KR0163345B1 - 전자 종자 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전계로 식물 종자를 소독 및 활성 처리할 수 있는 전자 종자 처리장치(電磁 種子 處理裝置)에 관한 것이다.

종래에는 액제 또는 분제로 된 유독성 화학약품을 사용하여 종자를 소독처리하였으므로 시간적 경제적 손실이 많을 뿐 아니라, 충분한 소독효과를 얻지 못하며 또한 약제사용에 의한 토양과 곡식 오염 요인이 있다.

본 발명은 유해 환경가스를 정전계로 정화 처리할 수 있는 비열 플라즈마 반응장치와 자기 활성(磁氣活性) 정수장치의 원리를 이용하여 각종 식물종자를 간편하면서 능률적으로 처리하여 종자 표면에 기생·번식하는 병균이나 유해 성분물등을 살균·제거하고, 종자를 활성화시켜 발아율과 성장율이 향상되어 다수확 할 수 있게 한것으로 전계 및 자계를 형성할 수 있는 두 쌍의 전극을 적정 간격으로 각각 대향설치하여 각각의 전극 사이에 투입된 종자를 전자 처리할 수 있는 전자 처리실을 형성하고, 전자 처리실의 상·하부에 제어기의 제어를 받는 종자 공급 장치와 개폐문을 설치하고, 두 쌍의 대향 전극에는 각각 전계와 자계 발생을 위한 전원이 제어기로부터 인가 공급되게 구성한 것이다.

Description

전자 종자 처리장치

본 발명은 전자계가 발생되는 전자 처리실에 식물 종자를 투입시켜 전자 처리함으로써 종자표면에 기생·번식하는 병균 및 유해 성분물 들을 살균 제거하고, 또한 식물 종자를 활성화시켜 발아율과 성장율을 촉진시키며 더 나아가 수확량을 증산할 수 있게 한 전자 종자 처리장치(電磁 種子 處理裝置)에 관한 것이다.

식물 종자의 표면이나 표피 내에는 유해 성분물 들이 흡착되고 또한 각종 병원균이 기생·번식하면서 종자를 발병시키고 성장을 저해시키므로 파종 전에 세정 소독 처리하여 건강한 배아(胚芽)를 얻도록 하고 있는바, 종래에는 액재 또는 분재로 된 화학 약재를 사용하여 여러 과정을 거쳐 종자 소독과 세정을 행하였으므로 시간적 경제적 손실이 있을 뿐 아니라 충분한 소독 세정 효과를 얻지 못하며, 또한 약제 사용으로 인한 곡식의 2차 오염 및 공해 유발 요인도 아울러 갖고 있었다.

한편, 본 발명자는 증가 일로에 있는 대기 환경 공해 가스인 산화 질소류(NO_X), 산화 황산류(SO_X), 휘발성 유기화합물(VOC_S)등의 제거 처리를 위한 비열 플라즈마 반응장치(nonthermal plasma reactor)의 개발을 위해 제1도와 같은 장치를 연구해 오고 있었다.

즉, 표면에 절연체(2)(4)가 형성된 대향전극(6)(8) 사이 공간부에 비 유전율이 매우 큰 티탄산 바리움(BaTiO₃) 또는 산화 티탄(TiO₂)과 같은 소구형(小球形) 강 유전체(ferroelectric pellet)(10)를 가득 채워 넣은 한편으로 유입구(12)로 유해 공해 가스를 강제로 주입시켜 강 유전체(10)사이로 통과시킨 다음 유출구(14)로 배출되게 한 상태에서 대향 전극(6)(8)에 교류 고전압(16)을 인가하면 강 유전체(10) 간의 점접촉 부근에서 부분 방전이 발생되며, 상기 부분 방전에 의해 생성된 오존(ozone)과 고 에너지 전자(energetic electron)에 의해 유해 공해 가스가 산화 또는 분해 처리되어 배출된다.

이러한 연구 과정에서 본 발명자는 비열 플라즈마 반응장치에 소구형 강 유전체(10) 대신 콩과 같은 식물 종자를 충진시켜 정전 처리해 본 결과 종자 표면상에 기생·번식하는 병균이나 유해성 농약 등이 제거되었음을 확인할 수 있었고, 정전처리된 종자를 배양하여 본 결과 특정 정전계 영역에서 발아율이 매우 향상되고 배아의 무게가 증가되며 또한 성장 속도가 매우 촉진됨을 아울러 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명자는 강한 자력이 물에 활성을 주는 원리를 이용하는 수(水) 처리 장치를 실용신안등록 제108040호로 등록한 바 있다.

즉, 수소 두 원자(2H)와 산소 한 원자(O)로 구성되어 근원적으로 분극화되어 있는 물분자(H₂O)와, 또 수중에 함유되어 있는 미네랄이나 이온들은 렌쯔(Lenz)나 플레밍(Fleming)의 전자유도(電磁誘導)법칙에 의해 자기 활성화되는 원리를 이용한 것이다.

식물의 종자체내수(種子體內水)는 유전분극(誘電分極) 되어 있는 세포액과 미량의 미네랄 이온들로 구성되어 있으며, 이들은 전자유도에 의해 용이하게 작용 활성화시킬 수 있음은 기지의 사실이다.

이러한 효과이 원인은 강한 전자계에 의해 병균과 농약과 같은 유해 성분물이 살균 제거될 뿐 아니라, 전자 처리된 종자의 세포 구성체가 전기 분극율이 큰 물분자로 구성되어 있으면서 이온성 미네랄을 포함하고 있으므로 외부 전자계에 의한 변위자극을 비교적 쉽게 받아 활성화되기 때문인 것으로 생각되며, 본 발명은 이와같은 비열 플라즈마 반응장치 및 수(水) 처리장치(실용신안등록 제108040호)와 그 원리들을 이용하여 각종 식물 종자를 간편하면서도 효율적으로 전자 처리할 수 있는 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 주요 기술 구성으로는 유전체막을 갖는 대향전극을 적정 거리로 좌우 이격시켜 그 사이에 전자 처리실을 형성한 전계(電界) 장치와, 또한 이 전자 처리실의 앞뒤에 자계(磁界)장치와, 상기 전계 및 자계 대향 전극들 간에 적정 가변 전자계를 형성시키기 위한 교번전원과, 전자 처리실로 종자를 공급하기 위한 종자 공급장치와, 전자 처리된 종자를 배출 및 수집하기 위한 배출장치와, 전자계 장치로 적정 전원을 적정 시간 공급하고 또한 종자 공급장치 및 배출장치를 제어하기 위한 제어장치로 구성되며, 이하 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 유해가스를 정화하는 비열 플라즈마 반응장치의 구성도.

제2도는 본 발명의 평단면 구성도.

제3도는 본 발명의 횡단면 구성도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예의 평단면 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 전자 처리실 22 : 유전체

24,26 : 전계전극 28,30 : 자계전극

32 : 전자계 장치 34 : 종자 공급 장치

36 : 배출구 38 : 종자

40 : 개폐문 42 : 수집통

44 : 제어기

제2도는 본 발명의 평단면 구성도이고, 제3도는 본 발명의 횡단면 구성도로, 중앙에 상하로 개방된 적정 크기의 전자 처리실(20)이 형성된 유전체(22)의 바깥 표면 좌·우측에 전계 발생용 전계전극(24)(26)을 대향 설치하고, 유전체(22)의 바깥 표면 전·후측에 자계 발생용 자계전극(28)(30)을 대향 설치하여 전자계 장치(32)를 구성한다.

전자계 장치(32)의 상부에는 종자 공급장치(34)를 설치하고, 상기 종자공급 장치(34)의 하부면에는 전동 개폐수단을 갖는 통상의 하향 배출구(36)를 설치하여 전자 처리실(20)로 종자(38)를 투입할 수 있도록 한다.

전자계 장치(32)의 하부면에 전동 개폐수단을 갖는 통상의 절연 개폐문(40)을 설치하여 전자 처리 시간(t) 동안 종자(38)가 전자 처리실(20)내에 정체되게 하고, 그 하부에는 수집통(42)을 설치하여 전자 처리된 종자를 수집할 수 있도록 한다.

제어기(44)는 종자 공급장치(34)와 개폐문(40)에 전기적으로 접속하여 종자 처리 전·후에 이들을 제어하여 개·폐하도록 하며, 또한 전자계 발생용 각각의 두 전극(24)(26)(28)(30)과도 전기적으로 접속하여 이들 전극(24)(26)(28)(30)으로 인가하는 전압과 전자 처리시간(t)을 최적의 조건으로 자동 제어하도록 한다.

상기 전자계 장치(32)는 사각 평판형으로 예시하였으나 필요에 따라서는 제4도와 같이 원통형과 같은 절연 파괴전위가 비교적 높은 전자계를 얻을 수 있는 다양한 형태의 대향 전극을 사용할 수도 있으며, 전계전극을 상하에 그리고 자계전극을 좌우에 설치할 수도 있다.

본 발명에서 대향 전극(24)(26)(28)(30)의 표면에 형성되는 유전체(22)는 대향전극(24)(26)(28)(30)간의 절연 파괴전위를 높게 하나 자계에는 영향을 주지 않으며, 또한, 전자 처리실(20)로 투입된 종자가 대향전극(24)(26)(28)(30)에 직접 닿아 손상되는 것을 방지하며, 그 두께가 얇을수록 효과적이나 절연 파괴전위가 낮아지는 문제점이 있으므로 전자계 장치(32)의 크기나 종자(38)의 종류, 크기, 함수율, 표면 상태, 오염 상태 등에 따라 그 두께를 달리 설정할 수 있으나 0.05mm~5mm 정도 범위의 두께로 형성함이 효과적인 측면에서 바람직하다.

처리 자계는 소형인 경우에는 영구자석을 사용할 수도 있으나, 종자에 따라 자계를 조절할 수 있고 또한 필요에 따라 처리 주기까지 용이하게 제어할 수 있는 전자석이 실제 적용시에는 매우 효과적이다.

또한, 전자 처리실(20)에 필요한 고 전자계를 얻기 위해서는 대향전극(24)(26)(28)(30)간의 이격 거리를 작게하는 것이 효과적이나, 전자 처리실의 크기가 너무 작아져서 한꺼번에 처리할 수 있는 종자 량이 적어지게 되므로 수mm~수십cm 정도의 크기로 함이 경제적이면서 실용화할 수 있는 적당한 범위이다. 그러나, 종자의 크기가 매우 작거나, 특수 고도 처리를 위해서는 초소형으로 하여 고 밀도화 할 수도 있다.

또한, 대향 전극(24)(26)(28)(30)으로 인가하는 전계 및 자계의 세기는 실험결과 1~120KV정도 및 1~10,000G 정도로 함이 효과적인 것으로 확인되었으며, 처리시간(t)은 종자의 종류나 크기, 함수율, 표면상태(오염 및 병 감염 상태), 전자 처리량, 인가전압의 파형이나 주파수 등에 따라 달라지나 처리 시간(t)값은 10초~3600초 범위 내에서 적절한 시간 값으로 설정할 수 있으며, 상기 전자 처리시간(t)은 길게 지속화하거나 또는 짧게 하면서 전자 처리와 비처리(전압을 인가하지 않은 상태)로 주기(pulse)적 또는 비주기(impulse)적으로 여러 회 반복화 할 수도 있다.

또한, 대향 전계전극(24)(26)으로 인가하는 전원의 형태는 직류 전원보다 정과부로 반전되는 교번전원이 효과적이며, 통상의 상용 교류 전원을 승압시켜 사용할 수 있으나 고도 처리를 위해서는 주파수 변환기 등의 도움을 받아 주파수를 가변하거나 고주파 전원을 사용함이 바람직하며, 전계형성 전압의 파형 형태는 정현파(sine wave)나 구형파(sguare wave) 또는 맥동 주기파(pulse wave)가 바람직하며, 자계형성 전압의 파형 형태는 정(또는 부)의 맥동 주기파(pulse wave)등을 사용할 수 있으며 또한 전계전극(24)(26)과 자계전극(28)(30)의 각각에 교대로 또는 자계전극(28)(30)이나 전계전극(24)(26) 중 한쪽 전극에만 전원을 인가 할 수도 있으며, 이상과 같이 함으로써 종자 처리시간의 단축과 종자 처리효과를 극대화하고 또한 장치를 소형화 및 고급화 할 수 있다.

또한, 전자 처리실(20)의 전자계를 높이거나 종자의 발아율 향상을 위하여 공기 이외의 절연 액체나 증류수 또는 특수 기체(가스)를 사용하고, 또한 온도 및 습도를 가변시켜 효율을 향상시킬 수 있으며, 이러한 경우 개폐문(40) 또는 전극(24)(26)(28)(30)과 유전체(22)에 처리 대상 종자보다 작은 크기의 통기공을 다수 형성하여 전자 처리에 도움을 주는 활성 가스나 액체 및 온도·습도가 유입·유출되면서 순환되게 하고, 또한 전자 처리시에 발생되는 일부의 유해 가스가 강제 또는 자연적으로 배출되게 한다. 미 설명 부호 (46)은 통기공, (48)은 처리된 종자이다.

이와같이 구성하여서 된 본 발명의 작용 효과는 다음과 같다.

먼저 종자 공급 장치(34)에 다량의 종자를 공급 저장하여 전자 처리실(20)로 종자를 상시 공급할 수 있도록 하고, 제어기(44)로 종자(38)의 종류나 크기, 함수율, 표면 상태, 오염 상태, 주변의 온도·습도 등을 감안하여 최적의 조건으로 종자 처리할 수 있는 전자계가 발생될 수 있게 전압, 전압의 파형 형태, 주파수, 처리시간(t)등을 설정하고, 개폐문(40)이 전자 처리실(20)의 하부를 폐쇄시킨 상태에서 제어기(44)로 배출구(36)를 소정 시간 개방시켜 전자 처리실(20)로 적당량의 종자(38)가 투입되면 제어기(44)에 의해 설정된 전원이 각각 전자계 발생용 두 쌍의 대향 전극(24)(26)(28)(30)으로 인가된다.

따라서, 전자 처리실(20)내에 전자계가 형성되고, 유전체인 종자(38)들 간의 접촉점 부근에는 높은 전자계가 형성되고, 부분 방전 및 미량의 오존(O₃)이 발생되며, 또한 전자계에 의한 변위 자극으로 종자(38)의 체세포 등이 활성화되어 발아율 및 성장률이 촉진되어 수확이 증대되고, 또한 종자(38)의 표면에 기생·번식하는 병균 등이 살균 처리되고 흡착된 오염물 등은 산화 또는 분해되어 건강한 상태의 종자로 처리되며, 종자 처리가 완료되면 제어기(44)로 개폐문(40)을 열어 전자 처리실(20)의 하부를 개방시키면 전자 처리된 종자가 낙하하여 수집통(42)으로 수집된다.

한편, 본 발명 장치를 이용하여 식물 종자 중 콩과 토마토를 대상으로 처리 전압과 자장을 가변하면서 전자 처리한 종자(48)와 전자 처리하지 않은 종자를 배양 실험하면서 발아율을 검증한 결과 표1과 표2와 같은 결과치를 얻을 수 있었으며, 처리전압과 처리자장을 각각 조정하여 설정 한 경우 높은 수치의 발아율을 획득할 수 있었다.

또한, 본 발명 장치를 이용하여 식물 종자 중 콩과 토마토를 대상으로 전자계 처리에 따른 콩 싻의 무게 변화를 검증한 결과, 아래 표 3 및 표 4와 같은 결과치를 얻을 수 있었으며 이 또한 처리 전자계를 인가 한 경우 높은 수치의 무게를 획득할 수 있었다.

참고로, 이러한 실험결과는 본 출원인(또는 본 발명인)이 1997.5.30 부산대학에서 발표한 사단법인 대한전기학회, 방전 및 고전압 연구회 춘계 학술발표회 논문집의 p.115~p.122에 상세히 언급되어 있다.

본 발명을 실시함에 있어서 종자를 보관할 때 적정 처리 전자계로 처리하면 장기간 활성 상태로 보존도 가능하다. 본 장치의 처리 대상물로는 콩뿐만 아니라 여타의 모든 식물 종자를 포함하며, 특히 발아기간이 길고 발아율이 나쁜 고가의 식물종자가 효과적이다.

이상에서와 같이 본 발명은 전자처리에 의해 종래 종자처리 방법에 비하여 매우 간편하면서도 능률적으로 종자 처리할 수 있으며, 종자의 활성화에 의해 발아율 및 성장율이 촉진되어 수확량의 증대는 물론 유해처리 약제의 사용이나 세정과정 등을 거치지 아니하므로 경제적일 뿐만 아니라 토양과 곡식의 오염이 방지되는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 통형으로 된 유전체(22)의 중앙에 상하로 개방되는 전자 처리실(20)을 형성하여 처리 대상 종자(38)를 투입할 수 있도록 하고, 유전체(22)의 바깥 표면 좌·우측에 전계전극(24)(26)을 대향 설치하고, 유전체(22)의 바깥 표면 전·후측에 자계전극(28)(30)을 대향 설치하고, 전자 처리실(20)의 하부에 제어기(44)의 개폐 제어를 받는 전동 개폐문(40)을 설치하고, 상기 전계전극(24)(26) 및 자계전극(28)(30)에 제어기(44)를 전기적으로 접속하여 전계 및 자계 형성을 위한 전원이 공급되게 한 전자 종자 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 전계전극(24)(26)으로는 교번전원을 인가 공급하고, 자계전극(28)(30)으로는 펄스전원을 인가 공급하도록 함을 특징으로 하는 전자 종자 처리장치.