본 논문은 사용자가 감각형 인터페이스를 사용하여 가상공간의 지능적인 화단을 체험, 체감 할 수 있는 시스템(Garden Alive)을 제안한다. 제안된 시스템은 카메라, 조도, 습도 센서를 갖춘 현실공간의 화단과 상호작용에 사용되는 감각형 인터페이스, 진화모듈과 감정모듈을 갖춘 인공지능 모듈, 그리고 가상식물의 성장과 반응을 보여주는 Virtual Garden으로 구성된다. 감각형 인터페이스는 카메라로 사용자의 손동작을 인식하고, 조도센서로 광량을 확인하여, 습도센서로 물의 양을 측정한다. 이러한 정보를 바탕으로 인공지능 모듈은 식물의 진화 방향과 감정상태의 변화를 결정한다. Virtual Garden은 L-system을 기반으로 제작되어 가상식물들은 실제 식물들과 유사한 형태로 성장하도록 한다. 제안된 Garden Alive에서 화단의 식물들은 각각의 개체마다. 유전자를 가지고 있어 식물의 다양성을 볼 수 있고, 빛과 수분 등의 환경요인에 따른 적합도를 평가함으로써 세대를 거듭함에 따라 진화해가는 모습을 볼 수 있다. 마지막으로 단순히 자극에 반응하는 식물이 아닌 사용자와 상호작용에 따른 식물의 감정 변화를 통해 적절한 반응을 보이는 지능적인 식물을 구현하였다. 따라서 제안된 시스템은 오락과 교육을 위한 콘텐츠, 사용자에 따른 개별적 반응을 통해 심리적인 안정을 제공할 수 있는 콘텐츠 등으로 응용될 수 있다.
신경망은 입출력 관계가 명시적으로 표현되기 어려운 경우에 수집된 데이터를 이용하여 원래의 함수를 근사할 수 있느 특성이 있다. 최근에는 신경망의 모델링 성능을 향상시키기 위하여 여러개의 모듈을 기반으로 신경망을 구성하는 모듈형 신경망이 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 린덴마이어 시스템(L-시스템)의 문법적 적용을 통하여 이러한 모듈형 신경망의 구조를 결정하는 방법을 제시하고자 한다. L-시스템은 본래 식물의 성장과정을 기술하기 위하여 제안된 방법인데, 본 논문에서는 신경망의 모듈형 구조가 L-시스템의 문법을 통하여 적절히 결정됨을 보인다.
본 논문에서는 태양광병용형 식물공장과 USN 기술이 융합된 스마트 팜 모니터링 시스템을 설계 및 구현하고자 한다. 먼저 식물공장의 규모 및 내부 환경 정보 수집에 적합한 무선 통신 모듈과 온도, 습도, 조도, PPFD, 일사량 센서를 선택한 뒤, 각 센서를 통합하기 위한 PCB 모듈을 설계 및 제작한다. 제작된 통합센서는 송신부와 수신부가 포함되어 있으며 일정 간격마다 USN 게이트웨이의 요청에 의해 식물공장 내부의 환경 정보를 측정하여 서버로 전송하고, 전송된 데이터는 서버관리자에 의해 데이터베이스에 저장 및 각 환경 정보와 연관된 디바이스 제어 시 입력 요소로 사용된다. 향후 본 시스템을 확장 및 적용할 경우 태양광병용형 식물공장의 생산 효율이 증대되고, 에너지 소비 효율을 향상시킬수 있을 것으로 기대된다.
인간거주 모듈과 식물생산 모듈로 구성된 밀폐형 식물생산시스템에서 시스템의 환경특성, 상추의 NO$_2$ 흡수율 및 생육반응이 조사되었다. 잎이 4-5개인 상추는 10cm 직경의 포트에 정식된 후, NO$_2$ 농도가 제어되는 식물모듈에서 재배되었다. NO$_2$가 포함된 인간 모듈의 공기는 다이어프램에 의하여 10분 ON, 20분 OFF 형태로 인간모듈과 식물모듈 사이로 순환되었다. NO$_2$농도가 0.13, 0.30 및 0.45 $\mu$mol.mol$^{-1}$로 일정하게 유지되는 조건에서 10분 동안 NO$_2$는 각각 0.040, 0.109, and 0.149$\mu$mol.mol$^{-1}$ 감소되었다. 상추의 NO$_2$흡수율은 처리조건중 0.45$\mu$mol.mol$^{-1}$에서 0.078$\mu$mol.mol$^{-1}$.m$^{-2}$ .$min^{-1}$로 추정되었으며, 이 경우에도 상추의 가시적인 장해는 나타나지 않았다. 정식후 4-5일째에 NO$_2$0.45 $\mu$mol.mol$^{-1}$에 노출된 상추의 광합성 속도는 노출되지 않은 대조구에 비하여 엽폭, 엽장, 생체중, 건물중에 품질 등에서 큰 차이가 없었다.
The purpose of this research is to analyze the methods of the decorations using module plants in interior spaces. This research produced 18 types of the module plant decoration: considering the classifications of module plants(soil, hydroculture, moss), directions of module plants (up, side, down), assembling ways of module plants (horizontal, vertical). Applying these 18 types to the interior space decoration (floor stand, wall attach, ceiling hanging), 54 types were classified. After that, 150 cases of the decoration using module plants in interior spaces were collected and analyzed. In result, the cases were belong to 25 types of 54 types. The important types were the types to be able to decorate wide area of walls or ceilings without occupying floor area: SOIL-UP-VERTICAL, HYDROCULTURE-UP-VERTICAL, MOSS-SIDE-VERTICAL. These types were the decorations with function of bio-filter for air cleaning. Special types were SOIL-SIDE-HORIZONTAL, SOIL-SIDE-VERTICAL with soil developed not to pour and SOIL-DOWN-HORIZONTAL, SOIL-DOWN-VERTICAL with lucks not to pour soil. Plants will be used widely in interior design because of the awareness of eco-friendly design. The strength that module plants are portable, changable, able to exchange parts helps users to maintain plants in interior spaces. For designers, module plants are flexible materials in order to make variety of forms to adjust to interior spaces. The results of this research about methods of the decorations using module plants in interior spaces are useful to designers who want to design interior spaces eco-friendly and user-friendly.
본 연구는 저토심 무관리형 옥상녹화시스템을 위한 토양배합이 세덤류 생육에 미치는 영향을 연구하여 생육 적정성 토양배합을 파악하고자 하였다. 식생모듈박스를 이용하여 토심 7cm, 5종 토양배합비가 있어 2010년 12월부터 5층 옥상에서 실시하였다. 식물의 생육현황은 P5C7P2V1이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 다음으로 P10C7P2V1과 P1P1V1, P1과 C1의 생육이 가장 저조한 것으로 나타났다. 실험 경과, P5C7P2V1의 토양배합비에서 효과가 가장 양호하게 나타나, 도시내 대면적 녹화에 기여할 수 있는 토양배합비로 판단된다.
본 연구는 돌나물과 한국잔디를 식재한 경량 모듈형 옥상녹화시스템의 온도저감과 열수지를 평가하였다. 식물생육은 초고와 피복율을 측정하였으며, 2012년 8월 2일부터 3일까지 48시간 동안 콘크리트와 옥상녹화 표면, 토양 속, 모듈 하부의 온도와 순복사, 증발산량을 측정하였다. 기온이 $34.6^{\circ}C$로 가장 높았던 8월 3일 15:00시의 표면온도는 콘크리트가 $57.5^{\circ}C$로 가장 높았으며, 그 다음으로 돌나물 $40.1^{\circ}C$, 한국잔디 $38.3^{\circ}C$의 순으로 옥상녹화 조성 시 큰 폭으로 온도가 저감되는 것으로 나타났다. 토양 속과 모듈 하부도 옥상녹화에 의한 온도저감 효과가 나타났으며, 한국잔디가 돌나물보다 온도저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 콘크리트 표면과 비교하여 옥상녹화 최고 온도는 약 2시간 정도 지연되는 것으로 나타났다. 표면의 온도저감에는 식물종, 기온, 토양수분이 영향을 미치고, 모듈 하부의 온도저감에는 식물종, 기온, 토양수분, 표면온도가 유의하게 영향을 미친 것으로 나타났다. 열수지 분석결과, 현열은 콘크리트 표면이 가장 높았으며, 옥상녹화 시 감소하는 경향을 보였으며 잠열은 한국잔디가 돌나물보다 높았다. 따라서 온열환경 개선을 위해서는 한국잔디가 돌나물보다 옥상녹화 적용에 더 효과적임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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