• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.7-7
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• 2019

우리나라에서의 대마는 마약류로 분류되어 기호용과 의료용 모두 법적인 제재를 받아왔으나 최근에 의료용 대마가 법적으로 허용이 되어 환자들에게 처방 받을 수 있게 되었다. 하지만 우리나라 사람들에게 대마는 환각성분을 가진 마약류로 깊이 인식되어 왔으며 의료용 대마에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 노지재배에서 발생할 수 있는 범죄의 위험성, 자연교배에 의한 품질저하를 피할 수 있으며 재배조건(양액, 광조건, 광주기, 대기환경조성) 등을 제어할 수 있는 밀폐형 LED 식물공장은 의료용 대마 생산에 제일 적합한 모델이 될 수 있다. 식물체의 광합성은 가시광선 중 특정 파장 450nm 청색광과 660nm 적생광을 주로 이용하며 'LED (Light Emitting Diode) 발광다이오드'는 식물체의 광합성에 적합한 파장으로 광원을 조사할 수 있는 장점이 있다. 이러한 LED를 이용한 광합성은 식물체의 2차 대사물질 Anthocyanins, phenolic compounds 등의 향상과 생육에도 긍정적인 영향을 미치며 식물 뿐만 아니라 광합성을 하는 미세조류(micro algae)에서도 이용이 가능하며 해마토 코쿠스(Hematococcus)의 세포증식과 항산화물질 아스타잔틴(astaxathin)생산에 유용하게 쓰이고 있다. 최근 미국과 다른 나라에서도 기호용, 의료용 대마사업에 대한 관심이 높아지고 있으며 캐나다와 미국에서는 밀폐형 유리온실과 식물공장을 이용한 의료용 대마를 생산, 추출, 가공까지 하여 산업적인 영역을 넓히고 있는 실정이다. 특히, 실내재배에서는 광원이 필수적인 요소이며 식물생육에 선택적인 파장을 조사할 수 있는 LED와 재배조건을 정밀하게 제어할 수 있는 밀폐형 식물공장을 이용한 의료용 대마 생산에 대한 연구가 절실히 필요한 시점이다.

• 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.

• 융합정보논문지
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• 제7권1호
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• pp.49-54
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• 2017

본 논문에서는 LED 식물공장과 연계하여 식물재배를 환경을 제공받고 사용자는 원격으로 식물재배에 참여함으로써 개인적인 취미생활을 영위할 수 있는 시스템을 제안한다. 제안 시스템은 아두이노를 기반으로 다양한 센서들을 통해 식물의 생장상황을 모니터링하고 식물생장에 필요한 재배환경을 원격으로 조정함으로써 식물재배 및 수확에 대한 대리만족을 느낄 수 있게 하였다. 한편, 식물공장은 유휴의 공간을 온라인으로 개인에게 유료 분양함으로써 일정한 소득원을 확보하게 되어 상호 이득이 되는 구조를 제안한다. 결론적으로 본 논문은 아두이노와 안드로이드 애플리케이션(앱)을 이용하여 원격 식물재배 위탁시스템의 시작품을 제작하여 보임으로써, 제안 시스템의 실현가능성을 보이고 향후 이를 이용한 LED 식물공장의 대중화 및 사업 영역확장에 기여 할 것이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.845-848
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• 2013

오늘날 국내외적으로 심각한 기후변화로 인하여 안정적인 식량 확보를 위한 수단으로써, 1년 내내 계획적 식물재배가 가능한 공장형 식물공장의 필요성이 크게 증대 되고 있다. 또한, 도시 내 빌딩에서도 설치 운영 가능한 식물공장은 단위 면적당 생산성을 크게 향상 시키며, 유통 비용 절감과 제품신선도를 유지할 수 있는 장점을 갖는다. 이런 빌딩형태의 식물공장에는 태양광을 대신하는 인공조명이 필수적이다. 식물 공장용 인공광원으로 요즘, 에너지 효율이 높고 재배 식물에 적합한 최적의 파장을 선택적으로 공급 할 수 있는 LED(Light Emitting Diode) 조명이 각광 받고 있다. 본 논문에서는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 원격에서 재배 식물에 최적인 환경을 제공하기 위한 시스템에 대해 기술하였다. LED 조명과 $CO_2$, $O_2$, 온도, 습도, 조도센서, 색상센서들은 설치 및 유지 보수가 쉽도록 지그비(ZigBee) 네트워크로 구성하였으며, 이더넷 게이트웨이를 통해 인터넷에 연결되도록 하였다. 또한 식물 공장은 특성상 좁은 실내 환경에 많은 수의 LED 조명들이 밀집되어 설치 운영된다. 이런 운영 환경을 감안하여 LED 제어를 위한 데이터의 송수신에는 유선과 무선 네트워크를 혼용함으로써 무선 노드들의 데이터 전송 트래픽 부담을 줄일 수 있도록 하였다.

• 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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• 제17권11호
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• pp.368-375
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• 2016

본 연구는 식물에 대한 LED 광색별 성장을 실험하여 효율적인 식물공장 광원에 대한 기준을 제시하기 위하여 수행되었다. 실험은 Red-LED와 Blue-LED, White-LED 광환경에서 식물의 성장과 이산화탄소 감소를 측정하여 확인하였다. 식물의 성장은 Red-LED에서 성장이 가장 높게 나타났다. White-LED는 Red-LED와 유사한 경향을 보였지만, 시간이 경과 할수록 Red-LED의 성장이 높은 경향을 보였다. Blue-LED는 가장 낮은 성장을 보였다. 그리고 혼합광과 단색광의 광합성정도를 확인한 결과 Red-LED와 Blue-LED를 조합한 광원에서 이산화탄소 감소가 높게 나타났으며 적색광이 많을수록 이산화탄소의 감소도 높게 나타났다. 이와 같은 실험 결과 토대로 혼합광과 백색광에서의 성장을 비교 측정한 결과, 적색 4개, 청색 2개의 비율의 광원에서 식물의 성장이 높게 나타났다. 따라서 식물공장에서 식물의 효율을 높이고 성장을 촉진하기 위해서는 백색의 단색광을 사용하는 것 보다 적색광을 사용하거나, 적색과 청색을 혼합하여 사용하여 파이토크롬 효과를 높이는 것이 바람직하다는 것이 확인되었다. 특히 백색광만 사용하는 경우 성장 초기에는 한해서 사용해야 하며 성장이 잎이 커짐에 따라 적생광이 강한 광을 사용하는 것이 효과적이다.

• 한국감성과학회:학술대회논문집
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• 한국감성과학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.54-55
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• 2011

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1419-1426
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• 2012

KNU 식물공장 모델의 냉난방 에너지 부하를 DesignBuilder를 이용하여 해석하였다. 실내설정온도, LED 보광주기, LED 보광량, 유리외피의 구조에 따른 에너지 소모량을 분석하였다. LED 보광이 없는 식물공장의 실내설정온도를 상추의 적정 생육온도인 $20^{\circ}C$를 중심으로 $15^{\circ}C$, $25^{\circ}C$로 변화시키면서 일정온도로 유지하는데 필요한 연간 냉난방부하를 분석하였다. $15^{\circ}C$일 때 냉방부하, $25^{\circ}C$일 때 난방부하가 가장 크게 나타났다. 상추 재배에 필요한 LED 보광 적용 시 난방부하는 감소하지만 냉방부하가 약 6배 증가한다. 또한 LED 보광 시 주간보다는 야간보광이 냉난방부하 감소에 유리한 결과를 주었다. 식물공장 외피가 냉난방부하에 미치는 영향을 비교하기 위하여 다섯 가지 종류의 외피를 적용하여 계산하였다. 이중창호의 열관류율이 작을수록 식물공장의 난방부하는 감소하고 냉방부하는 증가하였다. 재배할 작물의 적정생장온도 설정, LED 및 재배설비의 내부발열량에 따른 적절한 외피선택, 다양한 패시브 및 액티브 에너지 절감기술의 적용으로 냉방부하를 감소시키는 것이 식물공장 운영에 중요한 요소로 판단된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.569-572
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• 2012

식물공장의 다양한 건물형태에 따른 냉난방부하의 차이를 DesignBuilder를 이용하여 해석하였다. 엽채류 중 상추의 생육 적정온도인 $20^{\circ}C$를 실내온도로 설정하고 식물공장 외벽에 단일창호를 적용하여 온실형태에 따른 냉난방부하 변화를 계산하였다. 보광이 없는 건물자체의 냉난방부하를 계산한 결과 KNU 식물공장 단위유닛과 반원 온실형 식물공장이 냉방부하가 가장 적었다. 보광 적용 후에는 전반적으로 KNU 식물공장 단위유닛과 직사각형 식물공장이 양호한 냉난방 성능을 보여주었다. KNU 식물공장 창호의 면적이 와이드 스팬형보다 크기 때문에 건설비용의 증가가 예상되지만 회전형 스마트 조명 제어시스템을 적용하게 되면 재배면적을 넓히고 공간활용에 유리하다. 또한 LED 사용량을 줄일 수 있어 냉방부하와 보광에 드는 비용을 절감할 수 있다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
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• pp.425-428
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• 2011

회전식 스마트 조명 시스템은 기존 식물공장에 무수히 많이 설치되는 LED와 형광등을 대신하여 비교적 적은 양으로 설치된 LED와 형광등을 회전시키는 시스템으로써 작물 재식판의 작물들에게 필요한 광을 회전하며 공급하는 방법이다. 이로 인하여 식물공장에 조명 시스템을 설치할 때 방생되는 고가의 초기 설치비용을 해결하고자 하는 시스템이다. 본 논문에서는 식물이 생장하는데 필요한 광량과 광속, 광양자속 밀도를 계산하고 블레이드에 설치되는 LED의 개수를 설정하였으며, 조명 시뮬레이션 프로그램 Relux를 이용하여 조명 장치가 회전함에 따라 조명장치의 중심과 바깥쪽에 생기는 광량의 차이를 확인 하였다.