곤충 스마트팜 사육농가 실태조사

곽강수(Kang-Su Kwak),노시영(Si-Young Rho),원진호(Jin-Ho Won),김태현(Tae-Hyun Kim),백정현(Jeong-Hyun Baek),이상규(Sang-Gyu Lee),이재수(Jae-Su Lee),석영식(Young-Seek Seok),최인찬(In-Chan Choi) 한국컴퓨터정보학회 2020 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

한국형 스마트온실 내 사물인터넷(IoT) 기술 적용을 위한 무선 주파수대역별 통신환경 분석

이재수 ( Jae Su Lee ),홍영신 ( Youngsin Hong ),이현동 ( Hyun Dong Lee ),이상규 ( Sang Gyu Lee ),곽강수 ( Kang Su Kwak ),김밝금 ( Bal-geum Kim ),김태현 ( Tae Hyun Kim ),노시영 ( Si Young Rho ),채윤경 ( Yoon-kyoung Chae ),백정현 ( J 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

본 연구에서는 한국형 스마트온실 내 사물인터넷(IoT) 기술 적용을 위해 무선통신 주파수대역별 장애요인을 점검하고 통신환경을 분석하였다. 한국형 스마트온실 내·외부 무선통신 장애요인을 분석하고자 스펙트럼 분석기를 이용하여 스마트온실 환경제어기의 게이트웨이 설치치점에서 전파 잡음레벨을 측정하였다. 측정 주요주파수는 IoT 디바이스에서 주로 사용되고 있는 무선통신 주파수대역인 900MHz와 2.4GHz 대역으로 각각 중심주파수 920MHz ± 100 MHz 및 2,440MHz ± 100 MHz 범위를 대상으로 분석하였다. 900MHz 대역의 잡음레벨 분석결과로는 이동통신 주파수대역인 864∼894MHz 및 949∼960MHz에서 이동통신 신호가 감지되었고, IoT 디바이스가 주로 사용하는 비면허 대역인 917∼923MHz에서는 전파 간섭이 없음을 확인하였다. 2.4GHz 대역에서는 Wi-Fi 신호가 2.4∼2.48GHz 전대역에서 감지되었다. 또한, 한국형 스마트온실 내부 구조물에 따른 무선통신 장애점검을 분석하기 위해 스마트온실 내 폭 방향 7지점, 길이 방향 8지점 및 높이 방향 3지점으로 총 168지점의 신호강도 데이터(RSSI)를 수집하여 통신환경을 분석하였다. 본 연구를 통해 900MHz와 2.4GHz 수신레벨의 분석결과, 전체 168개 지점의 평균 수신레벨은 각각 -62.9dBm과 -52.3dBm으로, 각 사용된 RF 모듈의 수신감도 -130dBm과 -110dBm 대비 충분한 수신레벨이 확보됨을 알 수 있었다. 송신노드가 온실내부에 설치되는 경우, 수신 노드 위치에서 수신레벨 및 수신노드의 감도를 고려하면 반경 약 200m까지는 통신이 가능한 것으로 판단된다.

노지재배 수수의 이미지 수집관리 및 전처리에 관한 연구

노시영(Rho Si Young),곽강수(Kwak Kang Su) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.6

본 논문은 노지재배 수수의 스마트 농업 개발을 위하여 영상 이미지를 수집하는 과정에서 발생하는 필요 요소 및 이미지 기반 영상처리 전처리 과정에 관한 연구이다. 노지 식량작물의 영상 이미지 수집 및 처리는 상대적으로 안정적인 환경에서 이미지수집이 가능한 시설원예 및 축산 분야와 다르게 비, 바람 및 햇빛 등의 자연환경에 대한 노출이 심하여 스마트 농업 개발을 위한 식물체 이미지 수집관리 및 영상처리가 상대적으로 어려워 정확도가 떨어지고 제한요인으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 노지재배 수수에 대한 영상 이미지 수집에 필요한 요소를 기술하고, 수집된 영상에 대한 전처리 과정에 대해 검토한 것이다.

한국형 양송이 재배 배지 후발효 시스템의 개발 연구

노시영(Si-Young Rho),곽강수(Kang-Su Kwak),이현동(Hyun-Dong Lee),유병기(Byeong Kee Yu) 한국컴퓨터정보학회 2021 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.26 No.11

이 연구는 한국형 양송이버섯 재배 배지 후발효 시스템의 개발을 통해 양송이버섯 농가의 노동력 절감, 생산 사이클 단축을 통한 농가 소득 증가를 목적으로 두고 있다. 한국형 양송이버섯 재배 배지 후발효 시스템은 국내 양송이버섯 농가의 현실을 반영하여 설계되었으며, 후발효 시스템 내의 발효 배지의 온도 차를 줄여 균일한 품질을 보장하는 양송이버섯 재배 배지를 생산할 수 있다. 또한, 성능 실험 결과 배지 후발효 시스템이 40시간의 작업 시간이 단축되었으며, 양송이버섯 배지에 도움이 되는 호기성 세균 및 방선균은 증가함을 알 수 있었으며, 양송이버섯 품질을 저하시키는 사상균은 살균됨을 확인하였다. In this study, we developed a "Korean-style button mushroom cultivation Compost post-fermentation system." The purpose is to increase farm income by reducing the labor force of button mushrooms farmers and shortening the production cycle. The "Korean-style button mushroom cultivation Compost post-fermentation system" was designed to reflect the reality of domestic button mushroom farmers. By reducing the temperature difference of the fermentation Compost in the fermentation system, the company produces a button mushroom Compost that ensures uniform quality. As a result of the performance experiment, the working time of the Compost post-fermentation system was shortened by 40 hours. The number of aerobic bacteria and actinomyces that help the button mushrooms Compost increased. Filamentous bacteria that deteriorate the quality of mushrooms have been sterilized.

조생종 벼의 평야지 재배에 따른 등숙 온도 차이에 의한 전분구조 및 종자 저장단백질 특성 연구

곽지은,이점식,원용재,박향미,곽강수,김미정,이춘기,김선림,윤미라,Kwak, Jieun,Lee, Jeom-Sig,Won, Yong-Jae,Park, Hyang-Mee,Kwak, Kang-Su,Kim, Mi-Jung,Lee, Choon-Ki,Kim, Sun-Lim,Yoon, Mi-Ra 한국작물학회 2018 한국작물학회지 Vol.63 No.2

This study was performed to understand the effects of filling stage temperature on the characteristics of starch and storage protein and the quality of rice grains. Eight early maturing rice varieties were cultivated in Cheolweon (latitude $38^{\circ}15^{\prime}N$) and Suwon (latitude $37^{\circ}16^{\prime}N$) areas in Korea. Rice grown in Suwon, with relatively high ripening period temperatures, showed significantly reduced head rice ratio and eating qualities, higher protein and lower amylose contents than rice grown in Cheolweon. In rice that ripened under high temperature conditions, the starch contained significantly less short-chain amylopectin (DP < 12) but more intermediate- (DP 13-24) and long- (DP > 25) chain amlylopectin compared to rice that ripened under normal conditions. In addition, the electrophoretic pattern of rice storage protein under high- temperature conditions revealed decreased prolamin and increased glutelin contents.

피드백 제어를 위한 전력선통신 기반 스마트온실 환경제어시스템 구현

이재수(Lee Jae-Su),김태현(Kim Tae-Hyun),최인찬(Choi In-Chan),곽강수(Kwak Kang-Su),이상규(Lee Sang-Gyu),백정현(Baek Jeong-Hyun) 한국콘텐츠학회 2021 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 Vol.2021 No.8

수수 스마트농업 적용을 위한 디지털 생육지표 개발

노시영 ( Si-young Rho ),곽강수 ( Kang-su Kwak ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

농촌지역의 문제점으로 오랫동안 지적되어 온 일손 부족, 생산성 및 품질 향상을 위하여 최근에 스마트팜기술 개발이 활발하게 이루어지고 있는 가운데, 재배환경 조절이 비교적 쉬운 시설 원예작물에 비하여 자연 환경의 영향을 크게 받는 노지 식량작물에 관한 연구는 상대적으로 뒤떨어져 있는 것이 현 실정이다. 본 연구는 노지 식량작물의 스마트팜 기반 기술 개발을 위하여 수수를 대상으로 생육상황을 정확하게 파악할 수 있는 주요 생육지표들의 이미지 기반 영상정보의 활용 가능성을 판단하고자 수행하였다. 시험포장은 표준구, 다비구, 무비구, 과습구 및 한발구 등 5개의 시험구를 조성하였고, 비료구역과 관수구역으로 구분하여 시비량은 무비구를 제외한 나머지 처리구에 질소-인산-칼리 10-7-8kg/10a을 시용하였으며, 다비구는 표준시비량에 추가로 이식 후 2주와 4주 후에 각각 5kg/10a의 추비를 시용하였다. 관수는 한발구를 제외한 나머지 처리구에서 이식 후 매일 34L의 물을 공급하였으며, 과습구는 매일 50L의 관수, 한발구는 1개월에 한 번 20L를 공급하고 수수의 생육이 경과함에 따라 각 처리구별 생육지표들의 변화양상을 조사, 분석하였다. 수수의 디지털 생육지표 개발을 위해서 농업과학기술 연구조사분석기준에 따라 간장, 초장, 엽령, 경태, 절간장(1~2절간, 2~3절간), 엽색(상위엽, 하위엽) 및 이삭길이 등 9개의 생육 조사항목을 선정하고, 13주 동안 매주 1회 생육조사를 실시하였다. 실험결과, 비료구간에서, 영양생장기에는 ‘간장, 초장, 경태 및 엽색(상위엽)’에서 표준구 대비 무비구와의 생육 차이를 판단할 수 있는 유의미한 특징이 있었으며, 생식생장기에는 ‘초장’이 생육 차이를 확인할 수 있는 중요 지표임을 확인할 수 있었다. 그리고 관수구간의 경우, 영양생장기에는 ‘엽색(상위엽)’에서 표준구 대비 과습구를 판단할 수 있는 유의미한 특징이 있었으며, 생식생장기에는 ‘경태와 엽색(상위엽, 하위엽)’에서 표준구 대비 과습구와, 또한 ‘엽색(상위엽, 하위엽)’에서 표준구 대비 한발구와의 생육차이를 판단할 수 있는 유의미한 특징이 있는 중요 지표임을 확인할 수 있었다. 따라서, 위의 결과에서 수수의 디지털 생육지표 개발을 위한 각 처리구의 표준구 대비 생육차이를 판단할 때 활용할 수 있는 생육지표로는 ‘초장, 경태, 엽색(상위엽, 하위엽) 및 이삭길이’ 등 5가지가 대체로 유효한 것으로 판단되었다.

IoT 기반 흰점박이꽃무지 스마트 사육사 설계 및 성능평가

원진호(Jin-Ho Won),곽강수(Kang-Su Kwak),노시영(Si-Young Rho),이상규(Sang-Gyu Lee),최인찬(In-Chan Choi),이재수(Jae-Su Lee),김태현(Tae-Hyun Kim),백정현(Jeong-Hyun Baek),석영식(Young-Seek Seok) 한국컴퓨터정보학회 2020 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

공기 살균 장치 적용 팽이버섯 재배사의 Listeria Innocua 저감 효과

이현동,유병기,서다솜,김세리,이찬중,곽강수,Lee, Hyun-Dong,Yu, Byeong-Kee,Seo, Da-Som,Kim, Se-Ri,Lee, Chan-Jung,Kwak, Kang-Su 한국버섯학회 2021 한국버섯학회지 Vol.19 No.3

팽이버섯 재배사의 Listera속 미생물 살균을 위하여 공기 살균 장치가 부착된 파일럿 버섯 재배사를 개발하여 물리적, 화학적 살균처리에 대한 살균 효과 검증실험을 수행하였다. 파일럿 버섯 재배사의 내부 온도는 상부 6.62℃±0.30, 중간 6.46℃±0.24, 하부 6.48℃±0.25, 습도는 79.97%±4.42, 79.43%±4.06, 79.94±4.30%로 설정 온도 6.5℃, 상대습도 75%에 근사하게 제어되었다. 공기 살균 장치 적용에 적합한 팽이버섯 재배단계는 생육단계 조건인 온도 6.5~8.5℃, 습도 70~80% 범위였고 유사 조건에서 이온 클러스터 발생기의 오존 발생농도는 160 ppb 수준으로 나타났다. 물리적 살균처리 후 Listeria innocua의 생존율은 이온클러스터 살균의 경우 0.1~0.9%, UV공기 살균은 9.3~10.6%로 나타났고, 화학적 살균처리인 75% 에탄올과 3% 유기산 수용액 처리구에서는 모두 사멸하는 것으로 나타났다. 소재에 대한 Listeria innocua 생존율은 금속시편의 경우 9.3~10.6%, 플라스틱 권지 9.9~16.2%로 나타났는데, 특히 권지의 거친면에서 생존율이 높게 나타났다. 본 연구 결과에 따르면 버섯 재배사의 Listeria균 발생을 억제하기 위해서 금속 소재로 구성된 재배사 벽면과 재배 선반에 대해서는 이온클러스터 공기 살균처리가 노동력을 절감하면서 살균 가능한 방법이며, 플라스틱 재질의 권지의 경우 화학적 살균처리가 효과적인 것으로 나타났다. For sterilization of microorganisms of the Listeria genus contaminating enoki mushroom, pilot mushroom grower equipped with air sterilization devices were developed. Sterilization experiments were performed using physical and chemical treatments. Internal temperature and humidity were controlled, maintaining 6.62℃±0.30 in the upper shelves, 6.46℃±0.24 in the middle shelves, and 6.48℃±0.25 in the lower shelves. Humidities were 79.97%±4.42, 79.43%±4.06, and 79.94±4.30%, respectively, with a temperature setting of 6.5℃, and a relative humidity of 75%. A suitable enoki mushroom cultivation stage for air sterilizer application was during the growth stage, with temperature in the 6.5~8.5℃ range, and humidity of 70~80%. At these same internal conditions, the ozone concentration in the mushroom cultivator was found to be 160 ppb during ion-cluster generator operation. After physical sterilization, the Listeria innocua survival rate was 0.1 to 0.9% using ion cluster sterilization, and 9.3 to 10.6% using UV air sterilization. The Listeria innocua survival rates on different materials were 9.3~10.6% on the metal specimen, and 9.9~16.2% on the plastic wrapper. The survival rate was particularly high on the rough side of the plastic wrapper. Ion cluster air sterilization is a labor-saving and effective method for suppressing the occurrence of Listeria bacteria on mushroom growers walls and shelves. For the plastic wrapper, chemical sterilization is more effective than physical sterilization.

클라우드 기반 딸기 병해진단 반응형 웹 UI 개발

백정현 ( Jeong Hyun Baek ),이재수 ( Jae Su Lee ),김태현 ( Tae Hyun Kim ),최인찬 ( In Chan Choi ),곽강수 ( Kang Su Kwak ),이상규 ( Sang Gyu Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

농식품 안전에 대한 소비자의 요구가 증가하면서, 친환경 농산물 생산기술개발의 수요가 증가하고 있다. 안정적인 작물 생산을 저해하는 요인을 선제적으로 파악하여 방제하는 것이 중요한 부분이다. 본 연구는 딸기의 병해를 인식할 수 있는 인공지능 영상인식 관련 기술을 활용하여 생성한 모델을 클라우드 시스템에 이식한 후에 수집된 이미지 데이터를 저장하고, 이를 통해 최종 사용자가 쉽게 이용할 수 있도록 하는 인터페이스를 구현하는 것을 목적으로 한다. 딸기 병해 인식에 사용된 이미지는 6,200장을 확보하여 학습을 하였으며, 질병은 세균모무늬병, 탄저병, 잿빛곰팡이, 뱀눈무늬병 및 흰가루병의 과실과 잎을 대상으로 하였다. 모델은 텐서플로우(TensorFlow)로 구현했으며, 병해 검출 정확도는 mAP 88% 이상의 성능을 보였다. 해당 모델은 국립농업과학원 농업공학부내에 구축된 클라우드 시스템에 이식하여 웹 UI(User Interface)를 통해 활용할 수 있도록 하였다. 데이터베이스는 클라우드 시스템내에 기존 데이터베이스에 추가적으로 병해관련 테이블을 구성하여 이미지를 저장하였다. 사용자 서비스를 위한 주요 콘텐츠는 크게 3가지로 구성된다. 병해진단은 카메라 또는 보유 이미지를 클라우드에 업로드(upload)하여 결과를 보여주며, 진단된 병해에 대한 조치사항에 대해서는 농사로 병해 콘텐츠(contents)와 연계하여 보여준다. 수집된 병해 이미지중 미인식된 이미지는 병해 전문가가 직접 판단하여 병해에 주석을 편집하여 추후 학습 이미지로 활용될 수 있도록 하였다. 또한 통신 상태가 좋지 않은 농가에서 수집된 이미지를 한꺼번에 클라우드로 전송하여 분석할 수 있도록 농가별 서비스를 구성하였다. 제시된 콘텐츠들은 사용자 위치정보에 기반하여 해당 병해 이미지가 수집된 곳을 시각화 할 수 있도록 하였다. 딸기 병해를 대상으로 인공지능 기반의 영상 분석 판독의 정확성과 적응성을 제고하며, 사용자 기기에 맞춘 콘텐츠를 제공함으로 사용자의 병해 서비스를 쉽게 이용할 수 있도록 하였다. 또한 해당 연구는 타 작물의 병해 분석 및 판독 시스템 개발에도 편리하게 확장할 수 있을 것이다.