스마트온실 생산성 향상 지표와 경영체의 생산량 간의 영향관계 - 전라남도 파프리카 경영체를 중심으로 -

하지영,이승현,김덕현,이혜림 한국품질경영학회 2019 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2019 No.-

국내 농업경영체에 스마트온실의 도입이 증대되는 가운데 스마트온실의 생산성 향상을 위한 생육 빅데이터 수집 및 분석 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 생산성 향상은 생육환경뿐만 아니라 다양한 요인들을 고려할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 하지영 외(2019)가 4M을 기준으로 개발한 스마트온실의 생산성 향상 지표을 기준으로 스마트온실 경영체에 대입하여 지표와 생산량 간의 영향관계를 확인해 보고자 한다. 이를 위해 국내에서 가장 먼저 스마트온실을 도입한 파프리카 작목을 중심으로 전남지역 스마트온실 13개 경영체를 조사대상으로 선정하였다. 경영체의 경영성과 분석 결과에서 10a당 생산량을 기준으로 세집단(상,중,하)으로 구분한 뒤 지표를 대입하여 분석하였다. 하지영 외(2019)의 지표에서 가중치가 높은 부문은 인력 .203점, 설비 .440점, 방법 .254점, 자재 .103점 순으로 설비가 가장 높게 나타났다. 가중지표에 따른 세 집단 간 차이를 보면, 하위집단 3.00점, 중위집단 3.04점, 상위집단 3.06점으로 집단 간 지표 점수의 차이가 있는 것을 알 수 있었다. 다음으로 지표와 생산량 증대 간의 영향관계 검증을 위해 회귀분석을 실시 한 결과, 생산성 지표를 관리를 잘 할수록 생산량 증대에 유의미한 영향(B=16.667, t=2.400, p<.035, F=5.761, R2=.344)을 미치는 것으로 나타났다. 이는 생산량이 높은 경영체일수록 지표 상 가중치가 높은 부문에 대하여 관리를 잘 하고 있음을 알 수 있다. 따라서 스마트온실 도입 경영체의 생산량 확대를 위해서는 4M기준의 생산성 향상지표를 토대로 정책에 대한 지원방안을 모색하였다. 본 연구의 한계점은 특정지역의 파프리카 농가를 대상으로 했다는 점과 표본의 수가 작아 차이검증에서도 통계적인 의미는 확인하지 못하였다는 점이다. 향후 연구에서는 전국의 스마트온실을 대상으로 분석해 보고자 한다. 본 논문은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원사업의 지원을 받아 연구되었음(과제번호 319002-01-1-HD0c0).

스마트온실의 경영 최적화를 위한 컨설팅 모델 개발방안

하지영,이승현,김덕현,이혜림 한국품질경영학회 2020 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2020 No.-

현재 스마트온실 관련 공공기관에서는 시설원예 분야의 스마트온실에서 수집된 데이터들 간의 관계성을 분석하여 생산성 향상 모델 개발, 시설 환경 개선, 재배기술 컨설팅 등을 실시하고 있다. 그러나 데이터 수집은 재배, 기술, 경영 등 분야별로 개별적인 이루어지고 있어 데이터 간 연계성이 낮고, 중복된 데이터 수집으로 농가의 피로도가 높아 데이터의 신뢰성이 낮아질 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 스마트온실 경영체에서 수집된 경영현황 및 생육환경 등의 정보를 데이터 수집 조사요원, 스마트 온실 담당 공무원, 컨설턴트가 공유할 수 있도록 함으로써 신속·정확한 경영지원이 이루어질 수 있는 최적화된 컨설팅 모델을 개발하고자 한다. 컨설팅 모델의 개발방향은 다음과 같다. 경영 최적화는 생산성 향상과 직결되므로 생산량 증대, 비용절감, 품질향상 측면에서 컨설팅 구조를 RADS(Research-Analysis-Diagnosis-Solution)으로 구성하였다. Research 단계는 작기별 생육데이터 조사와 경영성과 조사를 실시할 수 있도록 설계하였고 스마트온실 조사요원의 영역이다. Analysis 단계는 Research단계에서 수집된 데이터를 기반으로 생산량·품질의 영향요인 분석과 비용절감 활동의 영향요인 분석(정량·정성)이 이루어지며 Diagnosis 단계에서 경영체 진단과 Solution 단계에서 경영 최적화를 위한 제안이 이루어진다. 분석단계 이후 부터는 컨설턴트 영역(담당공무원, 교수 민간전문가 등)이다. 컨설팅 양식 구성은 첫째, 기본현황은 일반정보, 스마트온실 구축 현황·비용이고, 둘째, 경영조사·분석은 유동비용, 노임(상시·일시 고용인력), 총수입, 10a당 소득조사결과, 타농가와 소득비교 등이다. 셋째, 생육데이터 수집·분석은 품목별 수집항목 모니터링(환경, 생육), 환경과 생육의 관계분석이다. 생육데이터 수집영역은 환경데이터(센서, 가공), 생육데이터(기본, 정밀), 생산량데이터 등이고, 분석영역은 환경, 생육, 출하량 모니터링 분석, 환경과 생육의 관계 분석 등이다. 넷째, 경영체 진단 및 제안은 컨설팅 개요, 생산성향상 측면에서 진단 및 제안, 경영체의 강점, 현장사진, 기타 요구사항 등이다. 이 때 컨설턴트는 생산성향상 측면에서 수량증대·품질향상(환경설정, 생육, 재배/병해, 생산량)과 비용절감(생산비, 경영비)을 집중적으로 진단 및 제안을 한다. 이와 같은 컨설팅 모델을 바탕으로 스마트온실의 체계적·효율적인 운영기반이 마련될 수 있을 것이며, 관련 담당자는 실시간 품목별 스마트온실의 누적 데이터를 분석하여 스마트온실 경영최적화를 위한 통찰(insight)를 얻을 수 있을 것이다.

지능형 로봇 표준 분석을 통한 스마트 온실 로봇 적용 연구

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),이시영 ( Siyoung Lee ),홍영기 ( Young Ki Hong ),김현종 ( Hyunjong Kim ),김국환 ( Gookhwan Kim ),이명훈 ( Meonghun Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

지능형 로봇은 스스로 외부환경을 인식하여 판단하고 동작하는 기계로 정의된다. 최근 4차 산업혁명 시대를 대비하여 다양한 산업분야에서의 로봇을 활용하기 위한 시도가 증가하고 있다. 농업분야에서도 스마트온실에 적용 가능한 로봇에 대한 연구 개발 활발히 이루어지고 있다. 스마트 온실은 다양한 농업환경 중 로봇의 우선 적용가능성이 높다. 스마트 온실은 생육 환경조절이 가능하기 때문에 연중 생산이 가능하여 로봇의 활용 빈도가 높다. 그리고 로봇을 운용하기 위한 조건이 노지에 비해 우수하다. 본 연구에서는 스마트 온실 중 연동온실을 대상으로 하였으며, 한국에서 시설 채소 생산량이 높은 토마토와 파프리카를 우선적용 대상으로 하였다. 로봇의 운용 효율 향상과 안전성 확보를 위해서는 온실의 운용 환경에 대한 분석이 필요하며 이를 기반으로 로봇의 성능과 안전성을 평가할 수 있는 기준 지표 수립이 필요하다. 이에 본 논문에서는 국내ㆍ외 로봇 및 농업기계 표준과 평가 기준들에 대한 분석을 실시하였다. 또한 로봇 적용이 가능한 시설 온실 유형분석을 통하여 주요 온실의 농작업별 적용 가능 로봇과 온실 유형을 분류 하였다. 시설온실 로봇 운용을 위한 성능 및 안전 요소 설정을 위해 국제(ISO) 표준 25종, 국내(KS) 표준 39종에 대한 분석을 실시하였고, 이중 시설온실 로봇 적용 가능 대상 표준을 도출 하였다. 이에 로봇의 정의 및 분류 관련 KS B ISO 8373 등 8종의 표준과 안전 관련 KS B 6935 등 4종의 표준 그리고 성능 평가 관련 KS B ISO 18646-1 등 13종 의 표준을 기준으로 시설온실 기준 지표를 수립하였다. 수립된 기준은 성능, 안전성, 품질 지표이다. 성능은 로봇의 요구 성능에 대비 실제 구현정도를 평가하기 위한 기준으로 일반성능규격과 특수성능규격으로 나누어 지표를 설정하였다. 품질은 로봇의 요구 수명 만족도에 대한 기준으로 한계시험규격과 수명시험규격으로 나누어 지표를 설정하였다. 마지막으로 안전성은 로봇 사용시 작업자(사람)에게 위협을 가할 수 있는 항목들에 대한 점검 규격을 설정하였다. 본 연구를 통하여 스마트 온실 로봇 적용을 위한 기준 가이드를 제시할 수 있을 것으로 판단되며, 추후 실증 테스트를 통하여 정량적인 최소 기준 값을 제안할 예정이다.

스마트 온실 지능형 추론 플랫폼을 위한 환경 데이터의 영향력 분석

임종태(Jongtae Lim),최지현(Jihyeon Choi),최환용(Hwanyong Choi),정상준(Sangjun Chung),이서희(Seoheui Lee),황현중(Hyunjung Hwang),RETITI DIOP EMANE Christopher,김윤아(Yuna Kim),유재수(Jaesoo Yoo) 한국콘텐츠학회 2023 한국콘텐츠학회논문지 Vol.23 No.7

최근 스마트 온실의 자동 제어가 중요하게 연구되고 있다. 스마트 온실의 자동 제어를 위해서는 최적의 환경을 정의하는 것이 중요하다. 하지만 스마트 온실 최적의 환경은 다양한 요인들에 의해 변경되기 때문에 이를 고려한 스마트 온실 제어 모델이 필요하다. 본 논문에서는 스마트 온실 지능형 추론 플랫폼을 위한 환경 데이터의 영향력 분석을 수행한다. 이를 위해 스마트 온실 자동 제어를 위한 스마트 온실 지능형 추론 플랫폼을 소개한다. 또한 기존 연구 분석을 통해 어떤 환경이 작물의 생장에 영향을 주는 요인으로 연구되었는지 분석한다. 분석된 내용을 바탕으로 스마트 온실 데이터와 기계학습 방법을 통해 작물 생장 예측 모델을 구축하고 각 환경에 대한 영향력을 평가한다. 평가 결과, 온도, 습도, CO₂가 중요한 환경 변수로 분석되었으며 시계열 학습 방법들이 모델을 생성하는데 유용함을 확인했다. Recently, an automatic control of smart greenhouses have been studied importantly. To automatic control of smart grreenhouses, it is important that the definition of the suitable environment for crop’s growth. However, suitable environment is changed according to various reason. So, we need to consider the various environmental data to design the smart greenhouse control model. In this paper, we analyze the influence of environmental data for the smart greenhouse intelligent inference platform. First, we introduce the smart greenhouse intelligent inference platform. In addition, we analyze the existing researches to derive the environmental data which is used to predict the crop’s growth. We construct crop’s growth prediction models and evaluate their influence based on the derived environmental data. As a result, temperature, humidity, and CO₂ were analyzed as important environmental variables, and it was confirmed that time series learning approaches were useful in constructing models.

로봇 적용을 위한 스마트 온실 유형 분석

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),이시영 ( Siyoung Lee ),김국환 ( Gookhwan Kim ),이명훈 ( Meonghun Lee ),김현종 ( Hyunjong Kim ),홍영기 ( Young Ki Hong ),유병기 ( Byeong Kee Yu ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

국내 농업인구 감소와 고령화, 기후 변화 등에 따른 농업생산성 저하와 식량자원 확보 어려움에 대한 기술적 대안이 요구되고 있다. 이러한 농업 현안 문제 해결을 위해 ICT 융복합 등을 적용하여 농업생산시설에 대한 스마트, 지능화에 대한 다양한 기술개발들이 활발히 추진되어지고 있다. 본 논문에서는 농업생산시설 중 시설온실에 로봇을 적용하기 위한 사전연구로 로봇 적용을 위한 스마트 온실 유형에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해 내재해형 규격 인증기준을 만족하는 시설 온실 중 로봇을 우선적으로 적용 가능한 온실들에 대한 설정을 위한 분석을 실시하였다. 시설온실에서 재배되는 작물 중 본 연구에서 우선 적용한 작물은 토마토, 파프리카, 딸기, 참외이다. 첫 번째로, 온실 규격별로 권장되는 작물별 농작업 빈도 및 농작업 로봇화의 기술적 난이도 분류를 실시하였다. 농작업 빈도가 높고, 기술적 난이도가 쉬운 작업 순으로 분류하면 방제, 이식, 청소, 모니터링, 전지, 수확 순으로 로봇기술 적용이 가능할 것으로 판단된다. 두 번째로, 재배 방식에 따른 로봇의 이동 특성에 대한 분석을 실시하였다. 시설온실의 경우 토경, 수경 그리고 배지를 활용하여 재배되고 있다. 토경의 경우 대부분 단동 비닐온실에 많이 적용되며, 로봇 이동시 주행 노면의 조건이 일정하지 않는 특징이 있다. 수경과 배지의 경우 대부분 연동 비닐온실에 많이 적용되며, 로봇 이동시 주행 노면의 조건이 포장 도로 또는 철재 레일(온수파이프)로 주행 노면 조건이 정량화되어 있는 특징이 있다. 마지막으로 시설온실에서 활용되어지는 로봇들의 환경요구 조건 및 이동특성에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해 서비스 로봇의 표준(KS B ISO 8373)을 기준으로 적용 가능한 로봇에 대한 기준을 수립하였다. 분석 결과를 바탕으로 로봇의 스마트 온실 적용을 위한 목표설정을 하였다. 의도한 농작업을 수행하기 위해 2축 이상의 구동기구를 포함하여 프로그램에 의해 구동되는 형태를 농업용 로봇으로 정의하였다. 단동온실의 경우 주행 노면이 불규칙하기 때문에 우선 적용 대상으로 모노레일 구동 방식의 방제, 이송 작업 로봇을 선정하였다. 그리고 연동온실의 경우 주행 노면이 정형화되어 있기 때문에 바퀴 구동 방식의 방제, 모니터링 로봇을 선정하였다. 추후, 본 연구에서 분석된 내용을 바탕으로 시설온실의 로봇적용을 위한 안전성 기준 수립 연구를 수행할 예정이다.

클라우드를 활용한 고온 극복형 온실의 스마트팜 기술적용과 데이터 저장

백정현 ( Jeong Hyun Baek ),이상규 ( Sang Gyu Lee ),곽강수 ( Kang Su Kwak ),이현동 ( Hyun Dong Lee ),김상철 ( Sang Chul Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

농업 생산에 영향을 미치는 요인 중의 하나가 다양한 환경변화를 꼽을 수 있다. 현재 국내의 자연 환경은 전체적으로 고온의 이상 현상을 보이고 있으며, 또한 기존의 온난 생육 환경 작물이 한랭한 지역으로 점차 옮겨 재배하는 추세에 있다. 국립원예특작과학원에서는 폭염, 가뭄 및 집중호우 등의 환경 변화에 따른시설 작물의 피해를 저감하기 위해 고온 극복형 온실을 구성하고, 채소 및 화훼 등의 적용 가능 작물을 실증하고 있다. 이러한 고온 극복형 온실에서 생산되는 생육 환경 데이터를 수집하기 위해 스마트팜 기술을 적용하고, 클라우드 시스템에 수집되는 데이터를 저장하고, 관리할 수 있도록 하고자 한다. 본 연구는 고온 극복형 온실의 A동(3,328㎡)과 B동(2,160㎡)에 재배하고 있는 화훼작물인 장미와 채소작물인 딸기의 생육 환경 데이터를 수집하고, 기존 온실 환경과 비교 및 분석하기 위해 농업공학부에서 개발한 1세대 한국형 스마트팜 시스템을 설치하였다. 고온 극복형 온실의 데이터는 외부에 온도, 습도, 풍향, 풍속 및 일사량 센서 1세트, 온실 내부는 5개 구역에 온도, 습도 각 1개 세트와 온실 중앙에 CO2 센서 1개, 지하부에는 지온, 지습, EC센서 3개 세트를 설치하여 데이터를 전송할 수 있도록 하였다. 각 온실의 내외부 및 지하부 센서로부터 수집된 데이터는 온실 내부에 설치된 센서 게이트웨이로 시간대별로 전송한다. 게이트웨이에서는 농업공학부에 구축된 클라우드 기반 데이터베이스로 데이터를 저장하기 위해 데이터 통신프로토콜의 헤더에 수집 구역과 센서 종류에 대한 값을 생성하고, 메시지부에는 센서로부터 수집된 값을 저장하여 전송하도록 하였다. 저장된 데이터는 클라우드의 대시보드를 활용하여 시계열을 기반으로 각 동별 및 센서 종류에 따라 가시화하여 작물 생육 환경을 모니터링할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 고온 극복형 온실에 농업공학부에서 개발한 스마트 온실 기술을 적용하여 데이터를 클라우드 시스템의 데이터베이스로 수집, 저장 및 가시화하였다. 이는 고온 극복형 온실 내부의 지상부 및 지하부의 작물 생육 환경을 시간대별로 모니터링하고 분석하여, 최적의 온실 환경 제어 알고리즘 개발을 위한 기초 연구로 수행하였다.

온실구조기준 및 온실공사 품셈을 활용한 스마트 온실 단가 현실화 연구

이철성,김혁,신승욱,박미란 한국농촌건축학회 2022 농촌건축 : 한국농촌건축학회논문집 Vol.24 No.2

This study analyzed the effects of building and greenhouse structural code on the structural design and the greenhouse construction cost. The over-design possibility of greenhouse was analyzed when building structural code was applied using standard smart greenhouse drawings. The possibility of decrease in greenhouse construction cost was investigated if the currently applied building structural code was replaced with greenhouse structural code. As a result of comparing the member sizes with the standard drawings, building structural code was designed with 13%~74% more steel than greenhouse structural code. When building construction estimate was replaced with greenhouse construction estimate, it was possible to reduce the total construction cost of the glass greenhouse by 17% and that of the vinyl greenhouse by 14%. Since there is no standard construction estimate suitable for greenhouses, the wage unit price is set excessively, and the construction cost of the smart greenhouse is increasing. In conclusion, it is necessary to establish greenhouse structural code and greenhouse construction estimate to lower the greenhouse construction cost.

스마트 온실 이송 로봇의 경제성 분석 연구

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),홍영기 ( Young Ki Hong ),김국환 ( Gookhwan Kim ),권경도 ( Hyunjong Kim ),서다솜 ( Dasom Seo ),강예지 ( Yeji Kang ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

최근 4차 산업혁명 시대를 대비하여 다양한 산업분야에서의 로봇을 활용하기 위한 시도가 증가하고 있다. 농업 분야에서도 스마트 온실에 적용 가능한 로봇에 대한 연구 개발 활발히 이루어지고 있다. 스마트 온실은 생육 환경조절이 가능하기 때문에 연중 생산이 가능하여 로봇의 활용 빈도가 높다. 본 연구에서는 스마트 온실에서 작물 운반을 위한 로봇의 실용화 향상을 위한 경제성 분석을 수 행하였다. 이송 로봇의 적용대상 작물로 토마토와 딸기를 선정하였으며, 온실의 구조는 내재해규격 온실 중 선도농가들이 가장 많이 활용하고 있는 연동 온실을 채택하였다. 로봇의 경제성 분석을 위해 온실 약 630평 공간을 기준으로 행인거터(배드) 길이, 재식 간격 등 로봇의 이동거리 및 운용조건을 설정 하였다. 작물의 재배 구간 길이는 50m, 행인거터의 간격은 약 1.4m이며 양쪽으로 배치되어 있으며 총 행인거터의 개수는 32개이다. 로봇이 이동하는 공간은 행인거터 사이를 이동하기 때문에 로봇이 이동해야 하는 구간은 30구간이며, 이때 총 이동 거리는 약 3,050m 정도이다. 그리고 이송 로봇에 1회 최대 적제량은 120㎏으로 설정하였다. 수확작업은 숙련자 기준으로 딸기(6초/개)와 토마토(20초/개)의 실제 수확 시간을 측정하여 산술 평균값을 도출하였다. 이를 바탕으로 이송 로봇을 활용할 때와 그렇지 않을때에 대한 경제성 분석을 위해 공정시뮬레이션을 실시하였다. 단 수확 작업과 운반 작업 수행 인력은 별도로 실시하였으며, 이때 수확작업의 연속성을 위해서 수확 작업자 1명에 운반 작업자 2명 그리고 수확 작업자 1명에 이송 로봇 2대를 기준으로 실시하였다. 초기 로봇 도입 비용 은 목표 가격인 1,500만원으로 설정하였으며, 로봇의 운영비용은 로봇 기계부품 고장율 2%(B10) 적 용하였으며 감가 12%를 적용하였다. 분석 결과 로봇이 인력작업 대비 손익분기점은 토마토는 약 3.9년, 딸기는 4.6년이 도출되었다. 이를 통하여 로봇의 최소 요구 수명은 5년으로 분석되었다. 본 연구를 통하여 스마트 온실용 이송, 운반 로봇의 상용화를 위한 요구 수명 및 가격 설정 기준 및 방향을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

스마트 온실용 작물 모니터링 로봇 연구

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),이시영 ( Siyoung Lee ),홍영기 ( Young Ki Hong ),김현종 ( Hyunjong Kim ),김국환 ( Gookhwan Kim ),이명훈 ( Meonghun Lee ),서다솜 ( Dasom Seo ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

최근 4차 산업혁명 시대를 대비하여 다양한 산업분야에서의 로봇을 활용하기 위한 시도가 증가하고 있다. 농업분야에서도 스마트 온실에 적용 가능한 로봇에 대한 연구 개발 활발히 이루어지고 있다. 스마트 온실은 생육 환경조절이 가능하기 때문에 연중 생산이 가능하여 로봇의 활용 빈도가 높다. 본 연구에서는 스마트 온실에서 작물 모니터링을 위한 로봇 연구를 위해 토마토 인식 및 수확량 예측 로봇 구현과 로봇의 최소 성능 요구 조건에 대한 연구를 수행하였다. 토마토 인식 및 수확량 예측 로봇은 로봇 구동부, 영상 수집부, 영상 무선 통신부로 구성하였다. 스마트 온실의 작물 사이를 이동하기 위해 온수파이프 위와 콘크리트 노면을 동시에 이동하기 위해 이중바퀴 구도의 로봇 구동 플랫폼을 활용하였으며, 근접센서를 이용하여 온수파이프의 시작부분과 끝부분을 인지하여 자동 주행이 가능하도록 하였다. 영상 수집부는 FHD 해상도의 카메라를 적용하였으며, 로봇 구동시 노면 조건 및 외부 장애물에 의한 진동에 대비하기 위해 3축 짐벌을 적용하였다. 마지막으로 수집된 영상은 라즈베리파이를 이용하여 무선 통신으로 영상을 중계하여 분석용 PC로 전송한 후 인공지능 모듈 중 Fast R-CNN을 활용하여 토마토를 인식하고 HSV 컬러코드 기법을 활용하여 과실의 숙도를 판정할 수 있도록 하였다. 이렇게 제작되어진 로봇을 활용하여 토마토 테스트 온실에서 현장 평가를 실시하였다. 현장 평가를 통하여 도출된 문제점과 요구되어지는 성능을 정리하여 작물 모니터링 로봇의 최소 성능 요구 조건 및 평가 방법에 대한 연구를 수행하였다. 이에 스마트 온실용 작물 모니터링의 최소 가반 중량, 이동 속도, 위치 정밀도 그리고 영상 수집 장치의 진동 특성 등에 대한 요소들을 도출하였다. 도출된 요인들은 국내ㆍ외 로봇 및 농업기계 표준을 기반으로 하여 적용 가능한 요소들을 선정하였으며, 이에 따른 평가 방법을 적용하였다. 본 연구를 통하여 추후 스마트 온실용 모니터링 로봇의 개발 기준 및 방향을 제시 할 수 있을 것으로 판단되며, 요구 조건 및 성능 평가 방법은 실용화에 많은 도움이 될 것으로 판단되어진다.

스마트 온실 양액 공급장치 인터페이스 표준 고도화 연구

김경철 ( Kyoung Chul Kim ),홍영기 ( Young Ki Hong ),김현종 ( Hyunjong Kim ),김국환 ( Gookhwan Kim ),서다솜 ( Dasom Seo ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

최근 다양한 스마트팜 관련 기술의 개발이 증가하고 있으며, 이를 농업 현장에 활용하기 위한 산업화 요구가 증대되고 있다. 이에 스마트팜 관련 다양한 기기들과 기자재들이 스마트 온실에 적용되고 있다. 최근, 대부분의 산업 도입기 기술 또는 제품들이 겪고 있는 현장에서의 상호 운용성 및 호환성 문제가 스마트 온실에서도 발생하고 있다. 이는 기술 활용 농가들의 비용 부담 및 제품 개선을 위한 기기 교환에 문제로 이어질 수 있다. 이러한 이유로 스마트 온실 관련 산업 표준의 필요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 스마트 온실에서 생육에 가장 중요한 장치 중 하나인 양액공급장치의 인터페이스 및 데이터의 호환성 확보를 위한 고도화 연구를 실시하였다. 스마트 온실의 양액 공급장치는 원예작물 생육을 위한 관수 및 양액을 공급하며, 이때 EC와 pH를 조절하여 식물의 생육에 직접적인 영향을 주는 장치이다. 이를 효율적으로 제어하며 동시에 농업 현장에서의 호환성 확보를 위하여 제어설정 요소, 설치 요구사항 및 입ㆍ출력 정보 데이터에 대해 정리하였다. 제어설정 요소로는 일사량 기반의 증발산 관계를 고려한 관수시간, 간격, 외부신호, 양액공급량 및 알림설정 정보 관련 28가지 요소들에 대하여 데이터 타입, 범위 그리고 단위로 구분하여 정리하였다. 설치 요구사항으로는 센서 설치와 양액기 설치 방법 및 환경 요구사항에 대한 내용으로 구성하였다. 마지막으로 정보 데이터는 배지, 배액, 양액, 일사량, 전자밸브, 교반기 등 데이터가 발생되는 모든 항목에 대하여 단위, 측정범위, 정밀도, 측정주기를 설정하였다. 연구를 통해 도출된 설정 표준값들은 현재 시중에 판매되고 있거나, 판매 예정인 제품들을 대상으로 호환성 여부 및 적용 가능성을 확인하였다. 추가로 양액기 주요 구동기 부품들에 대해 전기적ㆍ기계적 연결 규격, 접속 단자 및 결선 식별은 KS X 3265, 3266표준을 인용하여 설정하였다. 본연구를 통하여 도출된 연구 결과는 추후 스마트 온실 양액 공급장치 인터페이스 국가표준으로 제안할 예정이다. 이를 통하여 현재 영농 현장에서 복잡하게 혼용되고 있는 연결 규격 및 데이터 항목에 대한 호환성 확보가 가능할 것으로 판단되어 진다.