• 미래기술융합논문지
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• 1권1호
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• pp.1-6
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• 2022

2015년부터 정부에서는 한국형 스마트팜 보급에 노력하고 있다. 그러나, 기술 및 현행 재배 연구 데이터의 한계로 인해 대규모 시설 채소 농가에만 보급이 국한되고 있는 실정이다. 또한, 작물 생육 및 재배 환경을 고려하지 않은 IT 기술의 단순 적용으로 도입 비용 대비 효율성과 신뢰성이 낮은 상황이다. 따라서, 본 논문에서는 공공 및 외부 데이터를 기반으로 데이터 분석 서비스를 수행하고 이를 시설 재배 농가의 실정에 맞는 데이터 기반의 타깃형 스마트팜 시스템을 설계하였다. 이를 위해, 농장 위험 정보 알림 서비스를 개발하고, 적정 비료 시비를 위한 광환경지도를 제공하며, 시설 농장의 온습도 정보를 활용한 재배 작기별 병해 예측 모델을 설계하였다. 이를 통해, 기존의 스마트팜 센서 데이터와의 연계, 활용으로 스마트팜 데이터 서비스 구현이 가능하며, 데이터 활용에 경제적 효율성 및 데이터 신뢰성을 확보할 수 있다.

• 소성∙가공
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• 제32권3호
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• pp.153-159
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• 2023

This paper presents the optimal design of a heating system using radiant heating elements for application in smart farms. Smart farming, an advanced agricultural technology, is based on artificial intelligence and the internet of things and promotes crop production. Temperature and humidity regulation is critical in smart farms, and thus, a heating system is essential. Radiant heating elements are devices that generate heat using electrical energy. Among other applications, radiant heating elements are used for environmental control and heating in smart farm greenhouses. The performance of these elements is directly related to their electrical energy consumption. Therefore, achieving a balance between efficient electrical energy consumption and maximum heating performance in smart farms is crucial for the optimal design of radiant heating elements. In this study, the size, electrical energy supply, heat generation efficiency, and heating performance of radiant heating elements used in these heating systems were investigated. The effects of the size and electrical energy supply of radiant heating elements on the heating performance were experimentally analyzed. As the radiant heating element size increased, the heat generation efficiency improved, but the electrical energy consumption also increased. In addition, increasing the electrical energy supply improved both the heat generation efficiency and heating performance of the radiant heating elements. Based on these results, a method for determining the optimal size and electrical energy supply of radiant heating elements was proposed, and it reduced the electrical energy consumption while maintaining an appropriate heating performance in smart farms. These research findings are expected to contribute to energy conservation and performance improvement in smart farming.

• 인간식물환경학회지
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• 제23권6호
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• pp.655-665
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• 2020

Background and objective: This study was conducted to compare the cultivation environment, growth of cut flowers, and management performance of conventional farms and smart farms growing the standard cut chrysanthemum, 'Jinba'. Methods: Conventional and smart farms were selected, and facility information, cultivation environment, cut flower growth, and management performance were investigated. Results: The conventional and smart farms were located in Muan, Jeollanam-do, and conventional farming involved cultivating with soil culture in a plastic greenhouse, while the smart farm was cultivating with hydroponics in a plastic greenhouse. The conventional farm did not have sensors for environmental measurement such as light intensity and temperature and pH and EC sensors for fertigation, and all systems, including roof window, side window, thermal screen, and shading curtain, were operated manually. On the other hand, the smart farm was equipped with sensors for measuring the environment and nutrient solution, and was automatically controlled. The day and night mean temperatures, relative humidity, and solar radiation in the facilities of the conventional and the smart farm were managed similarly. But in the floral differentiation stage, the floral differentiation was delayed, as the night temperature of conventional farm was managed as low as 17.7℃ which was lower than smart farm. Accordingly, the harvest of cut flowers by the conventional farm was delayed to 35 days later than that of the smart farm. Also, soil moisture and EC of the conventional farm were unnecessarily kept higher than those of the smart farm in the early growth stage, and then were maintained relatively low during the period after floral differentiation, when a lot of water and nutrients were required. Therefore, growth of cut flower, cut flower length, number of leaves, flower diameter, and weight were poorer in the conventional farm than in the smart farm. In terms of management performance, yield and sales price were 10% and 38% higher for the smart farm than for the conventional farm, respectively. Also, the net income was 2,298 thousand won more for the smart farm than for the conventional farm. Conclusion: It was suggested that the improved growth of cut flowers and high management performance of the smart farm were due to precise environment management for growth by the automatic control and sensor.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권2호
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• pp.166-172
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• 2018

본 연구에서는 우선, 농작물의 생육 및 환경관련 데이터를 활용하여 온실의 최적 환경 구현을 위한 시스템을 선정하고 생산성 향상에 대한 연구에 앞서 현재 국내에 보급되어 있는 스마트 온실의 실태를 파악하기 위하여 7가지의 유형별 스마트 온실 농가를 대상으로 현장조사를 실시하였다. 그 결과 현장에서 전하는 유형별 스마트 팜 선도 사례의 주목적을 보면, 지능형이나 첨단형 정도가 스마트 팜에 가까운 것으로 판단되었다. 연령대를 보면, 상대적으로 40대 및 60대가 가장 많았지만, 50대 이하가 21개 농가로서 전체의 약 70.0%정도를 차지하였고, 재배경력은 10년 이하가 가장 많았다. 온실의 형태로는 1-2W형이 전체의 50.0%정도이고, 연동형이 전체의 80.0%정도로서 24개 농가였다. 재배작물의 경우, 화훼류는 3개 농가뿐이고, 나머지 농가는 채소류 중에서도 과채류만 재배하는 것으로 나타났다. 과채류 중에서도 상대적으로 토마토와 파프리카가 전체 중에 약 63.6%를 차지하였다. 제어시스템은 약 77.4%정도인 24개 농가가 국산제품을 사용하고 있었다. 제어시스템의 제어방식의 경우, 3개 농가는 제어패널만을 사용하여 온습도 등을 조절하였고 나머지 농가는 패널과 컴퓨터에 의한 디지털 제어방식이었다. 디지털 제어의 경우, 휴대폰을 통한 애플리케이션으로 원격조절도 가능하게 설계되어 있고, 대부분 농가에 CCTV도 설치되어 있었다. 계측 및 조절 대상 환경인자는 온도를 포함하여 9개 정도이며, 온도는 전체 조사대상 농가가 계측하고 있었지만, 환기 및 공기유동 팬이나 탄산가스 농도 등의 경우는 다른 인자에 비해 상대적으로 낮았다. 난방시스템의 경우, 대상 농가 중에 46.7%가 전기보일러를 사용하는 것으로 조사되었다. 이 외에도 온수보일러, 히트펌프 및 등유보일러 등으로 나타났다. 제어시스템에 투자한 규모의 경우, 1,000만 원에서 1억원까지로 투자규모가 농가마다 다르게 나타났다.

• 산업과 과학
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• 제1권2호
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• pp.24-29
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• 2022

최근 농업 경랭력 향상 및 비용 절감을 최소화하기 위해서 IoT 기술을 다양한 농장에 적용하는 스마트 팜 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, IoT 장치를 통해 스마트 팜 주변의 환경정보 데이터를 원격 제어할 수 있는 방법들이 연구되고 있다. 본 논문에서는 스마트 팜에서 수집된 환경정보 데이터를 머신러닝 기반으로 실시간 모니터링하여 최적의 생육환경을 유지할 수 있는 모델을 제안한다. 제안 모델은 머신러닝 기술을 사용하기 때문에 풍부한 빅데이터 확보 방안을 통해 지속적인 데이터 수집이 가능하도록 다중 블록체인으로 환경 정보를 묶는다. 또한, 제안 모델은 수집된 환경 정보 데이터를 가중치와 상관관계 지수를 이용하여 우선 순위에 따라 선택(또는 바인딩)적으로 지정한다. 마지막으로, 제안 모델은 실시간으로 환경 정보를 처리할 수 있도록 환경 정보 처리 비용을 최소한으로 n-계층으로 확장할 수 있도록 한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.113-120
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• 2023

스마트 팜은 IoT 기술과 인공지능 기술이 접목되면서 농작물에 투입되는 노동력·에너지·양분 등을 최소화는 연구가 꾸준히 증가하고 있는 상황이다. 그러나, 스마트 팜에서 농작물의 생육 정보를 효율적으로 관리하는 연구는 현재까지 미진한 상태이다. 본 논문에서는 스마트 팜에 자율 센서를 적용하여 농작물의 생육 정보를 효율적으로 모니터링할 수 있는 관리 기법을 제안한다. 제안 기법은 농작물의 생육 정보를 자율 센서를 통해 수집한 후 생육 정보를 농작물 재배에 재활용하는데 초점을 갖는다. 특히, 제안 기법은 농작물의 생육 정보를 한 슬롯으로 할당한 후 로드밸런싱을 수행하도록 농작물별로 가중치를 부여하며, 농작물의 생육 정보 간의 간섭을 서로 최소화한다. 또한, 제안 기법은 농작물의 생육 정보를 4단계 (센싱 탐지 단계, 센싱 전송 단계, 애플리케이션 처리 단계, 데이터 관리 단계 등)로 처리할 때, 농작물의 중요 관리점을 실시간으로 전산화하기 때문에 관리 기준 이외의 경우에는 즉각적인 경고 시스템이 동작한다. 성능평가 결과, 자율 센서의 정확도는 기존 기법보다 평균 22.9%의 향상된 결과를 얻었으며, 효율성은 기존 기법보다 평균 16.4% 향상된 결과를 얻었다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제16권1호
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• pp.31-37
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• 2018

In this work, we propose an analytic framework for evaluating the quality of service and dimensioning the link capacity in the gateway router of a smart farm with a greenhouse eco-management system. Specifically, we focus on the gateway router of an IoT network that provides an access service for smart farms. We design the link capacity of a gateway router that is used for the remote management of the greenhouse eco-management system to accommodate both time-critical and delay-tolerant traffic in a greenhouse LAN. For this purpose, we first investigate the ecosystem for smart farm, and we define the specification and requirements of the greenhouse eco-management system. Second, we propose a system model for the link capacity of a gateway that is required to guarantee the delay performance of time-critical applications in the greenhouse LAN. Finally, the validity of the proposed system is demonstrated through a series of numerical experiments.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제23권12호
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• pp.1519-1530
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• 2020

As livestock farms grow in size, the number of breeding individuals increases, making it difficult to manage livestock. Livestock farms require an integrated management system such as a monitoring system, an access control system, and an abnormal behavior detection system to manage livestock houses. In this paper, a smart korean cattle livestock management system using IoT and AI technology was proposed for livestock management in livestock farms. The smart korean cattle farm management system consists of a monitoring and control system, a vehicle access management system, and an abnormal cattle behavior detection system. It is expected that this will help manage large-scale livestock houses, and additional research is needed to improve the performance of abnormal behavior detection in the future.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.285-286
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• 2021

최근 IoT(Internet of Things) 기술의 발전으로 스마트화 기술이 농업, 축산업, 수산업 분야로 확장되어 스마트화가 진행되고 있다. 이러한 스마트화 기술은 현장의 데이터를 어떻게 계측하여 관리 시스템으로 전송하는가가 무엇보다 중요하다. 현재 스마트팜 및 기타 축사 및 양식장 구축에 활용되는 센서는 온도, 습도, CO 가스, CO2, 수소(Hydrogen), O2 등 다양한 센서를 통하여 스마트팜 및 기타 환격을 계측하고 모니터링하고 있다. 이러한 센서들과 스마트팜을 제어하고 관리하는 HMI(Human Machine Interface) 모듈과의 통신방식은 아직 까지는 RS-485 기반의 모드버스(modbus-RTU) 방식을 주로 활용하고 있다. 본 논문에서는 스마트팜 구축에 필요한 센서 데이터를 HMI 모듈에서 관리할 수 있도록 RS-485 기반의 모드버스 방식을 통하여 데이터를 관리할 수 있도록 다양한 센서 모듈을 연결할 수 있도록 HMI용 MCU 모듈을 설계하고자 한다.

• International Journal of Advanced Culture Technology
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• 제9권1호
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• pp.177-182
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• 2021

The fourth industrial revolution based on information and communication technology (ICT) becomes the center of society, and the overall industrial structure is also changing significantly. ICT refers to the hardware of information devices and the software technologies required for the operation and information management of these devices, and any means of collecting, producing, processing, preserving, communicating and utilizing them. ICT is integrated into industries and services or combined with new technologies in various fields such as robotics and nanotechnology to connect all products and services to the network. The development of ICT, which continuously creates new products and services, has spread to all sectors of the industry, affecting not only daily life but also the livestock sector recently. In agriculture, ICT technology can reduce production costs by efficiently managing labor and energy because it can improve quality and yield based on data on environmental and growth information such as temperature, humidity, light and soil. In particular, smart livestock is considered suitable for achieving livestock management goals because it can reduce labor force and improve productivity by remotely and automatically managing accurate information necessary for raising and breeding livestock with ICT devices. The purpose of this study is to propose the need for ICT technology by comparing farm productivity before and after ICT is introduced. The method of the study is to compare the productivity before and after the introduction of ICT in Korean beef farms, pig farms, and poultry farms. The effectiveness of the study proved the excellence of ICT technology through the production results before ICT introduction and the productivity improvement case of livestock farms that efficiently operated manpower management and reduced labor force after ICT introduction. The conclusion of this paper is to present the need for smart livestock through ICT adoption through case study results.