초록 ▼

1. 최종목표
? 자외선 및 적외선 차단 필터와 태양 추적 장치가 포함된 태양광 집광 장치 개발.
- 태양 집광시 발생하는 섭씨 500도 이상의 고열 문제를 해결하는 것이 필수적임.
- 태양광의 스펙트럼상 고열 발생에 가장 큰 영향을 미치는 것은 적외선이며 따라서 열발생 문제 해결을 위해서는 적외선을 제거해야 함.
- 적외선 및 자외선 필터를 사용하여 고열 문제를 해결시 파생되는 문제(예를 들어, 열로 인해 필터의 코팅 부분 노화)에 대한 해결책을 도출해야 함.
- 태양광을 최적으로 받기 위해 계절에 따라

1. 최종목표
? 자외선 및 적외선 차단 필터와 태양 추적 장치가 포함된 태양광 집광 장치 개발.
- 태양 집광시 발생하는 섭씨 500도 이상의 고열 문제를 해결하는 것이 필수적임.
- 태양광의 스펙트럼상 고열 발생에 가장 큰 영향을 미치는 것은 적외선이며 따라서 열발생 문제 해결을 위해서는 적외선을 제거해야 함.
- 적외선 및 자외선 필터를 사용하여 고열 문제를 해결시 파생되는 문제(예를 들어, 열로 인해 필터의 코팅 부분 노화)에 대한 해결책을 도출해야 함.
- 태양광을 최적으로 받기 위해 계절에 따라 하루 시간에 따라 변하는 태양의 위치를 추적하는 태양 추적 알고리즘을 개발하며 이를 구현해야 함.
? 태양광 및 LED 조명 장치가 혼합된 하이브리드형 조명장치 개발 (각 광원의 조도배율 자동 조절 장치 포함).
- 태양광과 LED 조명의 비율을 1:4 정도의 비율로 제작하며 전체 조명의 조도는 일정하게 유지하기 위한 장치를 개발함.
? 태양광 및 LED 조명을 이용하는 3차원 다단 수직형 식물재배 장치 개발.
- 도심에서의 식물재배를 위해 수직으로 형성된 식물재배단을 제작함.
- 식물재배 장치에는 배양액을 24시간 공급하는 장치와 식물이 자랄 수 있는 환경이 포함되어야 함.
2. 개발내용 및 결과
? 태양광 추적장치를 제작하여 태양의 고도 및 위치(방위각)를 추적하는 장치를 개발함.
- 기존의 방위각만 조절되는 장치에 태양의 고도까지 추적하는 태양 추적 장치를 제작함.
? 태양광 및 LED 조명 장치가 혼합된 하이브리드형 조명장치를 개발함.
- 형광등 타입으로 제작된 LED 조명 장치 사이 사이에 태양광 조명 장치를 사입하는 구조로 하이브리드 조명장치를 개발함.
? 3차원 다단 수직형 식물재배 장치를 개발함.
- 배양액 및 식물재배 모듈이 포함되는 다단의 3차원 식무래배 장치를 개발함.
- 습도 및 이산화탄소 농도 등을 포함하는 식물재배 환경을 제어하는 장치 및 환경을 개발함.
3-1. 사업성과-기술적 성과
? 세계 최초로 비냉각형 태양광 및 LED 하이브리드 조명 장치를 개발함.
- 지금까지 태양광과 LED조명이 하이브리드로 합쳐진 조명 장치는 개발된 적이 없음.
- 태양광과 형광등이 합쳐진 형태의 조명 장치는 개발된 적이 있으나 태양광 집광시 발열 문제 해결을 위해 고가이며 부피가 큰 냉각장치를 필요로 했음.
- 본 연구에서 개발한 비냉각형 하이브리드 조명 장치는 열발생 문제를 근원적으로 해결한 세계 최초의 장치임.
? 세계 최초로 태양광 및 LED 하이브리드 조명 장치를 식물재배(식물공장)에 적용시킴.
- 본 연구 결과는 세계 최초로 태양광을 완전 폐쇄형 식물공장에 도입한 사례로서 그 기술적 가치가 높다고 사료됨.
3-2. 사업성과-경제적 성과
? 태양이 있는 동안 태양광을 이용함으로써 식물재배를 위해 사용하는 인공조명(형광등, LED조명 등)에 소요되는 전기료를 대폭적으로 절감함.
- 기존의 식물공장은 백열등, 형광등, 혹은 LED등으로만 100% 인공조명을 공급하는 형태임.
- 이로 인해 과다한 전기료가 발생하여 재배 작물의 가격 인하에 걸림돌이 되고 있음.
- 태양이 떠 있는 동안 자연광인 태양광을 활용함으로써 전기료의 대폭 절감이 가능하며 이를 통해 재배 작물의 단가를 크게 낮출 수 있음.
? 100% 인공조명에 의한 식물재배에 자연광인 태양광을 접목시킴으로써 소비자로 하여금 공장형 채소에 보다 친숙하게 접근할 수 있게 함.
- 100% 인공조명만을 사용하는 기존 식물공장에서 재배된 작물에 대해 일반인들은 유전자 변형 등의 오해를 할 소지가 높음.
- 이에 태양광을 접목시키는 경우, 일반인이 갖고 있는 인공재배에 대한 인식을 완화시킬 수 있음.
3-3. 사업성과-사회적 성과
? 본 사업에서 개발한 식물재배 시스템은 도심의 유휴 공간에서도 식물을 재배하여 경제적인 효과를 볼 수 있다는 측면에서
- 첫째, 도심 및 도심 근교의 미분양, 미입주 오피스 유휴 공간에 대한 활용도를 높임으로써 경제 활성화에 이바지하며
- 둘째, 본 사업에서 도출된 태양광-LED 하이브리드 조명을 이용한 식물재배 시스템은 IT(각종 전자 제어장치, LED)와 신재생에너지(태양광 응용), 및 신농업(식물공장) 기술이 융합된 융합기술로서 이 기술을 적용할 시, 새로운 비즈니스 영역을 창출할 것이며 따라서 기존의 포화상태에 이른 소규모 개인 비즈니스 사업자들이 이 분야로 진출할 경우, 국가 전체적인 경제의 활성화와 새로운 먹거리 산업 창출 측면에서 크게 공헌할 것으로 확신함.
3-4. 향후 추진계획
? 본 연구에서 획득한 연구 결과만으로도 완성된 제품으로 손색이 없지만, 향후 보다 체계적이며 경제적인 시스템 개발을 위해 다음과 같은 부분들을 더욱 연구 및 개발할 필요가 있음.
- 포물경 형태의 태양광 집광 장치의 크기를 기존의 지름 30cm에서 최대 100cm까지 확대함.
- 태양광 공급부분의 비중을 크게 확대함으로써 태양광 집광 장치의 단가 가운데 가장 큰 비중을 차지하고 있는 플라스틱 광섬유의 단가를 크게 낯춤. (광섬유의 단가를 낮추기 위해서는 대량으로 주문을 하여야 하며 이를 위해서는 태양광 집광 모듈의 수요가 크게 늘어나야 함.)
- 포물경을 이용한 태양광 집광장치의 한계점을 뛰어 넘기 위해 다른 방식의 집광장치를 개발함.(예를들어 프레넬 렌즈를 이용하는 방법)

목차 Contents

• 표지...1
• 최종보고서 제출서...2
• 지식재산권 출원.등록비 집행내역...3
• 사업비사용실적보고서...4
• 개발결과의견서...9
• 최종보고요약서(초록)...10
• 목차...12
• 제 1 장 서론...13
• 제 1 절 : 연구목적 및 배경...13
• 제 2 절 : 선행연구...14
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...18
• 제 1 절 연구내용...18
• 제 2 절 연구방법...24
• 제 3 장 사업성과...34
• 제 1 절 : 기술적성과...34
• 제 2 절 : 경제적성과...34
• 제 3 절 : 기타성과...34
• 제 4 장 결론...35
• 제 1 절 향후 전망 및 시장성...35
• 제 2 절 보안점...35
• 제 3 절 향후 계획...35