KR100512378B1 - 식물 공장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 식물이 재배되는 재배면적이 동일한 구조를 갖는 다수의 트레이를 동축상에 적층하여 한정된 공간에서 수경재배 면적을 최대한 확보하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것으로,

외부와 단열되며 밀폐공간을 형성하는 작물재배실과, 작물재배실 내부에 중앙의 기둥에 장착되며 상하방향으로 간격을 유지하여 적층되는 트레이와, 트레이 각각에 반경방향으로 절개형성된 이동통로와, 트레이에 재배되는 작물에 광을 조사하도록 트레이 상방에 설치되는 광원 공급수단과, 영양제를 희석시킨 물을 트레이에 공급해주는 물 공급수단과, 작물재배실 내부에 기설정된 온도 습도를 유지하며 소정량의 이산화탄소를 트레이의 작물에 공급해주는 내부환경분위기 조성수단을 제공한다.

Description

식물 공장 시스템{farming system of plant}

본 발명은 각종 식물이 재배되는 재배면적이 동일한 구조를 갖는 다수의 트레이(tray)를 동축상에 적층하여 한정된 공간에서 수경재배 면적을 최대한 확보하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 식물 공장 시스템에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 적층형성된 트레이에 반경방향으로 절개형성된 이동통로를 따라 작업자가 출입하여 트레이에 식물을 파종하거나 수확하며, 각각의 트레이에 설치되는 태양광 파장과 근접한 주파장을 갖는 램프에 의해 식물이 최적의 조건에서 성장할 수 있는 내부환경을 조성할 수 있도록 한 식물 공장 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 수경재배 방식은 비닐하우스 또는 유리온실에서 재배되는 식물에 각종 성장촉진제(영양제를 말함)를 희석시킨 양액을 공급함에 따라, 각종 병충해로 부터 식물을 보호할 수 있어 식물의 성장속도를 인위적으로 촉진시켜 인체에 유해한 농약을 사용하지않고도 단기간내에 노지재배(露地栽培)에서의 수확량보다 상대적으로 더 많은 수확량을 얻을 수 있는 이점을 갖는다.

반면에, 유리온실 등은 그 특성상 많은 공간이 확보되어야 하므로 공간에 제한을 받게되는 문제점과, 식물의 씨앗을 파종하거나 수확하기 위한 작업자 및 수송기구의 이동통로 확보 등으로 인해 수경재배실의 설비가 대형화되어 이들의 설치비용이 증가되고, 자체의 구조특성상 실외의 온도 변화에 민감한 유리온실 등은 동절기 또는 하절기에 내부공간이 큰 수경재배실의 설정된 온도 유지에 따른 연료비용이 많이 소요되므로 수확량에 비해 원가비용이 너무 많이 발생되는 문제점을 갖게 된다.

또한, 도심지에 근접한 지역에서 일정한 밀폐공간을 확보하여 수경재배를 하는 경우, 식물의 재배면적을 제외한 밀폐공간 내부 모서리 등의 사각지대를 유용하게 활용하지못하여 수경재배실의 생산성이 떨어지는 문제점을 갖게 된다.

본 발명의 목적은, 식물이 재배되는 재배면적이 동일한 다수의 트레이를 동축상에 적층하여 한정된 공간을 유용한 작물재배 면적으로 최대한 활용하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 식물 공장 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 각종 식물이 최적의 조건에서 성장할 수 있는 내부환경조건을 조성하여 수확량을 배가시킬 수 있도록 한 식물 공장 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 구조 간단화로 설비가 저렴화되므로 원가비용을 줄이고, 유리온실 등에 비해 단열구조가 뛰어난 수경재배실이 실외의 온도 변화에 민감하지않게 되므로 동절기 또는 하절기에 연료비용을 대폭 절감할 수 있도록 한 식물 공장 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 환형의 트레이에 반경방향으로 절개형성된 이동통로에 의해 직경이 상대적으로 큰 트레이의 안쪽에도 출입할 수 있어 작업자에게 편리성을 부여할 수 있도록 한 식물 공장 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 밀폐되는 작은 공간이 확보되는 도심지에서도 수경재배에 의한 수확량을 증대시킬 수 있어 생산자는 이윤을 추구하고, 소비자에게는 싱싱한 야채 또는 과일 등을 저렴한 가격으로 공급할 수 있도록 한 식물 공장 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 외부와 단열되며 밀폐공간을 형성하는 작물재배실과, 작물재배실 내부에 중앙의 기둥에 장착되며 상하방향으로 간격을 유지하여 적층되는 트레이와, 트레이 각각에 반경방향으로 절개형성된 이동통로와, 트레이에 재배되는 작물에 광을 조사하도록 트레이 상방에 설치되는 광원 공급수단과, 영양제를 희석시킨 물을 트레이에 공급해주는 물 공급수단과, 작물재배실 내부에 기설정된 온도 습도를 유지하며 소정량의 이산화탄소를 트레이의 작물에 공급해주는 내부환경분위기 조성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 식물 공장 시스템을 제공함에 의해 달성된다.

이때, 바람직하기로는, 전술한 물 공급수단은, 작물재배실 내부 모서리 상방일측에 설치되어 물을 저장하는 저수조와, 기둥에 내설되며 트레이의 각층마다 개폐밸브가 장착된 제1공급관에 저수조의 물을 중력에 의해 공급하는 제2공급관과, 제1공급관에 병렬접속되는 분사관에 장착되며 저수조에서 영양제가 희석된 물을 제1,2공급관을 통하여 트레이에 공급하는 노즐을 구비한다.

바람직하기로는, 전술한 작물재배실 내부 모서리일측에 설치되고, 작물재배실 내부에 기설정된 온도 및 습도를 유지하며 작물재배실 내부 공기를 순환시키는 공기청정기를 구비한다.

바람직하기로는, 전술한 트레이는, 기둥을 중심으로 진원을 이루어 분할형성되며 동일 평면상에 배열되는 환형의 포트와, 포트가 원주방향으로 독립적으로 회전가능하게 상하방향으로 대향하는 포트를 일체형으로 연결하는 연결간과, 하단의 포트 바닥면에 원주방향으로 회전가능하게 각각 장착되는 바퀴로서 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 외부와 단열되며 밀폐공간을 형성하는 작물재배실(10)과, 작물재배실(10) 내부에 중앙의 기둥(11)에 장착되며 상하방향으로 간격을 유지하여 적층되는 트레이(12,13,14)와, 트레이(12,13,14)에 재배되는 작물에 광(光)을 조사하도록 트레이(12,13,14) 상방에 설치되는 광원 공급수단(L)과,

전술한 트레이(12,13,14) 각각에 반경방향으로 절개형성되는 이동통로(16,17,18)와, 영양제(질소, 인산, 칼리 등을 말함)를 희석시킨 물을 저수조(19)로 부터 트레이(12,13,14)에 공급해주는 물 공급수단과, 작물재배실(10) 내부 모서리일측에 설치되고 작물재배실(10) 내부에 기설정된 온도(작물의 종류 및 크기에 따라 상이함)와 습도(작물의 종류 및 크기에 따라 상이함)를 유지하며 작물재배실(10)의 내부공기를 순환시키는 공기청정기(15)와, 소정량의 이산화탄소를 트레이(12,13,14)에 재배되는 작물에 공급해주는 이산화탄소 발생기(미도시됨)를 구비한다.

전술한 트레이는, 기둥(11)을 중심으로 진원을 이루어 분할형성되며 동일 평면상에 배열되는 환형의 포트(12a,12b,12c)(13a,13b,13c)(14a,14b,14c)와, 포트(12a,13a,14a)(12b,13b,14b)가 동시에 원주방향으로 독립적으로 회전가능하게 상하방향으로 대향하는 포트(12a,13a,14a)(12b,13b,14b)를 일체형으로 연결하는 연결간(A,B)과, 하단의 포트(14a,14b) 바닥면에 원주방향으로 회전가능하게 장착되는 바퀴(30,31)로서 이루어진다.

전술한 광원 공급수단(L)으로서, 태양광 파장과 성분이 근접한 주파장(400∼700nm)을 갖는 공지의 트루라이트(true-lite ; 미국 duro-test회사에서 개발한 광임)가 사용될 수 있음은 물론 이다.

전술한 물 공급수단은, 작물재배실(10) 내부 모서리 상방일측에 설치되어 물을 저장하는 저수조(19)와, 기둥(11)에 내설되며 트레이(12,13,14)의 각층마다 개폐밸브(20,21,22)가 장착된 제1공급관(23)에 저수조(19)의 물을 중력에 의해 공급하는 제2공급관(24)과, 제1공급관(23)에 병렬접속되는 분사관에 장착되며 저수조(19)에서 영양제가 희석된 물을 제1,2공급관(23,24)을 통하여 트레이(12,13,14)에 공급하는 노즐(25,26,27)을 구비한다.

도면중 미 설명부호 28은 트레이(12,13,14)에 장착되어 트레이(12,13,14)를 회전시킬 때 파지하는 손잡이 이다.

한편, 전술한 개폐밸브(20,21,22)의 개폐상태 및 개방되는 시간, 트레이(12,13,14)의 회전, 광원 공급수단(L)의 점등 및 소등, 공기청정기(15)의 작동시간 등을 수동 조작은 물론, 미리 설정된 프로그램에 의한 제어기에 의해 자동으로 조절할 수 있고, 이는 당해 기술분야에서는 극히 자명하다 할 것이다.

이하에서, 본 발명에 의한 식물 공장 시스템의 작동을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 작물재배실(10) 모서리 상방일측에 설치된 저수조(19)로부터의 물은 제2공급관(24)을 통하여 기둥(11) 내부에 상하방향으로 설치된 제1공급관(23)에 공급되므로, 제1공급관(23)에 설치된 개폐밸브(20,21,22)를 각각 개방시킨 상태에서 제1공급관(23)에 병렬접속되는 분사관 단부에 장착되는 노즐(25,26,27)을 통하여 트레이(12,13,14)에 순차적으로 공급되는 것이다.

즉, 저수조(19)로부터의 물이 기둥(11) 내부의 제1공급관(23)에 병렬접속되는 노즐(25)을 통하여 기둥(11)의 하단에 장착된 트레이(12)에 충분한 양만큼 공급된 것으로 판단되는 경우, 개폐밸브(20)를 폐쇄시켜 트레이(12)에 물이 공급되는 것을 차단한다.

다음, 기둥(11) 내부에 설치된 제1공급관(23)의 물이 제1공급관(23)에 병렬접속된 중간측의 분사관 단부에 장착된 노즐(26)을 통하여 도면상, 중간측에 장착된 트레이(13)에 충분한 양으로 공급된 것으로 판단되는 경우, 개폐밸브(21)를 폐쇄시켜 트레이(12)에 물이 더이상 공급되는 것을 차단한다.

따라서, 트레이(12,13,14) 상방에 각각 설치되는 광원 공급수단(L)에 의해 태양광에 근접한 주파장을 식물에 조사하고, 공기청정기(15)에 의해 작물재배실(10) 내부에 발생되는 미세한 먼지, 세균을 제거하며, 미도시된 산소발생기로 부터 배출되는 산소를 작물재배실(10) 내부에 공급하고, 작물의 종류와 발육상태에 따라 영양제의 농도를 조절해야되는 경우 저수조(19)의 물에 질소, 인산 등의 영양제를 소정비율로 희석시킨 양액을 트레이(12,13,14)에 공급함에 따라, 작물재배실(10) 내부에 최적의 환경을 조성하여 작물의 성장을 최대한 촉진시킬 수 있다.

다음, 제1공급관(23) 내부의 물이 기둥(11) 상측에서 제1공급관(23)에 병렬접속된 분사관 단부에 장착된 노즐(27)을 통하여 도면상, 상측의 트레이(14)에 충분한 양으로서 공급되는 경우, 개폐밸브(22)를 폐쇄시킴에 따라 저수조(19)로 부터의 물이 트레이(14)에 공급되는 것이 정지된다.

한편, 중앙의 기둥(11)에 회전가능하게 다층으로 적층된 트레이(12,13,14)에 식물의 씨앗을 파종하거나 트레이(12,13,14)로 부터 작물을 수확하는 등의 작업을 해야되는 경우, 트레이(12)에 반경방향으로 절개형성된 이동통로(16)를 따라 작업자가 이동통로(16) 안쪽으로 들어가 트레이(12)에 씨앗을 파종하거나 작물을 수확하는 작업 등을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

즉, 높이보다 직경이 상대적으로 큰 트레이(12,13,14) 내측에 위치하는 작물에 대해 이동통로(16)를 따라 최대한 근접하여 작업할 수 있게 된다.

다음, 기둥(11)의 하측에 장착된 트레이(12,13,14)상면 일측에 장착된 손잡이(28)를 파지하여 트레이(12)를 회전시킴에 따라 트레이(12,13,14)의 바닥면에 회전가능하게 장착된 바퀴(30,31)에 의해 트레이(12,13,14)는 원주방향으로 회전되는 것이다.

트레이(12,13,14)를 반경방향으로 분할형성한 후 연결간(A,B)에 의해 상하방향으로 일체형으로 연결한 포트(12a,13a,14a)(12b,13b,14b)를 원주방향으로 회전시켜 트레이(12,13,14)에 재배되는 작물을 효율적으로 관리할 수 있게 된다.

즉, 연결간(A)에 의해 상하방향으로 일체형으로 연결된 외측 포트(12a,13a,14a)를 손잡이(28)를 이용하여 일방향으로 회전시키는 경우, 하단 포트(14a) 바닥면에 원주방향으로 회전가능하게 장착된 바퀴(30)에 의해 포트(12a,13a,14a)는 동시에 원주방향으로 회전되는 것이다.

따라서, 작업자는 트레이(12,13,14)에 반경방향으로 절개형성된 이동통로(16,17,18) 입구측에서 포트(12a,13a,14a)에 식물의 씨앗을 파종하거나 작물을 수확할 수 있게 된다.

다음, 연결간(B)에 의해 일체형으로 연결된 내측 포트(12b,13b,14b)를 손잡이(28)를 이용하여 회전시키는 경우, 하단 포트(14b)의 바닥면에 장착된 바퀴(31)에 의해 포트(12b,13b,14b)는 동시에 원주방향으로 회전되는 것이다.

따라서, 작업자는 트레이(12,13,14)에 반경방향으로 형성된 이동통로(16,17,18)에 조금 진입하여 포트(12b,13b,14b)에 식물의 씨앗을 파종하거나 작물을 수확할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 의한 식물 공장 시스템은 본 발명의 기술적인 사상 및 정신을 벗어나지않는 범위내에서 작물재배실의 환경에 따라 트레이의 형상, 사이즈, 적층수와, 포트의 형상 및 분할갯수 등을 변형실시할 수 있음은 당해분야에서는 자명하다 할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 식물 공장 시스템은 아래와 같은 이점을 갖는다.

식물이 재배되는 재배면적이 동일한 환형의 트레이를 동축상에 다수개 적층하여 한정된 공간을 유용한 수경재배 면적으로 최대한 활용하여 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 밀폐되는 작은 공간이 확보되는 도심지에서도 수경재배에 의한 수확량을 증대시킬 수 있어 소비자에게는 싱싱한 야채 또는 과일 등을 저렴한 가격으로 공급하며, 사용자에게는 적은 투자로 많은 이윤을 추구할 수 있다.

또한, 각종 식물이 최적의 조건에서 성장할 수 있는 내부환경조건을 조성하여 수확량을 배가시켜 해당농가의 소득원을 증대시킬 수 있다.

또한, 구조 간단화로 설비가 저렴화되므로 원가비용을 줄이고, 유리온실 등에 비해 상대적으로 단열구조가 뛰어난 수경재배실이 실외의 온도 변화에 민감하지않게 되므로 동절기 또는 하절기에 연료비용을 대폭 절감할 수 있다.

또한, 환형의 트레이에 반경방향으로 절개형성된 이동통로에 의해 직경이 상대적으로 큰 트레이의 안쪽에도 출입할 수 있어 작업자에게 편리성을 부여할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 식물 공장 시스템의 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 식물 공장 시스템의 정면도,

도 3은 본 발명에 의한 식물 공장 시스템의 사용상태도,

도 4는 본 발명에 의한 식물 공장 시스템의 내측 포트를 회전시킴을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 의한 식물 공장 시스템의 외측 포트를 회전시킴을 나타내는 도면,

도 6은 도 1의 평면도 이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

10; 작물재배실

11; 기둥

12,13,14; 트레이(tray)

15; 공기청정기

16,17,18; 이동통로

19; 저수조

20,21,22; 개폐밸브

23; 제1공급관

24; 제2공급관

28; 손잡이

Claims (4)

1. 외부와 단열되며 밀폐공간을 형성하는 작물재배실;

   상기 작물재배실 내부에 중앙의 기둥에 상하방향으로 간격을 유지하여 적층되는 트레이;

   상기 트레이 각각에 반경방향으로 절개형성된 이동통로;

   상기 트레이에 재배되는 작물에 광을 조사하도록 상기 트레이 상방에 설치되는 광원 공급수단;

   영양제를 희석시킨 물을 상기 트레이에 공급해주는 물 공급수단; 및

   상기 작물재배실 내부에 기설정된 온도 습도를 유지하며, 소정량의 이산화탄소를 상기 트레이의 작물에 공급해주는 내부환경분위기 조성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 식물 공장 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 물 공급수단은;

   상기 작물재배실의 내부모서리 상방 일측에 설치되어 물을 저장하는 저수조;

   상기 기둥에 내설되며 상기 트레이의 각층마다 개폐밸브가 장착된 제1공급관에 상기 저수조의 물을 중력에 의해 공급하는 제2공급관; 및

   상기 제1공급관에 병렬접속되는 분사관에 장착되며 상기 저수조에서 영양제가 희석된 물을 상기 제1,2공급관을 통하여 상기 트레이에 공급하는 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 식물 공장 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 작물재배실 내부 모서리일측에 설치되고, 상기 작물재배실 내부에 기설정된 온도 및 습도를 유지하며 상기 작물재배실의 내부 공기를 순환시키는 공기청정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 식물 공장 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트레이는;

   상기 기둥을 중심으로 진원을 이루어 분할형성되며 동일 평면상에 배열되는 환형의 포트;

   상기 포트가 원주방향으로 독립적으로 회전가능하게 상하방향으로 대향하는 포트를 일체형으로 연결하는 연결간; 및

   하단의 포트 바닥면에 원주방향으로 회전가능하게 각각 장착되는 바퀴로서 이루어진 것을 특징으로 하는 식물 공장 시스템.