Infineon의 지원을 받아 Crocus Labs GmbH의 설립자이자 CEO인 Prashanth Makaram 박사가 작성한 이 백서에서는 수직 농장 및 온실과 같은 CEA(제어 환경 농업) 환경에서 생산성을 향상시키는 데 있어서 CO2 수준과 인공 조명의 중요한 역할에 중점을 두고 있습니다. . 이는 식물 성장을 위한 최적의 조건을 유지하는 과제를 강조하고 CO2와 빛의 정확한 모니터링과 조정이 작물 수확량과 품질을 크게 향상시킬 수 있는 방법을 보여줍니다. Crocus Labs의 스마트 조명과 함께 Infineon의 XENSIV™ PAS CO2 센서를 활용하면 재배자는 환경의 미세한 균형을 달성하여 자원을 효율적으로 사용하고 에너지 소비를 줄이며 궁극적으로 더욱 지속 가능한 식품 생산 방식을 실현할 수 있습니다. 이 접근 방식은 식물 상태와 생산량을 최적화할 뿐만 아니라 시장 수요에 더 잘 부합하도록 작물 전략을 민첩하게 조정할 수 있습니다.
개요
수직 농장과 현대 온실의 출현은 원예 농업 분야에 혁명을 일으켰으며, 지속 가능한 식량 생산에 대한 증가하는 수요를 해결하기 위한 혁신적인 솔루션을 제공했습니다. 이러한 환경 통제형 농업 시스템은 첨단 기술을 활용하여 자원 사용을 최적화하고 작물 수확량을 최대화하며 환경에 미치는 영향을 최소화합니다. 그러나 이러한 밀폐된 공간 내에서 최적의 재배 조건을 관리하고 유지하는 것은 상당한 과제를 안겨줍니다. 인공 조명 외에도 식물의 성장과 생산성에 큰 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나는 이산화탄소(CO2)의 농도입니다.
문제 정책
수직 농장 및 현대식 온실과 같은 통제된 환경 농업(CEA)에서는 작물 생산성을 최대화하기 위해 최적의 재배 조건을 유지하는 것이 필수적입니다. 식물 성장에 큰 영향을 미치는 두 가지 중요한 요소는 인공 조명과 CO2 농도입니다. CEA에서는 DLI(Daily Light Integral)로 측정한 광 스펙트럼, 강도 및 지속 시간을 최적화하는 것이 작물 성장을 촉진하고 수확량을 극대화하는 데 중요합니다. 더 높은 CO2 농도로 고통받는 우리 인간과 달리, 작물은 통제된 환경에서 효율적으로 성장하고 번성할 수 있으려면 일반적으로 800ppm(예: 토마토, 오이 모종)에서 1300ppm 사이로 유지되는 일정 수준의 이산화탄소가 필요합니다. 조명 요구 사항과 CO2 요구 사항은 작물 품종과 특정 성장 단계에 따라 다릅니다. 단단히 밀봉된 CEA 재배 작업의 CO2 농도는 빠르게 200ppm까지 떨어질 수 있으며, 이로 인해 거의 모든 CEA 기업은 CO2 수준을 최적의 농도로 유지하기 위한 보상 수단으로 CO2 투여량을 사용하게 됩니다. CO2는 다른 환경적 요인과 달리 정밀한 조절이 필요하며 환기, 식물 생장기, 날씨 등에 의해 영향을 많이 받습니다. CEA 시설에는 종종 공기 이동을 방해하는 랙 및 트레이와 같은 물리적 구조와 환기 시스템이 있어 환경 내에서 계층화가 발생합니다. 결과적으로 특정 지역에서는 최적이 아닌 CO2 농도가 발생하여 광합성과 전반적인 식물 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이 문제를 완화하기 위해 재배자는 추가 CO2를 주입하여 농장의 전체 CO2 수준을 높입니다. 그러나 과도한 CO2 투여는 식물 성장 불균형, 작물 품질 저하 및 운영 비용 증가로 이어질 수 있으므로 재배자는 주의를 기울여야 합니다. CO2 공급, 작물 흡수 및 환기 사이의 불균형은 직접적인 CO2 배출을 통해 기후 변화에 기여하는 반면, 녹색 에너지에 대한 의무는 농장에서 CO2 생성을 위해 보일러 난방 시스템을 사용하여 대체 농축 시스템을 모색하도록 요구합니다.
솔루션: 인피니언과 Crocus Labs의 만남
이러한 문제를 해결하기 위해 재배자는 CO2 농도, 광도 및 광합성 사이의 관계를 활용하여 식물 성장과 생산성을 최적화할 수 있습니다. 그림 1은 CO2와 광도 곡선을 보여줍니다. CO2와 광 스펙트럼의 올바른 균형을 유지함으로써 재배자는 CO2 동화를 위한 양자 수율을 극대화할 수 있습니다. 그러나 CO2와 빛 강도의 추가 증가가 광합성 활동에 최소한의 영향을 미치는 포화점이 있습니다. 재배 영역 전체에 CO2 센서를 전략적으로 배치하면 재배자는 CO2 분포에 대한 포괄적인 통찰력을 얻고 CO2 보충 및 빛 스펙트럼에 관해 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다. Crocus Labs의 지능형 조명 시스템은 Infineon XENSIV™ PAS CO2 센서를 활용하여 농장의 여러 부분에서 데이터를 수집합니다. 이러한 원활한 통합을 통해 다양한 성장 단계와 다양한 위치에서 다양한 식물의 특정 CO2 요구 사항과 조명의 스펙트럼 출력을 동기화하여 이상적인 성장 환경을 만들 수 있습니다. 식물의 필요에 맞는 광합성 속도를 보장함으로써 재배자는 더 높은 수확량, 향상된 작물 품질을 달성하고 운영 비용(전기 및 CO2 투여로 인한)을 줄일 수 있습니다. 광 스펙트럼과 CO2를 정밀하게 제어하는 이러한 능력은 농장에 작물 선택을 조정하여 시장 위험을 완화할 수 있는 유연성을 제공합니다. 예를 들어, 시장이 오이로 포화되어 가격이 하락하는 상황에서 농장은 다른 작물을 수용하기 위해 빛과 CO2 매개변수를 간단히 조정할 수 있습니다. 이러한 적응성은 재정적 손실을 방지하고 수익성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
Infineon의 매우 정확한 XENSIV™ PAS CO2 센서를 Crocus Labs의 지능형 조명 시스템과 통합함으로써 Crocus Labs는 재배자에게 실시간 CO2 모니터링, 정밀한 조명 제어 및 스마트 스펙트럼 튜닝을 결합한 포괄적인 솔루션을 제공합니다. 예를 들어, 잎이 많은 채소를 재배하는 10평방미터에 걸쳐 1000미터 높이의 수직 농장에서 통합을 통해 재배자는 CO2 수준을 모니터링하고 농장의 여러 위치에서 조명 스펙트럼을 동적으로 조정하여 최적의 CO2 수준의 손실을 보상하고 따라서 식물의 특정 요구 사항과 일치합니다. CO2 센서 데이터를 분석하고 고급 알고리즘을 활용함으로써 조명 시스템은 스펙트럼 출력을 지능적으로 조정하여 광합성 효율을 최적화하고 식물 품질을 향상시키는 동시에 CO2 과다 투여의 필요성을 줄일 수 있습니다.
또 다른 사용 사례에서는 결실 작물을 재배하는 온실을 고려해 보세요. Infineon의 CO2 센서와 Crocus Labs의 조명 시스템을 통합하면 재배자는 실시간 CO2 측정을 기반으로 빛의 스펙트럼 구성을 미세 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 개화에서 결실 단계로 전환하는 동안 XENSIV™ PAS CO2는 균일한 CO2 수준을 유지하는 데 도움이 되는 반면 Crocus labs 조명 시스템은 더 많은 빨간색 파장을 추가하여 과일 발달을 개선하도록 조정할 수 있습니다. CO2 수준과 조명 스펙트럼을 모두 정밀하게 제어함으로써 재배자는 식물의 광합성 능력을 최대화하여 생기 있고 건강한 꽃을 피우는 이상적인 성장 환경을 조성할 수 있습니다.
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