KR101080278B1 - 토양의 물성 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 농작물 재배지의 토양의 물성(전기전도도, 수분, 경도, 온도)을 측정할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은, 농작물 재배지의 염류집적 정도 산출에 요구되는 농작물 재배지의 토양 물성인 전기전도도, 수분, 경도, 온도를 동시에 측정할 수 있는, 토양의 물성 측정 장치를 제공하는 것이다. 이를 위해 본 발명은, 외관을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 상단과 하단에 걸쳐 형성되어 회전하는 스크류; 상기 스크류를 회전시키기 위한 모터; 상기 스크류의 회전에 따라 상기 하우징의 상하로 이동하는 판형상의 이동부; 상기 이동부에 장착되며, 상기 이동부와 함께 하강하여 토양 속으로 들어가 토양의 전기 전도도, 수분, 경도, 온도 산출에 필요한 정보들을 감지하기 위한 센싱부; 및 상기 스크류, 상기 모터, 상기 센싱부의 기능을 제어하며, 상기 센싱부로부터 수집된 정보들을 이용하여, 토양의 전기 전도도, 수분, 경도 및 온도를 산출하기 위한 제어부를 포함한다.
전기전도도, 수분, 경도, 센서, 염류

Description

토양의 물성 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING A PROPERTY OF SOIL}
본 발명은 농작물 재배지의 토양의 물성(전기전도도, 수분, 경도, 온도)을 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.
원예작물은 생체로 이용되는 것이 대부분이며, 높은 수분을 함유하고 있기 때문에 저장하기가 어렵고 변질되기 쉬우며, 신선도가 떨어지면 상품가치를 잃게 된다.
한편, 최근에는 유리온실이나 비닐하우스를 이용하여 채소, 꽃, 과수 등과 같은 원예작물을 재배하는 시설원예가 증가하고 있다.
시설원예로 채소와 꽃 등이 연중 생산됨으로써, 소비자의 기호에 맞는 상품을 공급해야 하므로 생육환경을 억제/촉진할 수 있는 시설재배가 발달하게 되었다.
이러한 시설원예는 시설물을 세우고 모든 재배환경을 인위적으로 조절하여야 하므로 자본집약적인 면은 있으나 작물재배에 가장 중요한 수분, 온도, 광선, 영양분 등을 조절할 수 있으므로 출하시기를 조절할 수 있는 장점이 있다. 따라서 시설원예는 최근 점차 널리 보급되어 새로운 원예산업으로까지 육성 및 발전되고 있다.
그러나, 시설원예의 대형화 및 고정화에 의한 연작장해라는 문제가 발생되고 있다.
즉, 시설원예 농가에 대한 조사에 의하면, 3년 이상 연작한 경우, 약 35%의 수확량이 감소하고 있으며, 특히, 경상남도의 1만2천ha를 조사한 결과, 약 46%에 해당하는 5,500ha에서 염류집적현상이 확인되었다.
한편, 이러한 염류집적에 의해 수확량 감소 및 품질저하가 문제시되고 있기 때문에, 최근에는 염류집적 정도를 신속하게 평가하는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.
이러한 염류집적 정도를 평가하기 위해서는 일반적으로 전기전도도, 수분, 경도, 온도 등에 대한 자료가 복합적으로 이용되어야 한다.
그러나, 현재 염류집적 정도를 평가하기 위한 상기 자료들의 수집방법은 개별적인 측량에 의한 결과를 종합하는 방법에 의해 이루어지고 있다. 즉, 염류집적 정도를 평가하고자 하는 사용자는, 전기전도도, 수분, 경도, 온도를 개별적인 센서들을 이용하여 개별적으로 측정한 후, 이를 종합적으로 분석하여 최종적인 염류집적 정도를 평가하고 있다.
그러나, 상기한 바와 같이 별도의 센서들을 이용하여 각 정보들이 측정되고 있기 때문에, 측정의 어려움이 있을 뿐만 아니라, 전기전도도, 수분, 경도 및 온도 등은 측량 시간 및 기타 조건에 의해 가변될 수 있으며, 상호간에 미묘한 관련성을 가지고 있기 때문에, 개별적으로 측량된 상기 정보들에 의해 산출된 염류집적 정도 역시 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 농작물 재배지의 염류집적 정도 산출에 요구되는 농작물 재배지의 토양 물성인 전기전도도, 수분, 경도, 온도를 동시에 측정할 수 있는, 토양의 물성 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외관을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 상단과 하단에 걸쳐 형성되어 회전하는 스크류; 상기 스크류를 회전시키기 위한 모터; 상기 스크류의 회전에 따라 상기 하우징의 상하로 이동하는 판형상의 이동부; 상기 이동부에 장착되며, 상기 이동부와 함께 하강하여 토양 속으로 들어가 토양의 전기 전도도, 수분, 경도, 온도 산출에 필요한 정보들을 감지하기 위한 센싱부; 및 상기 스크류, 상기 모터, 상기 센싱부의 기능을 제어하며, 상기 센싱부로부터 수집된 정보들을 이용하여, 토양의 전기 전도도, 수분, 경도 및 온도를 산출하기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명은 농작물 재배지의 염류집적 정도 산출에 요구되는 농작물 재배지의 토양 물성인 전기전도도, 수분, 경도, 온도를 동시에 측량함으로써, 시설재배지 내의 염류집적 정도를 보다 신속하게 진단할 수 있다는 효과를 가지고 있다.
또한, 본 발명은 토양속 깊이별로 염류집적 정도를 파악할 수 있도록 함으로써, 농작물의 재배환경 조성을 가능하도록 하여, 농작물의 수량 및 품질을 향상시 킬 수 있다는 효과를 가지고 있다.
또한, 본 발명은 표토에 염류집적이 발생하기 전 토양속의 염류집적 정도를 알 수 있도록 하기 때문에, 농작물 재배자가 적절한 제염시기를 결정할 수 있도록 한다는 효과를 가지고 있다. 즉, 본 발명은 제염 방법별 제염효과를 파악하는데 도움을 줄 수 있다.
즉, 본 발명은 작물의 생육에 가장 큰 영향을 미치는 근권부의 토양환경 파악이 가능하며, 시설 농업 등 염류집적이 많은 재배지의 토양 특성 현장에서 실시간으로 조기 파악이 가능함으로써, 염류로 인한 재배 장애문제를 예방하는 것에 활용될 수 있다는 우수한 효과를 가지고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치의 일실시예 사시도이다. 또한, 도 2는 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치의 일실시예 측면도로서, 도 1에 도시된 장치의 측면을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치는, 시설원예 재배지에서 수확량 감소 및 품질저하 등에 문제의 원인이 되는 염류집적을 현장에서 신속 간편하게 판단할 수 있도록 토양의 전기 전도도, 수분, 경도, 온도를 동시에 측정할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하는 하우징(10), 하우징의 상단과 하단에 걸쳐 형성되어 있는 가이드(50), 하우징의 상단과 하단에 걸쳐 형성되어 있는 스크류(30), 스크류를 회전시키기 위한 모터(70), 모터에 구동력을 제공 하기 위한 배터리(60), 스크류의 회전에 따라 가이드에 의해 가이드되어 하우징의 상하로 이동하는 판형상의 이동부(40), 이동부의 하단면에 장착되며, 이동부와 함께 하강하여 토양 속으로 들어가 전기 전도도, 수분, 경도, 온도 산출에 필요한 정보들을 감지하기 위한 센싱부(80), 이동부의 위치를 감지하기 위한 리미트(90), 하우징의 하단부에 장착되어 하우징이 이송될 수 있도록 형성된 이송부(20) 및 상기 각 구성요소들의 기능을 제어하며, 센싱부로부터 수집된 정보를 이용하여 토양의 전기 전도도, 수분, 경도 및 온도를 산출하며, 이를 이용하여 토양의 염류집적 정도를 산출하기 위한 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
하우징(10)은 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치의 외관을 형성하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 상단면과 하단면이 다 수개의 기둥에 의해 지지되는 형태로 구성된다.
가이드(50)는 하우징의 상단면과 하단면을 지지하고 있는 기둥으로서, 특히, 이동부(40)가 상하로 이동하는 것을 가이드하는 기능을 수행한다. 이를 위해 가이드는 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 2개 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
스크류(30)는 모터에 의해 회전하는 것으로서, 스크류의 회전에 의해 이동부가 가이드를 따라 상하로 이동될 수 있다.
모터(70)는 스크류를 회전시키기 위한 것이며, 배터리(60)는 모터에 필요한 전력을 공급하기 위한 것이다.
이동부(40)는 상기한 바와 같이 스크류의 회전에 따라, 가이드를 상하로 이동하는 것으로서, 이동부의 하단면에는 센싱부(80)가 장착되어 있다.
센싱부(80)는 이동부에 의해 상승 또는 하강하는 것으로서, 하강 시, 토양속으로 들어가 토양의 전기 전도도, 수분, 경도 및 온도 산출에 필요한 정보들을 수집하는 기능을 수행한다. 센싱부에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 상세히 설명된다.
리미트(90)는 이동부의 상승 또는 하강 위치의 한계를 설정하기 위한 것으로서, 제어부는 리미트로부터 신호가 전송된 경우에는 이동부의 상승 또는 하강을 중지함으로써, 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치의 파손을 방지할 수 있다. 한편, 도 1 및 도 2에는 리미트가 하우징의 하단부에만 장착되어 있으나, 상기한 바와 같은 기능을 위해 하우징의 상단부 및 하단부 모두에 설치되는 것이 바람직하다.
이송부(20)는 사용자가 하우징을 먼 거리로 이송시키고자 하는 경우에 사용되는 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 바퀴 형태로 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은 시설원예 재배지에서, 수확량 감소 및 품질 저하 등의 문제의 원인이 되는 염류집적 정도를, 사용자가 현장에서 신속 간편하게 판단할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 토양의 전기 전도도, 수분, 경도 및 온도를 동시에 측정할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 측정 항목들을 동시에 토양의 깊이별로 측정할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
또한, 본 발명은 센싱부를 이용하여 측정된 측정 항목들을 이용하여, 제어부 가 상호간 보정하기 때문에 측정 정밀도가 높은 결과를 산출해 낼 수 있다는 특징을 가지고 있다. 즉, 토양의 전기 전도도는 토양의 수분과 밀접한 관계를 가지고 있기 때문에, 제어부는 염류집적 정도 산출시, 동시에 측정된 토양의 전기 전도도와 수분에 대한 정보를 보정하여 이용함으로써, 보다 신뢰성 있는 염류집적 정도를 산출해 낼 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치에 적용되는 센싱부의 일실시예 구성도로서, 도 1 및 도 2에 도시된 센싱부(80)를 나타낸 것이다.
즉, 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치는 토양의 물성(전기전도도, 수분, 경도 및 온도)을 사용자가 현장에서 신속하게 측정하기 위하여, 토양의 깊이별로 측정이 가능한 센싱부(80)를 구비한 것으로서, 센싱부는 도 3에 도시된 바와 같이, 막대 형상으로 구성되어 이동부(40)를 따라 상승 또는 하강하며 토양의 내부로 관입되는 관입기(81), 관입기의 상단에 형성되어 이동부와 체결될 수 있도록 구성되어 있는 결합기(82) 및 관입기의 하단에 콘 형상으로 형성되어 있으며 두 개의 전극(전극센서라 함)이 형성되어 있는 전극기(83)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 전극기(83)는 주파수의 송신을 위한 것으로서, 제어부는 전극에 의한 토양의 출력 임피던스 신호를 처리하도록 구성되어 있다. 따라서, 제어부는 토양의 출력 임피던스를 이용하여 토양의 전기 전도도를 측정할 수 있다. 한편, 토양의 전기 전도도 및 수분 측정은 동일한 전극(2개로 이루어져 있음)(전극센서)으로 측정될 수 있다. 즉, 전극(전극센서)의 인가주파수를 다르게 하여 순차적으로 임피던스를 측정함으로써, 전기 전도도 및 수분이 계측될 수 있다.
또한, 토양의 경도(강도)는 이동부(40) 밑부분의 결합기(82)에 로드셀(경도센서)을 장착하여 센싱부(80)가 관입될 때의 관입력을 측정함으로써 측정될 수 있다.
또한, 전극기(83)의 콘부분 속에는 온도센서 서미스터가 삽입 장착되어 있다. 따라서, 제어부는 온도센서에서 감지되어 전송된 온도정보를 이용하여 토양의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 제어부는 센싱부를 통해 측정된 토양의 전기 전도도, 수분, 경도 및 온도를 이용하여 토양의 염류집적 정도를 산출해 낼 수 있다.
즉, 본 발명은, 센싱부의 전극기에서 2개의 서로 다른 주파수를 토양에 인가하여 반사되는 전파의 신호변화로부터 토양의 전기전도도 및 수분을 측정하고, 이동부(40)에 장착된 로드셀(경도센서) 및 센싱부의 첨단부(콘부분)에 장착된 온도센서에 의해 경도 및 온도를 현장에서 실시간으로 측정하여 토양의 염류집적 정도를 판단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하고 있으며, 이 외에도 상기 측정항목들에 대한 산출을 위해 경도센서 및 온도센서로부터 전송된 정보들도 이용할 수 있다. 즉, 제어부는 온도와 토양 수분 의존성이 높은 전기 전도도(EC) 측정값을 온도 및 토양 수분에 대하여 보정함으로써, 보다 신뢰성 있는 전기 전도도를 산출하여 염류집적 정도 산출에 이용할 수 있다. 이 외에도, 제어부는 측정된 각 측정 항목들을, 서로 관련 있는 측정항목들을 이용하여 상호간에 보정할 수도 있다.
따라서, 본 발명은 토양에 대한 4개의 측정 항목을 동시에 측정할 수 있기 때문에, 각각의 센서를 사용하여 계측하는 것보다 신속하고 간편하게 깊이별 토양 환경을 파악할 수 있어, 염류집적 발생을 조기에 판단하여 수확량의 감소 및 품질저하를 방지하여 수익 창출에 기여할 수 있는바, 수박, 오이, 참외 등 시설재배하우스에서 실용성이 높다는 특징을 가지고 있다.
한편, 제어부는 센싱부가 최대 50cm 까지 일정 속도로 토양에 삽입될 수 있도록 모터를 제어할 수 있고, 최소 2cm 간격으로 측정이 가능하며, 최대 50cm 까지의 토양의 깊이에서 측정 항목들을 측정할 수 있다. 이를 위해, 관입기는 50cm 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치의 일실시예 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치의 일실시예 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 토양의 물성 측정 장치에 적용되는 센싱부의 일실시예 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하우징 20 : 이송부
30 : 스크류 40 : 이동부
50 : 가이드 60 : 배터리
70 : 모터 80 : 센싱부
90 : 리미트

Claims (7)

  1. 외관을 형성하는 하우징;
    상기 하우징의 상단과 하단에 걸쳐 형성되어 회전하는 스크류;
    상기 스크류를 회전시키기 위한 모터;
    상기 스크류의 회전에 따라 상기 하우징의 상하로 이동하는 판형상의 이동부;
    상기 이동부에 장착되며, 상기 이동부와 함께 하강하여 토양 속으로 들어가 토양의 전기 전도도, 수분, 경도, 온도 산출에 필요한 정보들을 감지하기 위한 센싱부; 및
    상기 스크류, 상기 모터, 상기 센싱부의 기능을 제어하며, 상기 센싱부로부터 수집된 정보들을 이용하여, 토양의 전기 전도도, 수분, 경도 및 온도를 산출하기 위한 제어부를 포함하는 토양의 물성 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센싱부로부터 수집된 정보들을, 상호 보정하여 상기 토양의 염류집적 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 토양의 물성 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    막대 형상으로 구성되어 상기 이동부를 따라 상승 또는 하강하며 토양의 내부로 관입되는 관입기;
    상기 관입기의 상단에 형성되어 상기 이동부와 체결될 수 있도록 구성되어 있는 결합기; 및
    상기 관입기의 하단에 콘 형상으로 형성되어 있으며 두 개의 전극이 형성되어 있는 전극기를 포함하는 토양의 물성 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 토양의 전기 전도도 및 수분을 측정하기 위한 전극센서;
    상기 토양의 경도를 측정하기 위한 경도센서 및
    상기 토양의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함하는 토양의 물성 측정 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 토양의 경도를 측정하기 위해 상기 결합기와 상기 이동부의 사이에 장착되는 경도센서; 및
    상기 토양의 온도를 측정하기 위해 상기 전극기의 상기 콘 부분에 장착되는 온도센서를 포함하며,
    상기 전극기에 형성된 상기 두 개의 전극은, 상기 토양의 전기 전도도 및 수분 측정을 위한 전극센서로 이용되는 것을 특징으로 하는 토양의 물성 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 상단과 하단에 걸쳐 형성되어 있는 가이드를 더 포함하며,
    상기 이동부는 상기 스크류의 회전에 따라 상기 가이드에 의해 가이드되어 상기 하우징의 상하로 이동하는 것을 특징으로 하는 토양의 물성 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동부의 위치를 감지하기 위한 리미트를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 리미트로부터 전송된 감지신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 토양의 물성 측정 장치.
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KR200354141Y1 (ko) 2004-03-11 2004-06-23 대한민국(관리부서:농촌진흥청) 토양수분계측 및 자동관수용 텐시오메터

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