KR100567167B1 - 광원을 이용한 다용도 수경재배 베드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능성 빛 에너지 방사체 전구의 광원을 이용한 전천후 다용도 수경재배 베드에 관한 것으로, 상부가 개방된 몸체부와; 상기 몸체부에 연통된 입수관 및 출 수관과; 몸체부의 내측 바닥 면에 안착되어 있으며 유로(流路)와 통풍(通風)구조의 망체부(網體部)로 형성된 지지판재와; 상기 몸체부 외측 하부면에 제공된 수납용 공간부와; 상기 몸체부를 설치구조물에 안착 및 고정시키기 위한 베드 고정용 공간부와; 상기 몸체부의 하측면에 제공된 광원 수단을 포함하여 구성됨으로써, 작물의 생장에 필요한 기능성 광원을 전천후로 계획적이고 집중적으로 제공함은 물론, 합성수지를 이용하여 경량설계 및 제조가 가능하여 제조원가절감과 작업강도를 경감시킬 수 있고, 간헐관주식, 부직포식, 심지식 등의 양액 공급방식을 동시에 실현할 수 있는 효과가 있다.
수경재배, 재배베드, 광원
Description
도 1은 유리판의 분광적외선 흡수율 그래프.
도 2는 본 발명에 의한 기능성 빛 에너지 방사체 전구의 광원을 이용한 다용도 기능성 수경재배 베드를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2의 분해 사시도.
도 4는 도 2의 평면도.
도 5는 도 2의 단면도.
도 6은 도 2 광원부의 취부 구조를 나타내는 요부 단면도.
도 7은 도 2의 사용 상태도.
도 8은 본 발명에 의한 베드를 활용한 재배 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도.
<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>
10 : 몸체부 12 : 베드 안착용 공간부
20 : 지지 판재 22 : 망체부(網體部)
24 : 유로(流路)부
32 : 입수관 34 : 출수관
40 : 배수부 42 : 배수관
50 : 보강판
60 : 광원수단 62 : 소켓부
64 : 플러그
70 : 기능성 빛 방사체 형광램프
80 : 수납 공간부 82 : 콘센트부
84 : 브라켓트
본 발명은 기후조건 및 온실시스템에 영향 없이 작물의 생장을 극대화할 수 있는 기능성 빛 에너지 방사체 전구의 광원을 이용한 전천후 고 밀도로 시설원예를 재배할 수 있는 다용도 기능성수경재배 베드에 관한 것이다.
통상적인 시설원예시스템은 반투명비닐 또는 투명유리로 공간을 구획하여 태양광에 의한 복사에너지를 활용하여 작물이 생장하는데 필요한 온도를 확보하고 과 부족한 것은 환기 또는 난방 등의 수단으로 보완하고 있다.
이러한 통상적인 시설하우스시스템은 온실기능을 중점으로 설계된 것이므로, 태양 광 중에서 식물의 생장을 활성화시키는 6 내지 11㎛ 파장대의 원적외선이 비닐과 유리면에서 흡수 차단되기 때문에 바람직한 작물의 생장을 구현할 수 없는 문 제점이 있으며, 이는 도 1의 유리의 분광적외선 투과곡선에 의해 확인된다.
태양광의 관리측면에서 볼 때도 통상적인 시설하우스는 하절기에 지나친 실내온도 상승을 막는 수단으로 차광막 혹은 유리면을 온실차광용 수성페인트로 도포 처리하여 태양광을 차단시켜 복사강도와 복사량을 감소시킴으로써 실내온도를 조절하고 있다. 그러나 이러한 방법은 시설내부의 작물의 광합성작용과 생장측면을 전혀 고려하지 않고 단지 실내공기의 온도조절만을 고려한 것으로, 전자파(電磁波)이며 직진성이 있는 원적외선이 높은 흡수율로 인해 비닐 면에 전부 흡수 차단되기 때문에 작물의 광합성작용과 생장촉진을 저해시키는 심각한 문제점이 있다.
식물의 광합성에 영향을 미치는 요인은 온도와 이산화탄소 농도가 일정할 때 빛의 세기가 강해질수록 광합성 량은 증가하지만 광포화점 이상에서는 더 이상 증가하지 않고 일정하게 유지되기 때문이다.
일반적으로 빛이 약할 때에는 온도가 높아도 광합성 량이 증가하지 않는다. 그러나 빛이 강할 때는 온도가 높아질수록 광합성 량이 증가한다.
광합성은 30 내지 40℃일 때 가장 활발하게 일어나며 10℃이하 또는 40℃이상에서는 급격히 감소한다. 이것은 광합성에 관여하는 여러 효소가 온도가 적당하지 않으면 제 기능을 발휘하지 못하기 때문이다.
또한 통상적인 시설하우스의 일조량은 전적으로 기후에 영향을 받을 수밖에 없으며, 특히 하우스 외부 벽면에 쌓이는 먼지와 오물로 인한 투과율 감소와 내부 비닐 면에 생기는 결로(結露)현상 등에 의한 투과율 감소는 시설하우스 내부의 빛 환경을 더욱 악화시키는 원인으로써 종래 시설하우스의 구조상 불가피하게 발생되 는 문제점이다.
결과적으로, 태양광에 전적으로 의존하는 시설하우스 내부는 전술된 구조상의 문제점에 의하여 작물 잎의 색깔과 화훼의 색깔 심지어 열매의 당도저하 및 비타민이 충분하지 못한 상태가 되는 것이며, 더욱이 재배작물의 연화(軟化)현상을 개선할 수 있는 새로운 재배기술의 개발이 시급하게 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은 전천후 다용도 기능성 수경재배베드를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 상부가 개방된 몸체부와; 상기 몸체부에 연통된 입수관 및 출 수관과; 몸체부의 내측 바닥 면에 안착되어 있으며 유로(流路)와 통풍(通風)구조의 망체부(網體部)로 형성된 지지판재와; 상기 몸체부 외측 하부면에 제공된 수납용 공간부와; 상기 몸체부를 설치구조물에 안착 및 고정시키기 위한 베드 고정용 공간부와; 상기 몸체부의 하측면에 제공된 광원 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광원을 이용한 다용도 기능성 수경재배 베드에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 몸체부 하부면에 복수개의 보강판이 취부되고, 상기 베드 고정용 공간부는 상기 보강판들 사이에 복수개 형성된다.
바람직하게는, 본 발명의 몸체부는 상기 지지 판재와 이격된 내측부에 상기 몸체부의 상단보다 높이가 낮은 배수부가 구획되어 있으며, 상기 배수부와 연통된 적어도 하나 이상의 배수관을 더 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 입수관 및 출수관의 하측부에는 각기 개폐밸브를 더 구비한다.
바람직하게는, 본 발명의 광원 수단은 규사, 소다회, 석회석, 수산화알루미늄, 탄산가리 분말로 이루어진 유리원료 분말 90 내지 93%의 중량 조성비와; 입자가 약 300매시인 진옥[Ca2Mg5Si8O22(OH)2] 분말 10 내지 7%의 중량 조성비로 혼합 용융시켜 전구의 형상으로 형성되어, 통상의 조명용 전구유리로 사용시, 조명과 동시에 전구유리의 표면온도의 4제곱에 비례한 방사량[W/cm2]의 원적외선과 음이온이 발생되며, 전구유리 표면온도가 183℃인 경우에 파장 범위 3 내지 14㎛에서 원적외선 복사휘도[W/cm2ㆍ㎛ㆍsr]가 1.29 내지 7.646×10-3 이상인 원적외선 및 음이온 방사체 전구유리로 제조된 전구 또는 형광등을 적어도 하나 이상 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 기능성 빛 에너지 방사체 전구의 광원을 이용한 전천후 다용도 기능성 수경재배 베드를 나타내는 사시도 이고, 도 3은 도 2의 분해 사시도 이고, 도 4는 도 2의 평면도이고 도 5는 도 2의 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 다용도 기능성 수경재배 베드는 상부가 개방된 몸체부(10)와; 몸체부(10)에 각기 이격되어 연통된 입수관(32) 및 출수관(34)과 배수부(40); 몸체부(10)의 내측 바닥면에 안착되어 있으며 유로(流路) (24)와 통풍(通風)구조의 망체부(網體部)(22)로 형성된 지지판재(20)와; 몸체 부(10)의 하측면에 제공된 기능성 빛 에너지 방사체 광원 수단(60)을 포함하여 구성되어 있다.
몸체부(10)는 사각 형상의 상부 면이 개방된 구조로써, 재질은 합성 수지재가 바람직하다. 몸체부(10)의 하부 면에는 작물 등의 하중을 견딜 수 있도록 복수 개의 보강판(50)이 취부되어 있다.
또한, 몸체부(10)는 복수 개의 수납 공간부(80)가 형성되어 있다. 여기서, 수납 공간부(80)에는 브라켓트(84)에 의해 고정된 전원용 플러그(64)와 콘센트부(82) 등이 방수되도록 수납되어 있다.
몸체부(10)의 보강판(50) 사이에는 베드를 고정용 파이프 등에 안착하거나 고정시킬 수 있도록 베드 고정용 공간부(12)가 길이 또는 폭 방향으로 홈 형상으로 형성되어 있다.
몸체부(10)의 내측 바닥 면에는 지지판재(20)와 이격된 내측부에 몸체부 (10)의 상단보다 높이가 낮은 배수부(40)가 구획되어 있으며, 배수부(40)와 연통된 배수관(42)이 연통되어 있다. 여기서, 배수부(40) 및 배수관(42)은 입수관 (32)으로부터 공급된 양액 성분이 일정 높이 이상 공급된 경우와 각 베드의 수평오차에 의한 양액이 넘치는 것을 방지하기 위하여 자연 배수될 수 있도록 제공된 것이다.
입수관(32)의 상단은 몸체부(10)와 지지 판재(20)를 순차적으로 관통하여 적어도 배수부(40)의 상단과 동일한 높이이거나 또는 그 이상으로 몸체부(10)의 상단 높이보다는 낮게 돌출 되어 있으며, 그 이유는 양액 공급장치(도시 안됨) 등으로부터 공급된 양액의 수압에 의해 입수관(32)에 부하가 걸리지 않도록 하기 위함이다.
출수관(34)의 상단은 몸체부(10)의 바닥면과 연통되어 있되, 특히 용이한 출수를 위하여 몸체부(10)의 하 방향으로 구배된 위치에 연통되는 것이 바람직하다.
또한, 입수관(32) 및 출수관(34)의 하측부에는 수동 또는 자동제어에 의해 개폐되는 개폐밸브(도 7 참조)가 제공되는 것이 바람직하다.
도 6은 도 2 광원부의 취부 구조를 나타내는 요부 단면도이고, 도 7은 도 2의 사용 상태도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 광원 수단(60)은 본 출원인의 특허등록번호 제10-366105호에 개시된 원적외선 및 음이온 방사체 전구유리와 동일한 성분을 갖는 기능성 빛 에너지 방사체 형광램프(70)를 포함한다.
여기서, 형광램프(70)는 규사, 소다회, 석회석, 수산화알루미늄, 탄산가리 분말로 이루어진 유리원료 분말 90 내지 93%의 중량 조성비와; 입자가 약 300매시인 진옥[Ca2Mg5Si8O22(OH)2] 분말 10 내지 7%의 중량 조성비로 혼합 용융시켜 전구의 형상으로 형성되어, 통상의 조명용 전구유리로 사용 시, 조명과 동시에 전구유리의 표면온도의 4제곱에 비례한 방사량[W/cm2]의 원적외선과 음이온이 발생되며, 전구유리 표면온도가 183℃인 경우에 파장 범위 3 내지 14㎛에서 원적외선 복사휘도 [W/cm2ㆍ㎛ㆍsr]가 1.29 내지 7.646×10-3 이상인 원적외선 및 음이온 방사체 전구유리로 제조된 것으로, 형광등 이외에 전구 등도 가능하다.
화분 타입의 용기로 간헐관주식, 부직포식 또는 심지식으로 재배하는 작물(200)은 망체부(22)로 형성된 지지판재(20) 상부면에 놓여지며, 입수관(32)으 로부터 공급된 양액은 최고 배수부(40)의 상단 높이까지 채워질 수 있다.
여기서, 미 설명부호 "300"은 작물의 종류와 재배방법(간헐관주식, 부직포식 또는 심지식)에 따라 별도로 정해지는 양액을 공급하는 레벨의 최고 높이이다.
여기서, 작물의 종류와 재배방법(간헐관주식, 부직포식 또는 심지식)에 따라 각 베드(100)에 공급하는 유액의 최고 높이(300)를 작물종류그룹별 하나의 기준 베드(100)에 표준높이를 설정하고 전기적 수단인 센스와 자동밸브를 연동으로 설치하여 작물종류별 분류된 그룹별 베드에 자동으로 양액을 공급할 수 있다.
도 8은 본 발명에 의한 베드를 활용한 재배 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도 이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 베드는 상하, 수평의 다단 고 밀도방식의 재배시스템에 사용되는 경우에 최적의 작물생장환경을 구현할 수 있다.
재배 시스템은 유리 또는 비닐로 재배사가 구성되어 있으며, 하측부 및 상부에 환기구(462)(464)가 제공되어 있다.
재배사의 내부에는 철제 구조물(410)이 다수 설치되어 있으며, 철제 구조물(410)에는 상하, 수직방향으로 각기 높이가 달리 베이스(420)가 설치되어 있다. 그리고 베이스(420)의 상부 면에는 작물의 높이에 따라 각기 대응된 베드(100)가 안착된다.
재배사는 캐리어(440)의 지표면 또는 지상에서 이동을 시킬 수 있도록 레일부(450) 및 호이스트(H)가 각기 대응된 위치에 설치되어 있다.
그리고 철제 구조물(410)의 측면에는 작업자가 안전하게 이동할 수 있는 안 전계단 또는 작업통로(430)가 설치되어 있다.
이와 같은 재배사는 본 발명의 베드(100)를 장착함으로써 최상층에 위치된 베드의 작물을 태양광을 이용하고, 그 아래의 작물들은 각기 상부에 안착된 베드의 하부에 제공된 기능성 빛 에너지 방사체 광원수단에 의해 최적으로 기능성 빛 에너지를 이용하도록 구성되어 있다.
그리고 본 발명의 베드(100)를 수평과 수직으로 다단조립 및 설치하면 지표와 천장과의 높이 차이 때문에 재배사 내부에서 강한 대류현상이 일어나게 된다, 이 현상으로 기존 재배사와 같이 단순 수평적으로 배치되고 낮은 천장으로 인하여 정체된 공기환경이 작물의 생장에 장애를 주던 열악한 공기환경을 노지의 공기흐름환경으로 개선시킬 수 있다.
또한, 이러한 재배사는 노지에서 재배되는 작물이 바람에 의한 쇼크를 받아 생장이 촉진되는 것과 같은 효과를 얻기 위하여 주기적 또는 간헐적으로 베드 위의 작물에 쇼크를 줄 수 있도록 강력한 송풍 팬을 구비하는 것이 바람직하다.
그리고 재배사내 베드(100)의 배치를 상하, 수평으로 계획 조립하여 단위 면적 당 고 밀도로 구축할 수 있으며, 작물종류에 따라 실내온도만 맞으면 계절에 관계없이 무제한적으로 계획 재배할 수 있는 구조적 재배조건을 제공함으로써 종래와 같이 전적으로 태양광만을 이용한 수평적이고 제한적인 단층 재배방법과 비교하여 엄청난 토지 이용률을 높일 수 있으며 동시에 생산성을 높일 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 일실시 예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 이점(利點)과 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 작물의 생장에 필요한 기능성 광원을 계절과 시간에 무관하게 계획적이고 집중적으로 제공할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 베드를 규격화하고 합성수지를 이용하여 경량 설계, 제조가 가능하여 시설투자비를 경감시킬 뿐만 아니라 작업 강도를 경감할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 수경재배 양액공급방식인 간헐관주식, 부직포식, 심지식을 모두 수용할 수 있는 다용도 수경재배베드 구조로 되어 있어서 한 개의 시설하우스내에 다품종을 동시에 대량 재배할 수 있는 효과가 있다
넷째, 본 발명은 양액을 일정시간 공급하였다가 배수시킨 후에 그리드형태의 망체부(網體部) 하부의 유로(流路)가 통풍(通風)이 잘되게 하여 작물의 뿌리에 공기를 충분히 공급하여 생장촉진 및 작물이 썩는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명은 전원 공급방법이 다수 베드를 결합 또는 분리할 수 있도록 단위베드마다 편리한 결합구조로 되어 있을 뿐만 아니라 부분품이 모두 방수처리 되어 누전이나 기타 전기 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 본 발명은 베드의 하부 면에 안착용 홈이 형성되어 있어 베드의 장 착 및 탈거가 용이한 이점이 있을 뿐만 아니라 동 베드를 수직과 수평으로 과히 무제한적으로 다단 고 밀도로 조립 설치할 수 있어서 단위 면적 당 토지 이용률과 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
일곱째, 본 발명의 기술이 산성비와 황사 등으로 자연생태환경이 점차 열악해져 가고, 절대일조량 부족현상이 심각하게 대두되고 있는 현실에서 진정한 유기농법으로 시설원예작물을 년 중 계획 재배할 수 있어서 농촌소득증대는 물론이고 세계적인 무공해 고 품질의 작물을 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.
Claims (5)
- 상부가 개방된 몸체부와;상기 몸체부에 연통된 입수관 및 출수관과;상기 몸체부의 내측 바닥면에 안착되어 있으며 유로(流路)와 통풍(通風)구조의 망체부(網體部)로 형성된 지지판재와;상기 몸체부 외측 하부면에 제공된 수납용 공간부와;상기 몸체부를 설치구조물에 안착 및 고정시키기 위한 베드 고정용 공간부와;상기 몸체부의 외측 하부면에 제공된 광원수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광원을 이용한 다용도 기능성 수경재배 베드.
- 제 1 항에 있어서,상기 몸체부 하부면에 복수개의 보강판이 취부되고,상기 베드 고정용 공간부는 상기 보강판들 사이에 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 광원을 이용한 다용도 기능성 수경재배 베드.
- 제 1 항에 있어서,상기 몸체부는 상기 지지 판재와 이격된 내측부에 상기 몸체부의 상단보다 높이가 낮은 배수부가 구획되어 있으며,상기 배수부와 연통된 적어도 하나 이상의 배수관을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광원을 이용한 다용도 수경재배 베드.
- 제 1 항에 있어서,상기 입수관 및 상기 출수관의 하측부에는 각기 개폐밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광원을 이용한 다용도 수경재배 베드.
- 제 1 항에 있어서,상기 광원 수단은,규사, 소다회, 석회석, 수산화알루미늄, 탄산가리 분말로 이루어진 유리원료 분말 90 내지 93%의 중량 조성비와;입자가 약 300매시인 진옥[Ca2Mg5Si8O22(OH)2] 분말 10 내지 7%의 중량 조성비로 혼합 용융시켜 전구의 형상으로 형성되어,통상의 조명용 전구유리로 사용시, 조명과 동시에 전구유리의 표면온도의 4제곱에 비례한 방사량[W/cm2]의 원적외선과 음이온이 발생되며,전구유리 표면온도가 183℃인 경우에 파장 범위 3 내지 14㎛에서 원적외선 복사휘도[W/cm2ㆍ㎛ㆍsr]가 1.29 내지 7.646×10-3 이상인 원적외선 및 음이온 방사체 전구유리로 제조된 전구 또는 형광등을 적어도 하나 이상 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광원을 이용한 다용도 기능성 수경재배 베드.
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