KR101104094B1 - Culturing device for improving the efficient carbon dioxide enrichment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 딸기 재배 공간 내에 탄산가스의 체류 시간을 증가시켜 설정치의 농도로 장시간 유지할 수 있어 재배 효율을 높일 수 있는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 길이방향으로 연장되고, 상부 개방형의 표면에 재배 공간이 마련된 베드; 상기 베드의 양 측단부에 길이방향을 따라 높이 방향으로 각각 연장된 윈드 브레이크; 및 상기 베드의 표면으로부터 이격 배치되고, 표면에 복수의 분사홀이 형성된 공급 파이프를 포함하되, 기 파이프 내를 유동하는 탄산가스가 분사홀을 통하여 베드의 재배 공간으로 분사되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cultivator for carbonic acid fertilization efficiency enhancement that can increase the residence time of the carbon dioxide gas in the strawberry cultivation space to maintain the concentration of the set value for a long time to increase the cultivation efficiency, more specifically extending in the longitudinal direction, A bed provided with a cultivation space on an open surface; Wind brakes each extending in a height direction along a longitudinal direction at both side ends of the bed; And a supply pipe disposed to be spaced apart from the surface of the bed and having a plurality of injection holes formed therein, wherein carbon dioxide gas flowing in the gas pipe is injected into the cultivation space of the bed through the injection hole.

베드, 탄산가스, 분사홀, 윈드 브레이크, 딸기 Bed, carbon dioxide, injection hole, wind break, strawberry

Description

탄산시비 효율 증진을 위한 재배기{Culturing device for improving the efficient carbon dioxide enrichment}Culturing device for improving the efficient carbon dioxide enrichment

본 발명은 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 딸기 재배 공간 내에 탄산가스의 체류 시간을 증가시켜 설정치의 농도로 장시간 유지할 수 있어 재배 효율을 높일 수 있는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기에 관한 것이다.The present invention relates to a cultivator for improving carbonic acid fertilization efficiency, and more specifically, to increase the residence time of the carbon dioxide gas in the strawberry cultivation space can be maintained for a long time at the concentration of the set value cultivator for carbonic acid fertilization efficiency to increase the cultivation efficiency It is about.

일반적으로 근대화와 함께 경제수준이 높아지고 그에 따른 삶의 질 증진에 대한 욕구로 인하여 국민들은 먹거리의 선택에 품질과 신선도를 고려하게 되었다. 부식으로 간주되던 채소와 과일 등의 섭취가 건강한 식생활에 필수적으로 인식되면서 그와 같은 원예작물의 소비량이 증가하게 되었고, 국내 농업에서 밭작물이나 원예작물 재배의 비중은 점차 증가하여왔다 Generally Along with modernization, the economic level has risen and the desire to improve the quality of life has led people to consider quality and freshness in their food choices. The consumption of such horticultural crops has increased as the consumption of vegetables and fruits, which were considered decay, is essential for a healthy diet, and the share of cultivating field crops and horticultural crops has increased gradually in domestic agriculture.

밭작물이나 원예작물의 경우 우수한 상품성을 위해서 개체 각각의 품질뿐만 아니라, 생산지 전체 작물 품질의 균등한 생산 역시 중요하다. 각 상품 개체의 품 질이 균등하면 상품의 포장, 선별 작업이 수월해지고, 적은 불량률을 보장하여 생산자에 대한 소비자의 신뢰를 가져와 브랜드 가치의 상승을 기대할 수 있다. 우리나라의 경우 사계절이 뚜렷하여 기후적 영향을 많이 받기 때문에 계절에 따른 균등성 확보에 많은 주의를 요한다. 따라서 계절 변화에 구애받지 않고 지속적으로 균등한 품질의 작물을 생산하기 위하여 온실 등에서의 시설재배가 점차 증가하여 1980년대에는 시설재배 면적이 8000 ha 정도에서 2000년대 이후에는 7만 ha 이상으로 증가하였다(통계청, 2008). 시설재배는 온도뿐만 아니라 습도, 광, 가스농도 등 농작물의 생육에 필요한 조건들을 생산자가 임의로 조절할 수 있는 장점이 있다. In the case of field crops or horticultural crops, equal production of not only the quality of each individual but also the entire crop quality for production is important for excellent commerciality. If the quality of each product is equal, it is easy to pack and sort the product, guaranteeing a low defect rate, and bringing consumer confidence in the producer, and expecting an increase in brand value. In Korea, since the four seasons are distinct and are affected by climate, much care is required to ensure equality according to the season. Therefore, in order to continuously produce crops of equal quality regardless of seasonal changes, the cultivation of facilities in greenhouses and the like gradually increased, and the cultivation area of the facility increased from 8000 ha in the 1980s to more than 70,000 ha in the 2000s. National Statistical Office, 2008). Facility cultivation has the advantage that the producer can arbitrarily control the conditions necessary for the growth of crops such as humidity, light, gas concentration as well as temperature.

다양한 환경요인 중에서 탄산가스(이산화탄소 가스, CO2)는 무기염류 등과 같이 작물 생장에 필요한 필수 요소이며, 온도, 습도 등과 달리 광합성 과정에서 소모되는 성분이다. 탄산가스는 일반적으로 대기 중에서 300 내지 500 ppm 정도의 농도로 존재하고 있으나, 온실과 같은 밀폐된 공간에서 낮 동안에 광합성이 진행됨에 따라 농도가 급격히 감소하여 작물의 탄소동화가 저해된다. 따라서 시설재배의 경우 농도 저감에 대한 대책으로 별도의 시비를 통하여 공급하는 것이 보편화 되어있다. 동일 일사량 조건에서 탄산가스 농도에 따른 작물 생산량은 작물별로 포화점이 존재하며, 일정 농도 이상에서는 오히려 생장이 둔화되는 현상을 보인다. 또한 과다한 탄산가스의 시비는 생산비 증가, 환경 오염 등의 부작용을 가져오기 때문에 작물별 적정 수준의 시비량 조절이 필요하다. Among various environmental factors, carbon dioxide (carbon dioxide gas, CO 2 ) is an essential element necessary for crop growth, such as inorganic salts, and is a component consumed in photosynthesis process, unlike temperature and humidity. Carbon dioxide gas is generally present in a concentration of about 300 to 500 ppm in the atmosphere, but as the photosynthesis progresses during the day in a closed space such as a greenhouse, the concentration rapidly decreases to inhibit carbon assimilation of crops. Therefore, in the case of facility cultivation, it is common to supply through separate fertilization as a countermeasure against concentration reduction. Crop production according to carbon dioxide concentration under the same insolation conditions has a saturation point for each crop, the growth slows down rather than a certain concentration. In addition, fertilization of excessive carbon dioxide has an adverse effect such as increased production costs and environmental pollution, so it is necessary to adjust the fertilizer to an appropriate level.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 딸기 재배 공간 내에 탄산가스의 체류 시간을 증가시켜 설정치의 농도로 장시간 유지할 수 있어 재배 효율을 높일 수 있는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to increase the residence time of the carbon dioxide gas in the strawberry cultivation space can be maintained for a long time at the concentration of the set value for carbonic acid fertilization efficiency enhancement that can increase the cultivation efficiency To provide a planter.

본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object of the present invention,

본 발명의 일 측면에 따르면,According to one aspect of the invention,

길이방향으로 연장되고, 상부 개방형의 표면에 재배 공간이 마련된 베드;A bed extending in the longitudinal direction and provided with a cultivation space on an upper open surface;

상기 베드의 양 측단부에 길이방향을 따라 높이 방향으로 각각 연장된 윈드 브레이크; 및Wind brakes each extending in a height direction along a longitudinal direction at both side ends of the bed; And

상기 베드의 표면으로부터 이격 배치되고, 표면에 복수의 분사홀이 형성된 공급 파이프를 포함하되,A supply pipe is disposed spaced apart from the surface of the bed, the plurality of injection holes formed on the surface,

상기 파이프 내를 유동하는 탄산가스가 분사홀을 통하여 베드의 재배 공간으로 분사되는 것을 특징으로 하는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기가 제공된다.There is provided a cultivator for carbonic acid fertilization efficiency enhancement, characterized in that the carbon dioxide gas flowing in the pipe is injected into the cultivation space of the bed through the injection hole.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 탄산시비 효율 증진을 위한 재 배기는 딸기 재배 공간 내에 탄산가스의 체류 시간을 증가시켜 설정치의 농도로 장시간 유지할 수 있어 재배 효율을 높일 수 있다.As described above, re-exhaust for carbonic acid fertilization efficiency according to the present invention can increase the residence time of the carbon dioxide gas in the strawberry cultivation space can be maintained for a long time at the concentration of the set value can increase the cultivation efficiency.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a cultivator for improving carbonic acid fertilization efficiency according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The accompanying drawings show exemplary forms of the present invention, which are provided to explain the present invention in more detail, and the technical scope of the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기(이하, "재배기")를 나타내는 요부 사시도이다.1 is a perspective view illustrating main parts of a cultivator (hereinafter, referred to as a “cultivator”) for improving carbonic acid fertilization efficiency according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 재배기(10)는 베드(11), 윈드 브레이크(12) 및 공급 파이프(20)를 포함한다.The grower 10 according to an embodiment of the present invention includes a bed 11, a wind brake 12 and a supply pipe 20.

여기서, 상기 베드(11)는 길이방향으로 연장되고, 상부 개방형의 표면에 재배 공간이 마련된다.Here, the bed 11 is extended in the longitudinal direction, the cultivation space is provided on the surface of the upper open type.

상기 재배 공간에는 요부(∪, 1b) 및 철부(∩, 1a)를 포함하는 재배토양(1) 마련될 수 있으며, 상기 재배토양(1)의 철부(1a)에 딸기(2)가 재배될 수 있다.The cultivation space may be provided with a cultivated soil (1) including recesses (∪, 1b) and convex (∩, 1a), the strawberry (2) can be grown on the convex portion (1a) of the cultivated soil (1) have.

또한, 윈드 브레이크(12)는 베드(11)의 양 측단부에 길이방향을 따라 높이 방향으로 각각 연장 형성되며, 상기 윈드 브레이크(12)의 높이는 베드(11)의 표면으로부터 20 내지 40cm 높게 형성될 바람직하게 약 30cm일 수 있다. 상기 수치보다 높이가 낮게 형성되면 윈드 브레이크(12)로서 역할을 수행할 수 없고, 공기의 유동장의 변화가 발생하여 일정 농도를 유지하기 위하여 다량의 탄산가스가 공급되어야 하는 문제가 발생할 수 있고, 상기 수치보다 높이가 높게 형성되면 딸기와 같이 초장이 약 30cm인 작물일 경우에 군락 내 공기 유동이 거의 없어져 기온상승 및 증산 작용이 원활하지 않게 되는 문제가 생길 수 있다. In addition, the wind brakes 12 are formed at both side end portions of the bed 11 in the height direction along the longitudinal direction, respectively, and the height of the wind brake 12 is to be formed 20 to 40cm higher from the surface of the bed 11. Preferably about 30 cm. If the height is formed lower than the value can not act as a wind brake 12, a change in the flow field of the air may occur a problem that a large amount of carbon dioxide gas must be supplied to maintain a constant concentration, If the height is formed higher than the value, such as strawberries, crops having a height of about 30 cm may cause problems in that the temperature rise and transpiration are not smooth due to almost no air flow in the colony.

윈드 브레이크(12)는 경량이고, 내구성이 우수하며 투명도가 좋은 수지로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않으나, 예를 들어 폴리에텔렌, 초산비닐(EVA) 및 염화비닐(PVC)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 형성될 수 있고, 그 두께가 0.3mm이하일 수 있으며, 바람직하게 0.1 내지 0.3mm일 수 있다. 상기 수치보다 두께가 크게 형성되면 제조원가가 상승하고, 윈드 브레이크를 지지하기 위한 추가부재가 요구될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.The wind brake 12 may be formed of a resin that is lightweight, durable and has good transparency, but is not limited thereto, for example, from the group consisting of polyethylene, vinyl acetate (EVA) and vinyl chloride (PVC). It may be formed of one or more selected, the thickness may be less than 0.3mm, preferably 0.1 to 0.3mm. If the thickness is larger than the above value, the manufacturing cost increases, and a problem may occur that an additional member for supporting the wind brake may be required.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 재배기(10)는 상기 베드의 표면으로부터 이격 배치되고, 표면에 복수의 분사홀(21)이 형성된 공급 파이프(20)를 포함한다. 여기서, 상기 공급 파이트(20)는 상기 재배토양의 요부에 배치될 수 있으며, 상기 공급 파이프(20) 내를 유동하는 탄산가스가 분사홀(21)을 통하여 베드의 재배 공간으로 분사된다.On the other hand, the cultivator 10 according to an embodiment of the present invention is disposed spaced apart from the surface of the bed, and includes a supply pipe 20 formed with a plurality of injection holes 21 on the surface. Here, the supply pipe 20 may be disposed in the main portion of the cultivated soil, the carbon dioxide gas flowing in the supply pipe 20 is injected into the cultivation space of the bed through the injection hole (21).

즉, 공급 파이프가 요부 상에 배치됨으로써, 철부 상에서 재배되고 있는 식물(예를 들어, 딸기)의 잎의 뒷면으로 탄산가스를 분사하게 된다.In other words, the supply pipe is disposed on the recess, so that carbon dioxide gas is injected onto the back side of the leaf of the plant (for example, strawberry) that is being grown on the convex portion.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 재배기(10)는 상기 윈드 브레이크의 높이를 조절할 수 있는 높이 조절 수단(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있으며, 이 때 상기 높이 조절 수단은 상기 윈드 브레이크(12)를 승강 또는 하강시키는 구동부 및 상기 구동부를 조작하는 작동부를 포함할 수 있다.In addition, the grower 10 according to an embodiment of the present invention may further include a height adjusting means (not shown) for adjusting the height of the wind brake, wherein the height adjusting means is the wind brake And a driving unit for elevating or lowering 12 and an operating unit for manipulating the driving unit.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 재배기(10)는 상기 재배 공간 내에 위치된 탄산가스 농도 측정 센서; 및 상기 측정치와 기준치를 비교하여 탄산가스 공급량을 조절하는 제어부를 추가로 포함할 수 있으며, 이에 따라 재배 공간 내의 탄산가스 농도를 측정하여, 요구되는 농도치를 유지하도록 제어할 수 있다.In addition, the grower 10 according to an embodiment of the present invention includes a carbon dioxide concentration measurement sensor located in the cultivation space; And it may further include a control unit for adjusting the carbon dioxide gas supply amount by comparing the measured value and the reference value, thereby measuring the carbon dioxide gas concentration in the cultivation space, it can be controlled to maintain the required concentration value.

실시예Example

딸기 재배 베드 위쪽에 공급된 탄산가스의 농도를 분석하기 위하여 본 연구에서는 CFD 상용 소프트웨어 중에서 Fluent(ver 6.3, Fluent Inc, Lebanon, N.H, USA)를 이용하였다. 설계 재원은 일반적인 딸기 재배 온실의 규격 및 설계형태와 환경조건 등을 대상으로 하였다. In this study, Fluent (ver 6.3, Fluent Inc, Lebanon, N.H, USA) was used in CFD commercial software to analyze the concentration of carbon dioxide gas supplied over the strawberry growing bed. The design resources were based on the standard, design type and environmental conditions of the strawberry growing greenhouse.

Fluent 프로그램에서 제공하는 난류 모델 중 온실에서의 자연환기 유동 해석에 주로 사용되는 모델에는 standard k-ε 모델, renormalization-group(RNG) k-ε 모델, realizable k-ε 모델, Reynolds stress model(RSM) 등이 있다(Fluent, 2007). 이 모델들의 기본 형태는 비슷하지만 점성으로 인한 난류를 계산하는 방법, k와 ε의 난류확산을 결정하는 프랜들 수, 난류 확산방정식에서의 생성 소멸 조건에의 차이가 있다. 본 연구에서는 작은 값의 레이놀드 수에 따른 점성효과 계산시 수렴이 잘 되어 정상상태의 파악이 쉬운 RNG k-ε 모델을 선택하여 계산하였다 Among the turbulence models provided by the Fluent program, the most commonly used models for natural ventilation flow analysis in greenhouses include the standard k-ε model, renormalization-group (RNG) k-ε model, realizable k-ε model, and Reynolds stress model (RSM). (Fluent, 2007). The basic form of these models is similar, but there are differences in how viscous turbulences are calculated, the number of franchises that determine the turbulent spread of k and ε, and the conditions of formation and extinction in the turbulent diffusion equation. In this study, the RNG k-ε model was selected to calculate the viscous effect according to the small Reynolds number.

재배기는 베드의 재배공간이 바닥으로부터 870mm 이격되도록 구성되어 있으며, 폭은 270mm이고, 길이방향은 1020mm의 사이즈를 갖는다.The cultivator is configured so that the cultivation space of the bed is 870 mm apart from the floor, the width is 270 mm, and the length is 1020 mm.

베드 중앙에 탄산가스를 작물 근처에 직접 공급하기 위한 원형 단면의 공급 파이프가 지나도록 설계했으며, 공급 파이프 위쪽으로는 약 20cm 간격으로 노즐을 뚫어 탄산가스가 분사되도록 하였다. 풍속에 의하여 손실되는 탄산가스량을 줄여 딸기에 공급되는 가스 농도를 증가시키기 위하여 베드 위 양쪽에 폴리에틸렌 재질의 윈드 브레이크를 설치하였다.In the center of the bed, a circular cross-section feed pipe was designed to pass carbon dioxide directly near the crop, and a carbon dioxide gas was injected through the nozzle at intervals of about 20 cm above the feed pipe. Polyethylene wind brakes were installed on both sides of the bed to reduce the amount of carbon dioxide lost by the wind speed and to increase the gas concentration supplied to the strawberries.

실내 온도는 23℃로 설정하였고, 일반적인 온실의 환경조건에 따라 풍상측에서 유입되는 풍속의 평균 탄산가스 농도와 분사홀에서 공급되는 농도는 각각 400 ppm, 1000 ppm 으로 설정하였다. The room temperature was set at 23 ° C, and the average carbon dioxide concentration of the wind velocity flowing from the upper side and the concentration supplied from the injection hole were set to 400 ppm and 1000 ppm, respectively, according to the environmental conditions of the general greenhouse.

또한, 분사홀에서의 탄산가스의 분사속도는 0.3m/s로, 풍속은 0.5, 1.0 및 1.5m/s로 각각 설정하였다.In addition, the injection speed of the carbon dioxide gas in the injection hole was set to 0.3 m / s, the wind speed was set to 0.5, 1.0 and 1.5 m / s, respectively.

윈드 브레이크 설치 높이에 따른 탄산가스 보존의 효과를 알아보기 위하여 시설내의 평균 풍속과 윈드 브레이크 높이를 변화요인으로 주었다. 온실 내부의 환기 등으로 인한 평균 실내 풍속을 1.0 m/s로 가정하여 0.5 m/s 1.0 m/s 1.5 m/s 의 풍속조건에서의 구조를 분석하였고, 윈드 브레이크의 높이는 윈드 브레이크를 설치하지 않은 경우(0 cm), 15 cm, 30 cm를 설치한 경우로 각각 나누어 총 9가지 환경조건에 대하여 정상상태로 계산을 수행하였다. 상기 9가지 환경조건은 다음과 같다.In order to investigate the effects of carbon dioxide preservation according to the height of the wind brake installation, the variables of the average wind speed and the height of the wind brake in the facility were used as variables. Assuming that the average indoor wind speed caused by the ventilation inside the greenhouse is 1.0 m / s, the structure under the wind speed condition of 0.5 m / s 1.0 m / s 1.5 m / s was analyzed, and the height of the wind brake was not installed. Cases (0 cm), 15 cm, and 30 cm were installed in each of the nine environmental conditions were calculated in a steady state. The nine environmental conditions are as follows.

[표 1][Table 1]

구분division 윈드 브레이크의 높이Height of wind brake 0 cm0 cm 15 cm15 cm 30 cm30 cm 풍속Wind speed 0.5 m/s0.5 m / s case A case A case B case B case Ccase C 1.0 m/s1.0 m / s case D case D case E case E case F case F 1.5 m/s1.5 m / s case G case G case H case H case I case I

윈드 브레이크의 설치 높이에 따른 탄산가스의 보존효과를 파악하기 위하여, 각각의 구조별로 시설 내부의 공기유동을 살펴보고 방풍막 설치에 따른 풍속 감소 효과를 알아보았다. 그 후 압력분포 분석을 통하여 일부 위치에서의 와류 생성 등 불균일한 공기유동에 대한 합리성을 판단한 후에 구현된 베드 위에서의 탄산가스 농도를 분석하였다. 그 후 이러한 결과를 바탕으로 딸기 생장에 필요한 탄산가스의 적정 농도를 600 내지 800 ppm 으로 보고, 설계한 온실에서의 적정한 윈드 브레이크의 설치 높이를 도출하였다.In order to understand the carbon dioxide preservation effect according to the installation height of the wind brake, the air flow inside the facility was examined for each structure, and the wind speed reduction effect was established. The pressure distribution analysis was then used to determine the rationality of non-uniform air flow, such as the formation of vortices at some locations, and then analyzed the carbon dioxide concentration on the bed. Then, based on these results, the appropriate concentration of carbon dioxide gas required for strawberry growth was determined to be 600 to 800 ppm, and the proper installation height of the wind brake in the designed greenhouse was derived.

도 2는 CFD 측정 결과 중 공기유동장을 나타내는 것으로서, 베드 상의 풍속 분포를 나타낸다.Figure 2 shows the air flow field in the CFD measurement results, showing the wind speed distribution on the bed.

구조 D, E, F를 비교하면 구조 D는 노즐에서 분사되는 공기가 왼편으로 향하는데 비하여 구조 E, F 는 노즐에서 분사되는 공기가 오른편으로 향하였다. 그 원인은 풍하측에서의 유동이 방풍막 위로 유입되어 베드 위로 향하는 유속 차이에 있다. 시뮬레이션에서 계산된 베드 위쪽으로 유입되는 공기의 평균풍속은 구조 D의 경우 0.09 m/s이고 구조 E는 0.18 m/s, 구조 F는 0.30 m/s로 나타났다. 유입된 공기가 노즐에서 분사되는 속도인 0.3 m/s와 충돌할 때 우위에 있는 풍속이 어느 풍향이냐에 따라 다른 방향의 진행을 보여주었다. 구조 D의 경우 유입공기가 노즐에서 분사되는 속도에 비하여 작아 오른편으로 떨어졌고, 구조 E, 구조 F의 경우는 노즐 분사 공기를 이겨낼 정도의 풍속으로 유입되어 분사구 왼편을 향하여 유동을 하는 모습을 보였다. 따라서 풍속 변화에 따라 탄산가스의 분사 방향이 다르게 나타남을 알 수가 있었다. Comparing structures D, E, and F, structure D has the air injected from the nozzle toward the left side, while structures E and F have the air injected from the nozzle toward the right. The cause is the difference in flow velocity from the downwind side to the windscreen and over the bed. The average air velocity of air flowing over the bed calculated in the simulation is 0.09 m / s for the structure D, 0.18 m / s for the structure E, and 0.30 m / s for the structure F. When the incoming air collides with 0.3 m / s, which is injected from the nozzle, it shows a different direction of progress depending on which wind direction is the superior wind direction. In the case of the structure D, the inflow air fell to the right side smaller than the speed of the nozzle injection, and in the case of the structures E and F, the inflow air flowed toward the left side of the injection hole at the wind speed enough to overcome the nozzle injection air. Therefore, it can be seen that the direction of injection of carbon dioxide gas is different depending on the wind speed.

30 cm 높이의 방풍막을 설치한 구조 G, H, I의 경우에서도 풍하측의 방풍막 위로 유입되는 유동이 존재하나, 유입되는 공기가 직접 베드에 도달하지 않고 와류를 일으켜 풍속이 감소된 형태로 베드 주변 공기와 노즐에서 분사되는 탄산가스의 유동에 영향을 주었다. 따라서 30 cm 높이의 방풍막 설치가 15cm 높이의 방풍막 설치에 비해 베드 위쪽의 탄산가스 보존효과가 더 큰 것으로 나타났다. In the case of G, H, and I, which have a 30 cm-high windshield installed, there is a flow that flows over the windshield on the lower side of the wind. It affected the flow of carbon dioxide gas from the surrounding air and the nozzle. Therefore, the installation of the 30 cm high windscreen showed a greater effect of preserving carbon dioxide gas on the bed than the 15 cm high windscreen.

또한, 베드 위의 평균 풍속은 다음 [표 2]와 같다.In addition, the average wind speed on the bed is shown in the following [Table 2].

[표 2]TABLE 2

구분division 위드 브레이크의 높이Weed Brake Height 0 cm0 cm 5 cm5 cm 10 cm10 cm 15 cm15 cm 30 cm30 cm 풍속Wind speed 0.5m/s0.5 m / s -- 5050 20.520.5 9.19.1 9.19.1 1.0m/s1.0 m / s -- 46.146.1 13.513.5 5.65.6 5.65.6 1.5m/s1.5 m / s -- 46.646.6 14.314.3 7.57.5 4.54.5 AverageAverage -- 47.647.6 16.116.1 7.47.4 6.46.4

모든 구조에서 방풍막 미설치 경우에 비하여 높이 15 cm의 방풍막을 설치한 경우 풍속이 평균 93% 정도 감소하여 설치의 효과가 뛰어났지만 30 cm의 방풍막을 설치한 경우에는 15 cm높이로 설치한 경우에 비하여 평균적으로 약 1%가 추가로 감소하고 있어 설치하는 비용에 대한 효과가 점차 감소한다. 이는 방풍막 설치 높이에 따른 효과가 선형적으로 증가하지 않기 때문에 설치비용 등을 고려한 적정 수준의 설치 높이를 선택하여야 한다는 것을 확인할 수 있었다.In all structures, the wind speed was reduced by 93% on average when the windscreen was installed with a height of 15 cm compared to the case where no windscreen was installed, but the installation effect was excellent. However, when a 30cm windscreen was installed, the height was 15 cm. On average, an additional 1% is being reduced, gradually reducing the effect on installation costs. This is because the effect of the height of the windscreen installation does not increase linearly, it was confirmed that an appropriate level of installation height should be selected considering the installation cost.

도 3은 CFD 분석 결과 중 베드 상의 탄산가스 농도 분포를 나타낸 것으로서, 평균적으로 윈드 브레이크의 설치높이 15 cm에서는 윈드 브레이크 미설치시에 비하여 약 10배 탄산가스 농도의 증가효과가 있었고, 설치높이 30 cm에서는 미설치시에 비하여 약 18배의 증가효과가 있어 윈드 브레이크 설치가 탄산가스 농도보존에 효과적임을 알 수 있었다. 같은 윈드 브레이크 높이에서 1.0 m/s와 1.5 m/s의 풍속조건일 때의 차이가 앞에서 살펴본 공기유동장의 변화에서는 2% 정도로 크게 두드러지지 않았던 것에 비하여, 보존된 탄산가스 농도를 비교하였을 때에는 보존효과 상승이 80% 정도로 보다 확연하게 나타났다. Figure 3 shows the distribution of carbon dioxide concentration on the bed of the CFD analysis results, on the average 15 cm in height of the installation of the wind brakes had an effect of increasing the carbon dioxide concentration of about 10 times compared to the non-wind brake installation, at an installation height of 30 cm It was found that the wind brake installation is effective for preserving the carbon dioxide concentration because it has an increase effect of about 18 times compared with the non-installation. Preserved carbon dioxide gas, while the difference between wind speeds of 1.0 m / s and 1.5 m / s at the same wind brake height was not as prominent as the 2% change in the air flow field discussed earlier. When the concentrations were compared, the increase in the preservation effect was more obvious at 80%.

딸기의 경우 일반적으로 같은 일사량 조건에서 탄산가스 농도가 600 내지800 ppm일 때 광합성이 최대로 일어난다고 알려져 있기 때문에 본 연구에서 가정한 평균 실내 풍속이 1.0 m/s 인 온실 내에서는 탄산가스 농도를 650 ppm 가량 보존할 수 있는 30 cm 의 윈드 브레이크의 설치가 적당한 것으로 확인되었다.Strawberry is generally known to have the highest photosynthesis when the carbon dioxide concentration is 600 to 800 ppm under the same insolation conditions. Therefore, the concentration of carbon dioxide in greenhouses with an average indoor wind speed of 1.0 m / s is assumed to be 650. It was found that a 30 cm wind brake installation suitable for storing about ppm was suitable.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various ordinary knowledge of the present invention may make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions should be considered to be within the scope of the following claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기를 나타내는 요부 사시도.1 is a perspective view showing a main part showing a cultivator for improving carbonic acid fertilization efficiency according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 2는 CFD 측정 결과 중 공기유동장을 나타내는 그래프.Figure 2 is a graph showing the air flow field of Figure 2 CFD measurement results.

도 3은 CFD 분석 결과 중 베드 상의 탄산가스 농도 분포를 나타내는 그래프.Figure 3 is a graph showing the carbon dioxide concentration distribution on the bed of the CFD analysis results.

Claims (6)

길이방향으로 연장되고, 상부 개방형의 표면에 재배 공간이 마련된 베드;A bed extending in the longitudinal direction and provided with a cultivation space on an upper open surface; 상기 베드의 양 측단부에 길이방향을 따라 높이 방향으로 각각 연장된 윈드 브레이크; Wind brakes each extending in a height direction along a longitudinal direction at both side ends of the bed; 상기 베드의 표면으로부터 이격 배치되고, 표면에 복수의 분사홀이 형성된 공급 파이프; A supply pipe spaced apart from the surface of the bed and having a plurality of injection holes formed on the surface thereof; 상기 재배 공간 내에 위치된 탄산가스 농도 측정 센서; 및A carbon dioxide concentration measurement sensor located in the cultivation space; And 상기 측정치와 기준치를 비교하여 탄산가스 공급량을 조절하는 제어부를 포함하고,It includes a control unit for adjusting the carbon dioxide gas supply amount by comparing the measured value and the reference value, 상기 파이프 내를 유동하는 탄산가스가 분사홀을 통하여 베드의 재배 공간으로 분사되는 것을 특징으로 하는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기.And a carbon dioxide gas flowing in the pipe is injected into the cultivation space of the bed through the injection hole. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 윈드 브레이크의 높이는 20 내지 40cm인 것을 특징으로 하는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기.The height of the wind brake is a cultivator for carbonic acid fertilization efficiency enhancement, characterized in that 20 to 40cm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 윈드 브레이크는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 및 초산비닐로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기.The wind brake is a cultivator for carbonic acid fertilization efficiency enhancement, characterized in that formed of at least one selected from the group consisting of polyethylene, polyvinyl chloride and vinyl acetate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 재배 공간에 위치되며, 요부 및 철부를 포함하는 재배토양을 추가로 포함하되,Located in the cultivation space, and further comprising cultivated soil including recesses and convex, 상기 재배토양의 철부에 딸기가 재배되고, 상기 재배토양의 요부에 공급 파이프가 배치되는 것을 특징으로 하는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기.Strawberry is grown on the convexity of the cultivated soil, the planting apparatus for carbonic acid fertilization efficiency enhancement, characterized in that the supply pipe is disposed in the recess of the cultivated soil. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 윈드 브레이크의 높이를 조절할 수 있는 높이 조절 수단을 추가로 포함하되,Further comprising a height adjustment means for adjusting the height of the wind brake, 상기 높이 조절 수단은, 상기 윈드 브레이크를 승강 또는 하강시키는 구동부 및 상기 구동부를 조작하는 작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산시비 효율 증진을 위한 재배기.The height adjusting means, the cultivator for carbonic acid fertilization efficiency enhancement, characterized in that it comprises a drive for raising or lowering the wind brake and the operation for operating the drive. 삭제delete
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