• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 1995년도 특강 및 학술논문발표요지
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• pp.53-54
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• 1995

식물공장의 생육환경 제어는 작물의 생장 프로세스에 대한 지식을 이용하여 시설 내부의 환경요인을 경제적 최적 상태로 구현하는 것으로, 이를 위해서는 작물 생장에 대한 생물학적 관점과 환경제어 시스템에 관련된 공학적 관점, 그리고 수확된 작물과 에너지 투입에 대한 경제적 관점이 동시에 고려되어야 한다. 본 연구는 식물공장의 지상부 환경에 대한 작물의 생장 모델과 환경제어에 소요되는 에너지 투입 모델을 바탕으로 하여, 효율적인 생육환경 제어 알고리즘을 개발하려는 목적에서 수행되었으며 그 과정 및 결과를 요약하면 다음과 같다. (중략)

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.575-578
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• 2012

단일창호를 적용한 KNU 식물공장 모델의 냉난방 에너지 부하를 DesignBuilder를 이용하여 해석하였다. 상추의 적정생육온도인 $20^{\circ}C$를 기준으로 이중창호를 적용한 경우와 에너지 소모량을 비교 분석하였다. 단일창호가 이중창호에 비해 연간 냉방부하는 약 128 MWh 감소하고 난방부하는 약 26 MWh 증가하여 단일창호가 냉방부하저감에 유리하다고 판단된다. KNU 식물공장의 중앙에 위치한 공간의 상부를 지붕구조물로 닫거나 계절별로 개폐하면서 냉난방부하에 미치는 영향을 계산하였다. 지붕구조물을 설치하게 되면 단위유닛이 취득하는 태양열이 감소하여 냉방부하가 감소하게 된다. 또한 지붕구조물을 상시 닫아두는 것이 계절별로 여닫는 것보다 냉방부하 저감에 유리하다. 식물공장 측면벽에 overhang과 sidefin을 설치하면 차양효과로 냉방부하가 감소하지만 감소비율은 크지 않았다. 에너지 부하의 대부분을 차지하는 냉방부하를 낮추기 위해 구조물이나 차양을 설치할 수 있으나 절감효과에 비해 설치비가 증가할 수 있기 때문에 추가 경제성 연구가 필요하다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.579-582
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• 2012

본 논문에서는 쿨튜브를 적용한 식물공장 이중창호와 삼중창호의 열전달 차단성능을 3차원 수치해석을 통해 비교분석하였다. 이중창호 설계변수인 유입구의 개수와 중공층 두께조건에 따라 창호를 통해 식물공장 외부에서 내부로 유입되는 열전달량을 분석하였다. 쿨튜브를 통해 중공층으로 유입되는 공기속도가 이중창호에서는 0.95 m/s, 삼중창호의 경우는 0.50 m/s 이상일 때 창호를 관통하여 외부에서 내부로 유입되는 열에너지가 차단되는 결과를 얻었다. 삼중창호의 경우에 중공층 유입 공기속도를 0.50 m/s 이상으로 증가시킬 경우 오히려 식물공장 내부의 열에너지가 중공층으로 빠져나가 실내온도를 낮추는 효과가 나타났다. 본 연구의 결과를 바탕으로 국내 지역별 기후데이터의 온도조건을 고려한 분석을 추가적으로 진행할 계획이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
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• pp.701-703
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• 2011

본 논문에서는 태양광병용형 식물공장과 USN 기술이 융합된 스마트 팜 모니터링 시스템을 설계 및 구현하고자 한다. 먼저 식물공장의 규모 및 내부 환경 정보 수집에 적합한 무선 통신 모듈과 온도, 습도, 조도, PPFD, 일사량 센서를 선택한 뒤, 각 센서를 통합하기 위한 PCB 모듈을 설계 및 제작한다. 제작된 통합센서는 송신부와 수신부가 포함되어 있으며 일정 간격마다 USN 게이트웨이의 요청에 의해 식물공장 내부의 환경 정보를 측정하여 서버로 전송하고, 전송된 데이터는 서버관리자에 의해 데이터베이스에 저장 및 각 환경 정보와 연관된 디바이스 제어 시 입력 요소로 사용된다. 향후 본 시스템을 확장 및 적용할 경우 태양광병용형 식물공장의 생산 효율이 증대되고, 에너지 소비 효율을 향상시킬수 있을 것으로 기대된다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권4호
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• pp.769-779
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• 2015

본 논문에서는, 친환경 Green IT 기술과 융합된 식물공장 시스템의 이상적인 표준 설계 및 구축안을 요소기술별로 제시하였으며, 이의 실현 가능성과 문제점 분석을 위해 요소기술별 관련 하드웨어 및 소프트웨어를 종합한 콘테이너형 식물공장 테스트베드를 구축하여 운영하고, 운영상의 문제점을 파악하여 미래의 대형 식물공장 구축과 운영의 기반이 되는 시험연구를 수행하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.923-924
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• 2014

스마트 기기의 보급은 산업 및 개인생활의 많은 영향을 주었으며, 스마트 기기를 이용한 다양한 서비스 모델에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히 오픈 소스 프로그래밍 언어로 부각되고 있는 프로세싱(Prodessing) 개발 환경을 사용하여 안드로이드 운영체제를 사용하는 모바일 장치에 대한 어플리케이션을 간단하고 쉽게 만들 수 있다는 장점이 있다. 이런한 프로세싱 기반의 개발환경을 통하여 개발된 안드로이드 어플리케이션은 식물공장의 전체적인 환경요소를 모니터링 함과 동시에 단순화된 식물공장 내부를 원격에서 관리하고 제어할 수 있는 종합적인 관리시스템을 설계하고자 한다. 본 논문에서는 MIT 미디어 구룹에서 시작된 프로세싱 개발환경을 통하여 안드로이드 기반의 어플리케이션을 개발하여 식물공장에 대한 환경 모니터링과 환경 제어시스템을 제안하고자 한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.553-555
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• 2011

본 논문에서는 식물공장 내에 조도 변화를 측정하여 최적의 생육환경을 자동적으로 제어할 수 있도록 스마트폰 어플리케이션과 스마트폰에 내장된 조도센서의 결합을 통한 LED 제어 시스템을 제안한다. 스마트폰에 내장된 조도센서와 어플리케이션에 실행을 통해 외부 환경의 조도를 측정하고 무선 통신을 이용하여 식물공장 내 LED를 자동으로 제어한다. 제안된 시스템은 식물공장 내 LED의 스마트제어를 통한 전력낭비와 이산화탄소 배출량을 줄임으로써 제조원가 감소 및 품질향상에 기여할 수 있다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제31권1호
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• pp.29-41
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• 2022

이상기후로 인한 불안정한 식량 수급을 해결하기 위한 대안 중 하나로 식물공장의 필요성이 증대되고 있다. 식물공장 내 기류는 재배작물의 증산작용과 열교환에 중요한 인자 중 하나로 인식되고 있다. 한편, 디지털트윈(Digital Twin: DT)은 실체계를 가상세계에 복제한 것으로 실체계만으로 불가능한 다양한 서비스를 제공하는 수단으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 디지털트윈 개념을 실제 운용중인 식물공장 기류해석에 적용하여 다양한 상황에 기류를 예측할 수 있는 기류 예측 DT 모델 개발을 목표로 하였다. 이를 위해 먼저 기류 해석용 디지털트윈 수학적 형식론을 제시하고, 이를 기반으로 실제 운용중인 식물공장의 기류예측 모델링에 필요한 정보들을 명세한다. 이어서 식물공장 내 형상을 CAD로 구현하고 유동해석을 위한 전산유체역학(CFD) 구성요소들을 결합하여 DT 모델을 개발하였다. 마지막으로 DT 모델의 시뮬레이션 해석 결과를 식물공장에서 수집한 실제 기류값과 비교하는 모델의 실증 및 기계학습 기반 보정을 통해 정확도가 높은 기류 예측용 DT 모델을 완성하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.529-534
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• 2013

식물공장을 위한 회전형 조명 시스템은 기존의 식물공장 조명시스템에 무수히 많이 설치되는 LED를 대신하여 비교적 적은 양의 LED가 설치된 조명장치를 회전시켜 작물들에게 필요한 광을 공급하는 시스템이며, 기존 식물공장 조명시스템에서 발생되는 고가의 초기 설치비용을 해결하기 위한 시스템이다. 본 논문에서는 식물이 생장하는데 필요한 광합성유효광양자속(PPF)에 대하여 조사하고, 회전형 조명시스템 시제품과 광양자센서를 이용하여 조명시스템의 LED출력과 회전속도 변화에 따른 PPF의 차이를 비교, 분석하였다. 블레이드의 회전속도가 20rpm이고 LED의 출력이 IN 73%, CENTER 37%, OUT 50%일 때 모든 영역에서 $200{\mu}mol{\cdot}m^{^-2}{\cdot}s^{^-1}$의 일정한 PPF값이 공급된다는 결과를 확인하였으며, 기존의 식물공장의 조명 시스템에 비해 적은양의 LED를 회전시킴으로써 식물의 성장에 필요한 광을 제공하는데 어려움이 없다는 결과를 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7990-8000
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• 2015

식물공장은 환경적 조건을 조절하여 계절이나 장소에 관계없이 농산물을 일정하게 생산하는 식물재배 시스템이다. 식물공장에 있어서 내부의 열 유동은 식물공장의 중요한 변수이다. 본 논문에서는 다층 재배선반을 갖는 하이브리드 식물공장 내의 열유동 특성을 수치 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 열 유동 특성의 수치해를 얻기 위해 유한체적법(Finite Volume Method)을 이용하였다. 수치해석 모델에 있어서는 저 레이놀드수(low Reynolds number) ${\kappa}-{\epsilon}$ 난류모델을 이용하였으며, 해석방법으로는 비압축성 점성유동 영역과 압력경계 조건을 사용하였다. 수치해석에 있어, 3종류의 유입 공기속도와 재배선반의 위치변화에 따른 식물공장 내의 열유동 특성을 상용 프로그램인 Solid Works Flow simulation을 사용하였다. 수치해석을 통한 결론은 다음과 같다. 첫째, 송풍기를 통한 식물공장 내의 유입 공기속도를 1.6 m/s로 하였을 때, Case 3의 재배선반 배치가 비교적 균일한 온도 분포를 나타내었고, LED광만을 사용한 Case 1의 배치는 시험베드(test bed) TB2와 TB3 영역의 낮은 온도분포로 인하여 서큘레이터 등을 통한 추가적인 온도 제어가 필요할 것으로 판단되었다. 둘째, 식물재배 LED 인공광(DYLED47)의 청색광과 적색광의 비율을 1:1로 100% 구동 시, 재배선반의 평균 온도가 약 $3^{\circ}C$ 증가하였다. 본 논문은 한국산학기술학회 논문지 심사용 투고요령입니다.