• 서비스연구
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• 제11권2호
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• pp.118-130
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• 2021

본 연구는 온실환경의 변화 정도에 따라 환경제어 구동기를 조합하고 제어할 수 있게 하는 다중 위상 처리구조를 갖는 온실 복합환경제어 알고리즘을 설계하고 검증한다. 복합환경제어 시스템은 온실 내외부에 설치된 센서들이 감지한 정보를 복합환경제어기가 분석하여 작물 생육 환경이 유지되도록 각종 구동기를 복합적으로 작동시키는 시스템이다. 복합환경제어기는 복합환경제어 알고리즘으로 제어를 지시하는데, 복합환경제어 알고리즘은 측정장치의 입력값, 구동장치의 상태값, 초기 설정값 등으로 구동기 제어장치 운영에 필요한 결과값을 산출한다. 기존의 알고리즘들은 대부분 반복주기별로 구동기 제어장치들의 제어절차를 단일 위상에서 수행하는데, 산출값의 오차로 인해 온실환경에 이상변화를 일으킬 수 있다. 제안한 알고리즘은 환경통제, 환경조절, 장치운영이라는 다중 위상에 제어절차를 분산하였다. 즉 매 반복주기 마다 먼저 환경통제 위상에서 환경변화를 감지하고, 다음으로 환경조절 위상에서 해당 환경을 조절할 수 있는 구동기 제어장치들을 조합하며, 마지막으로 장치운영 위상에서 구동기 제어장치가 제어하는데 필요한 제어값을 산출한다. 제안한 알고리즘은 온실 환경요소와 구동기 제어장치 간의 관계를 분석한 결과를 기반으로 하여 설계되었다. 검증 분석에 의하면, 다중 위상 처리구조는 구동기 제어장치의 설정값을 수정 또는 보완할 수 있는 여지를 제공하고, 관련된 환경요소의 변화를 한꺼번에 반영한 구동기 제어장치의 운영을 가능하게 한다. 또한 이 구조는 기존 조건 기반 복합환경제어 알고리즘 개선에 적용할 수 있어서 최적 온실환경 조성을 목표로 하는 복합환경제어 시스템의 개발에 기여할 것이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.756-759
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• 2017

우리나라는 시설 재배 작물의 생산성이 농업 선진국인 네덜란드에 대비하여 낮고, 이상기후에 따른 일조부족, 이상 저온, 고온 등으로 시설재배작물의 생육부진 및 생산성 저하를 극복하기 위해 시설 현대화 및 복합 환경조절 기술이 필요하다. 한편, 국내의 시설원예 복합 환경 제어는 스마트폰으로 비닐하우스 내부 상황을 확인하고 스프링클러 보온덮개 커튼 환풍기 등을 원격으로 작동시킬 수 있는 기계자동화 수준이다. 따라서 본고는 시설원예 최적 복합 환경제어의 자동화를 실현하고, 시설 재배 작물의 품질 및 생산성 향상에 기여하기 위하여 생육모델과 재배 기술 지식베이스에 기반한 시설원예 최적 복합 환경 제어 기술 개발 방안을 제시하고자 한다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.134-134
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• 2017

전북지역의 130여개 스마트온실 중에서 주요한 10여개의 주요 온실에 대한 온습도, 이산화탄소, 광센서 및 기타 센서의 사용실태에 대한 조사를 수해하였다(2016년 9월~12월). 온실의 선정은 온실의 종류(비닐/유리)와 복합제어기 종류(국산/외산)를 중심으로 조사하였다. 국내외 업체의 장단점, 스마트기기의 활용과 문제점, 클라우드 기반의 3세대 한국형 스마트온실의 적용기반에 대한 조사를 수행하였다. 융복합 제어기와 센서는 자체의 신뢰성 이외에 운용상의 알고리즘 차이에서 오는 문제로 인해 농가에서 측정결과에 대한 신뢰성이 낮고, 측정이 부정확하고 일일측정 데이터에 대한 활용이 어렵고, 설정 값을 사용자가 직접 계산하고 값들을 입력해주어야 한다는 단점에 대한 의견이 대부분이다. 외국 제품은 데이터 측정값의 활용이 용이하고 복합 환경 상황에 알맞게 자동 계산 시스템이 체계적으로 작동하여 제어에 반영되며 국내 업체 설정 값의 범위보다 세밀하게 설정이 가능하다는 장점이 있으나 설치비용이 국내대비 3~4배 높고 고장 시 A/S가 느린 편이며 영어로 구성된 복잡한 시스템이기 때문에 100% 활용하기 어렵다는 단점이 있다. 스마트기기 활용은 복합 환경제어를 하는 농가이면 국내 업체와 외국 업체 모두 활용하고 있으며 주로 스마트 폰으로 사용되고 전용 어플이 아닌 PC원격 제어 소프트웨어인 팀뷰어(Teamviewer)를 이용하여 복합제어기 PC를 직접 조작하여 사용한다. 클라우드 활용으로는 복합환경제어기 회사에서 작물별 제어 방법과 데이터 정보를 제공하지 않는 점에 대한 농가의 불편함이 많은 편으로 작물별 농사방법이 많고 지역별 농사방법이 다르기 때문에 조사한 전북지역의 농가 10곳 모두 클라우드를 사용하지 않는 것으로 조사되었다. 다양한 온실 및 생육환경에 따른 표준화된 운영의 문제점을 개선하여 스마트팜에서 중요한 역할을 수행하는 복합센서의 표준시험방법과 절차를 개발하여 관련산업의 발전에 응용할 필요성이 있으며 단순한 하드웨어의 표준화 또는 개선방향보다는 농가의경험과 누적된 토양,작물 등의 재배 생육정보를 이용한 작물생육모델과 온실모델의 일치를 통해 센서-생육환경예측-검증방법의 포준화가 필요한 것으로 사료된다.

• 디지털융복합연구
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• 제15권2호
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• pp.183-190
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• 2017

최근 국내의 시설재배 면적과 시설규모가 증가하는 추세에 있으며 농업에서 차지하는 비중이 점차 커지고 있다. 이에 따라 복합 환경제어기의 설치 및 사용도 늘어나고 있다. 시설 및 장비의 현대화에도 불구하고 시설을 이용한 재배 기술은 아직 유럽 농업국가나 일본에 미치지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 ICT (Information & Communication Technology)기술을 활용하여 복합 환경제어기의 효과적인 운영을 지원할 수 있는 지능정보시스템의 설계를 제안하였다. 제안된 시스템은 복합 환경제어기의 데이터를 활용하여 시설 내 환경이 작물 생육에 최적 상태를 유지할 수 있도록 지원하며, 재배자에게 생육단계에 맞추어 영농정보를 능동적으로 제공한다. 또한 생육 모델을 활용하여 미래의 생육 상태를 예측하고, 영농목표 달성을 위한 환경제어 방향을 제시한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2008년도 춘계학술발표논문집
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• pp.198-201
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• 2008

인터넷의 비약적인 발달은 제어시스템의 설계 및 운영에도 많은 영향을 미치게 되어 지금까지와는 전혀 다른 시스템 구현이 가능한 환경으로 만들어 가고 있다. 이와 같은 배경에서 본 연구에서는 LabVIEW를 이용한 복합 공정의 제어 및 모니터링을 Web을 기반으로 한 새로운 방법의 원격제어 시스템을 사용하여 가상실험실을 구현하였다. LS산전의 GLOFA-GM3와 미쓰비시의 MELSEC-Q PLC를 각각 TCP/IP와 RS-232C통신을 사용하여 복합공정 제어 시스템을 구현하였다. NI사의 LabVIEW 프로그램에서 지원하는 Web 출판 기능을 사용하여 웹상에서 50대의 Clint PC의 접속을 가능하게 하여 원격으로 접속, 학습이 가능하도록 가상실험실을 구현하였으며 학습자들은 원격으로 복합 제어공정을 실시간으로 학습할 수 있게 되었다. 나아가 Web 상에서 원격제어의 가능성을 활용하여 산업체에서의 활용범위를 넓히고, 가상 교육환경의 가능성을 열었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제7권1호
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• pp.1-8
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• 1998

본 연구에서는 다동온실내 작물의 생체정보와 실내외 환경요인의 정보를 얻기 위하여 복합환경제어용 시스템을 개발하였다. 이를 원예연구소에 설치하여 작동이 잘되는 것을 확인하였다. 앞으로 복합환경제어가 될 수 있도록 작물에 대한 온실의 환경 및 생체정보에 관한 연구가 필요할 것이다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 하드웨어는 각 기능별로 완전한 독립구조로 된 모듈형태로 구성이 되며, 각 모듈이 슬롯형태로 제작되어 수리 및 수정이 용이하고, 이동이 편리한 장점을 가지고 있다. 2 PC에서 통신을 통하여 시스템의 규모를 조절할 수 있으며, 각 입출력 단자의 기능 및 범위를 조절할 수 있다. 또한 각 제어 블록 사이에도 통신이 가능하여 유동성과 확장성이 뛰어나다. 3 환경제어 로직은 기존의 시스템에서 사용되었던 타이머를 이용한 작동기기별로의 제어가 아닌 온실전체의 온도와 습도를 위주로 하여 시퀀스 제어를 하도록 구성하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.89-89
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• 2011

반도체 공정 등에서 $10^{-6}{\sim}10^{-8}$ mbar의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화 되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2,500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 25,000 rpm 까지의 기본 성능시험을 수행하였으며, 발열 특성의 개선을 위한 비선형 제어기의 설계 사례에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내었다.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 1999년도 학술발표논문집
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• pp.67-70
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• 1999

일반적으로 시설원예용 환경제어장치란 온실 내부 환경을 작물생육에 적합한 환경으로 조성시키기 위하여 원예시설에 부착된 환기창이나 냉난방장치, $CO_2$발생기, 양액제어장치 등을 통해 온도, 습도, $CO_2$, EC, pH 등의 각종 환경을 인위적으로 조절해 주는 장치라고 할 수 있다. 이러한 장치는 수동스위치 조작에서부터 전자제어, 컴퓨터에 의한 복합환경제어에 이르기까지 매우 다양한 제품이 생산 판매되고 있지만, 상호 제품간 호환성이 없으며, 성능에도 차이가 나는 것을 볼 수 있다. (중략)

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
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• pp.563-566
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• 2017

축산업에서 가축의 질병을 예방하고, 고품질의 축산 상품을 최대한으로 생산하기 위해서는 가축이 사육되는 축사의 환경을 최적의 상태로 관리할 필요가 있다. 오늘날 가축이 사육되는 환경을 개선하고 관리하고자, 공기 환경, 사육 환경 등 각각의 요인들과 가축의 생체 간 수치적 규칙을 해석하는 가축의 생육 모델 관련 연구가 진행되고 있다. 그러나 종래의 생육 모델로는 공기 환경과 사육 환경을 복합적으로 분석하고 해석하여, 축사에서 복합 환경을 제어하기 위한 의사 결정을 지원하기에는 미흡하다. 따라서 본 고는 축적된 생체 정보, 공기 환경, 사육 환경 및 생산 정보를 기반으로, 인공신경망을 이용한 복합 환경과 가축의 생체 간 계량적 모델을 생성하여 소프트웨어 기반으로 축사의 복합 환경을 제어할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.485-488
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• 2016

국내 온실용 복합환경제어 기술은 온도, 습도 및 $CO_2$ 등의 환경을 작물재배 기술 및 전문가의 자문을 통하여 환경을 설정하여 하드웨어를 기계적으로 조작하는 단계이다. 이러한 자동화는 노동력 절감 등의 단순효과는 있으나, 실질적인 생산량 증대 및 품질을 개선하기 위하여 식물의 생육, 생리상태를 실시간으로 추적하고 그에 맞게 실시간으로 최적 환경을 제어하는 소프트웨어 기반의 복합환경제어 기술이 필요하다. 따라서 본고는 이러한 복합환경제어기술의 방안제시의 일환으로 국내에서 수행중인 스마트팜 빅데이터 분석 체계와 인공신경망 기술동향을 분석하고, 이를 기반으로 인공신경망을 이용한 시설원예 생산량 예측 방안을 제시하고자 한다.