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광원 트래킹 기법을 이용한 수경재배기 제어 관리 시스템 설계 및 구현
A Design and Implementation of Control and Management System for Water Culture Device using Solar Tracking Method 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.9 no.2, 2014년, pp.231 - 242  

박성균 ((주) 휴머닉스) ,  정세훈 (순천대학교 멀티미디어공학과) ,  오민주 (순천대학교 멀티미디어공학과) ,  심춘보 (순천대학교 멀티미디어공학과) ,  박동국 (순천대학교 정보통신공학과) ,  유강수 (전주대학교 교양학부)

초록
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지구 온난화로 인한 급격한 기후 변화로 인해 단위 면적당 작물의 생산성 향상 및 고품질 작물 재배에 관심이 고조되고 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 담액 수경방식이나 인공광원을 이용한 수경재배 방식이 아닌 광원 트래킹 기법을 적용한 양액 순환 방식의 수경재배기 제어 관리 시스템을 제안한다. 제안하는 수경재배기는 일정한 양의 양액과 물을 수로로 흘려보내 순환시키는 형태인 양액 순환 방식과 수경재배기 하단 부분의 작물도 지속적인 광합성 작용이 가능 하도록 피라미드 형태의 다단구조식으로 설계한다. 아울러 광원 트래킹 기법은 기존 2축, 4축 센서 방식이 아닌 태양광의 그림자를 추적하기 위한 중심축 센서 방식의 5축 센서 방식으로 설계한다. 본 논문에서 제안한 수경재배기를 통해 기존 연구에서 소개되지 않은 광원 트래킹 기법은 작물에 지속적인 광합성 작용으로 작물의 생장 속도를 단축시킬 수 있었으며, 피라미드형태의 다단식구조로 상, 하단 구분 없이 모든 작물이 동일한 형태의 생육환경을 제공받을 수 있어 단위 면적당 높은 작물 생산량이 예상된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It is throwing the spotlight on the cultivation crops about high quality crops and productivity improvement per unit area because of rapid climate change caused by global warming. Therefore, we propose a water culture management of circulation nutrient method control system applies to solar tracking...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 기존 수경재배기 연구가 일자형 다단구조를 중심으로 진행되면서 작물의 전체적인 광합성 작용 및 영양분 공급이 부족하다는 단점이 지적되어 본 연구에서는 피라미드형태의 다단구조 형태를 제안하였다.
  • 본 논문에서는 작물의 단위 생산성 향상과 지속적인 광합성 작용에 관한 기존 연구들의 문제점을 해결하고자 피라미드식 다단구조 수경재배기 구축과 5축 센서 방식을 활용한 광원 트래킹 모듈을 설계 및 구현하였다. 또한 수경재배기에 부착된 작물 생육 환경 데이터를 실시간으로 확인하고 센서 제어를 위한 모바일 및 웹기반의 제어 관리 시스템을 구현하였다.
  • [10]의 연구에서는 태양광을 활용한 신재생 에너지 기반의 식물공장 성장환경 제어 관리 시스템에 관한 연구를 제안하였다. 신재생 에너지로 광원을 활용한 해당 연구에서는 인공광원인 LED 발열로 인한 공조기 가동 시간 감소와 일사량 증가로 인한 생육, 생산량 증대를 목적으로 하고 있다. 이를 위해 해당 연구에서는 과채류의 최적 생장용 LED 및 LED 광원 제어를 위하여 PWM(Pulse Width Modulation)기술을 이용한 조도 및 광합성 센서와 연계한 광원 제어 기술을 제시하였다.
  • 이에 본 논문에서는 기존에 연구된 수경재배기의 단점 광원 트래킹 기술의 단점인 기존의 일자형 다단구조 방식의 문제점을 효율성 측면으로 접근하여 계절과 시간에 영향을 구애받지 않는 태양 트래킹 기술 기반의 수경재배 제어 관리 시스템을 제안한다. 기존의 1축, 2축 센서방식이 아닌 5축 센서방식을 적용한 광원 트래킹 모듈기반의 수경재배 제어 관리 시스템을 설계 및 구현한다.
  • 현재 자연재해 및 기후 변화로 인한 작물 가격의 변동차가 커짐으로써 소규모 면적에 다량의 생산량을 실현할 수 있는 실내의 식물공장 및 수경재배기에 대한 연구가 지속되고 있으며 대학, 연구소 등을 중심으로 관련 연구가 제안되고 있다. 이에 본 연구에서는 수경재배 관리 시스템을 제안하였고 담액수경방식 및 흘림방식을 결합한 새로운 수경재배방식을 제안하였다. 또한 LED 파장 제어를 통한 작물 최적 환경 생육 환경 구축 및 태양광 또는 인광원의 지속적인 흡수를 위한 트래킹 기술, 각종 제어 기술을 제안하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 논문에서 제안하는 수경재배 제어 관리 시스템의 인터페이스 모듈은 어떻게 구성되는가? 제안하는 시스템의 인터페이스 모듈은 크게 웹 사용자 인터페이스, 모바일 사용자 인터페이스로 구성된다. 웹 사용자 인터페이스는 JSP기반의 센서정보 확인 및 제어가 가능하도록 하였다.
기존의 연구된 수경재배기는 무엇에 대한 연구가 대부분인가? 기존에 연구된 수경재배기는 인공광원(LED) 및 일자형 다단 구조 방식을 활용한 담액수경방식의 연구가 대부분이다. 이는 구조물 특성상 상단 부분은 인공광원의 영향을 많이 받지만 하단 부분으로 내려갈수록 인공광원의 영향이 못 미치는 문제점이 지적되고 있다.
인공광원(LED) 및 일자형 다단 구조 방식을 가진 수경재배기의 문제점은 무엇인가? 기존에 연구된 수경재배기는 인공광원(LED) 및 일자형 다단 구조 방식을 활용한 담액수경방식의 연구가 대부분이다. 이는 구조물 특성상 상단 부분은 인공광원의 영향을 많이 받지만 하단 부분으로 내려갈수록 인공광원의 영향이 못 미치는 문제점이 지적되고 있다. 이는 단위 면적당 높은 농작물 생산율을 요구하는 수경재배 시스템의 장점과 배치되는 부분이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (11)

  1. D. Ryu, "A Development of Urban Farm Management System based on USN," J. of Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 8, no. 12, 2013, pp. 1917-1922. 

  2. D. Kim, B. Kim, and S. kim, "Ubiquitous sensor network-based LED lighting plant system deployment and integration of research on the operation," The Academic Conf. of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 2012, pp. 13-15. 

  3. I. Jung, S. Kang, B. Lee, and J. Kim, "Plant growth evaluation using a wavelength control LED system and the photovoltaic power," The Academic Conf. of the Korean Solar Energy Society, vol. 33, no. 1, 2013, pp. 124-129. 

  4. K. Kim and E. Kim, "Cycle-by-Cycle Plant Growth Automatic Control Monitoring System using Smart Device," J. of Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 8, no. 5, 2013, pp. 745-750. 

  5. K. Kim, K. Park, J. Kim, M. Jang, and E. Kim, "Establishment of Web-based Remote Monitoring System for Greenhouse Environment," J. of Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 6, no. 1, 2011, pp. 77-83. 

  6. S. Jung, Y. Kwon, and C. Sim, "An Efficient Car Management System based on an Object-Oriented Modeling using Car Number Recognition and Smart Phone," J. of Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 7 no. 5, 2012, pp. 1153-1164. 

  7. C. Sim, S. Jung, and K. Kim, "Object-Oriented Modeling based on UML for Integrated Manufacturing Management System using Web," J. of Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 5 no. 6, 2012, pp. 602-612. 

  8. K. Han, T. Han, S. Lee, and S. Han, "The development of solar tracking sensor and controller for improvement of generation efficiency," J. of the Korean Solar Energy Society, vol. 32, no. 6, 2012, pp. 29-36. 

  9. K. Jo, "Establishment of a complete control type plant factory using an integrated controller," Chungbuk University A Master's Thesis, 2013. 

  10. Y. Park, "A development of a plant factory monitoring system using renewable energy," Kwandong University A Master's Thesis, 2013. 

  11. M. Oh, S. Park, S. Jung, D. Park, and C. Sim, "A Design of Pyramid Type Aquiculture Management System based on LED using Object-Oriented Design Method," The Academic Conf. of Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 7, no. 2, 2013, pp. 139-143. 

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