LED 조명은 원예 분야에서 밝게 빛나고 있으며, 낮은 비용과 높은 효율성 덕분에 실내 농업의 수확량을 늘릴 수 있게 되었습니다. 그 결과, 토마토, 잎채소 및 다양한 기타 농산물을 재배하는 농부들이 도시형 농장을 위해 LED에 의존하고 있습니다. 실내 농업이라는 산업 전체가 꽃피우기 시작하고 있습니다.

이러한 녹색 산업의 성장에 동력을 공급하기 위해, 원예가들은 1,000W대의 더 강력한 LED 조명을 찾을 수 있습니다. 시장에는 1,000W 조명에 대한 수많은 옵션이 있지만, 이를 구동할 수 있는 선택지는 더 적습니다. 더 밝은 실내 농장을 가능하게 할 수 있는 몇 안 되는 전원 공급 옵션 중 하나가 바로 MEAN WELL HVGC-1000으로, 1,000W 부하를 감당할 수 있는 독특한 드라이버이며, IoT 연결성 및 스마트 디밍과 같은 흥미로운 부가 이점도 제공합니다.

원예 분야에서 LED의 개화

 실내 농업은 전통적으로 여름이 짧고 더 추운 지역의 농업 중심지에서 가장 흔하게 이루어졌으며, 인공 조명을 사용하여 생육 기간을 연장했습니다. 과거에는 고압 나트륨(HPS) 조명이 실내 농업에 가장 좋은 선택이었습니다.

과거에도 HPS 조명을 LED로 교체하려는 시도가 있었지만, LED 조명 기구와 관련된 높은 비용과 제한된 공급으로 인해 HPS 조명을 완전히 교체하기가 어려웠습니다.

그러나 고체 조명 기술은 크게 발전했으며, 농부들은 HPS에 비해 발열이 적은 LED 조명 기구를 작물에 더 가깝게 배치할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 수직 농장 또한 물리적 공간이 제한된 장소에서 식물을 재배할 때 LED 사용의 이점을 입증했습니다. 또한 LED는 특정 작물에서 최대 수확량을 얻기 위해 조명의 색 스펙트럼을 세밀하게 조정할 수 있는 기능을 제공합니다.

예를 들어, 바헤닝언 대학교 및 연구소의 한 연구에 따르면, 토마토 온실에서 보조 LED 조명을 사용하면 보조 HPS 조명 기구에 비해 수확량을 11퍼센트 증가시킬 수 있습니다.

미국 일부 지역에서 대마초가 합법화되면서 실내 농업 연구가 증가하는 데 기여했지만, 이는 확실히 LED 조명을 사용하여 재배되는 가장 주된 작물은 아니라고 MEAN WELL의 제품 관리자인 Kai Li는 설명합니다.

Li는 “토마토가 1위이고, 잎채소도 많습니다”라고 말했습니다. “하지만 LED 원예 조명은 대마초를 통해 크게 발전했는데, 이는 대마초 재배가 훨씬 더 수익성이 높아서 LED 조명 기술의 연구 개발에 훨씬 더 많은 자원이 투입되었기 때문입니다. 이제 LED 원예 조명은 훨씬 더 저렴해지고 훨씬 더 성숙해진 단계에 이르렀습니다. LED 재배용 조명 산업 전체가 그 혜택을 받았으며, 다양한 여러 작물에 사용되고 있습니다.”

그 결과, 실내 농업에 전념하는 산업 전체가 마치 하룻밤 사이에 성장한 것처럼 보이며, AppHarvest와 같은 기업들이 세계 최대 규모의 온실 LED 설비를 건설했습니다. 60에이커 규모의 이 실내 농장은 1,500만 달러 규모의 LED 조명 시스템을 갖추고 있지만, 겨울에는 빛뿐만 아니라 보온을 위해 HPS 조명도 사용할 예정입니다. 또 다른 프로젝트에서는 네덜란드의 재배업체 Bryte 역시 LED 조명을 사용하여 8.3헥타르 규모의 토마토 온실을 건설했습니다.

이 틈새 산업이 번창하는 데는 다양한 이유가 있습니다. 지역 도시 농업은 대규모 노지 농장의 면적을 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라, 신선 농산물을 미국 전역으로 운송하는 데 따르는 물류 부담으로부터 캘리포니아의 센트럴 밸리를 완화하는 데에도 도움이 됩니다. 이는 이미 가뭄에 시달리는 지역의 부담을 줄이고 운송 필요성을 낮추는 것을 의미합니다. 실내 농업은 또한 토양 및 지하수 자원이 열악하거나 오염된 지역에도 이상적이어서, 지역 내에서 농산물을 재배할 수 있게 해줍니다.

강력한 LED에 전력 공급하기

많은 실내 농업 프로젝트의 규모와 범위를 고려할 때, 대규모 조명 솔루션이 필요할 것입니다. 그러나 온실의 규모가 60에이커에 미치지 못하더라도, 설치 환경에 따라 더 큰 조명이나 조명 그룹이 더 바람직할 수 있습니다. 이는 1,000W 어레이나 에너지를 덜 사용하는 여러 어레이와 같이 더 강력한 조명을 사용해야 함을 의미합니다. 그러나 시장에는 1,000W 전원 공급 장치가 그리 많지 않습니다.

HVGC-1000은 스마트 디밍과 IoT 통합 기능을 갖추고 있습니다. (이미지 제공: MEAN WELL)

현재 구할 수 있는 몇 안 되는 1,000W 드라이버 중 하나가 바로 MEAN WELL의 HVGC-1000입니다. 유일한 다른 경쟁 제품은 사실 1,200W 장치이지만, 온실은 보편적인 1,000W HPS 조명 기구에서 LED로 개조되는 경우가 많기 때문에, 시스템 전체의 배선을 완전히 다시 하는 계획이 없는 한 1,200W는 과도한 전력이 될 것입니다. 게다가 1,200W 드라이버는 제공하는 에너지가 20퍼센트 더 많을 뿐인데도 크기는 HVGC-1000의 두 배가 넘습니다.

Kai Li에 따르면, MEAN WELL은 특별히 농업 응용 분야를 위한 드라이버를 개발하려고 의도한 것은 아니었으며, 오히려 이 제품이 LED 주도의 원예 붐에 우연히 잘 들어맞았을 뿐이라고 합니다. 이는 부분적으로 전원 공급 장치의 유연성과 IoT 보조 제품과의 인터페이스 기능 덕분입니다.

HVGC-1000 드라이버에는 DALI 2.0 또는 스마트 타이머 디밍을 사용할 수 있는 옵션과 함께 3-in-1 내장 디밍 기능(0~10V DC, 10V PWM 신호 또는 저항)이 있습니다. 이는 사용자가 드라이버를 디밍, 모니터링 및 제어할 수 있게 해주는 디지털 조명 인터페이스 DALI 2.0을 포함하여, 이미 보유하고 있을 수 있는 다양한 디밍 장치를 사용할 수 있음을 의미합니다. 스마트 디밍을 사용하면 컴퓨터를 사용하지 않고도 드라이버의 디밍 동작을 직접 프로그래밍할 수 있습니다.

앞서 언급한 기능들은 드라이버의 12V/500mA 보조 전원과 결합하여, 스마트 제어 및 모니터링 애플리케이션에 필요한 디밍 컨트롤러와 IoT 하드웨어를 연결할 수 있게 해줍니다.

Li는 “보조 전원에 의존하여 스마트 센서를 드라이버에 연결할 수 있습니다”라고 설명했습니다. “센서는 드라이버의 작동 상태를 모니터링하고 무선 또는 유선으로 드라이버를 제어할 수 있으며, 제어실에서 켜고 끌 수 있고 드라이버가 작동하는지 여부를 알 수 있습니다. 이는 원격 접근 및 모니터링에 중요합니다. 사무실 조명의 경우 방에 들어가서 꺼져 있는지 확인할 수 있지만, 대규모 설치 현장에서는 모든 조명이 작동하는지 확인하기 위해 매일 전체 부지를 돌아다닐 수는 없습니다. 이 기능이 있으면, 예를 들어 22번째 줄의 7번 조명이 꺼졌다는 것을 제어 시스템을 통해 알 수 있으므로 유지 보수를 준비할 수 있습니다.”

Li는 또한 사용자가 컨트롤러까지 추가 전기 케이블 세트를 연결할 필요가 없도록 조명 기구 설치 비용을 줄이기 위해 무선 디밍을 구현할 수 있다고 지적했습니다. 더 중요한 것은, 디밍을 사용하여 조명 효율을 극대화할 수 있다는 점입니다. 스마트 센서는 사람이 있는지 또는 자연광이 있는지를 감지하는 데 사용될 수 있어, 조명이 적절한 조건에서 자동으로 그리고 지능적으로 켜지도록 구성할 수 있습니다.

이와 관련하여, HVGC-1000은 특히 최대 96퍼센트에 달하는 매우 높은 전력 변환 효율을 나타내는 것으로 홍보되고 있는데, 이는 전력의 단 4퍼센트만이 열로 소산됨을 의미합니다. 동시에 이 시스템은 180~528VAC의 넓은 범위의 전압 입력을 수용하며, 1320mA에서 7000mA에 이르는 다양한 정격 전류에 맞춘 모델들을 제공합니다. 이는 일반적으로 최대 전력을 제공하는 단 하나의 전압과 전류 조합만을 허용하는 다른 드라이버들과 대조적입니다. 반면 HVGC-1000은 고객의 필요에 따라 더 낮은 전류 또는 더 높은 전류로 작동할 수 있어 전반적인 에너지 효율을 개선합니다.

원예용 LED 조명을 넘어서

LED 조명과 도시 정원 가꾸기 붐이 예상대로 계속된다면, 업계는 자연스럽게 더 큰 규모의 LED 조명 어레이가 배치되는 것을 보게 될 것이며, 이는 필연적으로 더 높은 출력의 드라이버를 의미하게 될 것입니다. LED 조명이 이제 기존 조명보다 더 효율적이고 종종 비용 효율적이기 때문에, 원예 분야에서 나타난 것과 동일한 추세가 다른 산업으로 이어지는 것을 보더라도 놀라운 일은 아닐 것입니다.

고출력 LED 기술의 발전은 공항, 항구, 경기장과 같이 높은 기둥에 설치되는 대형 조명이 필요한 분야로도 확산될 수 있습니다. 스마트 디밍이나 IoT 장치를 강력한 LED 어레이와 결합하여 사용하면, 궁극적으로 이러한 장소들이 전반적인 에너지 효율을 개선하고 비용을 절감하는 방식으로 조명 기구를 지능적으로 모니터링하고 제어할 수 있게 될 것입니다. 그러나 이를 가능하게 하려면 적합한 드라이버가 필요하며, 현재로서는 이러한 기능을 제공할 수 있는 시장 내 제품이 바로 HVGC-1000입니다.

더 자세히 알아보려면 MEAN WELL HVGC-1000을 참조하십시오.

 

[출처: Engineering.com]