KR100671469B1 - 식물재배장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무균화 시설을 이용한 식물재배장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외측에는 각 장치 제어용 메인컨트롤박스가 구비되며, 일측 출입구를 통하여 내부출입을 하지 않고 외부에서 소정의 작업이 가능하도록 일측벽에 패스박스가 구비된 재배실; 전기·전자제어장치와 외부물질유입용 관로 및 정화장치가 구비되어 재배실의 일측에 격리 설치된 기계실; 식물 성장에 적합한 재배실의 실내 환경을 조절하기 위해 구비된 내부환경조절장치; 재배되는 작물에 물이나 소독제 등을 분무할 수 있도록 전·후 또는 좌·우 이동가능하게 설치되는 스프레이; 외측에 회전롤러가 구비되고 내측에는 소정의 작물이 성장할 수 있는 깊이와 폭으로 이루어진 식물배지용 트레이; 상기 트레이가 적치 및 이동될 수 있도록 양측에 롤러가이드부와 저면에 수개의 관수용가지관이 구비되어 재배실의 내측에 복수열로 설치되는 선반; 상기 선반의 최하단에서 배출된 트레이를 최상열의 선반으로 자동 이동시키도록 선반의 전방에 설치되는 상승콘베어; 상기 상승콘베어와 각 선반에서 공급/이동된 트레이가 각 선반의 말단에서 그 하위열의 선반으로 수평이동되도록 선반의 전·후방에 각각 설치되는 수평이동장치; 상기 재배실에서 생육되는 식물에 이산화탄소와 빛을 제공하도록 재배실 내측에 구비된 이산화탄소(CO₂)발생기 및 트루라이트; 외부 오염물질의 유입을 방지하도록 외부와 통하는 각 부에 구비되는 살균장치;로 구성되어 이루어지는 것을 무균화시설을 이용한 식물재배장치를 제공한다.

식물재배장치, 무균화시설, 재배실, 상승콘베어, 수평이동장치

Description

식물재배장치{Cultivation equipment}

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 식물재배장치의 전,후면사시도,

도 3은 본 발명에 따른 식물재배장치에서 재배실 내부의 개략적인 평면도,

도 4는 재배실의 후단에 구비된 기계실의 내부 개방상태도,

도 5는 본 발명에 따른 식물재배장치의 측단면도,

도 6은 도 4에서 선반과 수평이동장치 및 상승컨베어의 발췌사시도,

도 7은 본 발명에 따른 식물재배장치의 일측 종단면도,

도 8은 트레이의 외관상태도,

도 9는 도 7의 선반에 트레이가 적치된 상태의 일측 종단면도

도 10은 최하단의 선반에서 배출된 트레이가 상승컨베어에 의해 최상단 선반으로 이동되는 상태를 도시한 것이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명

10 : 재배실 11 : 출입구

12 : 패스박스(pass box) 13 : 메인컨트롤박스

14 : 에어덕트 15 : 풋(foot)스위치

16 : 중앙통로 20 : 내부환경조절장치

21 : 양액탱크 22 : 냉동기

24 : 물저장탱크 30 : 기계실

40 : 상승콘베어 42,52 : 수직지지대

43 : 체인 44 : 스프로킷

45 : 구동모터 46 : 걸고리

50 : 수평이동장치 53 : 승강동작부

54 : 수평이동부 60 : 선반

61 : 선반고정대 62 : 롤러가이드부

64 : 관수용가지관 66 : 트루오라이트

68 : 스프레이 70 : 매직CO₂발생기

72 : 에어흡·배기팬 74 : CO₂봄베

76 : 외기유입정화장치 78 : CO₂감지센서

80 : 트레이 85 : 에어크린룸

86 : 셔터

90 : 에어샤워기 92 : UV라이트

본 발명은 무균화 시설을 이용한 식물재배장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물의 씨앗 파종에서부터 발아, 성장, 수확에 이르는 동안 외부의 유해 환경요인에 전혀 노출되지 않고 식물의 빠른 성장이 가능하도록 하여 청정식물의 공급과 제한된 공간 내에서 고집적과 고효율적으로 작물의 재배가 가능하도록 하여 생산량을 극대화할 수 있는 무균화시설을 이용한 식물재배장치에 관한 것이다.

산업이 발전하고 인구가 증가함에 따라 각종 공장시설의 확장과 주택의 건설로 농경지나 청정지역이 감소하고 있는 추세이며, 특히 화학비료 등의 사용으로 농작물을 재배하는 농경지가 척박해짐은 물론 산업공해의 증가로 청정 농산물이나 각종 식물의 재배가 날로 어려워지고 있으며, 이러한 환경에서 자라는 식물들은 제대로 성장하지 못함은 물론 오염물질이 식물내에 축적되어 인간에게 공급되는 경우 상상하지 못한 여러 질병을 일으키는 요인으로 작용하고 있다.

특히, 일반 농가는 물론이고 특수작물을 재배하는 곳에서는 재배되는 식물이나 농작물의 생산성을 향상시키기 위해 다양한 특수 시설을 구비하여 계절에 상관없이 농작물과 식물을 재배함으로써 고소득을 얻고자 많은 노력을 기울이고 있는 실정이지만, 여기에는 많은 비용과 노동력이 필수적으로 소요되는 반면에 경제적 이익창출은 크게 상승되지 못하는 문제점과, 재배되는 작물에 발생되는 병충해와 환경의 적절한 제어 불능으로 작물의 성장이나 수확이 제대로 이루어지지 못하여 많은 경제적 피해를 입는 경우가 있었으며, 이러한 여러 문제점들을 해결하기 위해 각종 식물재배방법, 특히 다양한 수경재방법들이 개발되고 시도되고 있는 실정이다.

본 발명은 종래의 제반 문제점들과 수경재배방법 및 시설이 갖는 단점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 노동력을 최소화로 할 수 있도록 함은 물론 소정의 공간내에서 생산성을 극대화하여 재배농가의 수익을 더욱 향상시킬 수 있도록 하며, 특히 무균화시설의 적용으로 작물의 연작피해 등을 방지하고 오염된 환경에 노출되지 않은 청정작물의 속성재배가 가능하도록 하는 무균화시설을 이용한 식물재배장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 무균화 시설을 이용한 식물재배장치는 내부에 각종 장치가 구비되고, 외측에는 각 장치 제어용 메인컨트롤박스가 구비되며, 일측에 구비된 출입구를 통하여 내부출입을 하지 않고 외부에서 직접 소정의 작업이 가능하도록 일측벽에 개폐 가능한 패스박스가 구비된 재배실; 각종 장치의 전기·전자제어장치와 외부물질유입용 관로 및 정화장치가 구비되어 재배실의 일측에 격리 설치된 기계실; 식물 성장에 적합한 재배실의 실내 환경을 조절하기 위해 구비된 내부환경조절장치; 재배되는 작물에 물이나 소독제 등을 분무할 수 있도록 전·후 또는 좌·우 이동가능하게 설치되는 스프레이; 외측에 회전롤러가 구비되고 내측에는 소정의 작물이 성장할 수 있는 깊이와 폭으로 이루어진 식물배지용 트레이; 상기 트레이가 적치 및 이동될 수 있도록 양측에 롤러가이드부와 저면에 수개의 관수용가지관이 구비되어 재배실의 내측에 복수열로 설치되는 선반; 상기 선반의 최하단에서 배출된 트레이를 최상열의 선반으로 자동 이동시키도록 선반의 전방에 설치되는 상승콘베어; 상기 상승콘베어와 각 선반에서 공급/이동된 트레이가 각 선반의 말단에서 그 하위열의 선반으로 수평이동되도록 선반의 전·후방에 각각 설치되는 수평이동장치; 상기 재배실에서 생육되는 식물에 이산화탄소와 빛을 제공하도록 재배실 내측에 구비된 이산화탄소(CO₂)발생기 및 트루라이트; 외부 오염물질의 유입을 방지하도록 외부와 통하는 각 부에 구비되는 살균장치;로 구성되어 이루어진다.

특히, 상기 상승콘베어는 ‘ㄱ’자 형상의 한쌍의 수직지지대와, 상기 각 수직지지대의 상하단에 수개 설치된 구동 및 피동스프로킷과, 상기 구동 및 피동스프로킷에 결합되어 회전가능하도록 구성되고 외측에 트레이의 회전롤러를 걸수 있는 걸고리가 구비된 체인으로 구성되어 이루어지며, 상기 수평이동장치는 선반의 전후방에 각각 설치되는 수직지지대와, 상기 수직지지대에 고정설치되어 상위열의 선반에서 트레이를 받아 하위열의 선반과 수평되도록 하강시키는 승강동작부와, 상기 승강동작부에 의해 하강된 트레이를 선반 내측으로 이동시키는 수평이동부로 구성되어 이루어진다.

또한, 상기 출입구와 패스박스의 내측에는 외부로부터 오염물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 에어샤워기가 외측방향으로 경사지게 설치되고, 오염물질을 살균하기 위한 UV라이트가 설치되어 있으며, 상기 내부환경조절장치에는 재배실 내부의 압력이 외부의 대기압보다 20∼30％ 정도의 높은 양압상태가 유지될 수 있는 에어공급장치가 구비되고, 상기 물 및 양액 저장탱크에는 살균을 위한 오존 및 수중식 자외선 살균기가 설치되어 무균화시설을 이용해 식물재배가 가능하도록 구성된다.

이하에서는 명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 무균화시설을 이용한 식물재배장치를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 무균화 시설을 이용한 식물재배장치의 전체구성을 개략적으로 도시한 전·후면 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 무균화시설을 이용한 식물재배장치의 내부를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무균화 시설을 이용한 식물재배장치는 전자회사나 식품가공회사 등에서 이용하는 FS(Federal Standard) Class 100∼10,000 수준의 무균화 설비를 이용하여 식물을 재배할 수 있도록 소정의 밀폐된 공간을 이루는 재배실(10)과, 이 재배실(10)의 내부에 고밀도 상태로 작물의 촉성 재배가 가능하도록 작물성장 배지인 트레이가 적치되는 선반(60)이 수열 설치되는 구성으로 이루어진 것으로, 상기 선반(60)의 구성을 더욱 알아보기 쉽도록 재배실(10)의 일측 종단면도가 도 4에 도시되어 있다.

특히, 본 발명의 특징부인 무균화 시설을 이루기 위하여 재배실(10)의 입구측과 외부물질 유입구측에는 반드시 살균장치가 구비되어 있으며, 재배실(10)의 내부에도 오염된 물질이 잔류하지 못하도록 하는 구조로 이루어지며, 도면에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 재배실(10)은 소규모의 컨테이너형 구조를 가지고 있지만, 재배실(10)의 크기와 구조는 수요자의 필요나 재배작물의 종류에 따라 다양하게 변형 제작할 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 무균화 시설을 이용한 식물재배장치의 구성을 더욱 상세히 설명하면, 상기 재배실(10)은 외부와 차단된 밀폐된 공간을 유지하도록 구성되어지되, 일측에는 재배실(10)의 내부로 작업자의 출입이나 재배된 식물의 출입이 가능한 출입구(11)가 설치되고, 상기 출입구(11)의 내측에는 외부에서 오염물질이 유입되는 것을 차단할 수 있도록 에어크린룸(85)과, 출입구(11)의 개방시에는 폐쇄되고 출입구(11)의 폐쇄시에만 개방되는 셔터(86)가 설치된다. 상기 에어크린룸(85)에는 각 방향에서 고압의 무균상태 에어가 배출되어 작업자의 신체나 반입되는 물품에 묻어있는 오염물질을 탈리 배출시킬 수 있도록 외측방향으로 경사지게 설치된 에어샤워기(도시안됨)와 살균용 UV라이트(도시안됨)가 마련되어 있다.

또한, 출입구(11)가 마련된 재배실(10)의 양측에는 작업자가 재배실(10)의 내부로 직접 들어가지 않고 재배실(10)의 내부에 준비된 트레이에 씨앗을 파종하거나, 재배실(10)의 내부에서 성장한 작물을 수확하거나, 주기적으로 재배실(10) 내부의 작물 생육상태를 점검할 수 있도록 재배실(10) 내부와 통하는 패스박스(12, Pass box)가 설치되며, 이 패스박스(12)에도 외측으로 경사지게 설치된 에어샤워기(90)와 살균용 UV라이트(92)가 사방에 구비되어 재배실 내부로 유입되는 작업자의 신체에 묻어있는 오염물질을 살균하거나 그 유입을 차단할 수 있도록 구성된다.

한편, 도 4에는 기계실(30)의 내부 구성을 개략적으로 보여주는 개방상태도로서, 상기 출입구(11)의 반대측에서 재배실(10)과 격리 구성되며, 이 기계실(30)에는 재배실(10) 내부의 각 장치를 구동시키고 제어하는 각종 전기, 전자장치와, 외부로부터 재배실 내부로 유입되는 외기를 정화 공급하는 외기유입정화장치(76)와, 물이나 양액 등이 통과되는 배관 및 재배실 내부공기의 순환용 흡·배기팬(72)과, 재배실 내부에 설치된 매직 이산화탄소 발생기와 연동하여 동작될 수 있도록 구성되는 액화 이산화탄소(CO₂)봄베(74) 등의 일부 내부환경조절장치(20)가 구비되며, 상기 기계실(30)의 외측에도 재배실(10)의 내부로 양액을 공급하기 위한 양액공급탱크(21)와, 재배실 내부의 온도와 습도조절을 위한 항온·항습장치용 냉동기(22)와, 물저장탱크(24) 등의 내부환경조절장치(20)가 설치되어 있다.

특히, 본 발명에 적용된 항온·항습장치의 경우, 통상의 항온·항습장치와는 다른 동작시스템으로 구성된다. 즉, 냉동기(22)가 항상 가동상태가 유지되도록 구성된 상태에서 히터(도시생략)와 스프레이(68)에 의한 수분분사가 필요시에만 동작되어 재배실 내부의 온도범위가 설정온도의 ±0.3℃ 이내, 습도는 60∼90％의 적정 범위를 항상 유지할 수 있도록 하여 안정된 실내환경이 유지됨으로써 재배되는 식물에 실내의 환경변화에 따른 성장 유해요인을 최소화할 수 있도록 구성된다.

그리고, 도 5 내지 도7에는 본 발명에 따른 식물재배장치에 적용된 선반(60)의 배열구조와 상기 선반(60)에 트레이를 공급 또는 수평이동시키는 상승콘베어(40) 및 수평이동장치(50) 및 재배실 안쪽의 내부구성이 도시되어 있다.

즉, 재배실(10)의 중앙에 형성된 중앙통로(16)를 중심으로 좌·우 양측으로 수열의 선반(60)이 수직 설치되는데, 본 발명의 실시예에서는 상하 8열로 구성된것으로, 상기 선반(60)은 식물 성장배지인 트레이가 밀착되게 적치되어 수확시까지 작물이 성장하는 곳으로, 트레이가 슬라이딩 이동가능한 폭과 트레이에서 성장하는 작물이 수확시까지 성장할 수 있는 일정한 높이를 갖는 구조로 구성되며, 각 선반(60)의 양측에는 트레이의 이동시 트레이에 형성된 회전롤러가 걸쳐서 이동될 수 있는 롤러가이드부(62)가 마련된다.

또한, 각 선반(60)의 특정 위치 및 재배실 내벽면과 천정에는 태양광과 거의 동일한 파장을 발하는 트루라이트(66)가 다수 설치되어 재배되는 식물이 태양광과 유사한 광도 조건에서 원활하게 광합성작용을 하여 성장할 수 있도록 하며, 각 선반(60)의 저면에는 그 하단의 선반에 적재된 트레이에서 성장하는 작물에 적정한 수분 및 양액을 공급하기 위한 관수용가지관(64)이 설치되어 있다.

한편, 상기 선반(60)의 전·후방에 각각 설치된 수평이동장치(50)는 상위열의 선반(60)에서 하위열의 선반(60)으로 트레이가 수평상태를 유지하면서 수직이동될 수 있도록 하여 복수열의 선반사이에 트레이의 이동 및 공급이 지그재그 타입으로 자연스럽게 이루어질 수 있도록 하는 것이다. 즉, 상기 수평이동장치(50)는 각 선반의 전·후방에 각각 설치되는 수직지지대(52)와, 상기 수직지지대(52)에 고정 설치되어 상위열의 선반 말단에서 트레이를 받아 그 다음 하위열의 선반과 수평상태가 유지되도록 하강 이동시키는 승강동작부(53)와, 상기 승강동작부(53)에 의해 하강된 트레이를 선반 내측으로 이동시키는 수평이동부(54)로 구성되어 이루어지며, 상기 승강동작부(53)와 수평이동부(54)는 별도의 동력장치에 의해 승강 및 구동될 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 승강동작부(53)와 수평이동부(54)는 상위열의 선반 말단(선단)에서 그 다음 하위열의 선반 선단(말단)으로 많은 공간을 차지하지 않으면서 트레이를 수평이동시킬 수 있는 것이면 어떠한 구조 및 구성으로 이루어진다 하더라고 무난할 것이다. 이의 일실시예로 도면에 도시된 바와 같이, 상기 승강동작부(53)는 상·하 복수열로 설치된 각 선반의 순차적인 트레이 이동상태에 따라 최상단 선반열에서 최하단 선반열까지 자유자재로 이동되면서 트레이를 수평이동시킬 수 있는 체인 또는 벨트구조로 이루어지고, 상기 수평이동부(54)는 콘베어구조로 이루어져 있다.

또 다른 실시예로서 상기 승강동작부(53)와 수평이동부(54)는 상·하 복수열로 설치된 각 선반의 전·후방에 개별적으로 설치된 에어실린더로 구성되어지되, 각 승강동작부(53)의 에어실린더와 수평이동부(54)의 에어실린더는 상호 직교되게 설치되어 승강동작부(53)의 에어실린더에 의해 수직 하강된 트레이가 수평이동부(54)의 에어실린더에 의해 각 선반의 내측으로 수평이동될 수 있는 구조로 이루어지며, 각 선반의 말단 또는 양단에는 리미트스위치와 같은 센서부(도시안됨)가 구비되어 트레이의 이동상태를 감지하여 상기 승강동작부(53) 및 수평이동부(54)에 동작 신호를 보내어 일정시간 또는 회전수로 각 장치가 동작될 수 있도록 전자적으로 제어하는 구성으로 이루어지며, 본 발명에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 재배실(10) 전방의 상기 수평이동장치(50)의 외측으로 상승콘베어 (40)가 설치되는데, 이 상승콘베어(40)는 최상층 선반(60)에 트레이를 공급하기 위한 장치로서, 트레이의 폭에 해당되는 너비를 갖도록 양쪽에 이격설치된 ‘ㄱ’자 형상의 수직지지대(42)와, 이 수직지지대(42)의 상·하단에 각각 설치된 구동 및 종동용 스프로킷(44)과, 상기 구동 및 종동용 스프로킷(44)의 외주연에 감겨져 설치된 트레이 운반용 이동체인(43)과, 상기 이동체인(43)의 외측에 결합된 걸고리(46)로 구성되어 별도로 구비된 구동모터(45)에 의해 스프로킷(44)과 이동체인(43)이 일방향으로 회전할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 재배실(10)의 내부에 설치되는 매직 이산화탄소(CO₂)발생기(70)는 식물의 조기성장에 필수적인 이산화탄소(CO₂)가스를 발생시키는 장치로서, 재배실(10) 내부에서 순환되는 실내공기가 장치 내부로 통과됨으로써 자동으로 이산화탄소(CO₂)가스를 발생시키며, 재배실(10)의 내의 이산화탄소(CO₂)가스의 적정 농도 여부는 기계실(30)에 설치된 이산화탄소(CO₂)감지센서(78)에 의해 자동으로 체크되어 이산화탄소 농도가 기준량 이상이면 이산화탄소 발생을 멈추고, 발생된 이산화탄소량이 기준 이하의 농도이면 기계실(30)에 별도로 설치된 액화 이산화탄소봄베(74)에서 이산화탄소(CO₂)가스를 재배실 내부로 공급하여 식물 성장에 필요한 적정 농도의 이산화탄소가 항상 제공할 수 있도록 구성되며, 상기 재배실(10)의 내부에 설치된 매직 이산화탄소발생기(70)에서는 기준 농도의 80％ 정도만 공급될 수 있도록 하고, 나머지 20％정도는 액화이산화탄소봄베(74)에 의해 잔여분의 이산화탄소가 공급될 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 중앙통로(16)의 천정에는 재배실(10)의 내부에 배치된 선반(60)의 설치 방향에 따라 수직으로 스프레이(68)가 설치되어지되, 이 스프레이(68)는 천정에 고정설치된 이동레일(67)에 의해 재배실(10) 내부의 전·후 또는 좌·우 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 스프레이(68)에 물과 소독제 등을 공급하고 각 선반(60)에 설치된 관수용가지관(64)에 양액등을 공급하기 위한 관수용주관(65)이 재배실(10) 안쪽에 구비된다.

한편, 상기 재배실(10)의 외측 천정에는 재배실 내부의 공기순환과 외기 유입되어 재배실 내부로 원활하게 공급될 수 있도록 에어덕트(14)가 설치되어 있고,상기 재배실(10) 입구측의 일측벽에는 재배실 내의 전원공급과 공조스위치, 양액공급 온/오프스위치, 자외선램프 온/오프스위치 등이 구비된 메인컨트롤러박스(13)가 설치되어 작업자가 재배실 내의 환경을 간편하게 조절할 수 있도록 구성되며, 상기 패스박스(12)가 구비된 재배실 외측 하단에는 별도의 푸트(foot)스위치(15)가 구비되어 있어 작업자가 패스박스(12)를 통해 재배실 내의 트레이를 점검할 때에 상기 푸트스위치(15)를 발로 밟게 되면 재배실 내에서 상승콘베어(40)에 의해 이동되는 트레이가 작업자가 관찰할 수 있도록 패스박스(12) 전방에 위치되어 잠시 멈추게 되고, 다시 푸트스위치(15)를 밟게 되면 상승콘베어(40)가 구동되어 트레이가 이동하게 된다.

그리고, 도 8에는 식물성장 배지인 트레이의 외관사시도가 도시되어 있는 것으로, 상기 트레이(80)는 상기 선반(60)의 내측을 통과할 수 있는 너비와, 작물이 성장할 수 있는 깊이로 이루어지며, 바닥면에는 트레이의 강성을 향상시키기 위한 절곡부가 형성되어 있다.

한편, 이하에서는 상술한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 식물재배장치의 동작과정과 작용에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 식물재배장치의 동작 및 작용을 설명하기 위해, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 재배실(10)의 각 선반(60)에 이미 무균화처리가 되어 작물의 씨앗이 파종된 트레이(80)가 이미 적치된 상태에서 이를 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 무균화 시설을 이용한 식물재배장치는 씨앗이 파종된 트레이를 무균화 시설이 갖춰진 재배실(10) 내부에서 무인자동화시스템에 의해 트레이(80)를 1일 1회 이상 위치를 이동시키면서 재배될 수 있도록 구성되는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 상·하 수열로 이루어진 선반(60)을 통해 트레이(60)가 각 선반에 순차적으로 적치되어 밀착이동될 수 있도록 구성됨으로써 작물의 고밀도 재배로 생산성을 향상시키고, 상·하 선반간에는 수평이동장치(50)와 상승콘 베어(40)에 의해 트레이(80)의 이동이 가능하도록 하여 특정지역에 장기간 체류하므로 인한 오염이나 오염물질에 의한 노출이 일어나지 않도록 한다.

이를 더욱 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 식물재배장치의 각 선반에는 작물의 씨앗이 파종된 트레이가 무균처리되어 적치되어 있으며, 선반에 공급되는 트레이는 최상단열의 선반(60)에서부터 시작되어 그 하위열의 선반(60)으로 이동되어지고, 최하위열의 선반(60)에 구비된 롤러가이드부(62)는 그 전방에 설치된 상승콘베어(40) 하단부까지 일정거리 연장 돌출되어 선반(60)을 따라 이동된 트레이(80)가 상승콘베어(40)의 이동체인(43) 내측으로 유입되어 이동체인(43)의 회전시 이동체인의 외측에 구비된 걸고리(46)에 트레이(80)의 외측 양단에 구비된 회전롤러(84)가 걸려 수직지지대(42)의 상방으로 회전이동된 후에 전방으로 돌출된 수직지지대의 선단부를 회전하면서 걸고리(46)에서 트레이(80)의 회전롤러(84)가 이탈되면서 최상단의 선반열과 수평상태를 이루고 있는 수평이동장치(50)의 회전부(54) 상면에 트레이가 안착되어진 후에 회전부(54)의 동작에 따라 선반 내측으로 트레이(80)가 이동된다.

최상단열의 선반(60)에서 트레이(80)가 공급됨으로써 선반(60)에 적치된 트레이(80)가 한칸씩 밀리면서 이동하게 되고, 선반(60)의 말단에서는 최종 트레이(80)가 선반 말단부의 어느 특정위치를 통과할 때 리미트스위치(도시안됨)에 의해 트레이(80)의 이동을 감지한 선반의 후방에 설치된 수평이동장치(50)가 승강부(52)의 동작으로 트레이(80)가 이동되는 선반과 수평상태를 유지하게 되면서 이동된 트레이가 수평이동장치의 회전부에 안착되고, 트레이가 안착된 후에는 다시 승강부가 동작되어 설정된 선반의 높이만큼 하강하여 그 하위 선반과 수평상태를 유지하게 되고, 선반(60)과 수평상태를 유지하는 동안 회전부가 다시 동작되어 회전부에 안착된 트레이를 다시 선반 내측으로 이동시키고, 이 선반열에 안치된 트레이는 새로운 트레이의 공급으로 다시 한칸씩 수평이동되고, 최전방의 트레이가 어느 특정위치를 통과하면서 선반에 설치된 리미트스위치에 의해 그 이동이 감지되고, 선반의 전방에 구비된 수평이동장치는 상술한 바와 같은 동일한 동작과정으로 상승 또는 하강하여 이동된 트레이를 받아낸 후 에 그 다음 하위열의 선반으로 트레이를 이동시키는 과정이 계속 반복되면서 수열로 설치된 선반들간에 트레이의 이동이 원활하게 이루어지면서 작물이 성장하게 된다.

이와 같은 선반을 통한 트레이의 이동과정이 일정기간 반복되면서 트레이에 파종된 작물의 씨앗이 전자회사나 식품회사에서 응용하는 무균화시설을 갖춘 재배실 내에서 작물의 성장에 필요로 하는 영양분과 환경이 각종 환경조절장치에 의해 재배실 내부의 온도와 습도, 수분, 빛, 이산화탄소, 외기 등의 공급이 적절하게 이루어져 파종에서 수확시까지 관리되어지므로 일반 노지에서 재배되는 통상의 작물에 비해 훨씬 빠른 시간내에 작물의 성장이 이루어져 항시 작물의 수확이 가능하고, 고밀도로 재배되어 작물의 생산량을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 재배실은 그 내부로 출입되는 물품이나 작업자가 출입구(11)를 경유할 때 출입구(11)에 구비된 에어크림룸(85)을 통과하면서 에어샤워기(도시안됨)에 의해 에어세척이 이루어지고, UV라이트(도시안됨)에 의해 작업자나 물품이 일차적으로 살균처리되므로 외부로부터 불순한 오염물질이 유입되 는 것을 차단할 수 있으며, 작물이 파종된 트레이도 살균처리되어 재배실 내로 입고되므로 외부 유입물로부터 오염물질이 유입되는 것을 원천적으로 차단되도록 한다.

특히, 재배실(10) 내부는 내부환경조절장치(20)의 하나인 외기유입정화장치 (76)에 의해 외부의 대기압보다 내부압력이 20~30％정도의 높은 양압상태를 항상 유지하고 있기 때문에 재배실(10)로 들어가기 위해 출입구(10)를 개방하게 되면 양압상태의 내부공기가 개폐된 출입구(11)를 통해 외부로 유출되므로, 오염된 물질이 재배실 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있으며, 또한 에어크린룸(85) 내측에 셔터(86)가 구비되어 출입구(11)가 열린상태에서는 개방되지 않고 출입구(11)가 닫힌 상태에서만 개방되도록 하여 출입구(11)를 통한 외부오염물질의 차단이 완변하게 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 재배실(11)에서 재배되는 작물에 필요한 공기는 기계실(30)에 설치된 외기유입정화장치(76)내의 헤파필터와 UV라이트 등을 거쳐 유입되므로 외기 유입공기도 완전히 살균처리되어 공급되아 작물에 해를 주지 않을 뿐만 아니라, 작물의 성장에 필요한 수분 및 양액도 물저장탱크(24)와 양액탱크(21) 내부에 구비된 오존살균장치와 수중식자외선살균 등에 의해 살균 처리된 후에 재배실 내부로 유입되므로 외부에서 공급된 물질로부터 오염된 물질이 침투하는 것을 완벽하게 차단하게 되어 무균상태의 청정작물 재배로 재배농가의 수익 증대는 물론 건강과 환경에 유익한 작물 공급용 재배장치를 제공하게 된다.

또한, 재배실(10) 내부의 온도와 습도는 항온·항습기에 의해 자동으로 최적 의 조건이 제공되어지고, 재배실(10) 내부의 에어 순환에 따라 재배실(10) 내부 일측에 설치된 매직이산화탄소발생기(70)에서는 순환되는 공기의 유입량에 따라 식물의 성장에 필요로하는 이산화탄소가 자동 배출되어 식물의 성장이 촉진되어 식물의 촉성재배가 가능하며, 식물의 성장에 따라 이산화탄소의 수요량이 증가하게 되면서 재배실 내부 공기중 이산화탄소의 농도가 재배실 내부의 공기가 순환되는 기계실(30)에 구비된 이산화탄소감지센서(78)에 의해 기준치 이하로 감지되면, 액화이산화탄소봄베(74)에서 추가로 필요한 이산화탄소가 재배실에 공급되어 재배실에서 재배되는 작물이 충분한 이산화탄소를 공급받아 그 성장이 원활하게 이루어지도록 한다.

특히, 본 발명에 따른 식물재배장치를 이용하는 경우 토양의 오염 등에 의해 연작이 불가한 작물류의 연작피해를 극소화 할 수 있으며, 재배실 내부에 태양광과 거의 동일한 파장을 갖는 205~900Nm의 파장대를 가지고 있는 트루오라이트(66; 300 ~ 15,000㏓)가 설치되어 단파장의 자외선을 이용하여 밀폐된 재배실의 특성상 발병하기 쉬운 곰팡이균 등의 작물의 병충해 오염원을 원천적으로 제거할 수 있어 병충해 발병을 차단하고, 항온·항습기는 습도조절장치와 강제 건조장치의 2개의 공정을 두어서 높은 습도의 장시간 관리시 발생될 수 있는 작물의 피해를 극소화하여 작물 씨앗의 부패를 완벽하게 차단할 수 있도록 함으로써 무균화장치 효율을 더욱 극대화할 수 있다.

특히, 종래의 항온항습장치를 이용하는 식물재배장치들의 경우, 온도가 ±3.5∼ 4.0℃ 이상 오차가 발생되고, 습도가 지정습도 회복시간이 25∼40분 정도 소요되어 그 시간내에 타공정이 발효됨으로써 식물의 성장에 큰 지장을 주게되어 작물이 원활하게 성장하지 못하게 되는 단점이 있었으나, 본 발명에서는 상술한 항온항습체제로 ±0.2℃의 절대적인 안정온도가 유지되고, 습도는 지정범위를 15초이상 넘지 않도록 하여 작물의 성장에 전혀 지장을 주지 않도록 한다.

특히, 본 발명에서는 식물의 속성재배시 반드시 필요한 CO₂의 대량투입시(500ppm ∼30,000ppm) 야기되는 작물에 해로운 C, NOx 및 탄화된 오염물질 등의 공급이 동시에 이루어져 장기 사용시 작물성장에 악영향을 끼칠수 있으므로, 본 발명에서는 작물에 해로운 물질제거를 위해 실내공기에만 노출되면 CO₂ 만을 발생시키는 매직 CO₂ 발생기와 액상 이산화탄소봄베(99.75％ 이상)를 공동으로 사용하여, 재배작물에 필요한 CO₂ 농도의 80％를 재배실 내부에 설치된 매직이산화탄소( CO₂ )발생기(70)로 안정적으로 공급되고, 잔여 20％정도를 기계실(30)에 구비된 액화이산화탄소봄베(74)에서 공급되도록 하여 식물의 성장에 해로운 질소산화물등의 발생이 최소한으로 이루어지며, 봄베에서 공급되는 액화 CO₂ 가스 또한 항상 예열된 상태의 Reducing Balve Heater를 이용하여 필요시 즉시 순수 CO₂ 공급이 가능토록 구성되어 무균조건의 가스공급이 이루어지게 된다.

또한, 중앙통로(16)의 상부에서 하방으로 수직 설치된 스프레이(68)는 재배실(10)에서 작물재배시에 야기되는 낙화균, 토양성세균, 부유곰팡이, 호기성·염기성세균, 곰팡이류 등이 공기순환시 완벽한 살균이 이루어지지 못하는 것을 대비하 여(잔류 100ppm이하) 재배실 내부의 습도조정 및 작물수분 공급역할과 재배실의 입구를 통해 출입이나 출하, 씨뿌리기공정이 끝났을 때 필수적으로 천연추출물을 이용한 살균소독제가 포함된 소독수가 자동 분사되어져 작물성장에 유해한 균들이 침투하거나 자생하는 것을 예방할 수 있으며, 이러한 예방 및 살균 수단은 기계실에 구비된 전기·전자장치와 메인콘트롤박스에 의해 자동으로 동작, 제어되므로 막대한 노동력을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 특징중 하나는 무균관리 시스템으로 자동 운영되는 선반장치에 있다. 일반적으로 고정된 배지를 이용한 작물재배장치들은 고정된 배지의 미세한 구역마다 살균이 이루어지지 못해 각종 호기성 세균들이 서식할 수 있는 장소를 제공하여 생산성 저하나 작목의 성장을 저해하는 요인으로 작용하였으나, 본 발명에서는 배지를 이동식으로 구성하여 고정된 배지에서 발생될 수 있는 작물의 불리한 환경조건을 개선할 수 있도록 한다.

또한, 종래의 작물재배장치에서 작물성장 배지인 트레이가 주로 행거를 사용하여 트레이를 이동시키는 시스템을 적용하였으나, 이러한 행거시스템으로 트레이를 이동시키는 경우 행거와 행거간 거리가 트레이의 1/3이상 이격되어야 다단이동이 가능하게 되어 생산성이 1/3이상이 낮아지는 결함이 있었으나, 본 발명에서는 밀착식 트레이 이동방식을 적용하여 이동에 따른 완전살균 및 부패방지효과도 있지만 생산성 향상에도 크게 기여할 수 있도록 한다.

또한, 재배실 내부의 순환공기의 경우 기계실에 설치된 에어순환시스템에 의해 살균 및 멸균 상태가 유지되지만, 재배실의 벽체와 바닥에 있어서도 무균상태가 유지될 수 있도록 내부 벽체는 항균용 실리콘으로 코팅처리되어 있고, 바닥은 미세오염지역으로 잔류하는 것을 방지하기 위해 항균용 에폭시를 사용하고, 재배실 바닥부분을 2/100∼3/100경사를 주어 장기 채류의 오염을 방지하였으며, 배수관 또한 U자관 형식으로 설치하여 외부 오염공기나 습기 유입이 철저히 방지될 수 있도록 하여 완벽한 무균상태의 작물재배시스템을 제공할 수 있도록 한다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무균화시설을 이용한 식물재배장치는 씨앗의 파종에서부터 작물의 수확시까지 재배실 내부를 완벽한 무균상태가 유지될 수 있도록 함으로써 재배되는 식물이 각종 질병이나 해충으로부터 성장이 저해되는 것을 방지하고, 생산성이 감소되는 것을 방지할 수 있으며, 항상 식물의 성장에 필요한 최적의 환경조건의 유지와 연작의 피해 등을 방지로 식물의 속성재배가 가능하도록 함으로써 재배농가의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

Claims (11)

1. 일측에 출입구가 형성되고 외부 환경과 차단되어 식물이 재배되는 재배실과,

   상기 재배실 내부에 다수의 층으로 형성된 선반과,

   상기 선반을 따라 이동되는 식물 성장배지인 트레이와,

   상기 트레이가 상기 선반을 따라 수직 및 수평 방향으로 이동되도록 하는 트레이 이동수단과,

   상기 재배실 내부의 환경을 제어하는 내부환경조절장치가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 출입구의 내측에는 오염물질의 유입을 차단하기 위한 크린룸과 상기 출입구의 폐쇄시에만 개방되는 셔터가 형성된 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 재배실의 일측에는 상기 재배실과 격리되어 설치되고 상기 트레이 이동수단 및 내부환경조절장치를 제어하기 위한 전자장치 및 기계장치가 구비된 기계실이 형성된 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 트레이의 양측에는 회전롤러가 형성되고, 상기 선반에는 상기 회전롤러가 안착되어 상기 트레이의 이동을 가이드하는 롤러가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 트레이는 상기 선반을 따라 지그재그 타입으로 이동되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 트레이 이동수단은 상기 선반의 전후방에 설치되는 수직지지대와, 상기 수직지지대에 결합되어 상하로 이동되는 승강동작부와, 상기 승강동작부를 따라 상하로 이동되며 상기 트레이가 수평 방향으로 이동되도록 하는 수평이동부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 트레이 이동수단은 수직 지지대와, 상기 수직 지지대의 상단 및 하단에 설치된 구동 및 종동용 스프로킷과, 상기 구동 및 종동용 스프로킷의 외주연에 감겨 회전하는 이동체인과, 상기 이동체인에 결합되어 상기 트레이의 일부가 체결 및 이탈되는 걸고리가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 내부환경조절장치는 태양광과 유사한 파장의 빛을 발생하는 트루라이트와, 수분 및 양액을 공급하기 위한 관수용관과, 이산화탄소 발생을 위한 이산화탄소 발생장치와, 내부온도 조절장치와, 외기공급장치가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
9. 제 10항에 있어서,

   상기 이산화탄소 발생장치는 상기 재배실 내부의 산소와 반응하여 이산화탄소를 발생하는 매직 이산화탄소 발생기와, 상기 매직 이산화탄소 발생기와 연동하여 내부의 이산화탄소 농도에 따라 이산화탄소를 공급하는 액화 이산화탄소 봄베가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 재배실의 내부압력은 외부의 대기압보다 20~30％ 높은 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
11. 내부에 각종 장치가 구비되고 외측에는 각 장치 제어용 메인컨트롤박스가 구비되며 일측에 구비된 출입구를 통하여 내부출입을 하지 않고 외부에서 직접 소정의 작업이 가능하도록 일측벽에 개폐 가능한 패스박스가 구비되어진 밀폐된 재배실과,

    상기 재배실의 일측에 격리 설치되며, 전기 전자 제어장치와 외부물질유입용 관로 및 정화장치가 구비된 기계실과,

    상기 재배실의 실내 환경을 식물 성정에 적합하도록 조절하기 위한 내부환경조절장치와,

    상기 재배실에 설치되며 재배되는 식물에 물 또는 소독제를 분무할 수 있도록 구비된 스프레이와,

    외측에 회전롤러가 형성되고 내측에 식물이 성장할 수 있는 깊이와 폭으로 이루어진 식물배지용 트레이와,

    상기 트레이가 적치 및 이동될 수 있도록 양측에 롤러 가이드부가 형성되며 다수의 층으로 설치되는 선반과,

    상기 선반의 각각 다른 층으로 상기 트레이가 이동되도록 하고 동일한 선반에서 상기 트레이가 수평 이동되도록 하는 트레이 이동수단과,

    상기 재배실에서 재배되는 식물에 이산화탄소 및 빛을 제공하기 위한 이산화탄소 발생기 및 트루라이트와,

    외부 오염물질의 유입을 방지하도록 외부와 통하는 각 부에 구비된 살균장치가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.

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