KR100195969B1 - 밀폐형 수경재배장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물을 무공해속에서 고속성장 시키기 위한 밀폐형 수경배재장치 및 수경재배방법에 관한 것으로, 외부와 단열되며, 내벽면이 반사면으로 처리된 밀폐된 공간을 형성하는 식물성장실과 기계실을 구성하는 본체와, 상기 본체의 식물성장실 내부 양측에 체인이 지그재그로 권취되어서 구동모터의 구동으로 상기 체인이 구동되어 식물의 씨앗이 파종된 트레이드를 순차로 이송하도록 구성된 트레이 순환 장치와, 상기 체인에 안내되어 본체 내부를 지그재그 이송하는 트레이에 식물이 자라는데 필요한 물과 영양제를 식물의 성장정도에 맞추어 적당히 공급하도록 배관설비된 물과 영양제 공급장치와, 상기 밀폐된 본체 내부의 공구를 순환시킴과 동시에 습도와 온도를 식물이 자라는데 알맞게 맞추어 주며 CO₂가스를 적당량 공급하는 내부환경 설정장치와, 상기 본체 내부 공기에 서식하는 식물을 저해하는 호기성 세균을 멸균시키는 멸균장치로 구성하고, 밀폐된 공간인 식물저장실 내부에 다수개의 트루라이트를 설치함과 동시에 내벽면을 반사율 90% 이상이 되도록 형성하여 태양광 파장과 동일한 해당 주파장인 400~700nm와, 내부조도 360~541lux가 되도록 하고, 식물성장실 내부의 습도를 55~64%로 유지하며, 각 식물이 성장하는데 알맞은 온도인 20℃~40℃(식물에 따라서 각기 다름)로 유지하며, CO₂농도를 0.025~0.045%로 하며, 식물성장에 필요한 영양제를 질소, 인산(P₂O₅), 칼리(K₂O)를 식물의 종류에 따라 적당한 비율로 혼합하여 구성하고 (여기서 질소의 함량이 제일 크며, 줄기섭취용 식물에는 인산의 비율이 많아지고 뿌리섭취용 식물에는 칼리가 많아지며, 잎섭취용 식물에는 질소가 많이 함유된다) 상기 질소, 인산, 칼리가 혼합된 영양제에 물을 1,000~15,000배 희석하여 식물성장에 알맞은 환경조건을 자동으로 조성한다.

상기한 본 발명은 식물을 성장시킴에 있어서 인체에 해로운 농약 등을 전혀 사용하지 않음은 물론 밀폐된 공간인 무균실내에서 식물을 성장시킴으로써 전혀 오염되지 않은 무공해 식품을 얻을 수 있고 식물이 자라는 환경조건을 자동으로 설정하며 모든 기능을 자동화하여 최소의 공간과 인력으로 대량생산을 얻을 수 있는 바, 약 8평의 규모에서는 1일 통산 800Kg을 수확하여 약 18,000평의 농지에서 재배하는 양을 재배할 수 있고 100평 규모를 설치하여 가동하면 1일 통산수확량이 10톤으로 약 22만평의 농지에서 재배하는 양을 수확할 수 있는 등 기하급수적으로 늘어나는 인구증가율에 비례하여 한정된 농토를 경작하므로서 산술 평균적으로 늘어나는 식량 생산량의 심각한 현실을 해결할 수 있는 매우 획기적인 발명인 것이다.

Description

밀폐형 수경재배장치 및 방법

제1도는 본 발명의 전체구성을 나타낸 일부절결사시도.

제2도는 본 발명의 내부 구성상태를 나타낸 단면도로서, (a)는 종단면도, (b)는 요부확대도(기계실).

제3도는 본 발명의 트레이순환장치 구성도로서, (a)는 트레이 이동상태예시도, (b)는 체인권취부 구성상태도.

제4도는 본 발명의 물과 영양제 공급장치구성도.

제5도는 본 발명의 광원공급장치구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 본체 11 : 트레이수납및인출금

11a : 덮개 12 : 영양제공급부

13 : CO₂탱크장착부 15 : 통로

20 : 기계실 21 : 감속기어

22 : 구동모터 23 : 주동스플라겟

24 : 체인 25 : 횡보

30 : 식물성장실 31 : 물탱크

32 : 분사노즐 33 : 트루라이트(TRUE-LITE)

34 : 유브이라이트(UNlight) 35 : 냉,온풍기

36 : 체인안내레일 37 : 스플라겟

100 : 트레이 101 : 트레이암

본 발명은 식물을 무공해속에서 고속성장 시키기 위한 밀폐형 수경재배장치 및 수경재배방법에 관한 것이다.

인류문명이 발전함에 따라 한정된 농토와 주어진 환경조건에서 식물을 재배하여 먹는 데에는 늘어나는 인구증가율을 볼때 그 한계가 있으며, 산업문명 발전의 부산물인 산업공해의 심각성으로 토양이 산성화되고 대기가 오염되어 식물이 제대로 성장하지 못하는 것은 물론 성장된 식물에 중금속 등이 오염되어 인체에 해로움을 주는 등 그 심각성이 날로 더해지고 있다.

이에 수경재배라는 새로운 재배법을 개발하여 식물을 고속성장시켜 섭취하도록 하는 것이 개발되어서 날로 발전하고 있는바, 지금까지는 수경재배를 함에 있어서 일반적으로 대기에 노출된 상태에서 식물이 보다 쉽게 자라는 성장촉진제(영양제)를 배합한 물을 공급하여 식물의 성장을 촉진시키는데까지 발전하였다.

그러나 지금까지 개발된 수경재배방법은 식물을 대기에 노출시킨 상태로 재배한 것은 물론 식물재배에 다양한 노력과 많은 인력을 요구하고 있는 등 생산성이 없고 재배방법 또한 원시적이었다.

본 발명은 상기한 지금까지의 수경재배방법을 과감히 개선하여 전체의 장치가 밀폐된 상태에서 자동으로 운전되고 여기에 주어지는 환경조건 또한 자동제어 처리되도록 구성하여 무공해속에서 식물을 고속성장시켜 재배하도록 함에 그 목적을 둔 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

외부와 단열되며, 내벽면이 반사면으로 처리된 밀폐된 공간을 형성하는 식물성장실과 기계실을 구성하는 본체와, 상기 본체의 식물성장실 내부 양측에 체인이 지그재그로 권취되어서 구동모터의 구동으로 상기 체인이 구동되어 식물의 씨앗이 파종된 트레이를 순차로 이송하도록 구성된 트레이순환 장치와, 상기 체인에 안내되어 본체 내부를 지그재그 이송하는 트레이에 식물이 자라는데 필요한 물과 영양제를 식물의 성장정도에 맞추어 적당히 공급하도록 배관설비된 물과 영양제 공급장치와, 상기밀폐된 본체 내부의 공기를 순환시킴과 동시에 습도와 온도를 식물이 자라는데 알맞게 맞추어 주며 CO₂가스를 적당량 공급하는 내부환경 설정장치와, 상기 본체 내부 공기에 서식하는 식물을 저해하는 호기성 세균을 멸균시키는 멸균장치로 구성하되, 여기서 상기 본체(10)는 첨부도면 제1도 내지 제2도에 도시한 바와 같이 외부와 단열과 동시에 밀폐되며 일측에 식물을 파종하여 수확하는 트레이수납및인출구(11)를 적어도 두 개 이상 덮개(11a)로 개폐가능하도록 형성하고, 상기 트레이 수납및인출구(11)측에는 기계실(20)을, 그 나머지는 체인안내레일(36)과 체인권취스프라켓(37)이 서로 대향되게 적어도 1조이상 설치한 식물성장실(30)을 구성하며, 상기 트레이 수납및 인출구(11)의 반대측에는 영양제공급부(12)와 CO₂탱크장착부(13)를 구성하며, 식물성장실(30) 내부 중앙에는 사용자가 다니는 통로(15)를 형성하며, 그 아래측에 식물에 공급된 물을 접수하여 다시 공급되도록 된 물탱크(31)를 구성한다.

그리고 상기 트레이 순환장치는, 제3도에서와 같이 본체(10) 내부의 기게실(20)에 장착되어 구동속도를 조절하는 감속기어(21)를 장착한 단일구동모터(22)에 의하여 구동하는 주동스플라켓(23)과 식물성장실(30) 내부에 지그재그형으로 체인(24)이 권취된 체인(24)을 연동하도록 권취하며, 상기 체인(24)에 일정간격으로 식물을 파종하는 트레이(100)를 걸 수 있는 횡보(25)를 설치하여 상기 횡보(25)에 걸린 트레이(100)가 트레이 수납및인출구(11)측에서 최상측으로 이동하였다가 지그재그형으로 이동하며 하강하여 트레이 수납및인출구(11)측으로 순환이동하도록 구성한다.

그리고 상기 영양제공급장치는, 첨부도면 제4도와 같이 본체(10)외부의 영양제공급부(12)를 통하여 공급된 식물성장에 필요한 영양제를 물에 희석하여 저장함과 동시에 물속에 제2철염을 생성시키는 공지된 엘에프세라믹(LF-ceramics; 일본 나고야대학 농학부 교수 야마시타 쇼오지 박사가 발표한 π화 이론을 계승하여 더욱발전시켜서 일본의 나까네 박사가 개발한 것으로 물이 통과 되도록 만들어진 특수세라믹으로 π화된물에 미세활성을 조절하여 인체에 꼭맞는 물이 되도록 만들어 주는 것으로 Life Field Ceramics임)을 장전한 물탱크(31)와, 상기 물탱크(31)에 저장된 물을 식물성장초기인 상측에는 작게 분사하고 식물의 성장도가 점점 큰 하단측으로는 많게 분사하여, 식물성장에 알맞게 공급되도록 분사노즐(32)을 배관하였다.

그리고 상기 광원공급장치는, 첨부도면 제4도와 같이 태양광과 그 성분이 가장 가깝다는 공지의 트루라이트(TRUE-LITE; 미국 DURO-TEST사에서 개발한 광으로서 태양의 광과 그 성분에 가장 가깝게 설계되어 있으며, 조명과 더불어 생물체에 큰 도움을 주는 건강등으로서 미국 F.D.A에서 의료기기로 등록된 CRI~91의 백색광으로 태양광과 같이 건강자외선을 방사한다고 하여 햇빛 형광등(TRUE-LITE)라고 함)(33)를 트레이(100)가 이송하는 본체(10)의 식물성장실(30) 내측에 일정각도 경사지게 다수개 설치하였으며, 상기 내부환경 설정장치는, 상기 식물성장실(30) 내부 일측에 실내온도와 습도를 조절함과 동시에 내부공기를 순환시키는 냉,온풍기(35)를 설치하고, CO₂탱크장착부(13)에 장착된 CO₂탱크(19)의 CO₂가스를 적당량씩 성장실(30) 내부에 공급한다.

그리고 상기 멸균장치는, 공지의 유브이라이트(UVlight; 살균등으로서 Ultra Violet Light임)(34)를 식물성장실(30) 천정면에 상향 비치되도록 저면이 밀폐되게 다수개 설치하여 구성하였다.

상기 구성을한 본발명은 식물이 파종된 트레이(100)가 순환이동하는 밀폐된 공간인 식물저장실(30) 내부에 다수개의 트루라이트(33)를 설치함과 동시에 내벽면을 반사율 90%이상이 되도록 형성하여 태양광 파장과 동일한 해당 주파장인 400~700nm와, 내부조도 360~540lux가 되도록 하고, 식물성장실(30) 내부의 습도를 55~64%로 유지하며, 각 식물이 성장하는데 알맞은 온도인 20℃~40℃(식물에 따라서 각기 다름)로 유지하며, CO₂농도를 0,025~0.045%로 하며, 식물성장에 필요한 영양제를 질소, 인산(P₂O₅), 칼리(K₂O)를 식물의 종류에 따라 적당한 비율로 혼합하여 구성하고(여기서 질소의 함량이 제일 크며, 줄기섭취용 식물에는 인산의 비율이 많아지고 뿌리섭취용 식물에는 칼리가 많아지며, 잎섭취용 식물에는 질소가 많이 함유된다) 상기 질소, 인산, 칼리가 혼합된 영양제에 물을 1,000~15,000배 희석하여 식물성장에 알맞은 환경조건을 자동으로 조성한다.

또한 상기 식물이 파종된 트레이(100)의 이송 속도는 파종된 식물의 성장속도에 따라 각기 다르게 조절하며, 식물성장실(30) 내부의 식물에 공급하는 물에는 제2철염이 함유되어 있는 엘에프세라믹(LF-ceramics)으로 제2철염을 생성시켜 곰팡이 발생을 제어하고 해충성장을 억제하며 식물세포의 양적 성장을 촉진하도록 하였다.

상기한 구성과 식물성장에 알맞은 환경조건을 실시하도록 된 본 발명은, 식물이 성장하는데 필요한 3대 필수요소라고도 할 수 있는 물, 공기, 햇빛을 밀폐된 공간내에서 충족시켜 주므로서 약 8일간의 숙성을 거치면 약 8평가량의 규모에서 매일 500Kg~1,000Kg의 식물을 최소인력(운전자1명)으로 수확할 수 있는 것이다.

즉 운전자가 실내환경조건을 콘트롤박스에서 설정한 다음 운전을 시작하고, 트레이(100) 바닥면에 마포, 스폰지, 스텐망, 수세미 등(식물에 따라 선택하는 것임)을 바닥시트로 깔고 여기에 재배하고자 하는 식물의 씨앗을 파종한 다음 트레이 수납및인출구(11)로 본체(10)내부로 수납하여 체인(24)에 일정한 간격으로 설치된 횡보(25)에 트레이암(101)을 이용하여 걸어주면 상기 체인(24)이 구동하면서 횡보(25)에 걸린 트레이(100)를 본체(10)의 식물성장실(30) 내부상측으로부터 지그재그로 이동하며 하강하게 되는데 이때 식물이 자라는데 필요한 광원은 트루라이트(TRUE-LITE)(33)를 이용하여 공급하며, 물은 식물의 성장도에 따라 각기 다르게 상측에는 적게 하측으로 갈수록 많게 분사노즐(32)을 통하여 분사하며 실내 온도 및 습도 공기청정도는 본체(10) 내부에 장착된 냉온풍기(35)에 의하여 식물성장에 최적조건이 되도록 맞추어 주게된다.

상기한 상태에서 식물성장실(30)내부를 전체적으로 순환한 트레이(100)가 트레이 수납및인출구(11)에 도달하면 트레이(100)에 파종되었던 식물은 완전히 자라게 됨으로써 수확하고 새로운 씨앗을 트레이(100)에 파종하여서 체인(24)의 횡보(25)에 걸어주면 되는 것이다.

상기한 본 발명은 식물을 성장시킴에 있어서 인체에 해로운 농약 등을 전혀 사용하지 않음은 물론 밀폐된 공간인 무균실내에서 식물을 성장시킴으로써 전혀 오염되지 않은 무공해 식품을 얻을 수 있고 식물이 자라는 환경조건을 자동으로 설정하며 모든 기능을 자동화하여 최소의 공간과 인력으로 대량생산을 얻을 수 있는바, 약 8평의 규모에서는 1일 통산 800Kg을 수확하여 약18,000평의 농지에서 재배하는 양을 재배할 수 있고 100평 규모를 설치하여 가동하면 1일 통산수확량이 10톤으로 약 22만평의 농지에서 재배하는 양을 수확할 수 있는 등 기하급수적으로 늘어나는 인구증가율에 비례하여 한정된 농토를 경작하므로서 산술평균적으로 늘어나는 식량생산량의 심각한 현실을 해결할 수 있는 매우 획기적인 발명인 것이다.

Claims (10)

1. 수경재배장치를 구성함에 있어서, 내벽면이 반사면으로 처리된 밀폐된 공간을 형성하는 식물성장실과 기계실을 구성하는 본체와, 상기 본체의 식물성장실 내부 양측에 체인이 지그재그로 권취 되어서 구동모터가 구동되어 식물의 씨앗이 파종된 트레이를 순차로 이송하도록 구성된 트레이 순환 장치와, 상기 체인에 안내되어 본체 내부를 지그재그 이송하는 트레이에 식물이 자라는데 필요한 물과 영양제를 식물의 성장속도에 맞추어 적당히 공급하도록 배관설비된 물과 영양제 공급장치와, 상기 밀폐된 본체 내부의 공구를 순환시킴과 동시에 습도와 온도를 식물이 자라는데 알맞게 맞추어 주며 CO₂가스를 적당량 공급하는 내부환경 설정장치와, 상기 본체 내부 공기에 서식하는 식물을 저해하는 호기성 세균을 멸균시키는 멸균장치로 구성함을 특징으로하는 밀폐형 수경재배장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 본체는, 외부와 단열과 동시에 밀폐되며 일측에 식물을 파종하여 수확하는 트레이 수납및 인출구를 적어도 두 개 이상 덮개로 개폐 가능하도록 형성하고, 상기 트레이 수납및 인출구측에는 기계실을, 그 나머지는 식물성장실을 구성하며, 상기 트레이 수납및인출구의 반대측에는 물과 영양제공급부와 CO₂탱크장착부)를 구성하며, 식물성장실 내부 중앙에는 사용자가 다니는 통로를 형성하며, 그 아래측에 식물에 공급된 물을 집수하여 다시 재공급하도록 된 물탱크를 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 트레이 순환장치는, 본체 내부의 기계실에 장착되어 구동속도가 조절되는 감속기어를 장착한 단일구동모터에 의하여 구동하는 주동스플라켓과 식물성장실 내부에 적어도 지그재그형으로 권취한 체인을 상기 주동스플라켓에 연동되도록 권취하며, 상기 1쌍의 체인에 일정간격으로 트레이를 걸 수 있는 횡보를 설치하여 상기 횡보에 걸린 트레이가 트레이 수납 및 인출구측에서 최상측으로 이동하였다가 지그재그형으로 이동하며 하강하여 트레이 수납및인출구측으로 순환 이동하도록 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 물과 영양제공급장치는, 본체 외부의 물과 영양제공급부를 통하여 공급된 식물성장에 필요한 영양제를 물에 희석하여 저장함과 동시에 물속에 제2철염을 생성시키는 공지된 엘에프세라믹(LF-ceramics)을 장전한 물탱크와, 상기 물탱크에 저장된 물을 식물성장 초기인 상측에는 작게 분사하고 식물의 성장도가 점점 큰 하단측으로는 많게 분사하여, 식물성장에 알맞게 공급되도록 분사노즐을 배관함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배장치.
5. 상기 트레이가 이송하는 식물성장실 내부 일측에 태양광파장과 동일한 공지된 트루라이트(TRUE-LITE)를 내측에 일정각도 경사지게 다수개 설치 하여서 된 광원공급장치를 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 내부환경 설정장치는, 상기 성장실 내부 일측에 실내온도와 습도를 조절함과 동시에 내부공기를 순환시키는 냉,온풍기를 설치하고, 적당량의 CO₂를 성장실 내부에 공급하도록 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 멸균장치는, 공지의 공지된 살균등인 유브이라이트(UV lignt)(34)를 식물성장실(30)천정면에 상향 비쳐지도록 저면이 밀폐되게 다수개 설치함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배장치.
8. 식물이 파종된 트레이가 순환하는 밀폐된 공간인 식물저장실 내부에 태양광 파장과 동일한 해당 주파장인 400~700nm와, 내부조도 360~540lux와 습도를 55~64%와, 각 식물이 성장하는데 알맞은 온도(식물에 따라서 각기 다름 : 20℃~40℃)와, CO₂농도를 0.025~0.045%와, 식물성장에 따른 물과 양제(질소,인산,칼리)의 알맞은 농도 등 식물성장에 알맞은 환경 조건을 자동으로 설정함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 식물이 파종된 트레이의 이송 속도는 파종된 식물의 성장속도에 따라 조절함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 식물성장실 내부의 식물에 공급하는 물에 공지된 엘에프세라믹(LF-ceramics)으로 제2철염을 생성시켜 곰팡이 발생을 제어하고 해충 성장을 억제하며 식물 세포의 양적 성장을 촉진하도록 함을 특징으로 하는 밀폐형 수경재배방법.