Implementation of IoT-based carbon-neutral modular smart greenhouse

IoT 기반 탄소중립 모듈형 스마트 온실 구현

Recently, in digital agriculture, the types and utilization of greenhouses based on IoT are spreading, and greenhouses are being modernized, enlarged, and even factoryized using smart technology. However, a specific standardization plan has not been proposed according to the equipment for data collection in the smart greenhouse and the size or shape of the greenhouse. In other words, there is a lack of standard data for facility equipment, such as the type and number of sensors and equipment according to the size of the greenhouse, the type of greenhouse construction film and materials suitable for crops and carbon neutrality. Therefore, in this study, the suitability of the implementation, installation and quantity of IoT equipment for data collection was tested, and some standard technologies were presented through the implementation of data collection and communication methods. In addition, impact strength, tensile, tear, elongation, light transmittance, and lifespan issues for PE, PVC, and EVA, which account for about 90% of existing greenhouses, were presented, and the shape, size, and environmental problems of greenhouses made of films were presented. presented in the text. In this research paper, a standardized carbon-neutral modular smart greenhouse using nano-material film was implemented as a solution to environmental problems such as greenhouse size, farm crop type, greenhouse lifespan, and film, and its performance with existing greenhouses was analyzed and presented. Through this, we propose a modularized greenhouse that can be expanded or reduced freely without distinction in the size of the greenhouse or the shape of farmhouse crops, and the lifespan is extended and standardized. Finally, the average characteristics of greenhouses using existing PE, PVC, and EVA films and the characteristics of greenhouses using new carbon-neutral nanomaterials are compared and reviewed, and a plan to implement an expandable IoT greenhouse that supports carbon neutrality is proposed.

최근 디지털 농업에 있어서 IoT를 기반으로 한 온실의 종류 및 활용이 확산되고 있으며, 온실의 현대화, 대형화와 스마트 기술을 활용한 공장화까지 진행되고 있다. 그러나 스마트 온실에서의 데이터 수집을 위한 장비와 온실의 크기나 모양과 같은 형태에 따른 구체적 규격화 방안이 제시되지 못하고 있다. 즉, 온실의 규모에 따른 센서와 장비의 종류 및 개수, 작물 및 탄소 중립에 부합하는 온실 시공 필름 종류와 자재 등 시설 설비를 위한 표준 자료가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 데이터 수집을 위한 IoT 장비의 구현, 설치 및 수량의 적합성에대하여 시험하였으며, 데이터 수집과 통신 방식의 구현을 통해 일부 표준기술을 제시하였다. 또한, 기존 온실의 90% 정도를 차지하고 있는 PE, PVC, EVA에 대한 충격강도, 인장, 인열, 신장율, 광투과성 및 수명 문제를 제시하였고, 필름으로 만들어지는 온실의 형태나 규모, 환경적 문제점을 본문에 제시하였다. 본 연구 논문에서는 온실 규모나 농가작물의 형태, 온실 수명 및 필름의 환경적 문제의 해결책으로 나노 소재 필름을 활용한 규격화된 탄소중립 모듈형 스마트 온실을 구현하고 기존 온실과의 성능을 분석·제시하였다. 이를 통해 온실의 규모나 농가작물의 형태에 구분이 없고, 수명이 연장되고 규격화되어 확장 및 축소가 자유로운 묘듈화된 온실을 제안한다. 최종적으로 기존PE, PVC, EVA 필름을 사용한 온실의 평균적 특성과 새로운 탄소중립형 나노 소재를 사용한 온실의 특성을 비교 검토하고, 탄소중립을 지원하는 확장 가능형 IoT 온실의 구현 방안을 제시하고자 한다.