스마트 도시농업 6강. 도시형 식물공장

학습개요

식물공장은 시설 내 광, 온도, 이산화탄소, 습도, 기류, 무기영양 등의 작물 재배환경을 최적의 조건으로 제어하고, 작업의 자동화를 통하여 연속, 계획 생산하는 시스템이다. 도시형 식물공장은 다단 재배 형태의 수직농장 뿐 아니라 빌딩옥상에 설치하는 식물공장까지 다양한 형태로 구축할 수 있으며, 안전한 먹거리 제공이 가능한 작물 생산 외에도 치유, 평생교육 및 일자리 창출 효과가 가능하다.

학습목표

식물공장의 필요성과 장단점을 설명할 수 있다.
도시형 식물공장 시스템의 구성 요소를 설명할 수 있다.
인공광원 LED 특징을 설명할 수 있다.
식물공장에 필요한 기술을 설명할 수 있다.

주요용어

식물공장(plant factory) : 시설 내 광, 온도, 이산화탄소, 습도, 기류, 무기영양 등의 작물 재배환경을 최적의 조건으로 제어하고, 작업의 자동화를 통하여 연속, 계획 생산하는 시스템
수직농장(vertical farm) : 다단 재배상에서 식물을 생산하는 식물공장 시스템
LED(발광다이오드) : 반도체의 양극에 전압을 가해 식물생육에 필요한 특수한 파장의단색광만을 방출하는 인공광원
광도(light intensity) : 광의 세기

정리하기

식물공장은 시설 내에서 광, 온도, CO2, 무기영양 등 재배환경을 최적상태로 제어하고, 재배공정을 자동화하여 식물을 연속적으로 계획 생산하는 시스템으로 정의한다.
수직농장은 다단형 시스템으로 이루어진 식물공장이다.
도시형 식물공장은 시공간에 무관한 작물생산, 주년 재배 및 계획 생산, 고품질 생산, 안전생산, 고속생산 및 대량생산 및 재배의 생력화가 가능하다. 그러나 초기 투자비 및 유지비 지출에 대한 비용이 높아 이에 대한 해결이 필요하며 수경재배 기술, 복합환경제어기술 등이 요구되며 목적에 맞는 효율적인 작물생산시스템을 설계하여 운영해야 한다.
도시형 식물공장은 불투명한 단열재로 둘러싸인 외부구조물, 식물생장용 인공조명과 설치 재배단, 각종 환경제어요소(온도, 공조, 이산화탄소, 양액)로 구성되며, 공장시스템설계기술, 공정 자동화 기술, 시스템통합제어기술, 환경제어(광, 온도 및 공기)기술, 수경재배 기술, 복합환경 제어기술 등이 필요하다.
도시형 식물공장에서 인공광원의 광 환경조절 기술은 매우 중요한 기술로, 고효율광원개발기술, 최적조명설계기술, 적정광질조합기술 등이 요구되며, 총투입에너지에 대한 PAR 부분의 파장에 사용되는 에너지비가 최대인 광원, PAR 파장 중 광합성 효율을 극대화할 수 있는 스펙트럼을 가진 광원, 냉방부하 감소를 위한 열발생이 최소인 광원등이 요구된다.