KR100673601B1 - 씨감자의 생산방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 씨감자묘를 양액재배하여 씨감자를 생산하는 방법에 있어서, 상기 씨감자의 생산단계를 (a)발근기; (b)복지출현기 및 줄기신장기; (c)복지신장기; (d)괴경형성기, 괴경비대기 및 수확기의 4단계로 구분하여, 각 단계별로 씨감자묘 근권부의 온도를 다르게 관리하는 씨감자의 생산방법을 제공한다.

본 발명에 의한 씨감자의 생산방법에 의하는 경우, 감자가 달릴 수 있는 유효복지수와 복지장을 최대로 확보할 수 있게 됨으로써, 씨감자의 다수확을 안정적으로 보장받을 수 있게 된다.

씨감자, 대량생산, 양액재배, 근권환경, 전기전도도

Description

씨감자의 생산방법{PRODUCTION METHOD FOR SEED POTATOES}

도 1은 양액재배 씨감자 생산시설 내에서의 씨감자묘 생육전경을 보여주는 사진이다.

도 2는 종래 기술에 따라 봄 재배시 수미종 씨감자묘의 근권부 온도를 자연방임하여 재배한 상태를 보여주는 사진이다.

도 3은 종래 기술에 따라 수미종 씨감자묘 근권부를 저온(15℃ 이하)으로 관리한 경우 생리적 장애현상을 보여주는 사진이다.

도 4는 종래 기술에 따라 여름 재배시 수미종 씨감자묘의 근권부 온도를 자연방임하여 재배한 상태를 보여주는 사진이다.

도 5는 종래 기술에 따라 수미종 씨감자묘 근권부를 고온(27℃ 이상)으로 관리한 경우 양분역류에 의한 괴경 소실현상(속이 비어 검게 변한 과정)을 보여주는 사진이다.

도 6은 본 발명에 의하여 씨감자묘 근권부 온도를 관리한 경우의 괴경이 형성되고 있는 상태를 보여주는 사진이다.

도 7은 본 발명에 의하여 씨감자묘 근권부 온도를 관리한 경우 씨감자묘의 유효 복지수 및 복지장이 잘 확보되었음을 보여주는 사진이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치를 나타낸 구성도이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 제어구성을 나타낸 구성도이다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 상태 창을 나타낸 사진이다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 씨감자 양액급액 설정 창을 나타낸 사진이다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 씨감자 양액 온도설정 창을 나타낸 사진이다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 씨감자 양액급액 설정결과(pH, EC, 양액온도, 배지온도) 창을 나타낸 사진이다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 통신설정 창을 나타낸 사진이다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 제어방법에 대한 블록도이다.

도 16은 본 발명에 의한 생산방법에 의한 경우 유효복지수, 유효복지장 및 괴경형성 상태를 보여주는 사진이다.

도 17은 본 발명에 의하여 생산된 씨감자를 보여주는 사진이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

101: 분사노즐 105: 재배온도센서

107: 광센서 110: 재배베드

A: 재배부

121: 원액관 125: 원수관

127: 산액관 130: 알칼리액

135: 양액탱크 137: 냉각기

*140: 히터 142: 양액온도센서

145: 페하센서 147: 농도센서

150: 수위감지 조절부 152: 순환펌프

155: 살균부 157: 필터

160: 차단센서

B: 양액제조 공급부

171: 원액 저장통 172: 산저장통

175: 알칼리 저장통 177: 정량펌프

C: 원액공급부

180: 컴퓨터 185: 컨트롤부

190: 통신모듈

D: 제어수단

본 발명은 양액재배법을 이용한 씨감자의 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최적 근권환경 조성을 통하여 씨감자의 대량생산을 실현하는 방법에 관한 것이다.

씨감자를 생산하는 양액재배법으로 분무경(aeroponics)방식을 사용하는데 이는 뿌리를 양액 내에 담그거나 펄라이트 또는 상토에 재배하는 것이 아니라 광을 차단한 속이 빈 스티로폼 베드 내의 공기 중에 정식하여 생육하고 있는 씨감자묘 근권부에 일정한 시간간격으로 양액을 분사(nutrient mist)하여 젖어 있게 하는 재배방법이다. 타이머와 전자변등 펌프의 부대장치를 설치하여, 분무시간 및 간격을 적정하게 조정하면 생육상태의 조절이 어느 정도 가능하다는 장점이 있으나, 분무경 방식은 식물체가 양수분을 흡수하는 베드 내의 씨감자묘의 근권부 온·습도 변화가 외부 기온에 따라 심하게 영향을 받는 등, 완충력이 없어 뿌리가 심하게 손상을 받거나 식물체의 노화가 빨리 진행되어 안정적인 생육관리가 어렵고 최종 생산물의 수확량에 대한 기복이 크다는 결점을 지니고 있다.

시설 내에서 재배되는 작물은 시설의 특이한 환경으로 인하여, 직접 환경에 접촉하는 지상부와 양·수분을 흡수하는 지하부가 환경에 대한 적응력과 내성이 강한 품종 또는 둔감한 품종을 선택하여 재배하는데 감자는 엽채류나 과채류와는 달리 지하부의 괴경 수확을 목적으로 재배하기 때문에 최적의 근권환경, 즉 양액의 농도(EC), pH, 수온, 근권부 온도, 급액시간을 보정, 유지하는 기술이 무엇보다도 중요하다. 따라서 근권부의 뿌리부분이 외적 환경에 의하여 쉽게 변하거나 불량하게 될 경우에는 뿌리손상 및 부패뿐만 아니라 양·수분 흡수의 불균형으로 1차적 생리적 장애와 2차적 병리적 장애가 다발하게 되어 안정적이고 건전한 생육과 최종 재배의 목적인 괴경의 다수확을 이룩할 수 없는 것이 현실이다.

현재, 시설 내 양액재배되고 있는 씨감자묘의 각종 생리장해의 증상발현은 짧게는 몇 분부터 길게는 몇 주 전에 부적합한 재배환경에 대한 노출에 따른 환경스트레스로 인하여 나타났다고 볼 수 있다. 결과적으로 사전에 이러한 생리장애 요인을 제거할 수 있다면 작물의 생육과 생산성 및 품질을 높이는데 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.

일반적으로 씨감자를 생산하는 양액재배는 변화없이 급액하는 배양액과 pH, EC(전기전도도 ; 배양액 농도)를 균일하게 하거나 또는 EC와 급액시간을 증가시키면 근권환경에 영양분이 증가되어 작물생육과 최종 수확량이 좋을 것이라고 생각하는데 이것은 상추와 같은 일부 엽채류에만 해당되는 것이다. 과채류 중 토마토, 오이, 메론, 특히 씨감자의 양액재배에서는 근권의 pH와 EC, 온도환경, 수분조건이 바로 식물뿌리가 활동하는 환경이므로 외부의 환경조건이 근권부에 영향을 미치지 않도록 외부상황에 따라, 급액온도 및 분사간격과 분사량, pH와 전기전도도(EC)를 적정하게 조절해야 씨감자를 안정적으로 다수확 할 수 있게 된다. 그러나, 이러한 외부의 환경변화에 대처하는 인위적 조치(제어)는 재배자의 노동력과 시간을 요구하므로, 씨감자를 양액재배 하여 생산하는 재배자는, 관리에 세심한 노력을 기울이 지 않으면 안된다. 또한, 한 해의 농사를 실패할 수 있다는 과도한 부담감과 스트레스로, 재배자는 씨감자 생산의 성공을 위하여, 씨감자묘의 생육기간에 과다한 노동력과 시간을 투자하고 있다. 이에 더하여, 양액재배에 의한 씨감자 수확량은 품종의 선택재배와 그 해의 자연적 조건에 따라 심한 격차를 보이고 있다. 따라서, 토양재배와 달리 씨감자묘의 생육과 괴경 형성이 어려운 조생종(수미)보다는 환경변화에 둔감한 중·만생종(대서, 대지마)류의 품종으로 양액재배를 하려는 심리적 경향이 강하다. 또한, 양액재배시 생육과 수량성이 좋은 품종을 선택하여 재배한다 하더라도, 그 해 생육하고 있는 씨감자묘의 생육단계와 자연적 조건(씨감자묘의 생육, 복지출현 및 괴경형성 환경)이 성공과 실패를 가름하는 기준이며, 다행히 자연적 환경조건이 유사하여 씨감자 양액재배를 성공적으로 수행하였다고 하더라도 최종 생산물의 수확량이 적거나 불규칙하여 씨감자 양액재배는 기피와 두려움의 대상이었고, 어렵다는 인식으로 일관되어 있는 것이 현 실정이다.

따라서, 상기와 같은 씨감자 양액재배의 수량성이 감자의 재배 생리 특성, 재배자의 능력 및 재배환경에 구애받지 않는 씨감자의 생산방법이 절실히 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 씨감자묘에 맞는 생육단계별 근권부의 최적 환경을 규명하고, 이를 일정하게 유지· 관리함으로써, 씨감자 양액재배시 씨감자묘의 생육의 차 및 수확량의 다소로 인하여 재배자가 느끼는 스트레스를 완화하고 안정적이고 용이하게 생육관리 할 수 있는 씨감자의 생산방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 씨감자묘를 양액재배하여 씨감자를 생산하는 방법에 있어서, 상기 씨감자의 생산단계를 (a)발근기; (b)복지출현기 및 줄기신장기; (c)복지신장기; (d)괴경형성기, 괴경비대기 및 수확기의 4단계로 구분하여, 각 단계별로 씨감자묘 근권부의 온도를 다르게 관리하는 씨감자의 생산방법을 제공한다.

이하에서, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

우선, 본 명세서에서 사용된 용어를 정의하면 다음과 같다.

본 명세서에서 사용된 "발근기"는 양액 재배시설에 식재된 씨감자 묘의 줄기 하단에서 뿌리가 발생하는 시기를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "복지출현기"는 감자가 달리는 줄기(복지)가 씨감자 묘의 근권부 마디 하단부터 마디마다 1차 복지가 발생하는 시기를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "줄기신장기"는 외형적으로 씨감자 묘가 생육(초장)하는 시기를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "복지신장기"는 감자가 달리는 줄기 즉, 1차 복지가 길게 신장하는 시기 및 1차 복지의 마디에서 2차 복지가 발생 및 신장하고, 2차 복 지 마디에서 3차 복지가 발생 및 신장하는 시기를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "괴경형성기"는 복지신장 및 뿌리발생이 정지하고 발생한 복지 마디에서 탄수화물이 집적되어 괴경이 형성되는 시기를 말한다. 즉, 1차 복지 하단의 끝 부분부터 부풀어 오르기 시작하여 2차, 3차 발생한 복지 끝 부분에 괴경이 형성되는 시기를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "괴경비대기"는 부풀어 오른 복지부분의 괴경이 비대해지는(커지는) 시기를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "수확기"는 씨감자 묘의 근권부 복지에 형성된 괴경(씨감자)이 일정한 크기에 도달하였을 때, 주기적 또는 반복적으로 수확하는 시기를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "화창한 날"은 양액 재배 시설 내의 광량이 8만 Lux이상인 경우를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "흐린 날"은 양액 재배 시설 내의 광량이 8만 Lux 이하, 3만 Lux이상인 경우를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "비 오는 날"은 양액 재배 시설 내의 광량이 3만 Lux이하인 경우를 말한다.

본 명세서에서 사용된 "일몰"은 일반적으로 동절기에는 19:30경을, 하절기에는 20:30경을 의미하며, 이는 계절 혹은 매 달마다 달라질 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "주간"은 오전 08:00 내지 08:40부터 18:00 내지 19:00까지를 의미하며, 이는 계절 혹은 매 달마다 달라질 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "야간"은 18:00 내지 19:00부터 다음날 오전 08:00 내지 08:40까지를 의미하며, 이는 계절 혹은 매 달마다 달라질 수 있다.

본 발명은 씨감자묘를 양액재배하여 씨감자를 생산하는 방법에 있어서, 상기 씨감자의 생산단계를 (a)발근기; (b)복지출현기 및 줄기신장기; (c)복지신장기; (d)괴경형성기, 괴경비대기 및 수확기의 4단계로 구분하여, 각 단계별로 씨감자묘 근권부의 온도를 다르게 관리하는 씨감자의 생산방법을 제공한다.

이때, 상기 씨감자묘 근권부의 온도를 (a)단계의 경우 22±0.2℃; (b)단계의 경우 20±0.2℃; (c)단계의 경우 18±0.2℃; (d)단계의 경우, 주간은 18±0.2℃, 야간은 16±0.2℃로 관리하는 것이 바람직하다.

씨감자 양액재배에서 온도관리는 작물의 생육과 생산성을 좌우하는 가장 큰 재배기술이다. 온도관리는 시설환기에 의한 지상부의 대기기온뿐만 아니라 지하 근권부의 온도관리도 매우 중요하다. 특히 지하 근권부의 온도는 작물의 뿌리 신장, 뿌리군의 형성, 호흡작용, 잎의 생육 및 증산작용에 직접적으로 영향을 미치며, 양·수분 흡수에도 관여한다. 따라서 작물마다 적당한 근권온도가 있는데, 이때에 최대의 생장을 하게 되며 이 근권온도를 호적온도라 한다. 이보다 높거나 낮아 피해가 나타나는 온도를 고온한계근온, 저온한계근온이라 하며 근권온도로 인한 양·수분 흡수패턴이 식물체에 나타나는 변화의 영향은 크다.

지하 근권부의 온도를 높이면 양·수분 흡수 및 광합성 산물의 전류가 빨라지고, 다른 부위로의 분배가 적어 초기 지상부 및 복지의 생육이 촉진되지만 다음 날 광합성 작용도 활발하지 않게 되어 씨감자묘의 생육장애를 가져오게 된다. 또한, 씨감자묘가 번무하여 영양생장기에서 생식생장기로의 전환이 쉽지 않고, 중기 이후 급속한 뿌리노화와 함께 양·수분 흡수장애 및 칼슘의 흡수가 억제(양액통에 침전)되어 씨감자묘의 잎에 팁번(tipburn)현상이 나타난다. 광합성작용으로 만들어진 탄수화물이 근권온도가 상승함에 따라 호흡량이 광합성량을 상쇄하여 다음날 광합성 전류도 원활하지 않게 이루어져 괴경의 생육장애 초래로 수확량이 저조하게 된다. 그리하여, 근권부의 온도를 떨어뜨리기 위하여 분사되는 액온을 15℃이하로 낮게 관리하면 근권부의 뿌리 생육 및 활력 저하와 지상부의 생리장애에 의한 동화산물의 전류가 완전히 이루어지지 않은 상태에서 다음날 잎에 탄수화물이 계속 집적되어, 잎은 짙은 녹색으로 되면서 두꺼워져, 활동이 약화(잎이 말리는 현상)되고 줄기의 생장이 정지되는데, 이 현상은 일종의 탄수화물 과잉장애로서 야간온도가 낮거나 또는 저온 지속시간이 길어질 때 많이 나타난다. 따라서 생육 초기에 요구되었던 근권부 온도를 계속적으로 높게 유지하게 되면 뿌리의 발근 및 초기생육은 다소 빠른 경향을 보이나 체내의 대사활동이 급격히 이루어짐에 따라 노화가 촉진되고 후기생육 및 수량이 급격히 저하되며 후기생육 및 단계별 수확기간이 단축되어 전체적인 재배기간이 단축되고, 수확량이 감소하게 된다.

근권부 환경을 22~23℃정도 이상으로 지속적으로 유지·관리하면 괴경의 모양이 길죽하거나 타원형 또는 2차 생장으로 일정하지 못하고 괴경 표면이 거칠고 표피색이 거무틔틔하여 상품성이 좋지 않은 괴경이 생성되며 복지의 신장은 지상부 줄기의 신장에 호적한 조건 즉 고온(25℃이상)이며 일사량이 적고 일장시간이 긴 장일조건(16시간이상)에서 촉진된다. 재배시 외형적 식물의 상태는 줄기의 도장기가 보일 정도이며 이런 환경은 괴경 형성을 저해하는 조건이며 복지의 길이는 그 신장이 괴경 형성과 거의 동시에 정지되기 때문에 괴경 형성을 촉진시키는 환경, 즉 단일(8시간이하)과 20℃이하에서는 짧아진다. 따라서 괴경 형성의 근권부 온도조건은 20℃이하의 온도조건이 필수적이라고 할 것이다.

본 발명에 적용되는 씨감자 양액재배의 근권부 온도관리는 정식 후 (10~14일간; 발근기) 경삽 정식된 씨감자묘에서 발근이 되어 안정적 양·수분을 흡수할 때까지는 주야 22±0.2℃로 다소 높게 관리하여 새 뿌리의 생육과 활착을 유도하고, 30일 전후까지의 씨감자묘는 전체적 생육이 급격히 이루어져 양적 팽창을 보이는 시기이므로, 식물체의 끝 마디부터 복지가 출현할 수 있도록, 근권부 온도를 20±0.2℃(줄기 신장기 및 복지출현기)로 주야 관리하며, 씨감자가 달릴 수 있는 복지의 신장을 유도하기 위하여 주야 18±0.2℃로 50일 전후(복지신장기)로 관리하고, 50일 이후부터는 씨감자묘의 광합성 전류 및 괴경형성(괴경형성기, 비대기 및 수확기)을 유도하기 위하여 주간에는 18±0.2℃, 야간에는 16±0.2℃로 근권부의 온도환경을 관리하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 씨감자묘 근권부의 온도관리는 상기 (a), (b), (c), (d) 각 단계를 다시 화창한 날, 흐린 날, 비 오는 날로 구분하고, 각 날씨 조건에 따라 양액의 급액간격 및 양액의 온도를 다르게 관리함으로써 이루어질 수 있다.

생육초기의 양액급여는 뿌리의 건조에 민감한 시기로, 근권부의 뿌리활력에 따른 원활한 양·수분 흡수를 위해 일정한 엽수 및 엽면적을 확보(줄기 신장기 및 복지출현기)할 때까지는 충분한 양액을 공급하고 뿌리 발달이 가장 왕성하고 뿌리가 재배조 바닥에 닿아 재배조에 고인 양액을 흡수 이용하는 복지신장기 또는 괴경형성기, 비대기 및 수확기부터는 씨감자묘가 위조되지 않는 범위와 과잉 공급되어 무름병이 발병되지 않는 기본적 조건을 원칙으로 하는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 광합성을 할 때 낮의 양액급여는 근권부의 온도와 식물체가 증발되는 수분의 양을 고려하여 급액하고, 전류가 이뤄지는 밤의 급액은 식물체의 근권부의 뿌리부분이 건조되지 않는 범위에서 충분한 휴식이 이루어질 수 있도록 스트레스를 최소화한 조건으로 급액 관리하는 것이 바람직하다.

이를 위해 양액의 공급횟수와 급액의 양은 작물의 생육단계(상태), 양액의 농도, 일사량, 외기온도 및 근권부 온도, 급액하는 양액의 온도, 베드의 용량, 모터펌프의 압력 및 분사노즐의 크기 등에 따라 다르게 관리되는 것이 바람직하다.

급액량의 결정은 씨감자 양액재배에서 가장 중요한 관리 사항으로 양액급여의 시간간격이 짧으면 베드내 근권부의 완충능력 향상으로 근권부 온도차는 일정하고 먼 시간간격을 두면 완충능력의 상실로 근권부의 온도차가 커지게 된다. 과다한 급액 시 초·중기의 지상부 및 지하부 과다생육에 의한 괴경으로의 전류가 미약하여 수확량이 저조하고 근권이 습해를 받아 양분흡수가 어려워져 병해발생의 조장조건이 되고, 후기 생육이 크게 저하되는 등 문제점을 안겨준다. 또한 극단적인 급액시간의 차에 의한 건조는 각종 생리장애, 즉 식물체의 위조, 근권부의 고온환경 조장으로 인한 뿌리 근모의 파괴(피해)를 야기하여 식물체의 생리적 균형감을 상실케하며 식물체가 원상회복을 할 수 없을 정도의 피해로 나타난다. 따라서 씨감자를 양액재배 할 때 양액의 공급횟수와 급액양의 결정은 씨감자묘의 생육 단계(크기)별, 하루의 일 중 일사량에 따른 식물체의 수분 증발량과 근권부의 온도조건(상태)에 따라 급액을 달리하는 것이 바람직하다. 양액분사 후 근권부 환경이 최고 온도에 도달하여 씨감자묘의 근권부에 영향을 미치는 시각은 낮 13:00~16:00이고 최저온도에 도달하는 시각은 04:00~06:00 사이이다. 또한 근권부에 분사하는 양액의 온도와 근권부 온도와 거의 일치하여 외부 온도의 영향 없이 분사되는 양액의 온도(액온)만으로 최적의 상태로 관리할 수 있는 시각은 오전 09:00~11:00와 오후 17:00~18:00이다.

상기와 같은 양액의 급액간격을 조절함으로써, 씨감자묘의 근권부 온도환경을 최적화할 수 있기 위해서는 우선, 상기 (a)단계의 경우 양액의 급액간격은 화창한 날인 경우, 2분30초 휴식/30초 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하고, 흐린 날과 비 오는 날의 경우, 3분30초 휴식/30초 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하는 것이 바람직하다.

상기 (b)단계의 경우 양액의 급액간격은 화창한 날인 경우, 08:20~08:40에는 4분30초 휴식/30초 양액 분사; 08:40~09:30에는 3분30초 휴식/30초 양액 분사; 09:30~18:00에는 2분20초 휴식/40초 양액 분사; 18:00~19:00에는 3분30초 휴식/30초 양액 분사; 19:00~일몰 시까지에는 4분30초 휴식/30초 양액 분사; 일몰 후~08:20에는 5분30초 휴식/30초 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하는 것이 바람직하다.

상기 (b)단계의 흐린 날인 경우 양액의 급액간격은, 08:20~09:30에는 4분30 초 휴식/30초 양액 분사; 09:30~16:30에는 3분30초 휴식/30초 양액 분사; 16:30~일몰 시까지에는 4분30초 휴식/30초 양액 분사; 일몰 후~08:20에는 5분30초 휴식/30초 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하는 것이 바람직하며, 상기 (b)단계의 비오는 날인 경우, 5분30초 휴식/30초 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하는 것이 바람직하다.

상기 (c)단계의 화창한 날인 경우 양액의 급액간격은, 09:30~11:30에는 7분30초 휴식/1분30초 양액 분사; 11:30~19:00에는 6분 휴식/1분 양액 분사; 19:00~일몰 시까지에는 7분30초 휴식/1분30초 양액 분사; 일몰 후~09:30에는 13분 휴식/2분 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하는 것이 바람직하다.

상기 (c)단계의 흐린 날인 경우 양액의 급액간격은, 09:30~19:00에는 7분30초 휴식/1분30초 양액 분사; 19:00~09:30에는 13분 휴식/2분 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하고, 상기 (c)단계의 비 오는 날인 경우, 13분 휴식/2분 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하는 것이 바람직하다.

상기 (d)단계의 화창한 날인 경우 양액의 급액간격은, 08:40~09:30에는 18분 30초 휴식/1분30초 양액 분사; 09:30~11:30에는 9분 휴식/1분 양액 분사; 11:30~18:00에는 6분10초 휴식/50초 양액 분사;18:00~일몰 시까지에는 18분30초 휴식/1분30초 양액 분사; 일몰 후~08:40에는 58분 휴식/2분 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하는 것이 바람직하다.

상기 (d)단계의 흐린 날인 경우 양액의 급액간격은, 09:30~일몰 시까지에는 14분 휴식/1분 양액 분사; 일몰 후~09:30에는 58분 휴식/2분 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하고, 상기 (d)단계의 비 오는 날인 경우, 09:30~일몰 시까지에는 19분 휴식/1분 양액 분사; 일몰 후~09:30에는 58분 휴식/2분 양액 분사의 조건으로 양액을 공급하는 것이 바람직하다.

씨감자 양액재배 시 근권부에 공급되는 양액의 경우, 인위적 제어 없이 양액을 냉각하지 않을 경우 액온은, 주변 시설의 외기기온의 직접적 영향을 받아 상승하여 외기기온과 거의 같아지며, 양액이 순화되지 않는 때의 근권부 온도는 최고 42.7℃까지 상승하여 씨감자묘의 생육에 영향을 주나, 낮에는 비교적 고온이 되더라도 야간온도를 낮추면 동화물질 축적 및 전류로, 다소의 충실한 괴경을 수확할 수 있다. 그러나, 근권부의 온도가 27~30℃이상에서는 복지의 형성과 괴경비대가 정지되고 호흡작용이 왕성하여 동화물질 축적보다 소모쪽이 많아져 씨감자묘의 생육은 물론, 복지 발생 및 수확은 기대할 수 없고, 뿌리의 기능 저하로 인한 뿌리로의 호흡과 양수분 흡수가 곤란하게 되어 호흡량이 광합성량을 상쇄하여 씨감자묘의 생장이 억제되는 결과가 된다.

식물의 근권부 온도가 지상부 식물체의 온도분포에 미치는 영향에 대한 연구 결과에 의하면 급여되는 양액의 냉각에 의하여 지상 30cm 높이의 토마토 줄기 온도가 5℃나 강화하는 것으로 보고되었고 30℃ 전후의 양액을 24℃전후로 냉각해 주는 경우 상추의 체온이 0.6~1.5℃정도 낮아지는 것으로 보고되어있다. 그러므로, 급여되는 양액의 냉각은 근권부 환경의 개선은 물론 작물체온의 조절에도 유용하게 된다.

따라서, 상기와 같은 양액의 온도를 조절함으로써, 씨감자묘의 근권부 온도 환경을 최적화할 수 있기 위해서는, 상기 (a)단계의 화창한 날인 경우 양액의 온도는, 08:40~일몰 시까지에는 21.4℃~21.6℃; 일몰 후~ 08:40에는 22.0℃~22.2℃로 관리하고, 상기 (a)단계의 흐린 날과 비 오는 날인 경우, 08:40~일몰 시까지에는 21.6℃~21.8℃; 일몰 후~ 08:40경에는 22.0℃~22.2℃로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 (b)단계의 화창한 날인 경우 양액의 온도는, 08:40~09:30에는 16.2℃~16.4℃; 09:30~11:30에는 16.0℃~16.2℃; 11:30~16:30에는 15.8℃~16.0℃; 16:30~19:00에는 16.0℃~16.2℃; 19:00~일몰 시까지에는 17.2℃~17.4℃; 일몰 후~08:40에는 20.0℃~20.2℃로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 (b)단계의 흐린 날인 경우 양액의 온도는, 09:30~일몰 시까지에는 16.1℃~16.3℃; 일몰 후~ 09:30에는 20.0℃~20.2℃로 관리하고, 상기 (b)단계의 비 오는 날인 경우, 09:30~일몰 시까지에는 16.2℃~16.4℃; 일몰 후~ 09:30에는 20.0℃~20.2℃로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 (c)단계의 화창한 날인 경우 양액의 온도는, 09:30~11:30에는 15.8℃~16.0℃; 11:30~18:00에는 15.4℃~15.6℃; 18:00~일몰 시까지에는 16.0℃~16.2℃; 일몰 후~09:30에는 16.2℃~16.4℃로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 (c)단계의 흐린 날인 경우 양액의 온도는, 09:30~19:00에는 15.8℃~16.0℃; 19:00~09:30에는 16.2℃~16.4℃로 관리하고, 상기 (c)단계의 비 오는 날인 경우, 09:30~19:00에는 15.8℃~16.0℃; 19:00~09:30에는 16.2℃~16.4℃로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 (d)단계의 화창한 날인 경우 양액의 온도는, 08:20~08:40에는 17.0℃ ~17.2℃; 08:40~09:30에는 16.2℃~16.4℃; 09:30~11:30에는 15.8℃~16.0℃; 11:30~16:30에는 15.4℃~15.6℃; 16:30~일몰 시까지에는 15.8℃~16.0℃; 일몰 후~08:20에는 16.0℃~16.2℃로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 (d)단계의 흐린 날인 경우 양액의 온도는, 08:20~09:30에는 17.0℃~17.2℃; 09:30~일몰 시까지에는 15.8℃~16.0℃; 일몰 후~08:20에는 16.0℃~16.2℃로 관리하고, 상기 (d)단계의 비 오는 날인 경우, 08:20~09:30에는 17.0℃~17.2℃; 09:30~08:20에는 16.0℃~16.2℃로 관리하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 생육단계별, 각 날씨 상태 및 시간대별로 적절한 양액의 온도를 조절하기 위해서, 상기 온도범위 미만으로 떨어지는 경우에는 히터를 작동하여 가온하고, 상기 온도범위 초과로 상승하는 경우에는 냉각기를 작동시켜 냉각시킴으로써, 상기 적정 온도범위를 유지할 수 있게 된다.

나아가, 본 발명에 의한 씨감자의 생산방법에서는, 공급하는 양액의 pH 및 양액의 전기전도도(EC)를 상기 (a), (b), (c), (d) 각 단계별로 다르게 관리하는 것이 바람직하다.

이와 같이 공급하는 양액의 pH 및 양액의 전기전도도(EC)를 씨감자묘의 각 생육 단계별로 다르게 관리하는 이유는, 어린 씨감자 묘(30cm이하)의 경우는 pH, 양액의 전기전도도, 일장, 온도 등 환경에 민감하게 반응하여 복지발생이 저조하거나 생식생장기로 전환이 이루어지게 되기 때문에, 원하는 초장 및 복지 수 등이 확보될 때까지 생식생장기로의 전환을 방지하기 위함이다.

배양액은 작물의 양분흡수에 따라서 그 조성이나 pH가 가능한 한 변하지 않 는 것이 바람직하나, 작물의 품종, 생육단계 또는 여러 가지 환경요인에 의해 배양액의 조성이 달라지므로 어린 식물에서부터 수확단계에 이르기까지 일정한 조성의 배양액으로 관리하는 것은 무리가 있다. 실질적으로 배양액 농도와 작물의 무기원소 흡수량과의 관계를 보면 씨감자묘가 생육을 시작하면서 배양액의 농도상승에 의해서 작물의 흡수량과 생육(초장), 수확량도 증가하는데, 어느 정도의 농도(1.5mS/cm)이상 유지가 계속 되면 씨감자묘에 수분이나 칼륨의 흡수가 억제되고 배양액농도를 낮게 관리하면 질소와 칼륨, 칼슘과 마그네슘, 칼륨과 칼슘 등 길항작용을 갖는 무기원소의 균형이 흐트러지게 된다. 따라서, 이들 무기원소의 결핍현상과 함께 광합성에서 얻어진 탄수화물을 괴경에 집적하는 대신 작물생육에 사용하게 되어, 결국 씨감자묘가 번무하게 된다.

이때, 상기 양액의 pH는 (a)단계의 경우 pH 6.8~7.0; (b)단계의 경우 pH 6.4~7.0; (c)단계의 경우 pH 5.8~6.2; (d)단계의 경우 pH 5.7~5.9로 관리하는 것이 바람직하며, 상기 (b)단계의 경우, 복지출현기에는 pH 6.8~7.0으로, 줄기신장기에는 pH 6.4~6.6으로 관리하고, 상기 (c)단계의 경우, 초기 2일간은 pH 6.0~6.2로, 그 이후에는 pH 5.8~6.0으로 관리하는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같이 pH를 각 생육 단계별로 변경하는 이유는 씨감자묘의 경우 중성에 가까울수록 발근이 잘되고, 뿌리흡수율이 떨어지며, 산성에 가까울수록 뿌리흡수율이 높아지게 되므로, 씨감자묘가 성장함에 따라 단계별로 pH를 점점 낮춰주는 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 상기 (c)단계의 경우, 그 전 단계인 (b)단계에서의 pH 6.4~6.6 상태에서 pH 5.8~6.0으로 급격히 떨어지는 것을 방지하고 씨감자묘 가 낮은 pH에 적응할 수 있는 워밍업 기간을 주기 위해서, (c)단계의 경우, 초기 2일간은 pH 6.0~6.2로 관리하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 씨감자의 생산방법에서, 상기 양액의 전기전도도는 (a)단계의 경우 0.8; (b)단계의 경우 1.0~1.5; (c)단계의 경우 1.2~1.3; (d)단계의 경우 1.2~1.5로 관리하는 것이 바람직하며, 상기 (b)단계의 경우, 초기 1일간은 양액의 전기전도도를 1.0으로 관리하고, 그 이후 복지출현기는 1.2로, 줄기신장기는 1.5로 관리하며, 상기 (c)단계의 경우, 초기 2일간은 양액의 전기전도도를 1.2로 관리하고, 그 이후는 1.3으로 관리하며, 상기 (d)단계의 경우, 수확 2~3일 전에는 양액의 전기전도도를 1.5로 관리하고, 그 이외에는 1.2로 관리하는 것이 바람직하다.

배양액농도는 통상적으로 전기전도도(Electrical Conductivity, EC)로서 단위는 mS/cm (Siemens)로 나타내는데, 이것은 배양액 중 전기가 통하는 정도로 배양액 중에 각종 무기이온이 많아지면 전기가 통하기 쉽게 되어 그 수치가 커지게 된다.

양액의 EC는 생육단계 및 기상조건에 따라 달리 조절하는데 일반적으로, 고온기에는 증산작용이 왕성하고 수분요구량이 많으므로 농도를 상대적으로 낮게 관리하여 충분한 수분을 흡수할 수 있도록 하고, 저온기 또는 광량이 부족한 경우, 즉, 연속 또는 간헐적으로 2-3일 비가 올 때나 계절적 조건(겨울)으로 광량을 충분히 확보할 수 없을 때는 상대적으로, 수분요구량이 적으므로 농도를 다소 높게 관리하여 수분흡수를 억제하고 과잉흡수와 체내수분집적에 따른 식물체의 과번무 현 상을 억제한다.

또한, 이와 같은 과정에서, 각 단계별로 양액의 전기전도도가 급격히 변화하게 되거나 영양분이 과다하게 되면 굵은 줄기로 변하여 각이 지는 현상이 발생하게 되어 복지 발생이 중단되므로, 이를 방지하기 위해 특히 상기 (b)단계의 경우, 초기 1일간은 양액의 전기전도도를 1.0으로 관리함으로써, 씨감자묘가 변화된 양액의 전기전도도에 적응할 수 있는 워밍업 기간을 주는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 씨감자의 생산방법의 경우에는, 상기와 같은 각 단계별 조건을 맞춰줄 수 있는 경우라면 특별한 제한은 없다고 할 것이나, 그 중에서도, 특히 바이러스가 검정된 씨감자 종서에서 채취된 생장점을 배양하여 얻어진 씨감자묘를 양액전용으로 재배하기 위해 양액을 공급하는 양액분사 노즐, 뿌리의 온도를 측정하는 재배온도센서 및 줄기가 받는 광량을 측정하는 광센서를 구비한 재배베드를 포함하는 재배부;

상기 재배부의 씨감자묘로 공급되는 양액을 제조하기 위해 유무기 양분이 포함된 원액, 상기 원액의 농도가 조절되도록 하는 원수, 상기 원액의 산도를 조절하기 위한 산, 알칼리 액을 정량적으로 공급받는 양액탱크, 상기 양액탱크에 저장된 양액의 온도를 조절하기 위해 상기 양액에 열을 전달하는 냉각기 및 히터, 상기 양액탱크에 저장된 양액의 온도를 측정하는 양액온도센서, 산도를 측정하는 페하센서, 양액의 농도를 측정하는 농도센서를 포함하여 펌프에 의해 제조된 양액을 상기 재배부의 분사노즐로 공급하는 양액제조 공급부;

상기 양액제조 공급부의 양액을 제조하기 위한 산, 알칼리 액을 산, 알카리 액 탱크에 저장하고, 상기 유무기 양분이 포함된 원액을 원액탱크에 저장하여 각각의 정량펌프에 의해 상기 양액탱크로 공급하는 원액 공급부; 및

상기 재배부의 씨감자묘의 뿌리생장에 필요한 적정 산도, 농도, 온도로 제조된 양액을 상기 씨감자묘로 공급하기 위해, 상기 페하센서로 감지된 양액을 산도를 수집하고, 상기 농도센서로 감지된 양액의 농도를 수집하여 상기 원액 공급부에서 상기 양액 제조공급부의 양액탱크에 대한 산, 알칼리 액 및 원액의 공급량을 조절하고, 상기 재배온도센서로 감지된 씨감자묘의 뿌리부분 생장온도 및 상기 양액온도센서로 감지된 양액의 온도를 수집하고 상기 냉각기 및 상기 히터를 가동함으로써 양액의 온도를 조절하고, 상기 광센서로 상기 씨감자묘가 받는 광량을 측정하고 상기 재배부의 씨감자묘의 생장에 필요한 양액의 공급시간대와 공급량을 결정함으로써 상기 양액의 공급시간대와 공급량을 조절하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 씨감자 양액재배 장치에 의하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 양액제조 공급부는 상기 양액의 수위가 감지되어 상기 양액탱크의 수위가 상기 제어수단에 의해 자동으로 조절되도록 하는 수위감지 조절부를 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 양액제조 공급부는 상기 양액탱크에 저장된 양액을 순환펌프에 의해 상하부로 순환시켜 불순한 세균이 살균되도록 하는 자외선 살균부를 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 양액제조 공급부의 상기 양액탱크에 저장된 양액은 상기 재배부의 분사노즐로 관로를 통해 공급되고, 상기 관로는 상기 양액의 불순물을 걸러내기 위한 필터 및 상기 재배부의 분사노즐에 대한 양액공급의 차단을 감지하여 그 감지신호를 상기 제어수단으로 보내는 차단센서를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 씨감자의 생산방법은 수동으로 상기 재배장치를 조작함으로써 행할 수 있으나, 더욱 바람직하게는 자동화를 위한 컴퓨터프로그램에 의하여 상기 재배장치를 제어함으로써 행하는 것이다.

이때, 상기 씨감자 양액재배 장치의 제어방법으로는 자동화 프로그램에 양액재배 전용의 재배베드에 이식된 씨감자묘의 생장요소인 광량 및 온도가 광센서 및 온도센서로 감지되어 디지털신호로 변환된 후 현재의 시간정보와 함께 컴퓨터의 사용자 인터페이스 창으로 로딩되는 환경로딩단계;

상기 환경로딩단계 이후 상기 사용자 인테페이스 창을 통해 씨감자묘의 양액공급 시간대, 양액 공급시간 및 휴식시간을 입력하여 자동으로 상기 광량, 온도, 시간정보에 따라 미리 데이터화되어 저장된 양액공급 온도, 농도, 산도를 로딩하는 양액시간 설정단계; 상기 양액시간 설정단계 이후 상기 로딩된 양액의 온도, 농도, 산도 값을 소정의 통신모듈을 통해 원격지의 재배베드에 배치된 양액제조 컨트롤부로 전송하는 데이터 통신단계; 상기 데이터 통신단계 이후 유무기 원액과 산, 알칼리 액을 양액제조 공급부로 공급하는 원액공급부 및 이를 받는 양액제조 공급부를 상기 온도, 농도, 산도 설정값에 의해 상기 컨트롤부가 자동으로 제어하여 상기 설정값에 따라 온도, 산도, 농도가 조절된 양액을 제조하여 상기 재배베드의 씨감자묘로 공급하는 양액제조 공급단계; 및

상기 양액 제조 공급단계 이후에는 상기 씨감자묘에 대한 생장정보인 상기 재배베드의 온도, 광량을 센서부에 의해 측정하고, 상기 양액제조 공급부의 양액의 온도, 농도, 산도를 각각의 센서로 측정하여 상기 소정의 통신모듈을 통해 원격지의 컴퓨터로 전송하고, 상기 컴퓨터에 사용자의 로그파일로서 저장되도록 하는 생장정보 저장단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 양액제조 공급단계는 상기 컨트롤부에 대해 수동으로 양액공급시간, 양액온도, 산도를 선택적으로 입력하여 이에 맞게 원액공급부 및 양액제조 공급부가 제어되도록 한 후 상기 재배베드의 씨감자묘로 양액이 공급되게 하는 수동선택단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 생장정보 저장단계 이후에는 상기 재배베드의 씨감자묘의 뿌리부분 온도를 측정하여 상기 온도가 소정의 생장온도관리 범위에서 벗어나면 상기 양액제조 공급부의 양액을 냉각 또는 가열처리하여 상기 씨감자묘의 뿌리부분 온도를 상기 생장온도관리 범위에 맞게 조절하는 생장온도 조절단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이에 따라 본 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니며, 다만 하나의 예시로 제시된 것이다.

< 실시예 >

< 실험예 1>

작물 생육단계에 따른 배양액농도가 수확량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 급여양액의 pH 5.8, 급액되는 양액의 시간간격은 3분 휴식/40초 급액분사로 하였고, 근권부의 온도를 17.0 ∼ 18.5℃ 범위 내로 조정하기 위해 양액의 온도(수온)는 외부의 온도변화에 따라 인위적으로 최저 16.0℃ ∼ 최고 19.5℃로 냉각, 가온하였으며, 생육단계를 영양생장기와 생식생장기로 구분하여 양액농도를 달리 급액하였고, 시험품종은 수미, 수확량 조사대상은 5g이상으로 하였다. 실험결과를 하기 표 1에 나타내었다.

< 실험예 2>

양액 농도변화에 따른 탄수화물의 괴경 집적상태를 알아보기 위하여 급여양액의 pH를 5.8, 급액 시간간격을 3분 휴식/40초 양액분사, 근권부 온도변화를 17.0 ∼ 18.5℃의 범위로 조정하기 위해 양액을 냉각, 가온하였으며, 수확방법은 단계 수확방법을 적용하였고 시험품종은 수미로, 생육상태는 179∼184cm로 일정하게 하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2의 결과로부터, 양액재배에 의한 씨감자 단계수확시 수확 2~3일전 양액농도는 작물의 양분, 수분흡수에 영향을 미쳐 생육, 수량 및 품질에 결정적인 영향을 주는데, 평소 급액농도(1.2mS/cm)보다 높게 0.3mS/cm 관리하면 수확되는 괴경의 수분함량이 줄어 단단한 괴경 수확을 할 수 있고 최종수확물의 무게는 약간 감소하는 경향을 보이나 품질 및 저장성이 좋아짐을 알 수 있다.

< 실험예 3>

근권부 양액급여(분사)후 베드내 근권부의 온도변화 및 수확량을 비교하기 위하여, 다음과 같은 조건으로 실험을 실시하였다. 즉, 급여되는 양액의 pH 5.8, EC 1.2. 급여 양액의 온도(액온)는 16℃로 조정하였으며 외적인 월평균 온도변화는 4월 최고온도 20.2℃, 최저온도 4.9℃, 5월 최고온도 22.7℃, 최저온도 11.9℃, 6월 최고온도 27.5℃, 최저온도 16.4℃이며 식재된 품종은 수미, 수량의 평가는 5g이상으로 조사하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

< 실험예 4>

베드내 근권부의 온도에 따른 생육 및 수확량 비교를 시험하고자 급여 양액의 시간차를 무시하고 양액 pH 5.8, EC 1.2와 급액되는 양액의 시간간격은 3분 휴식/40초 양액분사로 하였고 시험품종은 수미, 수확량 조사대상은 5g이상으로 하였다. 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

< 실험예 5>

씨감자묘 양액재배 시설 내 일기(맑은 날, 흐린 날, 비 오는 날) 및 온도변화가 재배조 근권부에 미치는 영향 및 외부환경변화에 따라 씨감자묘의 생육 단계별 최적 근권부 환경을 확인하기 위하여 하기와 같은 조건으로 실험을 실시하였다.

일기변화의 구분은 화창한 날(약 8만 Lux), 흐린 날 (약 3만 Lux이상 8만룩스 이하), 비 오는 날(3만 Lux이하)로 하였고, 근권부에 급액되는 양액온도를 17℃로 냉각, 가온하여 유지 급액하였고, 급액 시간간격은 3분 휴식/30초 양액분사로 관리하였으며, 품종은 수미로 하였다. 화창한 날, 흐린 날, 비 오는 날의 시설 내 씨감자 양액재배 시 각 생육단계별 재배베드(근권부)내의 온도변화를 하기 표 5 내지 표 7에 각각 나타내었다.

< 실험예 6>

생육단계별 근권 환경조성(급액시간 및 온도처리)에 따른 씨감자묘의 생육 및 수확량을 비교하기 위하여 하기 표 8과 같은 실험을 실시하였다. 이때, 품종은 수미로 하였다.

하기 표 8에서 보는 바와 같이 어느 정도 목표하는 유효복지수를 확보한 후의 관리는, 씨감자 생육의 적합한 18℃로 근권부를 유지하여 생육시키는 것이 작물체의 노화 지연과 수확기간 연장에 따른 씨감자를 다수확하는 것으로 확인되었다.

괴경이 형성되어 수확이 끝나기 전까지의 식물체 근권부의 후반기 관리는 식물체가 광합성하여 만들어진 탄수화물의 전류를 괴경에 빠른 시간내에 집적될 수 있도록 주간에는 근권부 온도를 18℃로, 야간에는 16℃범위로 제어하여 최적의 광합성 전류가 이뤄질 수 있도록 관리하는 것이 주당 수확량이 56.6개 /5g이상으로 가장 좋은 결과를 보였다.

< 실시예 1>

하기 표 9와 같은 조건으로 씨 감자묘를 재배하여, 씨감자를 생산하였다. 이때, 품종은 수미로 하였다.

본 발명의 씨감자 양액재배 최적 근권 재배환경은 자동관리를 위한 프로그램 에 의하여 실시하였다. 즉, 양액의 pH 및 EC, 급액시간은 상기 표 9에서 기술한 바와 같이 씨감자묘의 생육상태에 따라, 일기(광량 및 온도)의 변화와 근권제어온도 및 외기 수분조건에 따라 자동 조정 제어하였다.

즉, 씨감자 양액재배시 근권부의 환경관리는 정식기(10~14일간), 줄기신장기 및 복지출현기(30일 전후), 복지신장기 (50일전후), 괴경형성기, 비대기 및 수확기(50일후부터)로 구분하여 실시하였고 수확은 단계별로 실시하여 괴경 경합에 의한 양분역류로 괴경이 소실되는 것을 방지하였다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치를 나타낸 구성도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 제어구성을 나타낸 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치는 바이러스가 검정된 씨감자 종서에서 채취된 생장점을 배양하여 얻어진 씨감자묘를 양액전용으로 재배하기 위해 양액을 공급하는 양액 분사노즐(101), 뿌리의 온도를 측정하는 재배온도센서(105) 및 줄기가 받는 광량을 측정하는 광센서(107)를 구비한 재배베드(110)를 포함하는 재배부(A); 상기 재배부(A)의 씨감자묘로 공급되는 양액을 제조하기 위해 유무기 양분이 포함된 원액을 원액관(121)으로 공급받고, 상기 원액의 농도가 조절되도록 하는 원수를 원수관(125)으로 공급받으며, 상기 원액의 산도를 조절하기 위한 산과 알칼리액을 산액관(127)과 알칼리액관(130)을 통해 정량적으로 공급받는 양액탱크(135), 상기 양액탱크(135)에 저장된 양액의 온도를 조절하기 위해 상기 양액에 열을 전달하는 냉각기(137) 및 히터(140), 상기 양액탱크(135)에 저장된 양액의 온도를 측정하는 양액온도센서(142), 산도를 측정하는 페하센서(145), 양액의 농도를 측정하는 농도센서(147)를 포함하여 펌프에 의해 제조된 양액을 상기 재배부(A)의 분사노즐(101)로 공급하는 양액제조 공급부(B); 상기 양액제조 공급부(B)의 양액을 제조하기 위한 산, 알칼리 액을 산, 알카리액 탱크(172, 175)에 저장하고, 상기 유무기 양분이 포함된 원액을 원액탱크(171)에 저장하여 각각의 정량펌프(177)에 의해 상기 양액탱크(135)로 공급하는 원액공급부(C)를 포함한다.

그리고, 원액공급부(C)의 양액공급 제조부에 대한 산, 알칼리액 및 원액의 공급과 양액공급 제조부(B)의 양액제조 및 제조된 양액의 재배부(A)에 대한 공급은 씨감자묘의 뿌리생장에 필요한 적정 산도, 농도, 온도로 양액을 제조하도록 재배부(A)의 광량 및 씨감자묘의 근권부 온도에 대한 데이터를 전송받아 이에 의해 미리 설정된 양액의 산도, 농도, 온도의 데이터로 양액을 제조하는 제어수단(D)에 의해 조절된다.

이때, 상기 제어수단(D)은 페하센서(145)에 의해 양액탱크(135)에서 감지된 양액의 산도를 수집하고, 농도센서(147)에 의해 감지된 양액의 농도를 수집하여 상기 원액 공급부(C)에서 상기 양액 제조공급부(B)의 양액탱크(135)에 대한 산, 알칼리 액 및 원액의 공급량을 조절한다.

그리고, 상기 제어수단(D)은 상기 재배온도센서(105)로 감지된 씨감자묘의 뿌리부분 생장온도 및 상기 양액온도센서(142)로 감지된 양액의 온도를 수집하여 상기 냉각기(137) 및 상기 히터(140)를 가동함으로써 양액의 온도를 조절하고, 상기 광센서(107)로 상기 씨감자묘가 받는 광량을 측정하고 상기 재배부(A)의 씨감자묘의 생장에 필요한 양액의 공급시간대와 공급시간 및 주기를 결정함으로써 상기 씨감자가 주변 환경에 유연하게 대처된 일정한 양액공급을 받고, 씨감자의 생장구분별로 서로 다른 시간대와 시간 및 주기와 농도로 양액공급이 이루어지도록 한다.

여기서, 상기 양액제조 공급부(B)는 상기 양액의 수위가 감지되어 상기 양액탱크(135)의 수위가 상기 제어수단(D)에 의해 자동으로 조절되도록 하는 수위감지 조절부(150)를 포함하여 양액이 재배부(A)의 분사노즐(101)까지 유동하여 유출되도록 하는 수압을 유지한다.

이때, 상기 양액제조 공급부(B)는 상기 양액탱크(135)에 저장된 양액을 순환펌프(152)에 의해 상하부로 순환시켜 불순한 세균이 살균되도록 하는 자외선 살균부(155)를 포함하여 병균을 포함하는 양액이 씨감자묘로 공급됨을 방지함으로써 씨감자의 병충해를 미연에 방지한다.

그리고, 상기 양액제조 공급부(B)의 상기 양액탱크(135)에 저장된 양액은 상기 재배부(A)의 분사노즐(101)까지 관로(156)를 통해 공급되고, 상기 관로(156)는 상기 양액의 불순물을 걸러내기 위한 필터(157) 및 상기 재배부(A)의 분사노즐(101)에 대한 양액공급의 차단을 감지하여 그 감지신호를 상기 제어수단(D)으로 보내는 차단센서(160)를 포함함으로써, 양액의 공급이 비정상적으로 이루어짐을 방지하고, 씨감자묘에 대한 양액의 공급이 차단될 경우에는 제어수단(D)에 감지되도록 한다.

또한, 상기 재배베드(110)의 하부로는 관로가 연결되어 상기 재배베드(110)의 씨감자묘로 공급되고 남은 양액이 관로를 거쳐 양액 회수탱크(200)로 저장된 후 펌프에 의해 양액탱크(135)로 이송되므로, 씨감자묘의 생장에 필요한 양 외의 나머지 양액이 대기 중으로 증발되어 낭비됨을 막을 수 있다.

이하, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 씨감자 양액재배 장치의 제어수단을 이루는 제어시스템 구성을 상세히 살펴본다.

즉, 리모트 컨트롤 박스(Remote Controll Box)(200)는 사용자가 원격지의 환경을 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하고 사용자가 입력하는 데이터를 컴퓨터에 저장하고 저장된 데이터를 이용해서 원격지에 있는 양액제조 공급부(B)나 원액공급부(C)의 포함된 펌프의 모터나 급액모터(158)의 동작을 제어한다.

커뮤니케이션 컨버터(Comunication Converter)(210)는 컴퓨터(180)에서 시리얼 통신가능거리(1.5km)가 향상되어 원격지로의 데이터 전송이 훨씬 유리한 RS-422로 사용하여 현장의 양액재배시설 지역과 재배운영자의 위치(사무실 또는 주택)를 고려, 통신가능거리가 15m로 짧은 RS-232C보다는 RS-422컨버터를 사용한다.

서브컨트롤 박스(Sub Controll Box 또는 Date logger)(220)는 원격지로부터 전송되어진 데이터를 분석하고 그 결과에 따라서 매뉴얼 컨트롤 박스(230)에 부착되어 있는 양액 급액모터(158) 및 급액 타이머, 냉각기(137)와 히터(140), 페하센서(145), 농도센서(147), 광센서(107) 등을 구동(제어)하는 신호를 출력하며, 수동입력은 급액시간, 양액온도, 산도(pH), 농도(EC)(또는 전기전도도) 등을 할 수 있으며, 출력은 입력의 신호 값에 따라 매뉴얼 컨트롤 박스(230)로 입력이 되어 매뉴얼 스위치(MS) 및 센서 장치를 구동한다.

또한, 디스플레이 파트(Display Part)(260)에서 보내온 데이터를 받아서 원격지의 컴퓨터(180)로 전송, 사용자가 씨감자 근권부의 양액 공급상태와 급액시간, 급여양액의 페하(pH), 전기전도도(EC) 상태 등 전반적인 제어상태를 확인할 수 있다.

또한, 매뉴얼 컨트롤 박스(Manual Controll Box)(230)는 컴퓨터(180)로부터 전송되어진 데이터를 이용해서 자동으로 장치를 동작시킬 수도 있고 컴퓨터(180)로 제어하지 않고 수동으로, 타이머, 온도, 페하(PH), 농도(EC) 등 기타 값을 입력해서 씨감자 양액재배 장치를 동작시킬 수 있는 독립적인 부분으로서, 프로그램 오작동 및 컴퓨터시스템 고장에 의한 씨감자 양액재배시설 전체의 작동 불량과 피해를 막는다. 또한 수동제어를 할 것인지, 자동제어를 할 것이지 결정을 구분, 서로 간의 데이터 충돌이 일어나지 않도록 사용되지 않는 부분은 ON, OFF 되도록 스위치(231)를 포함한다.

그리고, 액츄에이터 파트(240)(Actuator Part) 부분은 양액제조 공급부(B)나 원액 공급부(C)의 작동 모터, 냉각기(137)와 히터(140), 원액 및 산, 알칼리 정량펌프(177)를 구동시키는 부분으로, 리모트 컨트롤 박스(200)에서 구동(제어)시킬 수 있는 신호를 받게 되면 모터와 장치된 시스템은 이에 반응하여 동작하게 된다.

그리고, 센서파트(250)(Sensor Part)는 양액의 상태(pH, EC, 양액온도, 광량) 및 씨감자묘의 근권환경(온도) 값을 측정할 수 있는 각종 센서들로 구성되며, 양액의 상태를 측정하기 위한 양액온도, 페하센서(145) 및 농도센서(147)는 양액탱크(135)내의 공급되는 양액에 잠기도록 설치되어 있으며 양액재배 시설내 생육 중인 씨감자묘의 근권부 환경(온도)을 측정하는 재배온도센서(105)는 재배베드(110)를 관통하면서 설치되어 제어되고 있는 근권부의 온도를 측정할 수 있다. 여기서, 광(일사량) 센서(107)는 태양의 조사되는 광량에 따라 씨감자묘의 광합성량과 수분증발량 또는 근권부의 양·수분 흡수능력이 달라지므로 외부의 시설보다는 시설내부에 장치하여 조사광량을 측정한다.

그리고, 디스플레이 파트(Display Part)(260)는 센서파트(250)에서 측정되어진 측정값을 재배운영자가 눈으로 확인할 수 있도록 계기판에 출력하는 부분으로, 상기 매뉴얼 컨트롤 박스(230)에 연결된 LCD창에 의해 센서 값을 확인할 수 있고 원격지의 경우 측정된 데이터를 서브 컨트롤 박스(220)를 통해서 전송받아 컴퓨터(180)의 모니터화면으로 확인할 수 있다.

그리고, 타겟(Target)(270)은 최종 목표인 양액재배시설의 씨감자묘 생육재배베드(110)를 나타내는 것으로, 위의 모든 과정의 결과로 행해지는 입력 또는 센서 값에 대한 전기적인 신호의 특성과 연결장치의 형상 값에 대한 장치의 동작을 씨감자묘 생육 재배베드(110)에 전달한다.

한편, 기술되지 않은 스위치(201, 211, 221, 240)는 각 박스 또는 파트의 전원공급 및 차단을 제어하는 스위치이다.

이하, 상기와 같은 생육단계 각각의 자동관리 프로그램을 적용하여 씨감자를 생산하기 위한 본 발명에 따른 씨감자 양액재배 장치의 작동과정을 기술한다.

도 10은 본 발명에 일 실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 상태 창을 나타낸 사진이고, 도 11은 본 발명에 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 씨감자 양액급액 설정 창을 나타낸 사진이고, 도 12는 본 발명에 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 씨감자 양액 온도설정 창을 나타낸 사진이고, 도 13은 본 발명에 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 씨감자 양액급액 설정결과(PH, EC, 양액온도, 배지온도) 창을 나타낸 사진이고, 도 14는 본 발명에 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램의 통신설정 창을 나타낸 사진이다.

도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 재배 운영자가 재배부(A)의 원격지에서 컴퓨터(180)를 실행하면 광센서(107)에 측정되는 시설 내부의 일사량에 따라 "화창한날(8만 Lux이상)", "흐린날(8만룩스 이하, 3만 Lux이상,)", "비오는날(3만 Lux이하)"로 구분, 각각의 일기변화(광량)에 따라 시간설정(급액시간), 온도설정(양액온도)을 할 수 있고, 현재, 씨감자묘에 공급되고 있는 양액의 산도(PH), 농도(EC), 양액온도(수온), 배지온도(씨감자묘 양액재배베드 근권부의 온도)의 상태를 센서에 의해 측정된 현재 값을 볼 수 있다.

또한, 씨감자묘에 공급되고 있는 양액의 농도(EC), 페하(pH), 양액온도(액온), 배지온도 등의 24시간(00∼24시간)기록과 제어상태와 현재 관리되고 있는 상황을 비교, 검토, 수정하여 장치의 동작의 변환, 제어값 수정을 통한 씨감자묘의 최적 환경 재설정과 작동시스템의 고장 유무 등을 즉시 확인할 수 있다.

씨감자 양액재배 장치의 작동과정은 재배관리자가 직접 제어한 사용자 정의데이터를 입력받아서 실행하며 추가 기능으로 저장기능과 사용자가 선택한 데이터 테이블의 추가 및 삭제, 자료갱신의 기능이 있다.

여기서 말하는 "사용자정의 데이터"란 상기한 표 9로 사용자가 실험적으로 얻어진 데이터, 즉 씨감자 양액재배시 재배관리자가 씨감자묘의 재배베드 근권부 최적 환경관리(제어) 조성을 하기 위해 입력하는 임의 입력값으로, 이러한 제어를 하기 위해 데이터의 입력사항으로는 "시간대(Time Band)"와 "휴식시간(Reset Time)", 그리고 "공급시간(Supply Time)"등으로 입력하도록 하고 입력된 데이터는 객체속성을 사용해서 데이터로 반영되도록 하였다.

상기한 표 9를 프로그램의 메뉴에서 제시하는 날씨에 따라 재배운영자가, 관리하고자 하는 양액재배 씨감자묘 근권부 환경조성의 제어 값으로 입력(시간설정 : 급액시간, 온도설정 : 양액온도)을 하면 시설내에 조사되는 변동의 일사량값 (화창한날 : 8만 Lux, 흐린날 : 3만 Lux이상 ℃ 1만 룩스 이하, 비오는날 : 3만 Lux이하)으로 구분, 일사량에 따라 씨감자묘 근권부의 양·수분 흡수능력과 수분증발량을 고려, 각 양액재배 베드에 시스템이 작동된다.

즉, 본 발명에 의하여 작성된 표 9의 복지출현기, 줄기신장기 양액급액 및 근권관리 프로그램을 이용, 각 씨감자묘가 생육하고 있는 베드의 양액급액 시간을 설정하려면 먼저 도 10에 있는 시간설정을 클릭, 시설 내의 광량에 따라 자동변환되어 작동되도록 도 11에 도시된 바와 같이 "화창한 날", "흐린 날", "비 오는 날"탭에 대한, 씨감자묘의 각각 재배베드 급액 시간대, 휴식시간, 공급시간을 입력하고, 양액온도, pH, EC의 설정값을 입력하면 된다. 아래 표 예 1와 같이 시설내 광량, 근권부 온도조건에 따라 급액시간 및 액온 값을 설정, 입력하면 표 10과 같다.

예 1) 씨감자묘 복지출현기, 줄기신장기 양액급액 및 근권관리

상기 표 10은 씨감자묘 양액 급액시간 설정 (씨감자묘 재배베드가 4개인 경우)이다.

씨감자 양액재배 근권부의 최적환경 조건변환(양액급액 및 근권온도)은 재배운영자가 씨감자묘의 생육단계(씨감자묘 정식기 ; 10∼14일간, 줄기신장기 및 복지출현기 ; 30일 전후, 복지신장기 ; 50일전후, 괴경형성기, 비대기 및 수확기 ; 50일후부터)를 구분, 상기의 표 10의 씨감자묘 양액 급액시간 설정과 같이 컴퓨터에 입력제어하며, 입력되어 작동되고 있는 현재의 시간대, 시설내 조사되는 광량값에 따라 자동변환되어 제어입력한 값에 따라 급여양액모터를 가동하여 양액을, 각각의 베드에 급액한다.

도 11에 도시된 바와 같은, 양액 급액시간 설정의 창은 화창한 날의 양액급액은 00시00분부터 03:02까지 4개 재배베드에 급액 휴식의 차를 1분차로 하여 8분마다 1분씩(7분휴식 / 1분공급), 양액을 공급하게 설정된 예로서, 각 베드(BED)가 작동되어 양액을 급액 할 때, 도 10에 도시된 바와 같이 베드(BED1 탭)의 상태는 "공급"이라고 나타나며, 급액작동을 하지 않을 때는 "휴식"상태를 표기(BED2, BED3, BED4 탭)으로 작동되도록 하며, 베드의 급액 휴식과 공급상태를 데이터로 참고할 수 있도록 작동시간에 따라 하부빈창에 기록하도록 한다.

상기의 표 10과 같이, 씨감자묘 양액 급액시간 설정은 예 1) 씨감자묘 복지출현기, 줄기신장기 양액급액 및 근권관리시 설정, 입력하는 급액시간 값의 예로, 시설내 운영(가동)되고 있는 씨감자 양액재배 베드가 4개인 경우, 화창한 날, 08시 20분부터 08시40분까지 급액(공급)시간을 4분30초/30초(양액의 분사간격을 4분30초 쉬고, 30초 작동되어 양액 분사급액)로 작동하고자 할 경우, 데이터입력 설정은 시간대 08:20-08:40, 휴식시간 00:45, 공급시간 00:30초로 입력하는데, 휴식시간의 입력 값에 대한 계산의 예는 4분30초/30초의 입력 값을 먼저, 양액휴식시간과 공급시간을 합한 5분을 초로 환산(300초)하고, 환산한 시간 300초를 양액을 공급하고자 하는 재배베드 수(4베드)로 나눈 값 75초를, 다시 급액하고자 하는 급액시간 30초를 빼면 45초로, 각각 4개의 재배베드에 급여되는 간격은 45초마다 이루어진다.

즉, 씨감자 양액재배 베드마다 공급되는 급액양액은 베드(BED)1을 45초 휴식 후 30초 급액한 후, 제어신호에 따라 베드(BED)2를 작동, 45초 휴식 후 30초 공급케 하고 베드(BED)3은 베드(BED)2의 30초 급액이 끝나는 동시에 작동하여 45초 휴식 후 30초 급액 작동한다. 또한 베드(BED)4도 45초휴식 후 30초 급액 작동된다. 따라서 한 베드(BED)당 총 휴식되는 시간은 4분 30초(270초)이고 급액시간은 30초이다.

이는, 공급되는 양액(3톤)이 급액모터 작동에 의해 재배베드로 과다 급액될 시, 다시 원위치(양액팅크)로 순환되는 양액은 씨감자묘의 재배베드 안에서 자연적 위치 에너지(양액재배시설 재배베드 기울기의 경사각도는 1/500∼1,000)에 의해 순환되어 회수되는 양액 양보다도, 양액 급액모터에 의해서 강제 급액되는 양액이 많아, 공급과 회수되는 양액의 차로 인한 양액탱크내의 양액은 점점 줄고 재배베드내로 공급되는 양액은 많아짐으로 인하여, 양액을 보충하려는 양액탱크의 자동 수위조절 장치와 부족한 양액농도(EC) 및 pH 등을 보충하려는 주변장치의 작동, 일정 비열을 유지하려는 냉각기 및 히터 등이 작동되어, 짧은 시간 내 과도한 전류 및 부하가 걸려, 화재의 위험과 전류의 자동차단으로 인한 시스템 정지의 피해를 막기 위해, 동시에 2개 재배베드이상을 급액하지 못하도록 조정한다. 따라서 2개 이상 재배베드를 운영할 때의 공급작동은 베드(BED)1, 베드(BED)2로 순차적 작동된다.

씨감자묘 근권부의 온도환경 설정은 상기 표 8과 같이 씨감자묘의 생육단계에 적합하도록, 씨감자묘가 생육하고 있는 근권부의 온도환경 조건을 씨감자묘 정식기에는 주야 22±0.2℃내외로, 줄기신장기 및 복지출현기는 주야 20±0.2℃내외, 복지신장기는 18±0.2℃내외, 괴경형성기, 비대기 및 수확기는 주간 18±0.2℃, 야간 16±0.2℃내외로 분사되는 양액의 비열로 관리(유지)되도록 양액을 냉각장치(냉각기)와 히터(전기히터) 등의 제어장치를 이용, 냉각하거나 가온한다.

그리고, 분사되는 액온의 값은 생육하고 있는 씨감자묘의 생리적인 피해 방지를 위해, 액온의 냉각 최저온도 설정한계 값을 씨감자묘의 근권부 피해가 우려되는 15.0℃를 한계 값으로 하여 15.0℃이상으로, 씨감자묘의 전분함량이 저하되는 24℃를 기준, 액온의 가온 최고온도 설정한계 값을 24.9℃이하로 제어하도록 하며 베드내 근권부의 온도환경이 제어하고자하는 온도조건을 초과하여 현재의 급액되는 냉각 액온으로 제어가 불가능하면 급액되는 시간을 5초 단위로 증액 급액하여 근권부 온도를 일정하게 유지한다.

즉, 양액온도(액온)가 15.0℃, 급액시간은 2분30초 쉬고 30초 급액분사(2분30초/30초), 근권부 환경온도 22±0.3℃ 제어 조건일 때, 현재 씨감자묘 재배베드의 근권부 배지온도가 24.0℃로 제어 설정값을 초과하여 상승하였을 때는, 액온을 15.0℃로 더 이상 냉각할 수 없으므로, 2분30초 쉬고 30초 급액되는 현재의 급액 제어조건을 5초 단위로 증액, 2분30초 쉬고 35초 급액분사, 2분30초 쉬고 40초 급액분사, 2분30초 쉬고 45초 급액분사 등 유지하고자 하는 설정 값에 이를 때까지 급액 시간의 제어 설정값을 증액, 분사되도록 조정한다.

하기의 씨감자묘 양액 급액온도 설정은 예 1) 씨감자묘 복지출현기, 줄기신장기 양액급액 및 근권관리시 설정, 입력하는 액온 값으로, 재배베드 근권부 온도환경을 급변하는 외기온도의 변화에 따라 씨감자묘의 근권부 온도환경을 생육단계에 맞는 주야 20±0.2℃내외로 유지되도록 일사량 및 시간의 변화에 따라 액온 설정을 달리하며, 현재 제어하고 있는 재배베드내 씨감자묘가 생육하고 있는 근권부 온도환경 즉, 배지온도를 컴퓨터 모니터에 측정된 값을 보고, 재배관리자가 점진적으로 변화하는 일장과 기온상승 등, 씨감자묘가 요구하는 최적 근권환경 값으로 수정 입력하여 제어할 수 있도록 한다.

상기 표 11은 씨감자묘 양액 급액온도 설정이다.

따라서 씨감자 양액재배 최적 근권 재배환경 자동관리 프로그램에 따른 재배시설의 자동관리(급액 및 근권온도)는 다음과 같이 이루어진다. 양액재배 시설내 일조되는 광량을 측정할 수 있는 광센서의 신호에 따라 화창한날 : 8만 Lux, 흐린날 : 3만 Lux이상 ℃ 1만 룩스 이하, 비오는날 : 3만 Lux이하로 구분, 입력한 사용자정의 데이터(표 9. 씨감자 양액재배 최적 근권 재배환경 자동관리 방법 또는 프로그램 데이터로 공급시간 설정데이터, 양액온도 설정데이터)값에 따라, 씨감자묘의 근권부에 공급되는 양액이 일정 비열(온도)을 가진 액온을, 일정 시간간격으로 급액·분사하여 근권부의 온도를 유지하는 것이다.

하기의 양액 온도(액온)설정 창은 화창한 날의 양액온도로 00시00분부터 11:59까지 양액의 온도를 냉온온도 11, 가온온도 10이라 입력하면, 장치는 입력 값에 따라 냉각(냉각기)하거나 가열(히터)하여 11∼10℃로 일정하게 유지, 양액이 설정된 값의 10℃이하 일 때는 양액탱크에 잠겨있는 히터를 가열하여 양액을 가온하고, 또한 양액이 11℃이상으로 상승할 때에는 냉각기를 작동하여 하도록 한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 통신포트 설정은 COM1을 기본으로 사용자가 임으로 설정하여 사용하며 통신포트 및 시스템의 오류시 메인화면에 "통신오류"라고 나타난다. 기타 기능으로 저장 DATA가 너무 많은 경우 DATA를 불러오기 어려우므로 60초로 설정하면 60초 동안 1개의 DATA를 불러오도록 하고, 수동으로 각 릴레이(Relay) 출력을 ON, OFF 시켜 볼 때 사용한다. 또한, 릴레이 번호를 입력한 후 센드(Send) 키를 누르면 릴레이의 동작을 확인토록 한다.

도 15는 본 발명에 일실시예에 따른 씨감자 양액재배 장치의 제어방법에 대한 블록도이다.

도 8 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 씨감자 양액재배 장치의 제어방법은 씨감자 양액재배 장치를 자동으로 제어하기 위한 것으로, 양액재배 전용의 재배베드(110)에 이식된 씨감자묘의 생장요소인 광량 및 온도가 광센서(107) 및 재배 온도센서(105)로 감지되어 디지털신호로 변환된 후 현재의 시간정보와 함께 컴퓨터의 사용자 인터페이스 창으로 로딩되는 환경로딩단계(300); 상기 환경로딩단계(300) 이후 상기 사용자 인테페이스 창을 통해 씨감자묘의 양액공급시간대, 양액공급시간을 수동으로 입력하거나 자동으로 상기 광량, 온도, 시간정보에 따라 미리 데이터화되어 저장된 상기 양액공급시간대, 양액공급시간을 설정하는 양액시간 설정단계(310); 상기 양액시간 설정단계(310) 이후 상기 컴퓨터(180)에 입력된 상기 양액공급시간대 및 양액공급시간의 설정값을 소정의 통신모듈(190)을 통해 원격지의 재배베드(110)에 배치된 양액제조 컨트롤부(185)로 전송하는 데이터통신단계(320); 상기 데이터통신단계(320) 이후 유무기 원액과 산, 알칼리 액을 양액제조 공급부(B)로 공급하는 원액공급부(C) 및 이를 받는 양액제조 공급부(B)를 상기 설정값에 의해 상기 컨트롤부(185)가 자동으로 제어하여 상기 설정값에 따라 온도, 산도, 농도가 조절된 양액을 제조하여 상기 재배베드(110)의 씨감자묘로 공급하는 양액제조 공급단계(330); 및 상기 양액제조 공급단계(330) 이후에는 상기 씨감자묘에 대한 생장정보인 상기 재배베드(110)의 온도, 광량을 센서부에 의해 측정하고, 상기 양액제조 공급부(110)의 양액의 온도, 농도, 산도를 각각의 센서로 측정하여 상기 소정의 통신모듈(190)을 통해 원격지의 컴퓨터(180)로 전송하고, 상기 컴퓨터(180)에 사용자의 로그파일로서 저장되도록 하는 생장정보 저장단계(340)를 포함한다.

그리고, 상기 양액제조 공급단계(330)는 상기 컨트롤부(185)에 대해 수동으로 양액공급시간, 양액온도, 산도를 선택적으로 입력하여 이에 맞게 원액공급부(C) 및 양액제조 공급부(B)가 제어되도록 한 후 상기 재배베드(110)의 씨감자묘로 양액이 공급되게 하는 수동선택단계(315)를 포함한다.

이때, 상기 생장정보 저장단계(340) 이후에는 상기 재배베드(110)의 씨감자묘의 뿌리부분 온도를 측정하여 상기 온도가 소정의 생장온도관리 범위에서 벗어나면 상기 양액제조 공급부(B)의 양액을 냉각 또는 가열처리하여 상기 씨감자묘의 뿌리부분 온도를 상기 생장온도관리 범위에 맞게 조절하는 생장온도 조절단계(350)를 포함한다.

상기와 같은 생산방법에 의하는 경우, 도 16 및 도 17에서 볼 수 있는 바와 같이, 씨감자묘의 유효 복지수 및 유효 복지장의 형성이 원활하게 이루어져 건강한 괴경이 형성되고, 씨감자의 다수확이 가능한 것을 확인할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 씨감자의 생산방법에 의하는 경우, 양액의 온도, 양액 급액 간격을 일중 일사량에 따른 씨감자묘의 수분증발량과 단계별 생육에 적합하게 관리함으로써, 씨감자묘에 대한 최적의 근권환경을 조성할 수 있게 된다. 또한, 씨감자묘의 각 생육단계별 최적의 양액의 pH와 양액의 농도로서 관리할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 생산 방법에 의하는 경우, 감자가 달릴 수 있는 유효 복지수와 유효 복지장을 최대로 확보할 수 있게 됨으로써, 씨감자의 안정적인 다수확을 보장받을 수 있게 된다.

Claims (35)

1. 씨감자묘를 양액재배하여 씨감자를 생산하는 방법에 있어서, 상기 씨감자의 생산단계를 (a)발근기; (b)복지출현기 및 줄기신장기; (c)복지신장기; (d)괴경형성기, 괴경비대기 및 수확기의 4단계로 구분하여, 각 단계별로 씨감자묘 근권부의 온도를 다르게 관리하되,

   상기 씨감자묘 근권부의 온도를 (a)단계의 경우 22±0.2℃; (b)단계의 경우 20±0.2℃; (c)단계의 경우 18±0.2℃; (d)단계의 경우, 주간은 18±0.2℃, 야간은 16±0.2℃로 관리하는 씨감자의 생산방법.
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3. 제 1 항에 있어서,

   상기 씨감자묘 근권부의 온도 관리는 상기 (a), (b), (c), (d) 각 단계를 다시 화창한 날, 흐린 날, 비 오는 날로 구분하고, 각 날씨 조건에 따라 양액의 급액간격 및 양액의 온도를 다르게 관리함으로써 이루어지는 씨감자의 생산방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 양액의 급액간격은 상기 (a)단계의 화창한 날: 2분30초 휴식/30초 양액 분사, 상기 (a)단계의 흐린 날 및 비 오는 날: 3분30초 휴식/30초 양액 분사의 조건으로;

   상기 (b)단계의 화창한 날: 08:20~08:40에는 4분30초 휴식/30초 양액 분사; 08:40~09:30에는 3분30초 휴식/30초 양액 분사; 09:30~18:00에는 2분20초 휴식/40초 양액 분사; 18:00~19:00에는 3분30초 휴식/30초 양액 분사; 19:00~일몰 시까지에는 4분30초 휴식/30초 양액 분사; 일몰 후~08:20에는 5분30초 휴식/30초 양액 분사, 상기 (b)단계의 흐린 날: 08:20~09:30에는 4분30초 휴식/30초 양액 분사; 09:30~16:30에는 3분30초 휴식/30초 양액 분사; 16:30~일몰 시까지에는 4분30초 휴식/30초 양액 분사; 일몰 후~08:20에는 5분30초 휴식/30초 양액 분사, 상기 (b)단계의 비 오는 날: 5분30초 휴식/30초 양액 분사의 조건으로;

   상기 (c)단계의 화창한 날: 09:30~11:30에는 7분30초 휴식/1분30초 양액 분사; 11:30~19:00에는 6분 휴식/1분 양액 분사; 19:00~일몰 시까지에는 7분30초 휴식/1분30초 양액 분사; 일몰 후~09:30에는 13분 휴식/2분 양액 분사, 상기 (c)단계의 흐린 날: 09:30~19:00에는 7분30초 휴식/1분30초 양액 분사; 19:00~09:30에는 13분 휴식/2분 양액 분사, 상기 (c)단계의 비 오는 날: 13분 휴식/2분 양액 분사의 조건으로;

   상기 (d)단계의 화창한 날: 08:40~09:30에는 18분 30초 휴식/1분30초 양액 분사; 09:30~11:30에는 9분 휴식/1분 양액 분사; 11:30~18:00에는 6분10초 휴식/50초 양액 분사;18:00~일몰 시까지에는 18분30초 휴식/1분30초 양액 분사; 일몰 후~08:40에는 58분 휴식/2분 양액 분사, 상기 (d)단계의 흐린 날: 09:30~일몰 시까지에는 14분 휴식/1분 양액 분사; 일몰 후~09:30에는 58분 휴식/2분 양액 분사, 상 기 (d)단계의 비 오는 날: 09:30~일몰 시까지에는 19분 휴식/1분 양액 분사; 일몰 후~09:30에는 58분 휴식/2분 양액 분사의 조건으로 관리하는 씨감자의 생산방법.
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15. 제 3 항에 있어서,

    상기 양액의 온도는 상기 (a)단계의 화창한 날: 08:40~일몰 시까지에는 21.4℃~21.6℃; 일몰 후~ 08:40에는 22.0℃~22.2℃, 상기 (a)단계의 흐린 날 및 비 오는 날: 08:40~일몰 시까지에는 21.6℃~21.8℃; 일몰 후~ 08:40경에는 22.0℃~22.2℃로;

    상기 (b)단계의 화창한 날: 08:40~09:30에는 16.2℃~16.4℃; 09:30~11:30에는 16.0℃~16.2℃; 11:30~16:30에는 15.8℃~16.0℃; 16:30~19:00에는 16.0℃~16.2℃; 19:00~일몰 시까지에는 17.2℃~17.4℃; 일몰 후~08:40에는 20.0℃~20.2℃, 상기 (b)단계의 흐린 날: 09:30~일몰 시까지에는 16.1℃~16.3℃; 일몰 후~ 09:30에는 20.0℃~20.2℃, 상기 (b)단계의 비 오는 날: 09:30~일몰 시까지에는 16.2℃~16.4℃; 일몰 후~ 09:30에는 20.0℃~20.2℃로;

    상기 (c)단계의 화창한 날: 09:30~11:30에는 15.8℃~16.0℃; 11:30~18:00에는 15.4℃~15.6℃; 18:00~일몰 시까지에는 16.0℃~16.2℃; 일몰 후~09:30에는 16.2℃~16.4℃, 상기 (c)단계의 흐린 날: 09:30~19:00에는 15.8℃~16.0℃; 19:00~09:30에는 16.2℃~16.4℃, 상기 (c)단계의 비 오는 날: 09:30~19:00에는 15.8℃~16.0℃; 19:00~09:30에는 16.2℃~16.4℃로,

    상기 (d)단계의 화창한 날: 08:20~08:40에는 17.0℃~17.2℃; 08:40~09:30에는 16.2℃~16.4℃; 09:30~11:30에는 15.8℃~16.0℃; 11:30~16:30에는 15.4℃~15.6℃; 16:30~일몰 시까지에는 15.8℃~16.0℃; 일몰 후~08:20에는 16.0℃~16.2℃, 상기 (d)단계의 흐린 날: 08:20~09:30에는 17.0℃~17.2℃; 09:30~일몰 시까지에는 15.8℃~16.0℃; 일몰 후~08:20에는 16.0℃~16.2℃, 상기 (d)단계의 비 오는 날: 08:20~09:30에는 17.0℃~17.2℃; 09:30~08:20에는 16.0℃~16.2℃로 관리하는 씨감자의 생산방법.
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26. 제 1 항에 있어서,

    공급하는 양액의 pH 및 양액의 전기전도도(EC)를 상기 (a), (b), (c), (d) 각 단계별로 다르게 관리하되,

    상기 양액의 pH는 상기 (a)단계의 경우 pH 6.8~7.0; 상기 (b)단계의 경우, 복지출현기에는 pH 6.8~7.0, 줄기신장기에는 pH 6.4~6.6; 상기 (c)단계의 경우, 초기 2일간은 pH 6.0~6.2, 그 이후에는 pH 5.8~6.0; 상기 (d)단계의 경우 pH 5.7~5.9로 관리하며,

    상기 양액의 전기전도도는 상기 (a)단계의 경우 0.8; 상기 (b)단계의 경우 초기 1일간은 양액의 전기전도도를 1.0으로 관리하고, 그 이후 복지출현기는 1.2로, 줄기신장기는 1.5; 상기 (c)단계의 경우 초기 2일간은 양액의 전기전도도를 1.2로 관리하고, 그 이후는 1.3; 상기 (d)단계의 경우 수확 2~3일 전에는 양액의 전기전도도를 1.5로 관리하고, 그 이외에는 1.2로 관리하는 씨감자의 생산방법.
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34. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 15 항 또는 제26항 중 어느 한 항에 있어서,

    바이러스가 검정된 씨감자 종서에서 채취된 생장점을 배양하여 얻어진 씨감자묘를 양액전용으로 재배하기 위해 양액을 공급하는 양액분사 노즐, 뿌리의 온도를 측정하는 재배온도센서 및 줄기가 받는 광량을 측정하는 광센서를 구비한 재배베드를 포함하는 재배부;

    상기 재배부의 씨감자묘로 공급되는 양액을 제조하기 위해 유무기 양분이 포함된 원액, 상기 원액의 농도가 조절되도록 하는 원수, 상기 원액의 산도를 조절하기 위한 산, 알칼리 액을 정량적으로 공급받는 양액탱크, 상기 양액탱크에 저장된 양액의 온도를 조절하기 위해 상기 양액에 열을 전달하는 냉각기 및 히터, 상기 양액탱크에 저장된 양액의 온도를 측정하는 양액온도센서, 산도를 측정하는 페하센서, 양액의 농도를 측정하는 농도센서를 포함하여 펌프에 의해 제조된 양액을 상기 재배부의 분사노즐로 공급하는 양액제조 공급부;

    상기 양액제조 공급부의 양액을 제조하기 위한 산, 알칼리 액을 산, 알카리액 탱크에 저장하고, 상기 유무기 양분이 포함된 원액을 원액탱크에 저장하여 각각의 정량펌프에 의해 상기 양액탱크로 공급하는 원액 공급부; 및

    상기 재배부의 씨감자묘의 뿌리생장에 필요한 적정 산도, 농도, 온도로 제조된 양액을 상기 씨감자묘로 공급하기 위해, 상기 페하센서로 감지된 양액의 산도를 수집하고, 상기 농도센서로 감지된 양액의 농도를 수집하여 상기 원액 공급부에서 상기 양액 제조공급부의 양액탱크에 대한 산, 알칼리 액 및 원액의 공급량을 조절하고, 상기 재배온도센서로 감지된 씨감자묘의 뿌리부분 생장온도 및 상기 양액온도센서로 감지된 양액의 온도를 수집하고 상기 냉각기 및 상기 히터를 가동함으로써 양액의 온도를 조절하고, 상기 광센서로 상기 씨감자묘가 받는 광량을 측정하고 상기 재배부의 씨감자묘의 생장에 필요한 양액의 공급시간대와 공급량을 결정함으로써 상기 양액의 공급시간대와 공급량을 조절하는 제어수단을 포함하는 씨감자 양액재배 장치에 의하여 이루어지는 씨감자의 생산방법.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 씨감자 양액재배 장치가

    양액재배 전용의 재배베드에 이식된 씨감자묘의 생장요소인 광량 및 온도가 광센서 및 온도센서로 감지되어 디지털신호로 변환된 후 현재의 시간정보와 함께 컴퓨터의 사용자 인터페이스 창으로 로딩되는 환경로딩단계;

    상기 환경로딩단계 이후 상기 사용자 인테페이스 창을 통해 씨감자묘의 양액공급 시간대, 양액 공급시간 및 휴식시간을 입력하여 자동으로 상기 광량, 온도, 시간정보에 따라 미리 데이터화되어 저장된 양액공급 온도, 농도, 산도를 로딩하는 양액시간 설정단계; 상기 양액시간 설정단계 이후 상기 로딩된 양액의 온도, 농도, 산도 값을 소정의 통신모듈을 통해 원격지의 재배베드에 배치된 양액제조 컨트롤부로 전송하는 데이터 통신단계; 상기 데이터 통신단계 이후 유무기 원액과 산, 알칼리 액을 양액제조 공급부로 공급하는 원액공급부 및 이를 받는 양액제조 공급부를 상기 온도, 농도, 산도 설정값에 의해 상기 컨트롤부가 자동으로 제어하여 상기 설정값에 따라 온도, 산도, 농도가 조절된 양액을 제조하여 상기 재배베드의 씨감자묘로 공급하는 양액제조 공급단계; 및

    상기 양액제조 공급단계 이후에는 상기 씨감자묘에 대한 생장정보인 상기 재배베드의 온도, 광량을 센서부에 의해 측정하고, 상기 양액제조 공급부의 양액의 온도, 농도, 산도를 각각의 센서로 측정하여 상기 소정의 통신모듈을 통해 원격지의 컴퓨터로 전송하고, 상기 컴퓨터에 사용자의 로그파일로서 저장되도록 하는 생장정보 저장단계를 포함하는 제어방법에 의하여 제어되는 씨감자의 생산방법.

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