본 논문에서는 광생물 반응기의 조명 시스템에 적용할 수 있는 LED(Light-Emitting Diode)와 태양광 하이브리드 광원을 이용한 도광판의 설계 및 제작 결과에 대해 보고한다. LED용 도광판 패턴을 설계하고 기존에 보고된 태양광용 도광판에 함께 중첩하여 가공하였다. 하이브리드 도광판의 출력 PFD(Photon Flux Density)를 일정하게 유지시켜주기 위한 제어 시스템을 제작하였으며, 출력 PFD 목표값을 $70{\mu}E/(m^2{\cdot}s)$로 설정하였을 경우 오차범위 ${\pm}2%$ 이내에서 제어가 이루어짐을 확인하였다.
본 연구에서는 작물재배용 단동식 유리온실 내에 LED 광원을 적용할 때, LED의 전원 공급을 위한 태양전지를 에너지 저감과 광투과율을 고려하여 Si 계열의 태양전지와 염료감응형 태양전지(DSSC)를 유리온실에 선별적 배치하고, 작물 재배에 유효한 태양전지의 광투과율을 결정하기 위해 유리온실의 천정과 측면에 대해 광투과율 변화에 따른 조도 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, 유리온실에서 주광과 인공광인 LED 광원을 모두 고려하는 경우 최적 조명제어에 따른 유리온실의 에너지 절감 효과를 분석하였다.
The paper deals with the development of the multi-layer plant production systems using a sunlight and LED. Nowadays most of plant production systems have been developed by plant factory using only LED. In case of plant factory using LED, however, the light quantity is not sufficient for various kinds of medicinal plants. In this paper, authors have tried to apply the both the luminous sources using a natural sunlight and an appropriate LED. During the daytime, a natural sunlight was applied using the Heliostat, while in the nighttime, LED was used. The proposed mixed plant production system was constructed under the various environmental conditions such as $CO_2$ distribution, temperature and humidity. Through the hybrid plant prodution systems, the growth of Ginseng plants were recorded and demonstrated by CCD camera and monitoring program.
국화생육에 있어서 LED광이 미치는 영향을 구명하기 위해서 국화 'Shinma'를 대상으로 단일광 적색광(Red) 650nm, 647nm, 622nm, 청색광(Blue) 463nm, 450nm, 백색광(White)과 혼합광(적색광(Red) :청색광(Blue)-(9 : 1, 8 : 2, 7 : 3, 6 : 4, 5 : 5), 적색광(Red) :백색광(White)-(7 : 3) 그리고 광원의 조사시간에 따른 LED효과를 구명하고자 광원 비율 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(8 : 2)의 컨트롤 베드를 3개로 구성하고, 대조구(태양광)를 포함하여 총 15개의 컨트롤 베드를 구성하여 수행하였다. 광 조사시간에 따른 생육에서는 6/6(on/off)에서 초장, 엽수, 생체 중, 엽면적이 높게 나타났지만, 전체적으로 통계적인 유의성은 인정되지 않았다. 단일광원의 경우 청색광(Blue) 450nm에서 초장과 엽면적이 가장 크게 나타났고, 근장에서는 적색광(Red) 650nm에서 가장 높게 나타났다. 그 외의 측정항목에서는 대조구(태양광)와 백색광(White)에서 높게 나타나, 단일광원에 대한 영향도 있지만, 다양한 파장대의 광원도 작물 생육에 필요한 것으로 판단된다. 혼합광의 경우 단일광과 달리 대조구(태양광)를 제외하고 적색광(Red)의 비율이 가장 높은 적색광(Red) :청색광(Blue)-(9 : 1)에서 초장이 가장 높게 나타났으며, 생체중과 건물중에서는 적색광(Red) : 백색광(White)-(7 : 3)에서 가장 높게 나타났다. 그 다음으로는 대조구(태양광)에서 높게 나타났으며, 엽면적에 있어 대조구(태양광)가 가장 높게 나타났다. 국화생육에 있어서 LED광이 미치는 영향을 구명한 결과 국화의 생장 및 형태형성에 분명히 영향을 미치는 것으로 보였으며, 단일광과 혼합광에 대해 적절한 광원의 선택은 보광의 목적이나 고품질 국화생산을 위해 필요하다고 판단된다.
LED는 오랫동안 가전제품이나 각종 기계의 표시소자로 사용되어 왔으나, 최근 LED가 고취도화 되면서 LED를 이용한 조명제품 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 본 논문에서는 RGB LED를 이용한 LED 전구를 설계하기 위해 광학설계 프로그램 LightTools을 이용하였다. RGB LED의 비율과 배치에 따른 태양광과 비슷한 백색광을 얻기 위해 RGB LED의 비율을 R:G:B=1:1.5:3, 하여 CIE 색좌표 x:y=0.342: 0.291, 색온도 5100[K]의 값을 얻었다. RGB LED의 대칭, 원형, 간격별 배열에 따른 배치를 통하여 색좌표 x:y= 0.337: 0.297인 백색광을 얻었다. 이 같은 결론을 바탕으로 RGB LED전구를 설계하였다.
피부질환 치료를 위한 광선요법은 태양광, 레이저, 형광등, UV 램프 등 다양한 광원을 이용하여 광이 피부 내에서 생화학적 반응을 촉진하는 원리를 이용하여 피부 조직의 선택적 재생 또는 파괴 등을 통해 손상된 피부를 치료하는 광 의료 기술이다. 최근 발전하고 있는 LED 광원 기술은 광선요법에서 시용되어온 광원을 대체할 수 있는 기술로 각광을 받고 있다. 이에 본 고에서는 광선요법과 관련된 기초 원리를 살펴보고, LED가 피부질환 치료용 광원으로 사용될 때 고려되어야 하는 임상적, 기술적 문제점과 다양한 피부질환 치료에 있어서 LED 광원의 역할에 대해 살펴 보았다. 아울러, 피부질환 치료용 LED 치료기 관련 국내외 연구 개발 동향과 기업들이 출시한 LED 치료기의 특성을 살펴보았다. LED 치료기 관련 표준화 동향과 국내외 지식재산권 현황을 살펴보았으며, 향후 LED 기반의 피부질환 치료기의 개발 방향을 모색하였다.
태양광발전 가로등은 태양광에너지를 사용하여 2차전지에 충전 후 램프를 통해 야간조명에 활용하는 시스템으로서 부하 단 LED 가로등을 설치하여 독립형 또는 계통연계형으로 구성할 수 있다. 태양전지모듈을 통해 발전된 에너지는 충방전 제어장치를 통해 2차전지에 충전 후 일사량 감시에 따른 발전전압과 충전전압의 비교, 또는 일몰, 일출 후 특정시간 설정으로 LED 가로등을 점등 소등을 할 수 있다. 따라서 이러한 내용을 기반으로 본 논문에서는 신재생에너지 활용 및 저장기능을 이용한 교육용 모의 태양광발전 가로등 설계 및 제작을 통해 대학의 학생들에게 1) 태양광을 포함한 신재생에너지를 이용하여 전기에너지로 활용하는 에너지 변화의 흐름 이해, 2) 신재생에너지 이해 및 관련 제품의 기초설계와 제작 응용력 함양, 3) 전력변환을 통한 신재생에너지 활용과 하드웨어 제작을 통한 실습과 분석력 강화를 심어줄 수 있다.
LED is expected as an environmentally friendly next generation light source with its good reliability and long lifetime. The light sources for illumination have a variety of applications in the indoor and outdoor, and the variation of optical power and color rendering of the light source limits their applications. Therefore, it is necessary to research the LED lamp and its luminaire to minimize the variation of dynamic characteristics and to improve the color rendering due to that illuminating environment. Daylight is very good light source to human and can be used as primary or a secondary light source with benefits of energy, productivity and health.This paper presents the design method of LED lighting system to improve poor property in terms of CR(color redering) characteristic to use daylight effectively.
본 논문에서는 이동 로봇의 위치 추정을 위해 LED를 이용한 가시광 통신에 의해 로봇의 위치를 확인하고 광센서를 이용하여 로봇의 이동 경로를 추정하는 시스템을 제작 하였다. 제작된 위치확인 시스템은 외부 빛인 태양광과 형광등의 영향은 없었으며, 실험에 사용된 4개의 LED는 다른 신호를 전송하므로 로봇의 위치를 확인할 수 있었고, 광센서를 사용하여 로봇의 이동경로를 실시간으로 추적 할 수 있음을 실험을 통하여 확인하였다.
반사형 및 태양광 LED 도로 표지병은 도로 환경에 대한 시인성 확보 방법 중 하나로 사용되고 있다. 도로 표지병은 반사형 과 태양광 LED의 개별 제품으로는 범용성, 효율성, 간편성 및 시인성에 대한 장, 단점이 존재 하나 해당 부분 이외에 사고 후 2차 사고 방지 및 기타 교통 시스템과의 연계를 통한 확장성을 가지기 어렵다는 공통적인 단점을 가지고 있다. 본 논문은 기존 태양광 LED 도로 표지병에 RF 방식의 통신을 사용한 무선 제어 기능을 내장한 도로 표지병과 이를 제어하는 시스템에 대해 제안하였다. 제안된 시스템을 스마트 도로 표지병 시스템이라 하였으며 기존 태양광 LED 도로 표지병에 RF 방식의 통신 기능을 내장하여 중앙 통제실과 연계된 중앙제어장치 및 중계기를 통하여 해당 기기를 제어 할 수 있다. 또한 도로 상태에 따라 점등 방법, 색상 등의 제어가 가능하기 때문에 도로의 상태를 운전자에게 제공하여 사고 후 2차사고 방지에 대한 기능을 수행할 수 있다. 또한 LED 및 RF통신의 지속적인 전력 소모량을 최소화 하는 기능을 추가 하였다. 제안된 시스템의 유효성을 검증하기 위해 시작품을 제작 하였으며 기존의 시인성 확보를 통한 사고 방지 기능 외에 기타 교통 시스템과의 연계에 의한 사고 후 2차사고 방지 기능에 대학 역할이 가능함을 확인 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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