 연결 여부를 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다.
한편, 제1센서는 본체(221)와 배양액 유로(261)가 커플러(220a)에 의해 연결된 경우, 커플러(220a)에서 제1파츠(220a-1)와 제2파츠(220a-2)가 결합된 상태인지 여부를 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다.
만약, 사용자의 의사(트레이를 분리하여 성숙된 식물을 채취) 또는 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결 불량 등에 의해, 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 해제된 상태(커플러의 제1파츠와 제2파츠가 분리된 상태)에서 배양액 모듈(260)이 작동된다면, 배양액의 누수가 발생하여 재배 공간(S)과 그 주변을 오염시킬 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 제1센서에 의해 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결 여부(커플러의 제1파츠와 제2파츠가 결합된 상태인지 여부)를 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있고, 나아가 배양액 모듈(260)은 제1센서의 센싱 데이터에 따라 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 해제된 경우에 배양액의 공급을 중지(일 예로, 배양액 모듈 오프)할 수 있다.
조금 더 상세하게, 전자 제어 유닛(미도시)은 제1센서로부터 센싱 데이터를 전달받고 이를 분석하여 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 해제된 것으로 판단한 경우에, 배양액 모듈(260)이 배양액을 본체(221)로 공급하는 것을 중지하도록, 배양액 모듈(260)을 제어할 수 있다.
나아가 본 발명의 변형례에서 전자 제어 유닛(미도시)은 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 해제된 것으로 판단한 경우에, 배양액 유로(261; 특히, 제2유로(262-2; 공급 유로))의 유량을 조절하는 밸브(미도시, 일 예로, 밸브는 커플러에 마련될 수 있음)를 폐쇄할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사용자의 의사 또는 연결 불량 등에 의해 본체(221)와 배양액 유로(261)의 연결이 해제된 상태에서 배양액의 공급에 의해 누수가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제2센서(미도시)는 사용자의 접근과 사용자의 도어(211) 접촉과 도어(211) 개방 중 적어도 하나를 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다.
사용자가 식물 재배기(200)에 접근하는 상황이나 사용자가 도어(211)에 접촉하는 상황이나 사용자가 도어(211)를 개방하는 상황에서는, 사용자가 트레이(220)의 본체(221)와 배양액 모듈(260)의 배양액 유로(261)의 연결을 해제한 다음 본체(221)를 분리할 가능성이 높으므로, 본체(221)를 분리하기 전에 미리 배양액 모듈(260)의 작동을 중지할 필요성이 있다.
본 발명의 식물 재배기(200)에서는 제2센서에 의해 사용자의 접근과 사용자의 도어(211) 접촉과 도어(211) 개방 중 적어도 하나를 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있고, 나아가 배양액 모듈(260)은 제2센서의 센싱 데이터에 따라 사용자의 접근과 사용자의 도어(211) 접촉과 도어(211) 개방 중 적어도 하나의 상황이 발생한 경우에 배양액의 공급을 중지(일 예로, 배양액 모듈 오프)할 수 있다.
조금 더 상세하게, 전자 제어 유닛(미도시)은 제2센서로부터 센싱 데이터를 전달받고 이를 분석하여 사용자의 접근과 사용자의 도어(211) 접촉과 도어(211) 개방 중 적어도 하나의 상황이 발생한 것으로 판단한 경우에, 배양액 모듈(260)이 배양액을 본체(221)로 공급하는 것을 중지하도록, 배양액 모듈(260)을 제어할 수 있다.
나아가 본 발명의 변형례에서 전자 제어 유닛(미도시)은 사용자의 접근과 사용자의 도어(211) 접촉과 도어(211) 개방 중 적어도 하나의 상황이 발생한 것으로 판단한 경우에, 배양액 유로(261; 특히, 제2유로(262-2; 공급 유로))의 유량을 조절하는 밸브(미도시, 일 예로, 밸브는 커플러에 마련될 수 있음)를 폐쇄할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사용자가 본체(221)를 분리할 가능성이 높은 상황에서 배양액 모듈(260)의 작동을 미리 중지시켜, 실제 사용자가 본체(221)를 분리하는 경우 배관에 남아있는 잔여 배양액 등이 누수되는 것을 방지할 수 있다.
제3센서(미도시)는 트레이(220)의 챔버(221-1)의 수위(배양액의 수위)를 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다.
만약, 배양액 모듈(260)의 배양액 유로(261)의 제1유로(261-1; 배출 유로)가 식물의 뿌리, 노폐물 등에 의해서 폐색되는 경우, 챔버(221-1)로 배양액이 공급되지만 챔버(221-1)의 배양액은 배출되지 않아, 챔버(221-1)의 수위가 점점 올라가게 되며, 결국 배양액은 넘쳐 배양액의 누수가 발생할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 제3센서에 의해 챔버(221-1)의 수위를 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있고, 나아가 배양액 모듈(260)은 제3센서의 센싱 데이터에 따라 챔버(221-1)의 수위가 기준 수위 이상인 경우에 배양액의 공급을 중지(일 예로, 배양액 모듈 오프)할 수 있다.
조금 더 상세하게, 전자 제어 유닛(미도시)은 제3센서로부터 센싱 데이터를 전달받고 이를 분석하여 챔버(221-1)의 수위가 기준 수위 이상인 것으로 판단한 경우에, 배양액 모듈(260)이 배양액을 본체(221)로 공급하는 것을 중지하도록, 배양액 모듈(260)을 제어할 수 있다.
나아가 본 발명의 변형례에서 전자 제어 유닛(미도시)은 챔버(221-1)의 수위가 기준 수위 이상인 것으로 판단한 경우에, 배양액 유로(261; 특히, 제2유로(262-2; 공급 유로))의 유량을 조절하는 밸브(미도시, 일 예로, 밸브는 커플러에 마련될 수 있음)를 폐쇄할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 제1유로(261-1; 배출 유로)의 폐색 등에 의해, 배양액이 넘쳐 누수가 방지하는 것을 방지할 수 있다.
전자 제어 유닛(미도시)은 센서 모듈(270)로부터 "제어 데이터"를 수신받을 수 있고, 제1 내지 제3센서(미도시)로부터 "센싱 데이터"를 수신받을 수 있고, "재배 공간(S)의 공조 환경에 대한 데이터(온도, 습도, 이산화탄소 농도 등)"를 수신받을 수 있고, "외부의 공조 환경에 대한 데이터(온도, 습도, 이산화탄소 농도 등)"를 수신받을 수 있다. 또한, 전자 제어 유닛은 수신받은 데이터에 따라 광원 모듈(230), 공조 모듈(240), 공조 장치(250), 제1채널(C1), 제2채널(C2), 제3채널(C3) 및 배양액 모듈(260)을 제어함으로써, 재배 공간(S)의 환경을 식물이 성장하기에 적정한 환경으로 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 상술한 자동 제어뿐만 아니라, 사용자가 전자 제어 유닛을 직접 컨트롤하여 재배 공간(S)의 환경을 설정할 수도 있다(사용자가 재배 환경을 커스터마이징).
이하, 전자 제어 유닛(미도시)에 의해 제1채널(C1; 습공기 채널)의 개방 및 폐쇄가 제어되는 것에 대해 자세히 설명한다.
전자 제어 유닛은 "재배 공간(S)의 공조 환경에 대한 데이터(온도, 습도, 이산화탄소 농도 등)"를 분석하여, 재배 공간(S)의 공조 환경에서 습도가 기준 습도 이하인 경우(적정 습도 범위를 벗어난 경우)에 제1채널(C1; 습공기 채널)을 개방하여 챔버(211-1)의 습공기를 재배 공간(S)으로 유입시킬 수 있다.
이 경우, 재배 공간(S)의 기준 습도(적정 습도)는 센서 모듈(270)로부터 수신받은 "제어 데이터(캡슐의 개수, 품종, 배치 위치, 배치 시점 등)"에 의해 결정될 수도 있다.
다만, "제어 데이터"는 제1채널(C1)의 개방 및 폐쇄를 제어하기 위한 필수적인 제어 인자(factor)가 아닐 수도 있다. 즉, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 캡슐(100)을 센싱하여 획득한 "제어 데이터"를 이용할 수도 있지만, 이를 이용하지 않고서도 절대적인 기준 습도를 이용하여 제1채널(C1)의 개방 및 폐쇄를 제어할 수 도 있다.
상술한 바에 따르면, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사용자에 의해 트레이(220)의 복수의 스팟에 램던으로 배치된 캡슐(100)의 개수와 품종 등에 따라 재배 공간(S)의 기준 습도를 설정하고, 이를 기준으로 재배 공간(S)의 실제 습도에 따라, 챔버(211-1)의 습공기를 선택적으로 도입함으로써, 재배 공간(S)의 습도를 적정 습도로 유지시킬 수 있다.
이하, 전자 제어 유닛(미도시)에 의해 제2채널(C2; 유입 채널) 및 제3채널(C3; 배출 채널)의 개방 및 폐쇄가 제어되는 것에 대해 자세히 설명한다.
전자 제어 유닛은 "재배 공간(S)의 공조 환경에 대한 데이터"와 "외부의 공조 환경에 대한 데이터"를 분석하여, 재배 공간(S)의 공조 환경(온도, 습도, 이산화탄소 농도 등)을 적정 공조 환경으로 유지하기 위해, 제2채널(C2)을 개방하여 재배 공간(S)으로 외기를 유입하거나, 제3채널(C3)을 개방하여 재배 공간(S)의 공기를 외부로 배출시키거나, 제2채널(C2)과 제3채널(C3)을 모두 개방하여 재배 공간(S)으로 외기를 유입하는 동시에 재배 공간(S)의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.
이 경우, 재배 공간(S)의 적정 공조 환경은 센서 모듈(270)로부터 수신받은 "제어 데이터(캡슐의 개수, 품종, 배치 위치, 배치 시점 등)"에 의해 결정될 수도 있다.
다만, "제어 데이터"는 제2채널(C2)과 제3채널(C3)의 개방 및 폐쇄를 제어하기 위한 필수적인 제어 인자(factor)가 아닐 수도 있다. 즉, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 캡슐(100)을 센싱하여 획득한 "제어 데이터"를 이용할 수도 있지만, 이를 이용하지 않고서도 절대적인 적정 공조 환경값을 설정하여 제2채널(C2)과 제3채널(C3)의 개방 및 폐쇄를 제어할 수 도 있다.
상술한 바에 따르면, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 사용자에 의해 트레이(220)의 복수의 스팟에 램던으로 배치된 캡슐(100)의 개수와 품종 등에 따라 재배 공간(S)의 적정 공조 환경을 설정하고, 이를 기준으로 재배 공간(S)의 실제 공조 환경에 따라, 재배 공간(S)으로 외기를 선택적으로 유입하거나 재배 공간(S)의 공기를 외부로 선택적으로 배출함으로써, 재배 공간(S)의 공조 환경을 적정 공조 환경으로 유지시킬 수 있다.
이하, 전자 제어 유닛(미도시)에 의해 식물의 광합성을 위한 이산화탄소를 반복적으로 공급하는 것을 설명한다(이하, 이산화탄소 공급 제어).
도 13에서 나타내는 바와 같이, 전자 제어 유닛은 제2채널(C2; 유입 채널)이 시간축을 기준으로 복수의 개방 구간을 가지도록, 제2채널(C2)을 제어함으로써, 재배 공간(S)으로 외기의 이산화탄소를 반복적으로 공급할 수 있다.
일 예로, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 하루마다 반복적으로 특정 시점에서 특정 시간마다 제2채널(C2)을 개방시켜, 외기의 이산화탄소를 재배 공간(S)으로 유입시킬 수 있다.
한편, "이산화탄소 공급 제어"와 상술한 "재배 공간(S)의 공조 환경에 대한 데이터"와 "외부의 공조 환경에 대한 데이터"를 분석하여 제2채널(C2)과 제3채널(C3)을 개방하는 제어는 독립적으로 수행될 수 있다.
일 예로, "이산화탄소 공급 제어"에 의해 제2채널(C2)의 개방 구간이 아닌 경우에도, "재배 공간(S)의 공조 환경에 대한 데이터"와 "외부의 공조 환경에 대한 데이터"를 분석한 결과 제2채널(C2)이 개방되어야 하는 경우, 제2채널(C2)은 개방될 수 있다.
한편, "이산화탄소 공급 제어"는 상술한 "재배 공간(S)의 공조 환경에 대한 데이터"와 "외부의 공조 환경에 대한 데이터"를 분석하여 제2채널(C2)과 제3채널(C3)을 개방하는 제어보다 우선적으로 적용될 수 있다.
일 예로, "이산화탄소 공급 제어"에 의해 제2채널(C2)의 개방 구간에서는, "재배 공간(S)의 공조 환경에 대한 데이터"와 "외부의 공조 환경에 대한 데이터"를 분석한 결과 제2채널(C2)이 폐쇄되어야 하는 경우에도, 제2채널(C2)이 개방될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 식물 재배기(200)의 변형례에서는 상술한 "재배 공간(S)의 공조 환경에 대한 데이터"와 "외부의 공조 환경에 대한 데이터"를 분석하여 제2채널(C2)과 제3채널(C3)을 개방하는 제어가 "이산화탄소 공급 제어"보다 우선적으로 수행될 수도 있다.
한편, "이산화탄소 공급 제어"에서 제2채널(C2)이 반복적으로 개방되는 경우(즉, 제2채널의 복수의 개방 구간에서), 제3채널(C3)은 폐쇄되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제3채널(C3)도 제2패널(C2)의 복수의 개방 구간의 적어도 일부에서 제2채널(C2)과 함께 개방될 수도 있다.
전자 제어 유닛은 센서 모듈(270)의 제어 데이터(특히, 캡슐의 개수와 품종에 대한 정보 중 적어도 하나가 주로 이용하지만, 설계적 요청에 따라 캡슐의 배치 시점에 대한 정보도 이용 가능함)에 따라, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기와 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
즉, 식물 재배기(200)에 삽입된 캡슐(100)의 개수와 품종 등에 따라, 광합성에 필요로하는 이산화탄소의 양이 다르므로, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 캡슐(100)의 개수와 품종에 대한 정보에 따라, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기와 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간 중 적어도 하나를 결정함으로써, 광합성을 위한 적정 이산화탄소의 양을 유지할 수 있다.
일 예로, 재배되는 식물의 개수가 많고 재배 품종이 광합성에 이산화탄소를 많이 필요로하는 경우, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기의 값을 작게 설정하고 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간의 값을 크게 설정함으로써, 많은 양의 이산화탄소를 확보할 수 있다(재배 공간의 이산화탄소 농도를 높임).
나아가 전자 제어 유닛은 시간이 지나면서, 즉, 식물이 성장하면서, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기의 값이 작아지고 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간의 값이 커지는 것 중 적어도 하나가 수행되도록 할 수 있다.
이는 식물이 성장하면서, 광합성에 필요한 이산화탄소의 양이 높아지는 것을 반영한 것이다.
일 예로, 도 13의 (1)에서 나타내는 바와 같이, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 시간이 지남에 따라, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간의 값을 동일하게 유지(제1 내지 제3개방 구간의 유지 시간의 값이 동일)하면서, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기의 값이 작아지도록(제2주기가 제1주기보다 ?음), 제2채널(C2)을 제어할 수 있다.
이와 달리, 도 13의 (2)에서 나타내는 바와 같이, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 시간이 지남에 따라, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기의 값을 동일하게 유지(제1주기와 제2주기가 동일)하면서, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간의 값이 커지도록(제1개방 구간의 유지 시간보다 제2개방 구간의 유지 시간이 길고, 제2개방 구간의 유지 시간보다 제3개방 구간의 유지 시간이 김), 제2채널(C2)을 제어할 수 있다.
이와 달리, 도 13의 (3)에서 나타내는 바와 같이, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는 시간이 지남에 따라, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기의 값이 작아지고, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간의 값이 커지도록, 제2채널(C2)을 제어할 수 있다.
나아가 전자 제어 유닛은 센서 모듈(270)에 의해 생성된 "제어 데이터"에 따라 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기의 값과 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간의 값 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
일 예로, 재배되는 식물의 개수가 많고 재배 품종이 광합성에 이산화탄소를 많이 필요로하는 경우, 시간이 지남에 따라, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기의 값이 작아지는 정도 및 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 유지 시간의 값이 커지는 정도를 더 크게 결정할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 센서 모듈(270)은 사용자의 선택에 따라 온/오프될 수 있고, 전자 제어 유닛은 센서 모듈(270)이 온된 시점의 제어 데이터에 따라, 제2채널(C2)의 복수의 개방 구간의 시작점의 주기와 복수의 개방 구간의 유지 시간 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
즉, 본 발명의 식물 재배기(200)에서는, 사용자가 센서 모듈(270)을 오프한 다음 다시 온시키지 않는 한, 사용자가 트레이(220)에 캡슐(100)을 취사선택하여 셋팅한 다음 센서 모듈(270)을 온시킨 시점에서의 "제어 데이터"를 유지하며 "이산화탄소 공급 제어"를 수행할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 재배 공간이 존재하는 케이스;
    상기 재배 공간에 배치되는 트레이;
    상기 트레이로 배양액이 공급되도록 작동하며 배양액 유로가 형성되어 있는 배양액 모듈; 및
    상기 본체와 상기 배양액 유로를 연결하는 커플러를 포함하고,
    상기 트레이는 상기 배양액 유로와 연결되고 외측은 상기 재배 공간과 접하며 복수의 캡슐이 배치 가능하며 내측은 배양액을 수용하는 챔버가 형성되어 있는 본체와, 사용자의 조작이 가능한 조작부와, 상기 조작부가 배치되며 상기 본체가 분리 가능하게 장착되며 상기 케이스의 레일을 따라 이동하는 베이스를 포함하고,
    상기 조작부는 사용자가 파지하여 조작하는 그립부와, 상기 그립부의 조작에 연동하여 수평 이동하는 캠부와, 상기 캠부의 수평 이동에 연동하여 수직 이동하는 작동부를 포함하고,
    상기 커플러는 상기 작동부의 수직 이동에 의해 버튼이 터치됨으로써, 상기 본체와 연결되는 제1파츠와 상기 배양액 유로와 연결되는 제2파츠로 분리되고,
    사용자가 상기 그립부를 당기는 조작에 의해, 상기 본체와 상기 배양액 유로의 연결이 해제된 다음 상기 베이스가 슬라이딩 이동하여 상기 본체가 상기 재배 공간의 외부로 노출되는 식물 재배기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체에는 하측으로 돌출되는 다리가 형성되어 있는 식물 재배기.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1파츠와 상기 제2파츠가 결합된 상태에서, 상기 커플러의 유로는 개방되고 상기 본체와 상기 배양액 유로가 연결되고,
    상기 제1파츠와 상기 제2파츠가 분리된 상태에서, 상기 커플러의 유로는 차단되고 상기 본체와 상기 배양액 유로는 연결이 해제되는 식물 재배기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 식물 재배기는 상기 본체와 상기 배양액 유로의 연결 여부를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 제1센서를 더 포함하고,
    상기 배양액 모듈은 상기 제1센서의 센싱 데이터에 따라 상기 본체와 상기 배양액 유로의 연결이 해제된 경우에 배양액의 공급을 중지하는 식물 재배기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 재배 공간을 개방 및 폐쇄하는 도어가 마련되고,
    상기 식물 재배기는 사용자의 접근과 사용자의 도어 접촉과 도어 개방 중 적어도 하나를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 제2센서를 더 포함하고,
    상기 배양액 모듈은 상기 제2센서의 센싱 데이터에 따라 사용자의 접근과 사용자의 도어 접촉과 도어 개방 중 적어도 하나의 상황이 발생한 경우에 배양액의 공급을 중지하는 식물 재배기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 식물 재배기는 상기 챔버의 수위를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 제3센서를 더 포함하고,
    상기 배양액 모듈은 상기 제3센서의 센싱 데이터에 따라 상기 챔버의 수위가 기준 수위 이상인 경우에 배양액의 공급을 중지하는 식물 재배기.
  10. 제1항, 제4항, 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 식물 재배기를 포함하는 식물 재배 시스템.
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