KR101022386B1 - 작물의 광질제어장치 사용방법 - Google Patents

Abstract

광원의 증설 및 관리가 용이하며 적은 소비전력으로 작물의 생육 및 채종을 증가시킬 수 있는 작물의 광질제어장치가 개시된다. 본 발명에 따른 작물의 광질제어장치는 발광 다이오드를 일정한 조사 각도가 유지되도록 모듈화하여 지지체에 설치함으로써 여러 개의 단위 광질처리장치를 연결 커넥터로 용이하게 연결할 수 있으며, 지지체를 16면체로 제조했기 때문에 제작 편의성을 향상시킴과 동시에 사각 없이 작물에 광을 균일하게 조사할 수 있다. 또한, 본 발명의 광질제어장치를 실용적인 높이인 참외, 상추, 배추의 초관으로부터 200 ~ 230cm 높이에 설치하여 발광하면 참외 과실의 무게, 배추와 상추의 초장과 생체중, 상추잎 수량 등을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

Description

작물의 광질제어장치 및 그 사용방법{Light Quality Control Device and the Usages thereof}

본 발명은 작물의 광질제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적색 발광 다이오드를 이용하여 작물의 생육을 촉진하는 광질제어장치에 관한 것이다.

광은 녹색식물의 광합성을 위한 에너지원이자 일장효과, 광주성과 광형태 형성을 위한 정보원이다. 식물에 조사되는 광 중 식물의 광형태 형성과 광합성 산물의 분배는 Red/Far-Red 비에 의해 영향을 받으며(Kasperbauer.1984), 건물 중 분배, 수용성 당, 엽의 전분 함량은 광질에 따라 파이토크롬(phytochrome)의 작용으로 달라진다고 한다(Kasperbauer 1989). 또한 일장 말미에 처리된 적색광, 초적색광에 의해 담배의 당, 유기산, 아미노산 함량에 변화를 초래한다(Kasperbauer 등 1970).

식물은 광수용단백질인 파이토크롬에 의해 적색광(660nm)과 초적색광(730nm) 변화를 감지한다. 파이토크롬은 불활성형인 Pr 형태로 존재하다가 적색광에 의해 활성형인 Pfr 형태로 전환되어 생물학적 반응을 유도하고 초적색광에 의해 다시 불활성형태인 Pr 형태로 전환된다. 이와 같이 적색광에 의해 가능한 반응이 초적색광 에 의해 무효화하고 이 반응이 반복적으로 가능한 것을 광가역성(photoreversibility)이라 한다. 광가역성 반응은 생물계에서 식물의 특정 반응에서만 나타나는 독특한 반응이다.

한편, 적색광의 작물에 대한 생리작용으로는 고추의 초장 신장, 오이의 줄기 신장 촉진, 브로콜리(기내번식) 줄기의 육탄당 증가, 포도 캘러스의 안토시안 함량 감소, 튤립의 화경신장 촉진, 부추의 분얼수 증가, 사과의 안토시안 생성 감소, 접목묘(박과류)의 활착 증진, 도라지(배양묘)의 신장 촉진, 인삼의 광합성 증가 등이 알려져 있다.

현재까지 실용적으로 적색광을 작물에 조사할 수 있는 방법은 백열등, 전구식 형광등, 어업용 수은등 등의 광원에 적색광이 반사되는 적색비닐필름과 적색 색소를 첨가한 적색 차광망을 사용하는 것이다.

그런데, 상기한 광원들은 대부분 전기소모량이 많다는 문제점이 있으며, 넓은 면적에 전력을 공급하기 위한 증설이 어렵다는 문제점이 있었다. 또한 광원은 고온 다습한 환경에 항상 노출되어 있기 때문에 자주 교체해야 하는데 종래의 광원들은 교체 작업이 번거롭고 배선자재의 마모 등 감전의 위험이 상존하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 광원의 증설 및 관리가 용이하며 적은 소비전력으로 작물의 생육 및 채종을 증가시킬 수 있는 작물의 광질제어장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 작물의 광질제어장치는 포스트가 삽입될 수 있는 중공을 가진 지지체와, 지지체의 둘레로 설치되어 작물에 적색광을 조사하는 발광 다이오드 모듈을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 지지체는 원뿔대 형상으로 마련된다.

또한 본 발명에 따른 작물 광질제어장치는 원뿔대 형상의 지지체 기둥면에 발광 다이오드 모듈이 설치된다.

또한 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 기둥면은 다면체로 마련되고, 각 면에 발광 다이오드 모듈이 설치된다.

또한 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 기둥면은 16면체로 마련된다.

또한 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 지지체의 중공에 삽입되는 포스트를 더 포함하고, 포스트는 높이 조절이 가능한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 포스트와, 포스트가 삽입될 수 있는 중공을 가지며 원뿔대 형상의 지지체와, 지지체의 기둥면에 설치되어 작물에 적색광을 조사하는 발광 다이오드 모듈 및 전원공급장치를 포함하는 광질제어장치를 구비하여, 포스트는 6m 간격으로 설치되고, 광질제어장치는 지면으로부터 200~230cm 높이에 설치되며, 지지체의 원뿔대 경사도는 연직방향으로부터 55°인 작물의 광질제어장치 사용방법이 제공된다.

또한 본 발명에 따른 작물의 광질제어장치 사용방법에 있어서 지지체는 원뿔대의 기둥면이 16면체를 형성하며, 작물은 참외, 상추, 배추 중 어느 하나이다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 포스트와, 포스트가 삽입될 수 있는 중공 을 가지며 원뿔대 형상의 지지체와, 지지체의 기둥면에 설치되어 작물에 적색광을 조사하는 발광 다이오드 모듈 및 전원공급장치를 포함하는 광질제어장치를 구비하여, 포스트는 7 ~ 8m 간격으로 설치되고, 광질제어장치는 지면으로부터 200~230cm 높이에 설치되며, 지지체의 원뿔대 경사도는 연직방향으로부터 45°인 작물의 광질제어장치 사용방법이 제공된다.

또한 본 발명에 따른 작물의 광질제어장치 사용방법에 있어서 지지체는 원뿔대의 기둥면이 16면체를 형성하며, 작물은 참외, 상추, 배추 중 어느 하나이다.

본 발명에 따른 작물의 광질제어장치는 적색 발광 다이오드를 사용하기 때문에 설치 및 관리가 매우 안전하며, 발광 특성상 좌우 방향으로 산란이 매우 적고 직진방향으로만 주로 발광하기 때문에 광 이용효율이 높다는 장점이 있다.

또한, 발광 다이오드가 일정한 조사 각도가 유지되도록 모듈화하여 다면 지지체에 설치하기 때문에 여러 개의 단위 광질처리장치를 연결 커넥터로 용이하게 연결할 수 있으며, 나아가 16면체로 제조하여 제작 편의성을 향상시킴과 동시에 사각 없이 작물에 광을 균일하게 조사할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 작물의 광질제어장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 측면도이다. 도면들을 참조하면, 본 발명의 광질제어장치는 중공을 가진 지지 체(10)와, 지지체의 둘레로 설치되는 발광 다이오드 모듈(20)을 포함한다.

지지체(10)는 플라스틱 합성수지재로 마련되며, 노지에 재배되는 작물에 균일하게 광을 처리할 수 있도록 작물보다 높은 위치 예를 들어 포스트(1)에 설치되어 작물에 광을 주사한다. 이를 위해, 지지체(10)는 포스트(1)를 삽입할 수 있는 중공(미도시)을 가지며, 하향으로 광을 주사하도록 원뿔대 형상으로 마련된다.

원뿔대 형상의 지지체(10)는 실제 조립 시에는 제조 편의성을 위해 다면체로 구성된다. 예컨대, 원뿔대의 기둥면(14)을 다면체로 구성하게 되면 발광 다이오드 모듈(20) 및 PCB 기판 등의 설치가 용이해진다. 특히, 최소 16면체로 지지체(10)를 형성하게 되면, 작물 조사 시 직진성을 갖는 발광 다이오드의 단점인 조사 사각이 없어지게 된다.

지지체(10)는 몸체(11)와 뚜껑(13)으로 이루어진다. 몸체(11)는 하향 경사져 있는 기둥면(14)과 하면을 포함하며, 뚜껑(13)은 몸체(11)의 상면을 커버한다. 방수를 위해 뚜껑(13)이 몸체(11)를 덮어씌우며, 그 사이에는 패킹(미도시)이 개재된다. 몸체(11)와 뚜껑(13)은 체결 볼트로 밑에서부터 위로 나사 체결된다.

원뿔대 형상의 지지체(10)에는 기둥면(14)을 따라 복수의 발광 다이오드(22)가 설치된다. 발광 다이오드(22)은 지름이 5mm이며 파장이 660nm 인 적색 발광 다이오드를 이용하며, 실세 사용 시 작물 생장에 필요한 빛의 강도를 조절하기 용이하도록 복수개를 집적하여 모듈화한다.

한편, 본 발명의 광질제어장치는 도 3에 도시된 바와 같은 전원공급장치(30)를 포함한다. 전원공급장치(30)는 변압기(32)와 직류변환조절기(34)와 저항조절 기(36)를 포함한다. 변압기(32)는 통상의 220V 교류 전기를 20~50V로 전압 강하하고, 직류변환조절기(34)는 2A 용량으로 교류를 직류로 변환시키며, 저항(전류)조절기(36)는 전류를 10~ 35A 까지 조절하여 발광 다이오드(22)의 광 강도를 조절한다. 또한 전원공급장치(30)는 디지털타이머(미도시)를 내장하여 발광다이오드 모듈(20)이 정해진 시간 동안 발광하게 할 수 있으며, 한 개의 전원조절기는 광질제어장치를 50 ~ 100개까지 연결하여 가동할 수 있도록 구성된다. 광질제어장치는 접속 커넥터(2)를 통해 인접하는 광질제어장치 및 외부전원과 쉽게 전기적으로 연결될 수 있다.

그러면, 이하에서는 상술한 광질제어장치를 이용하여 작물의 생장과 채종을 조절하는 예를 설명한다. 여기서, 광질제어장치는 도 4와 같이 지면으로부터 200 ~ 230cm 높이의 길이가변 포스트(1)에 설치되어 발광하고, 지지체(10)는 16면체를 가진다. 포스트(1)를 6m 간격으로 설치하게 되면, 다면 지지체(10)의 기둥면은 광 조사 시 사각이 없도록 연직방향에 대해 55° 경사 설치되는 것이 바람직하다. 포스트(1)가 7 ~ 8m 간격으로 설치되면, 다면 지지체(10)의 기둥면은 연직방향에 대해 45°경사 설치되는 것이 바람직하다.

또한 실험에 앞서 본 발명에서 이용하는 적색 발광 다이오드의 광 파장을 측정한 결과 도 5에 도시된 바와 같이 광 파장은 최단 620nm에서 최장 680nm까지 분포하며 중심 피크 파장은 660nm였다.

[실시예 1]

적색광 처리에 의한 참외 수량 반응

표 1. 적색광 처리에 의한 참외 수량 및 특성

참외에 적색광을 일몰 후 2 ~ 4시간 처리한 후 수량 및 특성을 조사한 결과는 표 1과 같았다. 적색광 처리한 결과, 종래 무처리 대조군과 비교해 볼 때 참외 과실 무게가 증가하여 수량이 10% 증가하였다.

[실시예 2]

적색광 처리에 의한 상추와 배추 유묘의 생장 특성

표 2. 적색광 처리에 의한 상추와 배추 유묘의 생장 특성

배추와 상추의 유묘기 적색광 처리 효과를 구명하기 위하여 적색광을 일몰 후 2 ~ 4시간 처리 후 조사한 결과는 표 2와 같다. 적색광 처리 결과, 배추와 상추 유묘의 초장과 생체중은 무처리 비해 크게 증가하였다.

[실시예 3]

적색광 처리에 의한 상추의 잎 수량 반응

표 3. 적색광 처리에 의한 상추 품종별 잎 수량 반응

상추의 생장기 적색광 처리 효과를 구명하기 위하여 정식 직후부터 생육 후기까지 적색광을 일몰 후 2 ~ 4시간 처리 후 상추의 잎 수량을 조사한 결과는 표 3과 같다. 그 결과, 일몰 후 적색광 처리는 상추 잎 수량을 무처리에 비해 크게 증가시켰다.

[실시예 4]

적색광 처리에 배추의 종자 형성 반응

표 4. 적색광 처리에 의한 배추 결협(꼬투리) 반응

배추의 추대(꽃대 신장) 및 결협(꼬투리 형성)에 대한 적색광 처리 효과를 구명하기 위하여 노지에서 월동하여 저온기간을 경과한 배추에 봄철 꽃대 신장 개시기에 적색광을 일몰 후 2 ~ 4시간 처리한 후 결협반응을 조사한 결과는 표 4와 같다. 표를 참조하면, 일몰 후 적색광 처리는 월동 배추의 추대 후 종자 꼬투리 수와 무게를 증가시키므로, 이는 배추 채종재배 시 배추 종자수확을 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

도 1은 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 회로도를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 사용예를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 작물 광질제어장치의 사용예를 나타낸 사진이다.

도 6은 본 발명에 따른 작물 광질제어장치에 사용되는 적색 발광 다이오드의 광파장을 도시한 그래프이다.

*도면의 주요 참조부호에 대한 간단한 설명*

1..포스트 10..지지체

11..몸체 12..중공

13..뚜껑 14..기둥면

20..발광 다이오드 모듈 22..발광 다이오드

30..전원공급장치

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 포스트와, 포스트가 삽입될 수 있는 중공을 가지며 원뿔대 형상의 지지체와, 지지체의 기둥면에 설치되어 작물에 적색광을 조사하는 발광 다이오드 모듈 및 전원공급장치를 포함하는 광질제어장치를 구비하여,

   상기 포스트는 6m 간격으로 설치되고, 상기 광질제어장치는 지면으로부터 200~230cm 높이에 설치되며, 상기 지지체의 원뿔대 경사도는 연직방향으로부터 55°인 것을 특징으로 하는 작물의 광질제어장치 사용방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 지지체는 원뿔대의 기둥면이 16면체를 형성하는 것을 특징으로 하는 작물의 광질제어장치 사용방법.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 작물은 참외, 상추, 배추 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 작물의 광질제어장치 사용방법.
10. 포스트와, 포스트가 삽입될 수 있는 중공을 가지며 원뿔대 형상의 지지체와, 지지체의 기둥면에 설치되어 작물에 적색광을 조사하는 발광 다이오드 모듈 및 전원공급장치를 포함하는 광질제어장치를 구비하여,

    상기 포스트는 7 ~ 8m 간격으로 설치되고, 상기 광질제어장치는 지면으로부터 200~230cm 높이에 설치되며, 상기 지지체의 원뿔대 경사도는 연직방향으로부터 45°인 것을 특징으로 하는 작물의 광질제어장치 사용방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 지지체는 원뿔대의 기둥면이 16면체를 형성하는 것을 특징으로 하는 작물의 광질제어장치 사용방법.
12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,

    상기 작물은 참외, 상추, 배추 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 작물의 광질제어장치 사용방법.

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