KR100491253B1 - 고농도 용존 산소수를 이용한 원예 작물의 재배장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급수라인, 용존산소 조절 투입장치, 양액 공급라인을 구비하되,

배양액 탱크내에 EC센서, PH센서, 온도 센서를 설치하여 이를 EC측정기, PH측정기, 온도 측정기와 연결한 구성에 있어서, 콘트롤 판넬의 용존산소 연속측정센서에 의한 용존산소 측정기와 산소 분리기를 장치한 것을 특징으로 한 것으로

첫째: 소형의 크기와 경량으로서,

둘째: 설치 및 유지 비용이 저렴하고,

셋째: 단순 물리적 장치로서 후차적 분산물이 생성되지 않으며,

넷째: 다량의 용액을 빠른 기간 내에 고농도 산소수로 조절 처리하여 시설원예 농업에서의 수경, 배지경, 토경 등에 포괄적으로 확대 적용할 수 있고 콩나물, 숙주나물등의 재배가 가능함은 물론 고농도 산소수 정수기에 의한 산소수음료 등 물을 이용한 전반적분야에서 활용할 수 있음을 목적으로 한 원예 작물의 재배장치를 제공함에 목적이 있는 것이다.

Description

고농도 용존 산소수를 이용한 원예 작물의 재배장치{The garden plant growing of cultivation and the equipment with the high concentration fusible oxgen water}

본 발명은 본인이 선등록된 특허 제279806호 (발명의 명칭:다용도 혼합용해기)와 특허출원 제10-2000-2743호 (발명의 명칭:다용도 혼합용해기)를 활용하여 얻어진 고농도 용존 산소수를 배양액 탱크의 저면 분산 디퓨서로 공급하여 배양액내에 고농도의 용존산소를 혼입조절 시킨후 이를 원예식물의 고형배지경의 배지베드, 담액베드, 나물재배통 등으로 공급하여 배양액내의 용존산소 부족에 따른 뿌리썩음과 각종 생리저하 현상을 극복하고 자연수에 함유되어 있는 용존산소의 포화 농도 유지 및 그 이상의 과포화 고농도 용존산소 하에서의 작물적용으로 기존 재배법의 한계를 극복 초월하는 신개념의 작물 재배장치를 제공하는데 목적이 있다

주지된 바와 같이, 양액재배와 토양재배의 특성을 비교함에 있어서 먼저 양액을 이용한 재배와 토양 이외의 고형물, 즉 원예용 상토 등을 포함한 각종 재배용토를 이용한 재배의 식물영양학적 장단점을 비교해 본 다음에 재배 관리적인 측면에서 양액재배의 특징을 살펴보기로 한다.

일반적으로 양액재배의 영양학적 장점은 영양분이 식물체가 이용할 수 있는 상태로 배양액 내에 녹아 있고, 이들의 공급과 제어가 쉽게 조절될 수 있으며 어떠한 독성물질도 나타날 위험이 전혀 없다는 것이다. 반면에 양분이 부족할 경우 인공적으로 첨가해 주어야 하며, 다량 공급에 따른 완충작용이 없고, 공기가 부족하면 착근되지 않는 다는 단점이 있다. 토양재배에서는 토양이 영양소와 느슨히 결합되어 있고 부족분은 토양에서 스스로 공급시키며 다량으로 시비하더라도 완충 작용이 있으며 통기성이 좋고 뿌리가 토양에 의해 고정되는 장점이 있다. 단점으로는 필요 양분의 결핍이 일어나기 쉽고, 양분이 불용화 되거나 뿌리가 직접 양분을 찾아 자라야 하며 양분의 합리적 조절이 어렵고 때때로 독물질이 생성되는 문제가 있다.

이상과 같은 영양학적인 특징의 차이 외에 자세한 토양재배와 양액재배의 차이점은 표1과 같다.

<표1> 토양재배와 양액재배의 대비

항목		토양재배	양액재배
재 배 면 적	연작 장해잡초 방제병 충 해 재식 밀도 배지 소독 시 비 정 식	발생한다잡초가 많아 제초작업이 필요하다많은 토양 전염성 병원균, 선충,해충 때문에 윤작한다 영양분과 광량 때문에 제한된다 노동력과 시간이 요구된다완전 소독이 불가능하다시비량이 많고, 균등시비가 어려우며 이용 효율이 나쁘다이식과 정식에 시간이 걸린다정식해를 입고 정지작업이 힘들다	발생하지 않는다잡초 제거가 불 필요하다배지 내에 병해충이 없고 윤작이 불필요하며 외부 병원균이 침입하면 만연되기 쉽다제한 요인이 광량뿐이어서 밀식이 가능하다단기간 소요되며 간단하다 시비량이 적고, 균등시비가 가능하며 이용 효율이 좋다이식과 정식이 간편하며 이식해 및정식해가 적고 특별한 정지작업이불필요하다
재배환경	위 생자 동 화재 배 지편 리 성	비위생적인 경우가 많다어느정도 가능하다한정된다불편하다	위생적이다거의 가능하다덜 한정된다편리하다
식 물 생 육	식물 영양 토양 수분 과실 품질 생물 생육수 확 량무 공 해시 설 비지식 수준지출 내역	변동이 심하며 국부적인 양분 부족이 일어날 수 있다양분의 조절이 어렵다수분스트레스를 받기 쉽다물 이용 효율성이 적다부적절한 환경으로 질이 떨어지기 쉽다늦다보통이다어렵다저렴하다낮다인건비의 비율이 크다	적정량을 균일하게 조절하며 공급할 수 있다. pH나 양분의 조절이 쉽다 수분 스트레스가 거의 없다 품질,수송성, 저장성을 좋게 할 수 있다빠르다많다쉽다고가이다높다설비비의 비율이 크다

따라서 시설원예의 양액재배는 토양재배보다 작물의 생장이 빠르고 연작 장해에 따른 휴식년이 필요 없이 매년 재배가 가능하며 생산 시스템의 자동화에 따른 노동력절감과 생산량의 증대, 고품질화와 계획 생산 등 장점이 많은 반면 근권(뿌리)이 토양에서 용액화 함으로서 산소부족 현상이 나타나 뿌리 호흡의 활성저하에 따른 각종 생리기능이 약화되어 실패율이 많았다.

식물체는 표피세포와 기공으로부터 산소를 흡수하여 미토콘드리아(mitochondria) 호흡에 쓰이는데 이때 생성된 에너지는 양분, 수분 흡수에 영향을 미친다. 양액재배의 경우 토양이 용액으로 대체됨으로서 근권 기공으로부터 흡수되는 산소는 폐쇄되고 용액 내에 존재하는 용존산소에 의존하게 되는데 이때 용액내 용존산소는 한정되어 있어 흡수 소실 될 경우 쉽게 회복되지 않는다.특히 수온이 올라갈 경우 산소는 탈기작용이 활성화 되어 더욱 낮아진다.

양액재배가 토경재배와 다른 점은 각종 양.수분, 온도 PH(페하), 산소 등 작물체의 최적 환경을 근권에 의존하여 인위적으로 조절하는데 있으며 양분.수분, 온도, PH등은 인위적 조절이 가능하나 산소 부문은 인위적 조절이 곤란하여 양액재배 발달의 가장 큰 장애 요인이 되고 있다. 특히 콩나물, 숙주나물 등의 재배에 있어서도 물에 의존하여 재배하는데 있어서 용존산소가 부족하여 뿌리썩음이 빈번하고 발아율이 낮아 그 문제 해결 측면에서 맹독성 농약 및 성장 촉진 호르몬 등은 사용하는데 따른 유해 시비가 끊임없이 대두되고 있다

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출 된 것으로서 물 속에 산소를 용해 시켜 산소 농도를 풍부하게 공급하여 기존 양액재배법과 콩나물, 숙주나물 등의 재배에서의 한계를 극복하고 나아가 자연수에 함유되어 있는 산소농도보다 2~3배 높은 과포화 고농도 산소수를 이용한 신개념의 작물재배 기술을 현실 확대 적용하는데 있다. 현실 적용에 있어서 작물별로 고농도 산소 의존 작물과 포화농도 유지 정도로 생육에 지장이 없는 작물로 구분되는데 산소의 포화농도 적용 작물에 있어서는 일반 압축공기와 용존산소용해 시스템의 결합 구성으로 가능하나 과포화 고농도 산소수 적용 작물에서는 가압 교대 흡착 방식의 산소 분리 시스템과 산소 용해 시스템의 결합 구조로 가능하다.

특히 과포화 고농도 산소수 용해의 경우 용해 시스템이 저압에서 고효율의 용해가 이뤄져야 하는 기술이 핵심이며 산소 용해 시스템의 용해 기술은 기 출원중인 특허(출원번호 제10-2000-2743호 발명의 명칭 : 다용도 혼합 용해기)와 기 등록된 특허(특허 제 0279806호 발명의 명칭 : 다용도 혼합용해기)를 이용하여 처리하며 용존산소 측정기의 연속 측정 방식 센서를 적용하여 산소 용해 처리수의 산소 농도를 임의로 설정하여 설정값의 농도를 오차없이 조절 유지토록 발명된 것이다.기존 재배법에서의 한계로는 고수온기의 산소 탈기 현상에 따라 수중의 산소가 부족하여 작물 재배시 실패율이 많았으며 이를 극복하기 위하여 물리적 기.액 혼합 용해 원리가 적용되고 있으나 용해율이 낮아 포화농도 유지조차 어려운 실정이었다

특히 과포화 농도까지의 용해 원리에 있어서는 순산소를 강제 투입하여 가압방식을 적용할 경우 도달 가능하나 용해율이 낮아 낭비요인이 너무 큰 바 현실 적용이 어려운 실정이다. 본 고안의 핵심 원리를 이용하여 작물별로 포화 농도 유지 적용과 과포화 농도 적용시 작물의 뿌리 발육 강화에 따른 질병 억제와 성장 촉진에 따른 생산성 증가, 고품질의 작물 생산이 가능하다. 특히 과포화 농도 적용에따른 경제성에 있어서도 소요전력이 미미하여 현실 적용에 따른 비용 부담이 없고 영양흡수력 강화에 따른 영양액 절감 효과 또한 컷던 것으로 이를 첨부도면에 의거 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부도면에 있어서 도1은 본 발명의 각 분야별 재배적용에 관한 계통도

도2는 본 발명의 산소 용해 시스템의 각 부분에 관한 구성도

도3은 본 발명의 양액재배에 관한 예시도

도4는 본 발명의 배양액 탱크와 급액 장치 예시도

즉 급수펌프(3)가 장치된 급수관(1),용해기 그릴(8)이 설치된 혼합용해기(5)와 유입펌프(7), 유입관(6), 토출관(9), 분산디퓨셔(10)로 연결된 용존산소 투입장치, 양액공급관(23), 공급펌프(4), 양액재배 베드가 장치된 양액공급라인으로 구성하되,

배양액 탱크(2)내에 EC센서(12), PH센서(13), 온도 센서(14)를 설치하여 EC측정기(17), PH측정기(18), 온도측정기 (19)와 연결함에 있어서 콘트롤 판넬(15)의 용존산소 연속측정방식센서(11)를 적용한 용존산소 측정기(20)와 산소분리기(22)를 연결함을 특징으로 한 것이다.

양액 공급라인에는 담액베드(25), 배지베드(26),나물재배통(27)등이 재배적용에 따라 연결되어 있고 특히 나물재배통(27)의 상면 양액공급관(23)에 다수의 분사노즐(24)이 설치되어 있다.

도면중 미설명부호 21은 산소투입부 28.양액회수펌프 29.여과기 30.교반용밸브 31.우회용밸브 32.주밸브 33.주지수기 34.분기지수기 35.압력계 36.배수콕크 37.배수관 38.냉.난방관 39.스티로폼베드 40.지지대 41.버팀목이다

이와 같이 구성된 본 발명을 설명하기에 앞서 콘트롤박스(15)의 각종 측정기(16)(17)(18)(19)와 연결된 각종 센서(11)(12)(13)(14)에 대하여 먼저 언급하면 다음과 같다.

용존 산소의 연속측정 센서(11)는 일반적으로 격막 전극법을 사용한다. 측정 오차의 주된 원인으로는 온도, 유속, 기포가 있다 온도의 영향은 박막(薄膜)의 산소 투과율이 큰 온도계수(약 ±3%/°C)를 갖고 있기 때문이다. 유속이 늦으면 측정치가 낮으므로 30cm/sec 이상의 유속이 필요하다. 기포가 있으면 격막의 산소 투과율에 영향을 주기 때문에 물 속에 기포가 없도록 하여 측정한다. 전극은 1개월마다 세척하고, 전해질 및 격막은 수개월을 주기로 교환해 주는 것이 좋다

EC 센서(12)는 온도 센서와 달리 원리상 한 종류뿐이다. EC 값은 온도가 1°C 변함에 따라 2%정도 변하므로 측정할 때의 온도를 명기해야 한다. 일반적으로 25°C를 기준으로 한다. EC 센서(12)는 배양액에 충분히 담가서 양전극과 음전극이 완전히 배양액 안에 있어야 한다

PH 센서(13)의 PH의 측정 방법으로는 유리전극법, 수소전극법, 비색법, 안티몬전극법등이 있으나 유리전극법이 가장 일반적으로 사용된다. PH 센서(13)의 유리전극은 손상되기 쉬우며 항상 습기가 차 있어야 한다. 따라서, 사용하지 않을 경우에는 KCI 포화 용액에 보관하는 것이 좋다. 전극의 막은 더럽혀지거나 상처가 나면 사용할 수 없게 된다. 전극이 더럽혀졌을 때에는 염산(0.1N)에 1시간 정도 담갔다가 사용하면 된다.대체로 PH 전극은 6개월 이내에 갱신해 주어야 하며, 7~14일마다 보정해 주어야 한다. PH는 EC보다는 작으나 온도에 따라 값이 다르므로 보정할 때에는 온도에 유념한다.

온도 센서(14)는 크게 접촉식과 비접촉식으로 대별할 수 있는데, 양액재배에 사용되는 것은 접촉식이다. 접촉식 온도 센서로는 열팽창식 온도계(바이메탈식, 액주형), 열전열쌍(熱電熱雙, thermocouple), 저항식 온도 센서(측온저항체,써머스터), IC형 등이 있는데, 이 중 측온 저항체나 온도조절기(반도체)가 많이 쓰인다.측온 저항체 센서 중에서는 백금이 가장 널리 사용되며 흔히 Pt100이란 이름으로 통용되고 있다. 온도 센서는 6개월에서 1년마다 온도의 교정이 필요하나 재배 현장에서는 어려움이 있다.

또한 용존 산소와 온도와의 중요성에 대하여 살펴보면

식물은 뿌리로부터 양수분만을 흡수하는 것이 아니라 산소도 흡수하여 호흡을 한다. 뿌리의 호흡은 주로 뿌리의 생장과 양분 흡수에 사용되는데, 뿌리는 공기중의 산소와 배양액에 녹아 있는 용존 산소를 흡수할 수 있다. 식물은 고온 일수록 생육이 왕성하여 산소 요구도가 많은데 반해 용존 산소량은 온도가 높을수록 감소하기 때문에 여름철 재배에서는 더욱 용존산소량이 생육의 큰 제한 요인이 된다.

용존 산소의 요구량은 온도 이외의 요인에 의하여도 영향을 받는다.식물의 종류에 따라 요구량이 다른데, 오이는 토마토의 2배나 소비한다. 광도가 강할수록 잎으로부터의 증산량과 뿌리 호흡량이 증가하므로 근권 산소에 주의해야 한다.

<표2> 수온과 포화 용존 산소량

온도(°C)	mL/L	ppm
15101520253035	9.968.967.917.116.425.865.344.83	14.212.811.310.29.28.47.66.7

또한 용존 산소량이 부족해지면 P, K, Ca, Mn 등의 흡수가 저하되며, 에틸렌 생성이 많아져서 뿌리가 고사하는 원이이 되기도 한다.(표3)

<표3> 용존 산소 부족에 따른 생장 불량의 정도

용존 산소량	생장 불량의 정도
5.3ppm 이하1.5ppm 이하0.5ppm 이하	측근 발생이 억제 호흡속도가 급격히 감소 생장정지

배양액의 용존 산소의 양은 비단 작물의 호흡뿐만 아니라 배양액 내의 유용 미생물의 증식에도 영향을 미쳐서 용존 산소가 풍부할 경우에는 유해 미생물의 증식이 억제된다.

뿌리는 호흡작용에 의해서 얻어진 에너지를 사용해서 뿌리 자신의 생장이나 그 외의 생리기능을 행하게 되므로 뿌리 부근의 용존산소량 수중이 식물체 전체의 정상적인 생육에 중요한 요인이 된다는 것은 앞서 소개한 바와 같다.

따라서 실제 수경재배시 대부분의 뿌리를 배양액 중에 담근 채 재배하는 수경재배 방식의 장치에서는 산소 부족이 되기 쉽기 때문에 충분한 대책을 세우지 않으면 안전 다수확 재배가 불가능하게 된다.

<표4> 채소작물별 뿌리의 수중 산소 소비량(호흡량)

작 물 명	산소흡수량()	작 물 명	산소흡수량()
가 지토 마 토고 추오 이딸 기	0.2200.2600.2400.2890.360	양 파시 금 치쑥 갓상 추삼 엽 채	0.2650.3430.2580.3250.223

※ 주: 25°C에 1Kg의 뿌리가 1시간 동안 100ml의 수중에서 흡수한 양임

일반적으로 온도가 10°C 상승함에 따라 호흡은 수배로 증가하게 되는데 이것을 나타낸 값을 온도계수()라 한다.

<표4>에서 보는 바와 같이 온도가 20~30°C 에서는=2 내외가 되지만 작물의 종류에 따라 차이가 있다

산소가 부족하게 되면 당연히 호흡작용이 저하되는데 특히1.5ppm 이하로 될 경우에는 급격한 호흡량의 저하를 초래하게 된다. 이러한 상태가 짧은 시간 동안만 일어났을 경우에는 조속한 산소의 공급으로 후유증 없이 회복이 가능하지만 장시간에 걸쳐 발생하게 되면 호흡계에 이상이 생겨 심한 경우에는 알콜발효가 일어나서 뿌리가 썩거나 말라죽고, 줄기에도 많은 수의 막뿌리(不定根)가 될 원기(原基)가 돋아나게 된다.

뿌리의 생장은 용존산소량이 많을수록 왕성하게 되어 수경재배의 경우 일반적으로 흙에서 재배하는 토양재배에 비해 생육이 빠른 특징을 나타낸다.

왜냐하면 토양재배의 경우에는 뿌리 부근으로서의 산소 확산이 제한되기 때문에 물리적 구조가 잘 발달되지 않은 토양에서는 뿌리 부근의 산소가 부족되기 쉽다. 그러나 수경재배의 경우는 기본적인 조건을 만족시키는 시설만 되면 산소조건이 양호하게 되는 특성을 가지고 있으므로 뿌리 기능이 높게되어 뿌리의 생장이 양호하게 된다.

특히 배양액이 뿌리 부분의 저면(底面)을 환류하는 방식에서는 많은 뿌리가 공기에 접촉될 수 있어 공기 중의 산소를 액중에 비해 약2배 정도 흡수할 수 있기 때문에 더욱 유리하다고 하겠다.

따라서 토양(土壤)재배의 경우 식물체가 번무했을 때 관수량이나 질소 시비량으로 생장을 조절하는 것과 같이 수경재배에서도 뿌리부근 용존산소량을 적절히 조절하여 영양생장과 생식생장의 균형을 맞추어 주어야만 정상적인 생육을 기대할수 있다.

<표5>에 나타난 바 같이 뿌리의 생장은 용존산소가 2ppm 이하로 되면 현저하게 불량하게 되고 0.5ppm 이하로 되면 대개 정지되어 뿌리의 끝부분이 말라죽게 된다.

< 표 5 > 수중산소 포화량과 온도 (기압760mm)

온도(°C)	산소량(ppm)	온도(°C)	산소량(ppm)	온도(°C)	산소량(ppm)	온도(°C)	산소량(ppm)
11	11.00	16	9.85	21	8.91	26	8.11
12	10.75	17	9.65	22	8.72	27	7.95
13	10.51	18	9.45	23	8.58	28	7.81
14	10.28	19	9.27	24	8.42	29	7.67
15	10.07	20	9.10	25	8.27	30	7.52

<표6>배양액 중의 용존산소 농도가 토마토 생육에 미치는 영향

구 분	용존 산소농도(ppm)
	0.39	1.20	2.05	3.90	7.90
최대뿌리의 길이(cm) 뿌리건물중(g) 잎건물중(g) 초장(cm)	70.231.3110.9	180.532.4413.3	300.702.6813.5	370.742.7814.6	490.783.1113.7

따라서 뿌리 부위의 산소 부족은 뿌리의 생장 감퇴 뿐만 아니라 뿌리의 제기능 저하 혹은 이상을 초래하게 되므로 고온기 수경재배시에는 특히 주의해야 한다.

한편 양분 흡수와의 관계를 보면 잎내의 함유율은 산소 부족에 의해 대체적으로 감소하지만 특히 인산, 칼륨, 망간 감소는 심한 편이고, 칼륨 성분을 때에 따라서는 오히려 뿌리로부터 누출되기도 한다는 보고도 있다.

그리고 산소 부족이나 배양액의 온도가 고온일 때는 토마토의 배꼽썩음병 발생을 조장한다는 사실은 잘 알려져 있다. 이 병은 칼슘부족에 의한 생리적인 병으로 주로 칼슘 흡수보다는 야간에 뿌리압이 떨어져 식물체내의 이동을 어렵게 함으로써 발생되는 것이다 (표6 참조)

뿌리압이라는 것은 뿌리가 물을 지상부로 송출하는 힘으로 야간에 양 수분을 수송하는 데 중요한 원동력이 된다. 칼슘의 식물체내 이동도 물의 이동에 크게 지배되기 때문에 낮 동안에 증산작용이 적은 생장점이나 과실로의 이동량이 적기때문에 결핍증이 발생하게 된다

일반적으로 뿌리압의 고저는 뿌리조직과 배양액의 양분 농도차에 의해서 약 70% 정도가 지배되고 있어 야간의 양분흡수가 왕성한 경우 뿌리압도 크게 된다고 말할 수 있다.

또한 칼슘 성분의 경우 전체의 약 20% 정도가 야간에 흡수되는 반면 물의 흡수는 야간에는 현저히 적기 때문에 그 결과 뿌리조직의 양분 농도는 높게 되지만 칼슘의 이동량은 적게 된다.

그런데 통기(通氣)를 제한하면 뿌리압의 척도라고 생각되는 일액현상(溢液現像)이 보이지 않는데 이것은 야간에 있어서 산소 부족이 뿌리압을 높이는데 제한적 요인으로 작용되어 칼슘과 같은 성분의 과실로의 이동을 저해하는 것으로 판단된다.

또한 구성별 작용을 설명하면 다음과 같다

배양액탱크(2)내의 용존산소등을 용존산소감지의 연속측정 센서(11) 및 EC센서(12), PH센서(13), 온도센서(14)를 통해 감지하여 용존산소 측정기(20) 및 EC측정기(17), PH측정기(18), 온도 측정기(19)에 기록되며 내장된 회로와 연결되는 산소농도 고.저 조절 셋팅으로 DO 농도 수치를 임의 설정하여 설정 수치에 의하여 용해기 유입펌프(4)와 산소분리기(22) 및 혼합용해기(5)가 동시 개폐된다.

용존산소 농도 설정값 이하일 경우에는 작동되어 용액이 순환하며 설정값에 도달하면 정지하며 설정 용존산소 농도가 유지된다. 배양탱크(2)내 용액이 용존산소 값을 포화농도에서 과포화 고농도까지 조절하고자 하는 목적에 따라 산소 분리기(22)에서 토출되는 산소량을 콘트롤 판넬(15)의 니들 밸브를 이용하여 조절하며 용존산소 조절 시간 단축 또한 산소 투입부(21)를 통해 혼합용해기(5)의 용해기 그릴(8)로 투입되는 산소량의 조절로 가능하다

이 모든 구성의 핵심은 저압에서 고효율의 용해가 이루어지도록 기능을 발휘하여 고농도 산소수를 이용 여러 용도에 현실 적용할 수 있는 산소용해기(5)가 핵심을 이루며 용해기 원리에 관하여는 선 등록된 특허 제0279806호와 선 출원중인 특허(제 10-2000-2743호)내용을 참고하면 된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 혼합 용해기(5)를 이용한 실시 분야를 설명하면 다음과 같다.

실시예 1) 1)적용 분야: 시설원예(담액수경)의 고농도 산소수를 이용한 작물재배

2)적용 작물: 상추, 시금치, 토마토

3)적 용 처: 농촌진흥청 원예연구소

4)적용 목적: 용존산소 농도별 작물 적용에 따른 생육 및 수량 성에 미치는 영향 실험목적

조건: 일반양식 용존산소농도 7ppm

고농도 산소수 양액 용존산소 농도:10ppm,15ppm,20ppm

5)실험 기간: 2000.2월~10월까지(1차예비실험)

2001.5~ (본 실험)

상기 원예연구소에서는 기존 수경 재배시 용액내 용존산소가 부족하여 작물 재배시 생리 활성 저하에 따른 문제점이 발생하여 실패율이 잦았던 바, 용존산소가 풍부한 양액으로 재배할 경우 문제점을 해결할 수 있다는 학문적 근거를 현실화하는 실험을 계획하여 실행함. 결과 근권 산소 의존 작물의 경우 생리 활성이 크게 진작되어 뿌리 발육과 생체중의 성장성이 1.5배 이상 촉진되고 질병 발생억제율이 증가함.

실시예2) 1)적용 분야: 시설원예(배지경, 토경 점적)

2)적용 분야: 방울토마토, 화훼(거베라)

3)적 용 처: 대동 화훼 수출 영농 법인 농장 외 7개소

(전남 함평군 대동면 금산리 899-2소재)

4)조 건: 고농도 산소수 양액을 이용한 재배

일반 양액 용존산소 : 5~7ppm

고농도 산소수 적용:15~20ppm

결과)상기 양액재배 하우스 작물의 경우 지하수에 영약액을 혼합하여 시간별로 작물 뿌리에 공급하는 방법으로 기존의 저농도 산소가 함유된 양액 공급시 뿌리썩음과 작물의 생리 활성이 저하되어 실패율이 잦았으나 고농도 산소수 양액 공급시 뿌리발육이 강화되고 영양흡수가 뛰어나 지병 억제율이 증가하고 성장 촉진에 따른 수량성의 증가와 고품질의 작물을 생산함.

실시예 3) 1)적용 분야: 콩나물 재배 생산

2)적 용 처: 산소식품(주) (광주광역시 광산구 왕동 소재)

3)조 건: 고농도 산소수를 이용한 콩나물 재배

산소수 농도 : 20ppm~25ppm적용

4)적용결과 ·품질 - 투명한 색상

·관능성 비교 -상품성(색깔,품질,맛등)이 크게 증가

-보존기간 연장

·성장성: 발아율이 매우높다

생산성이 20% 이상 증가함

·표준성 : 뿌리썩음이 현저히 억제됨

무농약, 무성장 촉진 사용에 따른 무공 해 콩나물 생산의 표준성 제시

상기와 같은 실시예에서 알 수 있듯이 본 발명의 고농도 산소수를 이용하여 작물과 식물 등에 적용하였을 경우 기존 재배에서의 한계를 극복하여 높은 생산성과 고품질의 작물을 생산할 수 있는 신개념의 신 농업 형태로서 적용 확대 발전할 수 있도록 창안한 것이며,

일단 담액베드(26), 대지베드(26), 나물재배통(27)으로 공급된 배양액은 양액 회수폄프(28)에의해 회수라인으로 회수되어 배양액탱크(2)로 환원됨이 당연하며 원예 식물의 종류에 따라 비고형배지경, 고형배지경, 특수수경 등으로 나눌수 있으며 여기 에서는 비고형 배지경은 담액식수경, 분무수경을, 고형배지경은 사경재배, 암면재배, 역경재배를 예로서 도시하고 설명하였다.

이와 같이 본 발명의 고농도 산수수 이용 원리는 ① 소형의 크기와 경량으로서 ② 설치 및 유지비용이 저렴하고 ③ 단순 물리적 장치로서 후차적 부산물이 생성되지 않고 ④ 다량의 용액을 빠른시간(1회 통과)내 고농도 산소수 처리함으로서 시설원예 농업에서의 수경, 배지경, 토경 등에 포괄적으로 확대 적용할 수 있으며 콩나물, 숙주나물 등의 재배와 고농도 산소수 정수기에 의한 음료 등 물을 이용한 전반적 분야에 실용적으로 확대 적용할 수 있다.

도1은 본 발명의 각 분야별 재배적용에 관한 계통 예시도

도2의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 산소용해 시스템의 각 부분에 관한 구성도로서,

(a)는 그릴의 측면도

(b)는 (a)의 A-A선 단면도

(c)는 그릴의 정면도

(d)는(c)의 요부를 발췌한 구성도

도3의 (a)(b)(c)(d)(e)는 본 발명의 양액재배에 관한 예시도이다

(a)(b)(c)는 고형 배지경에 관한 단면 예시도로서,

(a)는 펄라이트 재배의 베드 단면도

(b)는 피트 재배의 베드단면도

(c)는 역경 재배의 베드단면도

(d)는 계단식 재배의 베드사시도

(e)는 분무식 재배의 사시도

도4는 본 발명의 배양액 탱크와 급액장치 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1.급수관 2.배양액 탱크 3.급수펌프 4.공급펌프

5.혼합용해기 6.유입관 7.유입펌프 8.용해기 그릴

9.토출관 10.분산티퓨셔 11.용존산소연속측정센서 12.EC센서 13.PH센서 14.온도센서 15.콘트롤판넬 17.EC측정기 18.PH측정기 19.온도측정기 20.용존산소측정기 21.산소투입부 22.산소분리기 23.양액공급관 24.분사노즐 25.담액베드 26.배지베드 27.나물재배통 28.양액회수펌프

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29.여과기 30.교반용밸브 31.우회용밸브 32.주밸브

33.주지수기 34.분기지수기 35.압력계 36.배수콕크

37.배수관 38.냉,난방관 39. 스티로폼베드 40.지지대

41.버팀목

Claims (1)

1. 급수펌프(3), 급수관(1)이 장치된 급수라인과, 배양액탱크(2)내에 EC센서(12), PH센서(13), 온도센서(14)를 설치하고 공급펌프(4), 양액공급관(23), 양액재배베드로 구성된 양액 공급라인으로 구비한 양액재배장치에 있어서,

   배양액 탱크(2)내에 혼합용해기(5)의 유입관(6) 및 토출관(9), 분산디프셔(10)로 구성된 고농도 용존산소투입장치와, 용존산소의 연속측정방식 센서(11)를 콘트롤 판넬(15)에 용존산소측정기(20)와 산소분리기(22)를 장치한 것을 특징으로한 고농도 용존산소수를 이용한 원예작물의 재배장치.