밀 디지털재배를 위한 노지 환경 전용 무선 네트워크 구조 설계

김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Junghyun Baek ),박성진 ( Seongjin Park ),임동혁 ( Donghyeok Lim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

「밀산업 육성법」 시행으로 국산밀 산업 종합 지원 법적 근거 확보되었고, 2025년까지 자급률 5%를 목표로 하고 있지만, 현재 국산밀 생산량은 3만톤으로 자급률은 1.2%에 불과하다. 자급률 향상 및 수입밀 대비 가격과 품질 경쟁력 향상을 위해 국산밀 수량 증진을 위한 생육단계별 토양수분의 체계적인 관리를 통한 수량구성 요소 변화 및 증수 요인 구명이 필요하고, 국산밀 품질 균일성 증진을 통한 산업체 소비 진작을 위해서는 양분 관리를 통한 지역별·연차별 및 토양 상태에 따른 성분의 변화량을 추적 관찰하는 것이 중요하다. 그러나 대부분 필지가 지역 외곽에 위치한 노지 농업 환경 특성상 통신 시스템 구축 및 전원부 공급이 원활하지 않으며 장비관리도 어렵다. 환경 변화에 민감한 노지 작물은 재배 적기가 짧고 특히 밀의 경우 밀 전문 재배지가 적고 휴작기 기간에 타작물 재배를 고려해야 하기 때문에 토양센서 등의 모니터링 시스템의 운용이 불가능한 경우가 많다. 본 연구에서는 재배 시기에 상관 없이 쉽게 구축 가능한 구조의 저비용 고효율의 노지 전용 농업 통신 네트워크 구조를 설계 하였다. 일반적으로 필지가 넓은 노지 환경 특성을 고려하여 센싱 네트워크는 저전력ㆍ저비용의 LPWA 네트워크(비면허대역: 로컬 Lora + Lorawan, 면허대역: NBIoT)를 사용하되 필지 구역 별로 센서 정보 구분이 가능하도록 원하는 주기로 GPS 탐지가 가능한 형태로 설계하였다. 각 센서는 블록체인 기반의 사물DID 기술로 위치 별 정보 및 상태가 위변조 불가능한 무결성 데이터 처리 게이트웨이를 거쳐 클라우드 기반 사물DID 인증 정보 관리가 가능한 형태로 구성하였으며, 기존 방식과 다른점은 센서 정보를 특정 필지를 기준으로 구성되는 것이 아니라 대규모 농원의 다중 센싱 네트워크를 어떻게 구성하더라도 위치 별 정보를 관리자(생성자) 정보를 포함해 관리할 수 있도록 LWM2M 기반의 표준 IoT 프로토콜과 사물DID 보안 기술을 활용해 구성하였다. 센싱 네트워크는 커버리지를 고려하여 저전력 광대역망으로 구성하였으며, 모든 센싱 네트워크 장비는 배터리 기반으로 저전력 데이터 송신을 위해 센서의 평균적인 데이터 전송 정보, 거리에 따른 데이터 전송률 고려, 게이트웨이 성능을 고려한 대역폭 가변 조절 등을 위치 기반 정보와 등록 정보 등 선행 정보를 활용해 센서 별로 데이터를 능동 관리 가능하도록 설계하였다.

정적 분석을 이용하여 시간 제약 조건을 해결한 실시간 언어의 설계 및 구현

이준동(JoonDong Lee),백정현(JungHyun Baek),원유헌(YooHun Won) 한국정보과학회 2000 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.6 No.6

실시간 프로그램은 다양한 응용분야에 중요하게 이용되고 있는데, 기존의 일반 언어는 시간적인 개념을 고려하여 설계하지 않았으므로 실시간 응용에 부적합하며, 이를 해결하기 위한 실시간 언어는 시간 개념을 표현하기 위하여 많은 문법이 추가되어 기존 프로그래머에 익숙치 못한 결점이 있다. 본 연구에서는 기존의 C언어에 익숙한 프로그래머들이 저항감 없이 실시간 프로그래밍을 할 수 있는 언어를 설계하고 구현한다. 이 구현에서는 시간 트리를 이용함으로써 원시 언어와 목적 언어의 연결이 가능하며, 정적 분석을 이용한 결과를 코드 생성에 이용함으로써 외부적인 타이머 없이 시간적인 사건의 처리가 가능하다. The real-time programs have played an important role in many application fields. But both the common language and the existing real-time programs have their limitations for the real-time applications. The common languages are not suitable to the real-time applications because they don't have time concepts. Also, programmers are not accustomed to the existing real-time programs because they have many additive syntaxes for the time concepts. In this study, a new language is designed and implemented for the skillful C language programmers. In this implementation, the source languages are linked to the object languages using the timing tree and it is possible to process the successive occurrences without an external timer using the results of static analysis to generate the codes.

밀 디지털재배를 위한 노지 환경 전용 무선 네트워크 구조 설계

김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Junghyun Baek ),박성진 ( Seongjin Park ),임동혁 ( Donghyeok Lim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

「밀산업 육성법」 시행으로 국산밀 산업 종합 지원 법적 근거 확보되었고, 2025년까지 자급률 5%를 목표로 하고 있지만, 현재 국산밀 생산량은 3만톤으로 자급률은 1.2%에 불과하다. 자급률 향상 및 수입밀 대비 가격과 품질 경쟁력 향상을 위해 국산밀 수량 증진을 위한 생육단계별 토양수분의 체계적인 관리를 통한 수량구성 요소 변화 및 증수 요인 구명이 필요하고, 국산밀 품질 균일성 증진을 통한 산업체 소비 진작을 위해서는 양분 관리를 통한 지역별·연차별 및 토양 상태에 따른 성분의 변화량을 추적 관찰하는 것이 중요하다. 그러나 대부분 필지가 지역 외곽에 위치한 노지 농업 환경 특성상 통신 시스템 구축 및 전원부 공급이 원활하지 않으며 장비관리도 어렵다. 환경 변화에 민감한 노지 작물은 재배 적기가 짧고 특히 밀의 경우 밀 전문 재배지가 적고 휴작기 기간에 타작물 재배를 고려해야 하기 때문에 토양센서 등의 모니터링 시스템의 운용이 불가능한 경우가 많다. 본 연구에서는 재배 시기에 상관 없이 쉽게 구축 가능한 구조의 저비용 고효율의 노지 전용 농업 통신 네트워크 구조를 설계 하였다. 일반적으로 필지가 넓은 노지 환경 특성을 고려하여 센싱 네트워크는 저전력ㆍ저비용의 LPWA 네트워크(비면허대역: 로컬 Lora + Lorawan, 면허대역: NBIoT)를 사용하되 필지 구역 별로 센서 정보 구분이 가능하도록 원하는 주기로 GPS 탐지가 가능한 형태로 설계하였다. 각 센서는 블록체인 기반의 사물DID 기술로 위치 별 정보 및 상태가 위변조 불가능한 무결성 데이터 처리 게이트웨이를 거쳐 클라우드 기반 사물DID 인증 정보 관리가 가능한 형태로 구성하였으며, 기존 방식과 다른점은 센서 정보를 특정 필지를 기준으로 구성되는 것이 아니라 대규모 농원의 다중 센싱 네트워크를 어떻게 구성하더라도 위치 별 정보를 관리자(생성자) 정보를 포함해 관리할 수 있도록 LWM2M 기반의 표준 IoT 프로토콜과 사물DID 보안 기술을 활용해 구성하였다. 센싱 네트워크는 커버리지를 고려하여 저전력 광대역망으로 구성하였으며, 모든 센싱 네트워크 장비는 배터리 기반으로 저전력 데이터 송신을 위해 센서의 평균적인 데이터 전송 정보, 거리에 따른 데이터 전송률 고려, 게이트웨이 성능을 고려한 대역폭 가변 조절 등을 위치 기반 정보와 등록 정보 등 선행 정보를 활용해 센서 별로 데이터를 능동 관리 가능하도록 설계하였다.

파프리카 근권 환경관리 의사결정지원 플랫폼

홍영신 ( Youngsin Hong ),이재수 ( Jaesu Lee ),백정현 ( Junghyun Baek ),이상규 ( Sanggyu Lee ),정선옥 ( Sunok Chung ),윤성욱 ( Sungwook Yun ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

본 연구는 근권 환경관리를 제어할 수 있는 여러 요인 중 쉽고 간단하게 적용할 수 있는 의사결정 기준 항목을 적용하여, 사용 접근성이 좋고 편리한 근권 환경 의사결정 플랫폼을 구축하여, 근권 환경을 관찰할 수 있는 근권 환경관리 시스템을 개발하고자 수행하였다. 근권 환경제어를 위한 자료수집은 국립농업과학원 농업공학부 시험 포장 파프리카 온실에서 총 6개의 재배베드 중 3라인을 선정하여, 각 재배베드의 중간지점에 근권 측정장치를 설치하였다. 측정항목은 급액량(mL), 배액량(mL), 배액EC(dS·m-1), 배액pH, 배지온도(℃), 배지무게(kg)이며, 1초마다 측정하여 저장하였다. 근권 측정장치에서는 장치번호, 배지무게(kg), 온실 내부온도(℃), 온실 내부습도(%), 공급량(mL), 배액량(mL), 급액량(mL), 배지 EC(dS·m-1), 배지 pH, 배지 온도(℃)의 값을 1초 간격으로 수집되었다. 온실 내부에 설치된 환경센서에서는 온실 내·외부온도를 5분 간격으로 수집되었다. 결측치에 대한 수정 및 보완을 위한 주된 방법으로 k-최근접 이웃 알고리즘(KNN)을 이용하였다. 서비스 플랫폼은 오픈스택(OpenStack newton) 클라우드에서 인스턴스(Instance)를 생성하고, 우분투(Ubuntu Server 18.04 LTS) 서버상에 구성하였다. 근권환경 의사결정 서비스는 데이터를 저장하는 데이터베이스와 도출된 결과를 시각화하는 웹서비스로 구성되었다. 근권 환경 모니터링을 위한 데이터 분석과 의사결정을 지원하기 위한 기준지표는 배지, 양액공급EC, 배액률, 배지온도, dryback으로 선정하였다. 근권 환경관리 대시보드를 통하여 파프리카의 근권 환경을 관찰할 수 있고, 배액률, 배지온도, dryback의 정보를 이용하여 근권 수분의 과습과 건조를 판단하고 양액 공급량을 조절할 수 있으며 온실 내부온도를 관리할 수 있다. 본연구결과는 파프리카 생육단계에 맞게 양액공급EC를 조절하여 영양과 생식생장을 적절히 관리할 수 있어서 파프리카 생산성 향상에 도움이 될 것으로 기대한다.

복합 환경 정보 및 영상 데이터 기반 병풀 수경재배 효과 분석

김태현 ( Taehyun Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),백정현 ( Junghyun Baek ),임동혁 ( Donghyuk Lim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

본 연구에서는 기 구축 된 자연광 및 인공광 혼합 3단 담액식 수경재배 모니터링 시스템을 활용하여 환경 및 영상 데이터를 수집하여 결과를 분석하였다. 본 연구에서는 6-10월이 재배적기인 기존 병풀 토경 재배를 수경 재배로 전환하면서 냉난방 온도와 습도 조절을 통해 재배 적기를 연중으로 확대하고 기존 방식과 달리 환경 분석이 용이하도록 양액과 재배 작물 위치에 근접하게 환경 센서와 영상 수집 카메라를 설치하고 환경이 병풀 재배에 미치는 요건을 분석하기 위해 6개월 이상 데이터를 수집하였다. 본 연구에 구축한 다단 수경 재배 시스템 모니터링을 위해 재배대 인공광(LED, 형광) 위치 별로 광량 측정, 양액 EC, pH, 온도, 습도, 근접 영상, CCTV를 구축하고 재배 환경을 지속적으로 모니터링 하였다. 온습도 센서는 다단 베드 높이 별로 2개 씩 총 6개를 설치하여 위치 및 높낮이 별로 센서를 비교할 수 있도록 설치했으며, 광량 센서의 경우, 초기에는 비교를 위해 1단(자연광) 2단(LED), 3단(형광) 재배대 별 2개, 총 6개를 광량 비교 분석할 수 있도록 구축하였다. 이후 실험 시작 1개월 경과 시료 재배 상태를 확인해 본 결과 자연광만 활용하는 3단의 병풀 재배 상태가 균일하지 않고 한여름의 일사량 증가로 인해 내부 온도가 일정하게 유지되기 힘든 부분이 있어 초기에는 한낮에 차광막으로 조절하다가 한여름에는 차광막을 유지한 상태에서 식물공장 수준으로 환경을 통제하여 실험하기로 하고 LED와 형광등 재배대를 비교하는 것으로 한정하였다. 6군데의 재배대 광량은 약간의 편차가 있지만 약 6700~7000 Lux(90~95μmol/m-2/s-1) 사이에서 분포하며, 온도는 평균 야간 15도, 주간 25도 사이, 습도는 평균 60% 정도로 일정하게 유지 됐다. 같은 기간 수집 된 병풀 영상 데이터를 활용하여 형광과 LED 재배대의 작물 상태를 비교 해본 결과 형광등이 LED에 비해 엽색이 좋으며 엽폭이 넓고 생장이 좋게 나타나며 동일한 광 조건일 때는 병풀의 뿌리가 담액에 잠긴 부분이 3~4cm 이내로 얕게 유지 된 경우, 생장 속도가 빠르고 엽 상태가 좋은 것으로 나타났다. 추후 병풀 뿌리부 깊이 및 인공광 세기 별 대조군 시험을 통해 병풀 생장에 미치는 영향을 규명할 예정이다.

파프리카 근권 환경관리 의사결정지원 플랫폼

홍영신 ( Youngsin Hong ),이재수 ( Jaesu Lee ),백정현 ( Junghyun Baek ),이상규 ( Sanggyu Lee ),정선옥 ( Sunok Chung ),윤성욱 ( Sungwook Yun ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

본 연구는 근권 환경관리를 제어할 수 있는 여러 요인 중 쉽고 간단하게 적용할 수 있는 의사결정 기준 항목을 적용하여, 사용 접근성이 좋고 편리한 근권 환경 의사결정 플랫폼을 구축하여, 근권 환경을 관찰할 수 있는 근권 환경관리 시스템을 개발하고자 수행하였다. 근권 환경제어를 위한 자료수집은 국립농업과학원 농업공학부 시험 포장 파프리카 온실에서 총 6개의 재배베드 중 3라인을 선정하여, 각 재배베드의 중간지점에 근권 측정장치를 설치하였다. 측정항목은 급액량(mL), 배액량(mL), 배액EC(dS·m-1), 배액pH, 배지온도(℃), 배지무게(kg)이며, 1초마다 측정하여 저장하였다. 근권 측정장치에서는 장치번호, 배지무게(kg), 온실 내부온도(℃), 온실 내부습도(%), 공급량(mL), 배액량(mL), 급액량(mL), 배지 EC(dS·m-1), 배지 pH, 배지 온도(℃)의 값을 1초 간격으로 수집되었다. 온실 내부에 설치된 환경센서에서는 온실 내·외부온도를 5분 간격으로 수집되었다. 결측치에 대한 수정 및 보완을 위한 주된 방법으로 k-최근접 이웃 알고리즘(KNN)을 이용하였다. 서비스 플랫폼은 오픈스택(OpenStack newton) 클라우드에서 인스턴스(Instance)를 생성하고, 우분투(Ubuntu Server 18.04 LTS) 서버상에 구성하였다. 근권환경 의사결정 서비스는 데이터를 저장하는 데이터베이스와 도출된 결과를 시각화하는 웹서비스로 구성되었다. 근권 환경 모니터링을 위한 데이터 분석과 의사결정을 지원하기 위한 기준지표는 배지, 양액공급EC, 배액률, 배지온도, dryback으로 선정하였다. 근권 환경관리 대시보드를 통하여 파프리카의 근권 환경을 관찰할 수 있고, 배액률, 배지온도, dryback의 정보를 이용하여 근권 수분의 과습과 건조를 판단하고 양액 공급량을 조절할 수 있으며 온실 내부온도를 관리할 수 있다. 본연구결과는 파프리카 생육단계에 맞게 양액공급EC를 조절하여 영양과 생식생장을 적절히 관리할 수 있어서 파프리카 생산성 향상에 도움이 될 것으로 기대한다.

무선 ICT 기술을 활용한 스마트온실 담액식 수경재배 시스템 설계 및 구축

김태현 ( Taehyun Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),백정현 ( Junghyun Baek ),김현종 ( Hyunjong Kim ),임동혁 ( Donghyuk Lim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

본 연구에서는 식물공장이 아닌 일반 농가에서 병풀 재배에 사용가능한 자연광 및 인공광이 혼합 된 다단 형태의 담액식 수경재배시스템과 모니터링 시스템을 설계하고 구축하였다. 병풀은 여러해살이풀로 항염증 치료제 및 화장품 등에 많이 쓰이나 국내에서는 거의 토경 재배로 생산되고 있으며, 식물 공장에서 성분 요건을 분석하기 위해 재배하기도 하나 일반 온실에서 첨단 수경재배 기술로 재배하는 것은 현재로서는 거의 전무한 상황이다. 본 연구에서는 일반 온실에서 사용가능한 형태의 순수 수경 재배 시스템을 구축하였으며, 수경 재배 요건을 모니터링 하기 위한 디스플레이와 생육센싱데이터 처리 장치 포함, 다중 센싱 기반 환경 제어를 위해 인공광(LED, 형광), 기포발생기, 양액, 살균기 등의 재배 환경 제어를 복합적으로 설정 가능하도록 설계하였다. 또한 재배대를 1단 자연광, 2단 형광, 3단 LED로 구축하여 비교 실험이 가능하도록 구성하였다. 기본 구조는 순환형 담액식 수경재배 방식을 채택했으며, 뿌리부의 충분한 산소 공급과 양액 공급 환경을 일정하게 유지 하기 위한 기포발생기, 양액기, 살균기, 냉각기 설치 및 양액 공급량과 배수량을 조절하여 담액 높이를 정할 수 있게 베드를 구성하였다. 환경 제어와 모니터링을 온실 구조와 상관없이 편리하게 설치 가능한 형태로 만들기 위해 모든 제어 장치와 모니터링 장비 통신을 무선(Zigbee + Wifi)으로 구현하였으며, 작물 생육 영상, 온/습도, CO2, EC, pH, 조도 데이터를 실시간 모니터링하여 냉난방, 천창, 측창, 양액, 온실 조명 제어에 알고리즘 기반 제어 및 실시간 제어도 가능하도록 환경을 구축하였다. LED와 형광 재배대의 경우 모든 위치에 균일한 인공광량이 조사될 수 있도록 6련 12등 형태로 배치하였으며, 6곳의 포인트를 잡아서 광량 데이터를 분석한 결과 위치 별로 평균 값 대비 최대 ±4.5%p 이내로 차이나는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 자연광ㆍ인공광 병용 병풀 재배를 원격에서 실시간으로 모니터링하면서 제어 및 재배 시험이 가능한 시스템을 구축했으며, 추후 스마트온실 내 재배 환경의 효율성을 판별하기 위해 농업공학부 내의 식물공장 재배와 비교 실험하여 일반 온실 내에서 자연광과 인공광을 병용해서 키웠을 때, 병풀의 성분 함량과 생산량에 미치는 영향을 규명할 예정이다.

화훼류 수경재배에 적합한 지능형 양액제어 플랫폼 설계

김형곤 ( Hyeonggon Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Junghyun Baek ),임동혁 ( Donghyuk Lim ),김현종 ( Hyunjong Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

본 연구에서는 관행 양액제어시스템의 내구성 및 신뢰성 저하 문제원인을 파악하고, 개선방안을 도출하여 화훼류 수경재배에 적합한 지능형 양액제어 플랫폼을 설계하고자 수행되었다. 현재 양액제어시스템의 양액농도 센싱은 주로 관삽입형 EC 센서가 사용되고 있다. 관삽입형 EC 센서는 가격이 저렴하지만 센서 접촉 부분이 작고, 양액 흡입 농도가 높을 경우 측정값의 편차가 커서 양액기의 오동작을 빈번하게 발생시킬 경향이 높다. 이를 해결하고자 EC 센서의 접촉 부분을 확대하기 위해 관통형 EC 센서로 대체하고, 오차 및 유지보수를 위해 병렬 배치하도록 설계하였다. 또한, 관행 양액제어시스템은 양액의 고농도 원액 흡입방식인 벤츄리(venturi) 방식으로 대부분 사용되고 있다. 벤츄리방식의 양액 흡입방식은 흡입구가 매우 작아 빈번하게 관로가 막혀서, A제와 B제의 양액(이온)이 불균형하게 공급되는 현상이 자주 발생한다. 이에 우리나라 양액 조성방식에 맞도록 양액흡입방식을 벤츄리방식에서 워터젯(waterjet) 방식으로 개선하였다. 기존 양액공급 장치의 부속 자재도 진동 및 내산성에 취약한 재질로 구성되어 내구성이 현저히 낮은 실정이다. 관행적으로 사용되고 있는 상수도용 유량계의 내부 부속품은 내산성에 취약하며, 구조도 복잡해 수압 손실이 발생한다. 전체 프레임 재질은 주로 조립형 알루미늄 프로파일을 사용하고 있으나, 알루미늄 프로파일은 진동에 약해서 양액공급시스템에는 적합하지 않다. 또한, 프로파일 연결 부속과 체결용 부자재 등은 특히, 내 산성에 취약하기때문에 스테인리스 재질로 보완하여 설계하였다. 마지막으로, 기존 관행의 양액제어시스템은 시간, 유량 및 광강도를 통한 양액 제어로 실제 작물의 근권부 환경 상태가 아니라 지상부 환경요인들로만 양액의 관수 제어가 이루어졌다. 본 연구에서는 실제 작물의 지상부 환경뿐만 아니라 근권부 환경도 고려한 양액의 관수제어를 할 수 있으며, 인공지능 기반 증발산량 예측모델을 통해 더욱 정밀한 양액을 공급할 수 있도록 클라우드 기반 지능형 양액제어 플랫폼도 구성하였다. 이를 통해 관수 및 비료비용이 절감되고, 화훼 작물의 수량 및 품질이 향상될 것으로 판단된다.

라이다를 활용한 온실에서 작물 및 작업자 인식

이성규 ( Sungkyu Lee ),이재수 ( Jaesu Lee ),김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Junghyun Baek ),임동혁 ( Donghyuk Lim ),김현종 ( Hyunjong Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

기후 및 농업환경 변화로 안정적인 수확을 할 수 있는 온실재배가 확대되고 있다. 온실내 환경을 제어하기 위한 스마트팜 기술로서 생육 및 자동화에 관한 여러 연구가 진행되고 있다. 라이다(lidar)는 현재 자율주행 및 맵제작에 활용되고 있으며 농업환경에도 과수원 등 노지에서 사용되고 있다. 본 연구는 라이다를 이용하여, 온실에서 작물의 생장을 확인하고 작업자의 이동을 파악하여 온실 내에서 정밀하고 안정적인 농작업 수행을 지원하는 것을 목표로 하였다. 온실의 환경 및 작업자를 인식하기 위해 라이다(VLP-16/PUCK, Velodyne, San jose, USA)를 사용하였으며, 이용한 온실은 단동형 비닐하우스로 크기는 길이 72m, 폭 6.6m, 높이 3m이다. 온실에는 고설 재배베드(높이 87cm)가 4줄로 설치되어 있으며, 재배베드 위에 화분(높이 18cm)이 놓여 있다. 바닥에는 선반 사이마다 트레이가 놓여 있으며 트레이 위에 작업대(높이 93cm)는 거리 이동이 가능하다. 작업대 위에 라이다를 고정하고, 약 0.5m/s 속도를 유지하면서 영상인식을 수행하였다. 트레이는 3줄이 설치되어 있으며, 실험은 왼쪽줄, 중앙줄, 오른쪽줄 순서로 진행하였다. 작물을 정식하기 전에 1차 실험, 정식 후 2차 실험, 정식 10일 뒤 3차 실험을 진행하였다. 작업자 인식 실험은 온실 내에서 라이다로부터 1m, 5m, 10m, 50m 위치에서 실험하였다. 또한 라이다에서 수직거리 5m, 10m에서 이동하는 작업자를 측정하였다. 실험을 통해 온실 내 작업환경을 3차원 인식할 수 있음을 확인하였고, 작물을 라이다를 통해 인식함으로써 작물 위치 및 생장을 확인할 수 있었다. 작업자 인식 실험의 경우는 이동하는 형체에 대해 확인할 수 있었으나 차폐가 발생하였을 경우 인식하지 못하는 한계가 있었다. 이상의 결과로 라이다를 이용하여 작물 생장 측정이나, 사람의 작업을 인식하여 인공지능 등에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

지능형 양액공급장치 EC센서의 유지보수 주기 실험장치 설계

김만중 ( Manjung Kim ),김태현 ( Taehyun Kim ),임동혁 ( Donghyeok Im ),백정현 ( Junghyun Baek ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

최근 스마트 농업에 관한 관심의 증가와 스마트팜 기술의 발전으로 농업 자동화에 관한 관심이 증가하고 있다. 온실의 기능 중 하나는 연중 기간과 관계없이 작물을 재배하는 것이다. 스마트팜 시스템에는 작물의 생육 주기에 맞게 양액을 공급하는 일이 포함되어 있으며, 양액의 EC(Electrical Conductivity)와 pH는 양액조성의 중요 항목으로 보고 있다. 양액의 EC는 전기전도도로 이를 측정하는 센서의 유지보수 주기를 평가하는 방법이 없다. 따라서 본연구를 통하여 EC 센서의 유지보수 주기를 측정하기 위한 실험 장치를 고안하였다. 실험 장치는 기존의 양액기 시스템에서 원수를 공급하는 원수 펌프를 제외하고 나머지 부분은 유사하게 설계를 수행하였다. 원수 통에서 나온 양액은 순환펌프를 통해 개선 EC 센서와 관행 EC 센서가 부착된 관을 통과하고 다시 원수 통으로 돌아가 같은 EC의 양액을 계속해서 순환시키는 구조로 제작되었다. 제어부는 PLC와 터치패널을 부착하여 설정하는 공급시간, 공급량, 공급 횟수, 공급 EC에 따라 순환펌프가 동작하도록 제작되었다. 개선형 EC 센서에는 온도계가 붙어있어 EC와 함께 온도를 측정할 수 있는 인디케이터를 통하여 EC 값을 기록하며, 관행 EC 센서는 DEC-100 인디케이터를 사용하여 EC 값을 측정한다. 측정된 EC 값은 제어부의 내장메모리에 기록되며, 기록된 EC는 시간에 따른 그래프로 볼 수 있도록 구성하였다. 실험 장치를 EC 0.8의 양액으로 지속 가동하였을 때 46일간 정상 작동하는 것을 볼 수 있었다. 추후 제작된 실험 장치를 통하여 EC 센서의 유지보수 기간 측정을 위한 가속시험을 수행할 것이며, 워터젯타입과 벤츄리타입의 양액공급장치의 수명시험 또한 수행하여 양액 공급기에 사용되는 센서들의 수명시험을 통한 신뢰성을 높이는 데 도움이 될 것으로 보인다.