자원을 순환하며 농장을 운영할 수 있는 방법은?

내가 생각하는 사례로는

순환형 스마트농장에서는 키우는 식재료들을 신선하게 동물들에게 전달해주거나, 이로인해 생긴 동물들의 배설물을 비료로 사용할수 있도록 다시 농장으로 운반하여 거름으로 사용할수도 있을 것 이라는 사례를 생각해보았다.

이러한 해외 사례로는 2가지가 있는데,

그리스의 BIOCIRCULAR 프로젝트
이 프로젝트는 작물 생산, 사료 생산, 가축 사육, 폐기물 관리 등 농업의 모든 단계를 통합한 순환형 스마트 농장을 개발하였다. IoT 센서와 정밀 농업 기술을 활용하여 자원 사용을 최적화하고, 가축 분뇨를 바이오가스와 유기 비료로 전환하여 에너지 자립과 폐기물 최소화를 달성하였다.

싱가포르의 도시 농업
싱가포르는 식량 자급률을 높이기 위해 도시 내에 스마트 농업 시스템을 도입했다. 예를 들어, Sky Greens는 9미터 높이의 수직 농장을 운영하여 공간 효율성을 극대화하였고, Apollo Aquaculture Group은 3단계 수직 순환 양식 시스템을 통해 실내에서 어류를 양식하고 있다.

1. 디지털 트윈 기반 스마트팜 시스템

핵심 기술:

IoT 센서: 온도, 습도, CO₂ 농도, 토양 상태, 수분 수준, 영양소 농도 등을 실시간으로 수집

빅데이터 분석: 수집된 데이터를 분석하여 최적의 파종 시기, 수확 시기, 작물의 생장 조건 등을 예측

디지털 트윈: 가상의 농장 모델을 구축하여 실제 농장의 데이터를 반영한 시뮬레이션 진행

운영 원리:

1. 데이터 수집: IoT 센서를 통해 실시간으로 농장의 다양한 환경 데이터를 수집합니다.

2. 데이터 분석: 수집된 데이터를 분석하여 농작물의 상태, 필요 자원, 기후 변화 등을 파악합니다.

3. 디지털 트윈 모델 생성: 분석된 데이터를 바탕으로 가상의 농장 모델을 생성합니다. 이 모델은 실제 농장 환경을 반영하며, 여러 가지 시나리오를 실험할 수 있습니다.

4. 시뮬레이션: 가상의 농장에서 다양한 조건(온도, 습도, 관개, 비료 등)을 변화시켜 최적의 작물 생산 방법을 찾아냅니다.

5. 현실 적용: 시뮬레이션 결과를 기반으로 실제 농장 운영에 필요한 조정을 하고, 자원의 낭비를 최소화하여 효율적인 농장 운영을 실현합니다.

출처 및 사례

미국 조지아주, "아이오니 스마트팜 프로젝트": IoT 센서를 통한 실시간 데이터 수집과 분석, 디지털 트윈을 활용해 농장의 최적화 시나리오를 실험합니다. 이 프로젝트는 작물의 성장과 수확에 필요한 자원을 미리 예측하고 최적화하는 데 큰 도움이 되고 있습니다.

1. 약용 작물의 품질 향상

2. 오염 걱정 없이 깨끗하게 재배 가능

순환형 시스템은 화학 물질을 적게 사용하고도 건강하게 작물을 키우므로, 약학용 고품질 원료 생산에 매우 유리하다

실제로 수경 인삼 식물공장 (ICT 기반 스마트 팜 팩토리 시스템)이 있다

국내에는 국내 사례

1. 국립축산과학원 '에코팜 스마트농장' (전북 완주)

2. 전남 고흥군 ‘에너지 순환형 스마트팜 단지’

등이 있습니다.

기계공학은 순환형 자원활용 스마트농장에서 핵심적인 기반 기술로 작용하며, 자원의 순환을 실현하고 자동화를 가능하게 만드는 데 큰 역할을 합니다1. 자원 순환 시스템 설계 및 제작, 2. 스마트 온실 구조 및 제어 설비, 3. 자동화 및 로봇 시스템, 4. 스마트 제어 인터페이스와 통합기계 시스템 등에 사용됩니다.

* Hello_World.ino

*

* Author: Frank Häfele

* Date: 01.12.2023

*

* Object: Print Hello World on LCD Display

*/

#include <LCD-I2C.h>

#include <Wire.h>

#include "DHT.h"

LCD_I2C lcd(0x27, 16, 2);

DHT dht(17, DHT11);

void setup() {

Serial.begin(9600);

dht.begin();

Wire.begin();

lcd.begin(&Wire);

lcd.display();

lcd.backlight();

}

void loop()

{

float h = dht.readHumidity();

// Read temperature as Celsius (the default)

float t = dht.readTemperature();

String th="T:"+String(t)+"H:"+String(h);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(th);

lcd.setCursor(0,1);// You can make spaces using well... spaces

// Or setting the cursor in the desired position.

lcd.print("no problem");

delay(500);

}

static const int servoPin = 26;

Servo servo1;

void setup() {

Serial.begin(115200);

servo1.attach(servoPin);

servo1.write(0);

delay(1000);

servo1.write(180);

delay(1000);

}

void loop() {

}