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미리 보는 꿈의 스마트팜

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  • 등록일자

    2020.04.20

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미리 보는 꿈의 스마트팜에 대해 기술한 리포트 참고자료입니다.(출처:농촌진흥청)

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스마트팜, 미리보는꿈의스마트팜

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미리 보는 꿈의 스마트팜-시설하우스  미리 보는 꿈의 스마트팜-시설하우스  
국내 스마트팜 기술이 진화에 진화를 거듭하고 있습니다.
단순히 원격으로 시설하우스의 각종 장비를 조종하던 시대는 이미 지났습니다.
이제는 최고의 품질과 생산량을 낼 수 있는 모델에 맞춰 온실 환경을 자동으로 제어하는 스마트팜을 향해 연구가 한창 이뤄지고 있습니다.
소개하는 기술들은 당장 상용화하기에는 보완이 필요하지만, 언젠가는 농촌현장에서 활용될 스마트팜 기술임은 분명합니다.
농촌진흥청 국립농업과학원 에너지환경공학과 스마트팜개발과, 국립원예특작과학원 시설원예연구소의 협조를 얻어 이미 국내에서 개발된 기술과 연구가 꾸준히 진행 중인 최첨단 기술을 한데 모아 가상의 시설하우스를 그려보았습니다.
  환경정보와 생육정보 결합해 토마토 ‘쑥   
10, ㎡ 규모의 연동형 온실에서 토마토 데프니스를 양액재배하는 최첨단씨.그는 8월 중순에 토마토를 아주심기하여 10월 중순 첫 수확에 들어가 이듬해 6월 중순까지 수확을 이어갑니다.
온실 곳곳에 달린 센서와 각종 장비들은 최첨단씨의 개입 없이도 24시간 가동되면서 작물에 최적의 환경을 제공합니다.온실 외부엔 기온 풍향 등을 측정하는 기상센서, 내부엔 온습도 이산화탄소센서와 일사계(태양복사에너지를 측정하는 기구), 토양에는 지온 지습 산도 등 환경변화를 측정하는 각종 장치가 설치되어 있습니다.
이 장비들의 측정값이 생육모델이 제시한 수치에 미치지 못하면 냉난방기 천측창 환기팬 보온다겹커튼 등이 자동으로 작동하여 최적값을 유지하도록 제어합니다.
[클라우드 기반 한국형 스마트온실 2세대 기술 개요]
토마토는 3.3㎡당 최대 156㎏을 생산해 낼 수 있는 생육모델이 개발되어 있습니다.
생육모델은 시기별 근권부 온도나 양액 횟수, 대기 온도 등 작물생장에 최적의 환경을 제공합니다.이 모델은 토마토 선도농가들의 정보를 바탕으로 만들어진 것이라 최첨단씨는 의심 없이 모델을 따르고 있습니다.
  [토마토 생산성 향상 모델]  
이 같은 환경정보가 스마트팜 가동의 기반이 되는 한 축이라면 다른 한 축은 작물의 생육정보입니다.
보다 정확한 작물생육 상태를 파악하기 위하여 온실에선 작물의 생육상태를 측정할 수 있는 고정식 이동식 카메라가 주기적으로 작물을 촬영해 생육상태를 분석하는 연구를 수행하고 있습니다.
고정식 카메라는 동일 작물을 계속 관찰하고, 이동식 카메라는 온실 바닥에 깔린 튜브 레일을 따라 움직이면서 영상을 찍는 원리입니다.
각 카메라는 다시 온도를 측정하는 열화상 카메라, 거리정보를 감지하는 뎁스(depth) 카메라, 색을 구분하는 rgb 카메라 등 3종으로 구성돼 있습니다.
카메라들이 찍은 영상은 작물생육시스템에 입력되는데, 작물생육시스템은 작물의 잎 크기와 폭, 화방수와 화방 한 개당 꽃의 수 등을 분석합니다.이 연구가 완료되면 작물이 이전 시기와 비교해 얼마나 자랐고 또 앞으로 얼마나 자랄지를 예측할 수 있습니다.
작물의 생장이 부진하다는 분석 결과가 나오면 ‘배양액 주입량을 늘려라’와 같은 처방도 가능해집니다.
[인공지능 기반 영상정보 활용 생육정보 계측 시스템]
최첨단씨는 이러한 시설에다 최근 환경제어를 보다 완벽하게 하기 위해 2,479㎡당 한대씩 ‘식물 지상부 생리 측정장치’를 달았습니다.
관수량을 더 정밀하게 맞추기 위해서입니다.

토마토 줄기 꼭대기 부분에 다는 이 장치는 작물의 생장점 근처에서 잎의 온도와 온실 내부 온습도 광량 등을 측정해 식물의 실제 증 발산량을 계산합니다. 엽온과 환경온도의 차이가 평소보다 크면 증 발산량도 그만큼 늘어났다는 뜻이기 때문에 관수량을 늘릴 것을 명령합니다

예전에는 일사계가 측정하는 누적 일사량으로만 관수량을 결정했었습니다.   
여름 더위는 겨울 난방에, 겨울 추위는 여름 냉방에
한때 땀이 뻘뻘 흐르는 무더운 여름은 최첨단씨에겐 다른 계절보다 마음이 가벼운 시기였습니다.
야간온도가 15℃ 이상으로 유지되면서 난방이 필요하지 않았기 때문입니다.   (이하 생략)

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