1. 수행배경

• 가정 원예 시장이 급격한 성장에 있어서 직접 식물을 재배하는 사람들이 있지만, 원예에 대한 어려움과 시공간상 한계로 인해 시중 기업이 출시한 가정용 스마트팜 쓰는 사람들도 증가하고 있음. 농촌진흥원, 가정용 식물재배기 사용자 인식조사(21.12) 결과에 따르면 51.7%가 사용 의향이 있음에 반해서 시중 가정용스마트팜은 보급률은 아직 5.6%로 현저히 낮음.

• 우리 팀은 가정용 스마트팜 사용 의향과 실제 보급률 사이의 차이가, 시중 제품들의 결정적인 단점 때문이라고 봄. 시중 제품들이 70~150만 원(20~30만 원의 저가 제품은 단순 식물성장 LED만 장착한 디자인 소품이라 제외)의 높은 비용에 비해, 섬세한 조절 없이도 재배 가능한 엽채류와 허브류만 재배할 수 있고 그 품종마저도 16가지 내외로 매우 적음.

• 그 이유로 부가가치가 높은 과채류, 나무 등은 정해진 일정한 환경 값이 아니라, 상태나 조건에 따라 농부 등 농업 경험과 지식이 있는 사람이 수시로 눈으로 확인하고 환경 값을 조절해줘야 그러한 식물들이 잘 생장할 수 있음.

• 그래서 농업 지식이 없고 수시로 확인할 시간이 안 되는 사용자를 위해 재배 환경 실시간 모니터링 기술로 식물의 상태를 인식하고, 생육 최적화 알고리즘을 통해서 상태나 조건에 따른 최적의 추천 값으로 기기 내 환경 센서값들을 수시로 조절하여, 기존 제품으로 불가했던 부가가치가 높으나 재배 난도가 높은 품종까지도 재배 가능한 가정용 스마트팜을 개발하고자 함.

•  또한 소비 대상을 일반 가정에서 업장으로의 확장해서 유실 공간을 활용한 도심형 스마트 팜 센터를 구성하고 식물 재배 생산 효율성을 올릴 수 있도록 개발하고자함. 

2. 수행기간

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  재품 제작 과정	추진 일정
  	5월	6월	7월	8월	9월
  스마트 팜 시장 분석 및 문제점 파악	✓	✓	✓
  초기 디자인 컨셉 시안 제작 및 확정	✓	✓
  제품 설계 및 제작	✓	✓	✓	✓	✓
  제어 모듈 설계 및 회로 제작		✓	✓	✓
  모니터링 제어 목적 웹 개발			✓	✓
  제품 제작 완료					✓

3. 개발작품 설명

• 공간과 필요에 따라 조절 가능한 모듈형 설계 

  기존 제품들의 일체형 설계로 재배 가능 면적이 좁거나, 2단일 경우 크기가 커져 배치가 어렵거나 중간 단열재로 인한 가격 상승을 유발함. 그래서 우리는 모듈형 설계를 통해, 공간 배치와 필요에 따른 크기만큼의 가정용 스마트팜을 설치할 수 있으면서 중간 단열재 없이 층별 다른 환경 운영함으로써 단가도 낮출 수 있음.

• 안정적이고 효율적인 양액 공급 구조

  대표적인 스마트 팜 재배 방식인 “박막식 수경 재배”와 “담액식 수경 재배”의 특성을 혼합하여 흐르는 물(양액)에서 식물을 재배할 수 있기에 더 많은 산소를 포집할 수 있고 이끼 발생을 억제하여 식물 생장에 도움을 줄 수 있음. 또한 정전이 발생해 기기의 작동이 멈추더라도 흐르지않고 고여있는 양액을 활용해 오랜시간 버틸 수 있음.

   

• 손쉬운 활용을 위한 자동 식물 생장 환경 최적화

  머신비전 기술 기반 생육 최적화 알고리즘을 개발하고, 데이터와 접목하여 조건과 상태, 재배종에 따라 자동적으로 최적화된 식물 생장 환경을 구성할 수 있도록 함. 또한 사용자가 실시간으로 제품 내 식물 생장 환경을 모니터링하여 임의로 설정을 변경할 수도 있음.

   

4. 활용방안

• 농업 지식이 없고 수시로 확인할 시간이 안 되는 사용자를 위해 인공지능 비전 인식 기술로 식물의 상태를 인식하고, 생육 최적화 알고리즘을 통해서 상태나 조건에 따른 최적의 추천 값으로 기기 내 환경 센서값들을 수시로 조절하여, 기존 제품으로 불가했던 부가가치가 높으나 재배 난도가 높은 품종까지도 재배 가능한 가정용 스마트팜을 개발