KR101231624B1 - 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재배베드의 상부에 설치된 엘이디 광원으로 색소식물을 재배하며 다수개의 재배베드가 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀에 다단으로 설치되어 있어 단위면적당 재배효율을 높이고 좁은 공간에서 수경재배할 수 있는 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치에 관한 것이다.

Description

엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치{agreculture apparatus}

본 발명은 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재배베드의 상부에 설치된 엘이디 광원으로 색소식물을 재배하며 다수개의 재배베드가 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀에 다단으로 설치되어 있어 단위면적당 재배효율을 높이고 좁은 공간에서 수경재배할 수 있는 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치에 관한 것이다.

원예작물 생육을 위한 16종류의 원소는 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 황, 철, 망간, 붕소, 아연, 구리, 몰디브덴, 염소가 필요하며, 탄소, 수소, 산소는 자연에서 얻고, 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 황과 같은 6가지 원소는 다량으로 흡수된다.

배양액이 갖추어야할 조건은 필수 무기양분을 함유할 것, 뿌리에서 흡수하기 쉬운 형태로 물에 용해된 이온 상태일 것, 각각의 이온이 적당한 농도로 용해되어 총 이온 농도가 적절할 것, 작물에 유해한 이온을 함유하지 않을 것, 용액 pH 범위가 5.5 ~ 6.5 범위에 있을 것, 값싼 비료를 사용하여 만들 것, 재배기간이 계속되어도 농도, 무기원소간의 비율 및 pH 변화가 적을 것이다.

수경재배의 원수 확보 및 시설 설치를 위하여 용수는 수돗물이며 용수로 사용하려면 잔류 염소를 제거해야 하고, 물 1,000L에 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃5H₂O) 2.5g 첨가하며, 하루정도 두면 자연 소실된다. 수돗물은 pH를 높여서 공급한다. 연속혼합 주입 방식은 혼합탱크가 부착되어 있는 시스템으로 시간, 유량, 센서에 의해 양액의 EC와 pH를 혼합하면서 공급하는 시스템이며, 재배면적에 상관없이 양액의 농도와 공급횟수를 다양하게 제어할 수 있는 시스템으로 현재 고형배지경에서 가장 많이 보급되고 있고 자동조절시스템은 양액의 EC와 pH 센서가 내장되어 정해진 시간과 정해진 양이 자동으로 공급될 수 있어야 한다.

조절시스템의 EC와 pH의 조절오차범위가 1%를 벗어나서는 안되고 센서의 최소 측정범위는 pH는 3~9. EC는 0~5dS/m는 되어야 한다. 센서의 내구연한은 최소 pH는 6개월, EC는 1년 이상 되어야 하며 양액조절 장치는 필요시 컴퓨터와 연결되어 EC, pH 등 각종 데이터를 모니터링 및 출력, 저장할 수 있어야 한다.

농도 관리로서 EC의 개념은 양액의 농도가 pH와 함께 수경재배에 있어서 중요한 조절 대상인 전기전도도(Electrical Conductivity, EC)로 나타난다. 최적의 양액농도 수준은 과채류 2.5 ~3.5dS/m, 절화류 2.0~2.5dS/m, 엽채류 1.5 ~ 2.0dS/m이다. 일사량이 많고 건조한 조건에서는 농도를 기준보다 낮추고 일사량이 적고 습한 조건에서는 높게 관리함으로써 작물의 생육을 보다 원활히 한다. 급액량도 작물별, 계절별, 생육단계별로 달리하고 수분이 많이 요구되면 저농도양액을 다량 공급하고 양분 요구가 높을 경우 고농도로 소량 공급하는 것이 좋다. 시설내의 온도, 습도, 광량을 지속적으로 측정하여 적산온도와 적산일사 등에 실시간으로 반응하여 급액하는 방법도 실용화 되었다.

양액온도 조절은 작물의 생육에 가장 적합한 근권온도가 18~25℃이다. 용존산소 조절로서 용존산소 농도가 낮은 여름철 고기온에는 중요한 관리 대상이 된다. 작물이 생육하는데 최소의 용존산소 농도는 5ppm이며 담액수경과 같이 뿌리가 완전히 양액에 침지되어 있는 경우가 특히 중요한데 산소의 공급을 원활히 하기 위하여 ebb & flow 방식과 같은 시스템도 개발되어 있다. 양액 내 용존산소량을 증가시키기 위해서는 양액통에 양액이 떨어질 때 낙차가 있도록 하여 자연적으로 산소량을 늘리거나 베드의 수위를 일시적으로 낮추어 뿌리가 산에 접촉하도록 하는 방법, 양액의 이동속도와 급액량을 늘리는 것, 공기주입장치의 이용 등이 있다.

수경채소류의 주요 생리장해로서 석회결핍은 상추가 칼슘결핍증으로 잎마름병이 생기고, 오이는 어린잎이 가장자리부터 황화되고, 토마토는 배꼽썩음병 결실기에 액온이 23℃를 넘으면 많이 발생하며, 딸기는 잎끝마름병 양분과다에 약하며 특히 NH4-N 농도가 높으면 저해되기 쉽고 액온이 높거나 배지가 건조해도 발생하기 쉽다.

과채류 재배로서 토마토에서 EC는 1.54dS/m, pH를 6.5pH 4.5이하 강산성에서는 Ca, Mg, K 등 알카리성 염류가 불용화, pH7.0이상에서는 Fe, Cu, Zn 등의 미량원소가 불용화 P와 Cu가 결합 침전되어 흡수가 어렵게 된다. 자동 급액시스템인 Rich-5000을 원예원과 업체가 공동 개발하여 보급되고 있다.

풋고추는 작물별, 계절별, 생육단계별로 적합한 배양액의 적정농도가 달라지고, 녹광 표준농도구 (EC 1.7 ~1.8)봄에는 (EC 2.0~2.1) 여름에는 (EC 0.9~1.0), 가을에는 (EC 1.7~1.8), 겨울에는 (EC 1.7~2.5), pH는 6.0~6.5, 정식은 180~200 X 40~50cm, 생육정온 낮 25~28℃, 밤 18~22℃ 지온은 20~23℃이다. 밤에는 16℃이상유지된다.

오이는 춘계에는 EC 2.0~2.3 하추계에는 EC 1.6~1.7 동계에는 EC 2.3~2.4 pH는 7.0가 바람직하다. 딸기에서 EC는 0.5~0.6정도, 개화후 착과비대기에는 1.0~1.2, pH는 5.8~6.2, 실내온도가 30℃ 이상 되지 않게 환기하고 15℃ 이상 유지한다. 착색단고추는 양액의 농축을 제조할 경우 반드시 두 개 이상의 탱크에 분리하여 제조해야하며, A탱크에는 칼슘비료를 B탱크에는 인과 황이 함유된 비료를 넣어 칼슘과 인 또는 칼슘과 항이 결합하지 않도록 해야 한다.

엽경채류재배로서 상추는 호냉성 식물로 서늘한 기후조건에서 생육이 왕성하여 발아와 생육적온이 15~20℃이다. 종자는 광발아성이므로 파종할 때 복토를 얇게 하는 것이 발아율을 좋게 하며 상추는 고온에서 꽃눈이 생기고 장일조건에서 꽃대가 올라온다. 상추 수량은 온도가 높고 일장이 긴 여름철에 가장 낮으며 광 적응성은 광포화점이 25Klux, 광 보상점은 1.5Klux이다. 약광에서도 잘 견디지만 줄기가 웃자라기 때문에 품질이 떨어지고 꽃대가 빨리 올라와서 여름철 상추 재배시 온도하강을 목적으로 차광을 할 경우에 차광율을 35%이하로 해야 한다. pH는 6.0내외 수경재배에서는 5.0~7.0, EC는 1.2~1.6dS/m인데 여름 1.2dS/m 겨울 1.6dS/m이 생육에 양호하다. 상추 종자는 반드시 냉장고에 냉장보관하고, 냉장보관하면 발아율을 높이고, 우레탄 스펀지에 파종하여 양액육묘를 하거나 플러그 트레이에 파종하여 모를 기름 우레탄 스펀지에 육묘를 할 경우에 초기 발아기에 스펀지가 마르지 않도록 수시로 물을 적셔주어야 균일한 발아를 기대할 수 있다. 수펀지 육묘할 때 주의할 점은 발아후 곧바로 배양액으로 교체 해주어야 하는데 발아할 때 까지는 씨앗 자체의 영양분으로 생육을 시작하지만 발아가 끝나면 떡잎의 영양분을 모두 소모하였으므로 외부에서 인위적인 영양분 공급이 필요하다. 육묘기간은 일장이 짧고 온도가 낮은 겨울철은 30일 가량, 여름철은 25일 정도 육묘하면 정식 할 수 있는 본엽 4~5매의 생육을 보이며 어떠한 경우라도 육묘 배드의 배양액은 순환을 시켜 배양액 내 용존산소량을 5ppm이상 되게 한다.

수경재배 상주의 재식거리는 15X15cm 또는 15X20cm가 무난하며 재식판 두께는 20mm스트로폼을 사용, 물높이는 10cm안으로 유지시키며 순환펌프의 동작은 담액순환식의 경우 간단한 ON/OFF 동작을 타이머로 관리한다.

상추는 질산태질소보다 암모늄태질소를 먼저 흡수하기 때문에 생육초기에 pH가 내려가고 암모늄태질소가 고갈되고 나면 질산태질소를 흡수하면서 pH가 다시 올라가는 특성을 보인다. 수경상추에서 생리장해는 여름철 잎 가장자리가 적갈색으로 타 들어가는 잎끝마름증이 가장 문제 되고 있다. 근본적으로 pH를 5.5~6.5 범위, EC는 1.2dS/m 이하로 관리하고, 35% 이내의 차광을 하며 액온은 20℃이하로 관리해야 한다. 수확은 잎 길이가 15cm 내외 것이 소비자 기호도가 높다.

쑥갓은 독특한 향기와 풍미가 있어 쌈용으로의 소비와 거의 모든 탕류에 들어가고, 국화과 작물로써 15~20℃에서 발아와 생육이 좋은 호냉성 채소로 내서성도 강하여 여름철에도 왕성한 생육을 보이며 겨울철에도 10℃이상에서 생육한다. 배양액의 최적 pH는 5.5~6.0이며, pH 5.0~7.0까지 무난한 생육 가능, 고온 장일에서 꽃눈이 형성되고 꽃대가 올라온다. 기호성이 높은 중엽종 재배가 무난하다. 종자는 밀봉하여 냉장고에 보관하고 우레탄 스펀지육묘, 플러그육묘 1본에 1주씩 가꾸면 줄기가 굵어져서 상품성이 떨어지므로 주당2주씩 키우는 것이 좋다. 재식거리는 10X10cm에 2본씩 심는 것이 좋다. 쑥갓 배양액의 조성은 원예연구소(1997)에서 개발한 쑥갓 전용액과 야마자키 쑥갓 전용액을 사용한다. 배양액 온도는 20~25℃ 내외로 하고 25℃에서 가장 수량이 높았다.

앤디브는 상추와 거의 같은 환경에서 잘 자라는 호냉성 채소로 겨울철 시설재배시 최저 6~8℃에서도 생육할 수 있다. 광 요구도는 상추보다 많은 편이며 저온에 감응하여 고온장일에서 꽃눈이 분화하고 꽃대가 올라온다. 우레탄 스펀지 육묘나 플러그트레이에 육묘하는 것이 좋은데, 초기생육이 상추보다 1주일 더 소요됨. 담액수경재배가 경제적으로 유리하다. 재식거리는 상추와 동일하며 한 홀에 1본씩 심고, 정식 후에는 다소 몸살이 있어 35%이하 차광망으로 2~3일 차광하면 활착에 도움이 된다. 최적 EC는 1.2~1.6dS/m범위이며 여름철에는 1.2dS/m, 겨울철에는 1.6dS/m 배양액 온도 범위는 15~25℃이며 이보다 높으면 추대가 빨라지고 낮으면 생육 속도가 현저히 저하된다. 여름철에 잎 가장자리와 생장점 부위에 갈색으로 잎끝마름 현상이 발생하는데 대책은 상추와 동일하다.

치커리는 수경재배에서는 잎을 이용하는 치커리를 재배한다. 호냉성 채소로서 온도 적응성은 15~20℃에서 발아와 생육이 양호하고 배양액의 pH는 5.5~6.5 범위이며, EC는 1.2~1.6dS/m범위가 양호, 겨울철은 1.6dS/m여름철은 1.2dS/m가 좋다. 재식거리는 상추와 동일하게 15X15cm, 15X20cm이고, 정식한 베드는 2~3일간 35%이하 차광망으로 피복하여 치커리가 근권부가 배양액에 적응하도록 도와준다. 배양액 온도 범위는 15~25℃이며 이보다 높으면 생육이 빨라지면서 추대가 빨라지고 낮으면 생육속도가 현저히 저하된다. 여름철 강광에서는 잎 가장자리가 타서 상품성을 떨어뜨리는 일소현상이 나타나므로 35%이하 흑색 차광망 재배도 가능하다.

갓은 보라색이나 적색 갓은 색깔이 화려하여 구미를 당기게 한다. 배추와 엽채류 중에서 고온에 제일 잘 견뎌서 내서성은 강하지만 추위에는 약한 편이다. 장일조건에서 꽃눈이 분화되고 추대가 촉진 된다. 씨앗의 발아적온은 20~25℃이며 호광성 종자이므로 복토는 얕게 하고, 배양액의 pH는 5.5~6.8이 적당하며 산성에서 쉽게 쇠약해진다. EC는 1.5~2.5dS/m 범위이며 여름철은 낮게 겨울철은 높게 관리한다. 우레탄 스펀지 육묘하고 본엽이 4매 내외가 되도록 육묘하며 기간은 3~4주가 소요된다. 우레탄 스펀지 육묘할 때는 배양액의 1/2의 농도로 묽게 타서 한다. 정식은 씨를 뿌린 후 3~4주가 경과되면 본엽이 4매 되면 옮겨 심는데 재식거리는 상추와 동일하고 한 홀에 1본씩 심는다. 베드 후 몸살을 줄이기 위해 35%차광망으로 2~3일 피복하는 것이 좋다. 수경재배로 인한 생리장해는 적색이 잘 나타나지 않을 수 있다.

잎 겨자는 배추과 작물의 하나로써 내서성과 내한성이 강해 저온에서 꽃눈분화가 이루어지고 이후에는 고온장일에서 추대하며 pH 5.5~6.8 범위에서 생육이 양호하다. 모 기르는 기간은 25~30일 정도이며, 잎 수는 4~5매 가량 키우고 플러그 육묘나 우레탄스펀지 육묘하며 1홀에 1본씩 정식한다. 생리장해로는 고온 다습한 기상조건에서 잎줄기가 물러지면서 심한 악취가 나며 썩는다.(연부병) 연부병이 발생하면 발생된 포기를 즉시 뿌리째 제거하고 질산칼슘을 엽면 시비하면 확산을 지연시킬 수 있다. EC는 2.0dS/m 이상이고, 이보다 낮을 때는 엽맥간 황화현상이 발생하고 pH변화도 심하게 나타나 배양액 관리가 어렵게 되므로 EC 2.5dS/m 내외로 맞추어 관리한다. 쌈용 잎겨자 잎 길이가 15cm내외가 알맞다.

청경채는 잎줄기와 잎색이 아름답고 아삭아삭 씹는 맛이 좋아 샐러드나 쌈용으로 이용하며, 호냉성 채소로 서늘한 기후조건에서 생육이 왕성하며 내서성도 강한 편으로 생육적온은 15~20℃ 가량이며 발아적온은 20~25℃이다. 어린모가 13℃ 이하의 저온에 노출되지 않도록 유의한다. pH는 6.0~7.0이며 EC는 2.0~2.5dS/m 잘자란다. 최저 12~13℃의 온도에 연속적으로 감응하고 고온에 이르면 꽃대가 추대한다. 담액수경재배가 유리하며 파종 후 25~30일 가량 지나면 본엽이 4~5매 정도 전개하여 정식할 수 있고 정식거리는 10X15cm, 15X15cm가 좋다. 청경채 전용 배양액은 개발되어 있지 않으므로 같은 배추과 작물인 케일이나 잎브로콜리 배양액재배가 가능하다. 수확은 15cm가 좋다. 노균병은 15℃ 이상의 다습한 상태에서 잎의 기공이나 상처부위를 통해 발병하고, 연부병은 액온이 높아지는 여름철에 주로 발생하는데 고온 다습한 기상조건에서 잎줄기가 물러지면서 심한 악취가 나며 썩는다. 육묘기에 저온에 노출되면 조기에 꽃대가 올라와 잎 수확이 조기에 종료 될 수 있다. 봄 재배 40~50일, 여름재배 30~35일, 겨울재배 40~60일 잎 길이 10cm이면 수확이 가능하다.

미나리는 한방에서 잎과 줄기를 수근이라는 약재로 쓰는데 고열로 가슴이 답답하고 갈증이 심한 증세에 효과가 있고, 이뇨작용이 있어 부기를 빼 주며 강장과 해독 효과가 있다. 이런 미나리는 효능 때문에 녹즙으로도 이용이 크게 늘고 있다.

생육적온은 15~27℃ 정도 생육 최적 배양액 온도는 25~30℃로 높은 온도에서 줄기신장 빠르고 광포화정은 40Klux 가량이며 광보상점은 15Klux이다. 줄기의 신장은 일장의 길이를 12시간으로 결정되며, 추분부터 춘분까지의 동절기에는 일장이 12시간이하이며 일장이 짧으면 줄기 신장을 멈추고 다수의 근출엽이 총생한다. 담액수경재배가 생산성이 좋고 경제적이며 연 8기작 이상 연속재배가 가능하다. 논 미나리 줄기의 채취하여 2~3마디씩 절단하여 육묘 베드에 밀생하도록 치상하여 물을 담아두면 2주일 만에 마디마디에서 새로운 뿌리와 쌔움이 튼다. 이때 베드에 물은 하루 수회 정도 순환시켜 용존산소가 유지되도록 하면 물이 썩지 않고 발근이 양호해 진다. 재식거리는 10X10cm이며, 주간에는 20~25℃로 유지하고 야간에는 10℃ 이상 유지하는데 주간에 30℃이상 고온으로 관리하면 모가 도장하여 불량해진다. pH는 5~7사이가 유지되도록 하며 EC는 1.4~2.0dS/m범위에서 조절해 준다. 생육에 적합한 일장은 14시간 이상의 장일을 필요로 하지만 자연이장으로 볼 때 12시간 이상이면 정상적인 생육을 한다. 전조는 미나리 생장점 1m 상단에 60W 백열등을 1평당 1개씩 설치하여 새벽4시부터 일출 때까지, 저녁은 일몰에서 밤 10시까지 백열등을 켜주어 1일 일장이 16시간이 되게 해준다. 온도관리는 30℃이상의 너무 고온이 되면 하엽이 누렇게 색깔이 바래고 연약하게 되므로 환기에 유의하여 20~23℃ 정도에 온도를 유지하도록 한다. 정식 후 20일이 경과하면 초장이 30cm이상 자란다.

삼엽체는 파드득나물이라고 불리는 삼엽채는 반디나물이라 불리는 참나물과 구별된다. 진한 향기가 있어 쌈용, 나물 등으로 소비가 늘고 있다. 호냉성 채소로써 10~20℃에서 생육이 가장 양호하며 내서성과 내한성이 약하고 서리에 지상부가 고사하지만 지하근은 내한성이 강하다. 발아는 8℃ 이상에서 발아하고 최적 발아온도는 20℃이고 변온에서 잘 발아한다. 최적 pH는 6.0~6.5이지만 5.0~7.0범위에서도 생육이 양호하다. 발아율을 높이기 위해서 종자를 냉장 보관하고, 씨앗은 2일 가량 물에 담가 휴면물질을 제거하는 것이 좋은데 종자를 담근 물은 하루에 2~3차례 새로운 물로 교환해 준다. 파종은 우레탄 스펀지나 플러그 트레이에 파종한 후 5~7일이면 발아하며 온도는 20℃를 유지한다. 육묘일수는 20~25일 소요되고 담액수경재배가 유리하며, 정식거리는 10X15cm이고, 생육적온은 22℃ 전후가 알맞고 특히 여름철 고온에 대한 대책이 요구되며 6~8월에는 35% 차광망을 피복하여 강광을 피해준다. 최적 pH는 5.5~6.0이고, EC는 1.0~1.5dS/m가 적당한데 여름철은 1.0dS/m 수준으로 낮게 관리하며 겨울철은 1.5dS/m 높게 관리한다. 삼엽채의 생육적온은 22℃ 내외이므로 겨울철 온도관리와 여름철 온도 하강에 주의한다. 전조시간은 일장이 13시간 이상 되도록 해주는데 일장의 길이에 따라 부족한 시간만큼 아침, 저녁으로 일출 3시간 전부터 일출까지와 일몰부터 3시간 전조하여 하루 6시간 가량을 늘려주는 전조를 실시한다. 30Klux이상 확보 가능하다. 전조 시작 20~25일후 본엽이 7매 초장은 20cm 이상되어 수확 할 수 있으며 온도가 낮을 경우 생육기간이 다소 길어진다.

샐러리는 쌈용으로 소비가 늘어나면서 수경재배 면적도 늘어나고 있다. 발아 적온은 15~20℃로 이보다 낮거나 25℃보다 높으면 발아율이 현저히 떨어진다. 꽃눈분화와 추대는 15℃ 이하에서 이루어진데 고온장일에서 이루어지므로 유의하여야 하며 꽃대가 올라오면 잎줄기 잎자루에 바람이 들어 딱딱해진다. 광 포화점은 40Klux정도이며 여름철에는 오히려 차광을 하여야 하는데 35% 이하의 흑색차광망의 피복이 필요하다. 겨울철 파종시 육묘 기간에 15℃ 이하의 저온관리를 피해야 하고 본드 배드에서 고온장일로 접어드는 여름철에 추대 등을 주의해야 한다. 생육일수는 90일 내외 이다. 종자는 작고 미세할 뿐만 아니라 발아율이 낮고 발아기간도 길어 발아기간이 발아적온인 20~25℃로 유지할지라도 10~20일이 소요되어 발아 소요일수가 매우 길다. 모 기르는 기간도 길어서 60~90일이 소요되므로 육묘 과정이 길고 매우 중요한다. 샐러리는 녹식물 춘회형이므로 육묘에 16℃ 이하에서 꽃눈 분화되므로 육묘시 야간에 최저 16℃ 이하로 내려가지 않도록 주의한다. 정식거리는 30X30cm, 30X40cm가 알맞다. 겨울철에는 일장이 8시간 이하로 짧아지면서 잎과 줄기가 가늘어지며 초장이 짧아진다. 빛이 강한 여름철은 35%이하의 차광재배가 샐러리 생육을 촉진시킨다. 정식 후 온도는 최저 13℃ 이상을 유지해야만 꽃눈 분화와 장다리 발생을 억제할 수 있고 보통 10℃ 이하에서 2주이상 처리하면 꽃눈이 생기므로 주의한다. 다비성 작물로 배양액에 많은 비료가 들어가는데 계절적으로 비료 요구도가 다르므로 계절간에 배양액의 조성을 달리 한다. 호냉성 작물로 봄과 가을의 환경이 생육이 좋고 겨울철은 꽃눈분화 방지와 생육촉진을 위해 15℃을 유지해야 하며 여름철에는 35%의 흑색 차광망 피복과 공중습도를 80% 이상이 되도록 한다.

파슬리는 잎의 길이가 2.5~5cm이며 잎을 생으로 이용하는 파슬리는 심히 오글거린다. 호냉성 채소로 생육적온은 15~20℃로 서늘한 기후에서 잘 자라며 최저 5℃에서도 생육이 계속된다. 발아는 20~30℃ 범위의 변온조건에서 발아가 양호하다.

적정 pH는 5~7정도이다. 수경재배에서는 반드시 모종을 길러야한다. 우레탄 스펀지를 이용해 발아하면 2주간 소요되며 육묘기간은 35~40일 가량 소요된다. 담액수경재배가 좋으며 정식거리는 15X20cm, 15X25cm로 심고 본엽이 10매가 되면 측지가 발생하는데 제거해 주는게 좋다. 양액은 미나리와 동일하다. 잎자루 길이가 12cm 이상 되면 수확한다.

시금치는 생육속도가 빨라 수확에 소요되는 기간이 정식 후 30일 전후이므로 연 10회작도록 가능하며 여름철에는 문제점이 많다. 육묘배양액의 농도는 고온기는 EC 1.2dS/m, 중저온기는 EC 1.5dS/m로 한다. 씨앗이 발아하여 자라는 데는 15~20℃의온도가 적합하다. 온도가 30℃ 이상으로 높아지거나 7℃이하로 낮아지면 발아가 매우 나빠지고 특히 온도가 높아지면 꽃눈이 분화되고 꽃자루가 자라서 상품성이 없어지기 때문에 여름재배는 매우 어렵다. 정식거리는 15X15cm이고, EC는 3dS/m로 한다. 수확 2~3일 전에는 1.2dS/m가 좋고 pH는 6.0~6.5 범위가 이상적이며, 배양액의 온도는 23℃이하로 유지를 하는 것이 좋고 연속급액을 하여 산소를 충분히 공급할 수 있도록 한다.

실파는 잎파의 육묘기간이 15~20일인데 파종은 퍼라이트, 버미큘라이트 및 모래등의 배지에 주뿌림 한 뒤 정식시 깨끗한 물로 씻은 다음 수기경인 경우에는 우레탄 스폰지에 싸서 정식판에 꽂는다. 정식은 10X10cm, EC는 1.8~2.0dS/m하며 육묘 최적온도는 최저 12℃ 전후로 관리하고 여름에도 되도록 시원하게 유지한다.

배양액의 농도는 EC 2.2~2.5dS/m, pH는 5.0~6.0, 배양액의 온도는 최저 14℃, 최고 28℃의 범위에서는 문제가 없다. 배양액의 순환은 기본적은 1시간 주기로 30분 순환, 30분 정지로 하는데 여름철에는 45분 순환 15분 정지로 한다. 온도는 최저 8℃, 최고 35℃ 범위에서 관리하면 문제없다.

잎들깨늠 19개의 지방종중에서 구포재래종의 생육 가장 왕성하다. 액온은 20~26℃, pH는 5.5~6.0범위이다. 바실은 열대 인도지방이 원산지이며 광발아 종자이므로 얕게 파종하며 노지의 경우는 5월초에 뿌린다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서 재배베드의 상부에 설치된 엘이디 광원으로 색소식물을 재배하며, 다수개의 재배베드가 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀에 다단으로 설치되어 있어 단위면적당 재배효율을 높이고, 좁은 공간에서 수경재배할 수 있는 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 다수개의 지지대(12)로 구분되어 다수개의 재배공간(14)이 형성되어 있으며, 상기 지지대(12)에 재배베드(20)가 설치될 수 있도록 형성된 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10); 직사각형 형태로 형성되어 있고, 한쪽 단부에서 다른 한쪽 단부 방향으로 배양액이 흘러내리도록 한쪽으로 경사진 형태로 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)의 지지대(12) 위에 설치되어 있으며, 내부에 배양액흐름 변경막대(22)가 다수개 장착되어 있고, 한쪽 단부에 배양액순환 파이프(50)가 연결되어 있으며, 배양액이 배출될 수 있도록 다른 한쪽에 배출구(24)가 형성되어 있고, 배출구(24)의 하부에 분사구(54)가 있는 분사파이프(52)가 연결되어 있는 다수개의 재배베드(20); 분사파이프(52)에서 배출된 배양액이 상부에서 배출되도록 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)의 바닥칸에 설치되어 있으며, 한쪽에 배양액순환 파이프(50)가 연결되어 있는 배양액탱크(30); 한쪽은 배양액탱크(30)에 연결되어 있으며, 배양액이 공급될 수 있도록 다른 쪽은 재배베드(20)에 연결되어 있고, 하부에 양액혼합탱크(80, 80')가 전자밸브(80-1, 80-2, 80-3)로 연결되어 있으며, 순환펌프(40)가 연결되어 있는 배양액순환 파이프(50); 양액혼합탱크(80, 80')에 연결된 전자밸브(80-1, 80-2, 80-3)와 순환펌프(40)를 조절하며, 제어장치(70)에 연결된 콘트롤러(42); 및 재배베드(20)의 상부에 설치된 엘이디 광원(60)으로 이루어진 가정용 식물배양장치에 관한 것이다.

본 발명의 수경재배 수단은 재배베드의 상부에 설치된 엘이디 광원으로 색소식물을 재배하며, 다수개의 재배베드가 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀에 다단으로 설치되어 있어 단위면적당 재배효율을 높이고, 좁은 공간에서 수경재배할 수 있도록 다단계의 재배베드로 구성되어 있다.

도 1은 본 발명의 식물배양장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 식물배양장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 식물배양장치를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 식물배양장치를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 식물배양장치를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 식물배양장치를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제어장치의 디스플레이부를 도시한 상태도.

본 발명은 다수개의 지지대(12)로 구분되어 다수개의 재배공간(14)이 형성되어 있으며, 상기 지지대(12)에 재배베드(20)가 설치될 수 있도록 형성된 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10); 직사각형 형태로 형성되어 있고, 한쪽 단부에서 다른 한쪽 단부 방향으로 배양액이 흘러내리도록 한쪽으로 경사진 형태로 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)의 지지대(12)위에 설치되어 있으며, 내부에 배양액흐름 변경막대(22)가 다수개 장착되어 있고, 한쪽 단부에 배양액순환 파이프(50)가 연결되어 있으며, 배양액이 배출될 수 있도록 다른 한쪽에 배출구(24)가 형성되어 있고, 배출구(24)의 하부에 분사구(54)가 있는 분사파이프(52)가 연결되어 있는 다수개의 재배베드(20); 분사파이프(52)에서 배출된 배양액이 상부에서 배출되도록 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)의 바닥칸에 설치되어 있으며, 한쪽에 배양액순환 파이프(50)가 연결되어 있는 배양액탱크(30); 한쪽은 배양액탱크(30)에 연결되어 있으며, 배양액이 공급될 수 있도록 다른 쪽은 재배베드(20)에 연결되어 있고, 하부에 양액혼합탱크(80, 80')가 전자밸브(80-1, 80-2, 80-3)로 연결되어 있으며, 순환펌프(40)가 연결되어 있는 배양액순환 파이프(50); 양액혼합탱크(80, 80')에 연결된 전자밸브(80-1, 80-2, 80-3)와 순환펌프(40)를 조절하며, 제어장치(70)에 연결된 콘트롤러(42); 및 재배베드(20)의 상부에 설치된 엘이디 광원(60)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치에 관한 것이다.

본 발명의 가정용 식물배양장치에 있어서 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀은 하부에 다수개의 서랍(92)이 형성된 발아통(90)이 설치된 것을 특징으로 한다. 빛이 필요로 하는 씨앗에는 조명등을 설치하여 일정량의 조명이 비출 수 있도록 하였다.

본 발명의 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치에 있어서 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀은 좌우측 및 전후방면에 커튼(100)를 설치하여 필요한 부분을 감아 올리거나 내려서 빛을 차단 및 실온을 유지하도록 설치된 것을 특징으로 한다. 낮에는 햇빛이 들어오므로 조도를 낮게 조절이 가능하다.

본 발명의 수경재배 수단은 색소식물(200)을 재배하기 위한 재배베드(20)가 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)에 설치되어 있으며, 단위면적당 재배효율을 높이기 위해 통상의 방법을 이용하여 다단계의 재배베드(20)로 구성되어 있다.

본 발명에서 다단계의 재배베드(20)는 한쪽으로 경사진 형태로 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)의 지지대(12) 위에 설치되어 있어 한쪽 단부에서 다른 한쪽 단부 방향으로 배양액이 흘러내리도록 제작되어 있다. 본 발명에서 다단계의 재배베드(20)는 내부에 배양액흐름 변경막대(22)가 다수개 장착되어 있어 물이 흐르는 방향이 각 칸에서 변경되면서 배양액이 흘러간다. 본 발명에서 다단계의 재배베드(20)는 한쪽 단부에 배양액순환 파이프(50)가 연결되어 있으며, 다른 한쪽에 배출구(24)가 형성되어 있어 배양액이 하부로 배출될 수 있고, 배출구(24)의 하부에 분사구(54)가 있는 분사파이프(52)가 연결되어 있다.

본 발명에서 배양액순환 파이프(50)는 한쪽은 배양액탱크(30)에 연결되어 있으며, 배양액이 공급될 수 있도록 다른 쪽은 재배베드(20)에 연결되어 있고, 하부에 양액혼합탱크(80, 80')가 전자밸브(80-1, 80-2, 80-3)로 연결되어 있으며, 순환펌프(40)가 연결되어 있다. 본 발명에서 양액혼합탱크(80, 80')는 성분이 상이한 양액을 넣고 식물성장에 필요한 정도의 액을 비율로 조절하여 공급하고 전자밸브(80-1, 80-2, 80-3)를 통하여 배양액순환 파이프(50)를 통하여 공급한다.

본 발명의 제어판장치에는 식물의 성장조건을 식물에 따라 데이터를 입력하여 품명을 선택하면 성장조건이 나타내어지고, 실제조건과 비교할 수 있도록 하였다. 즉 품명, PH, EC농도, 수온, 기온, 용전산소, 광원, 일사시간, 일사량, 정식간격, 생육기간, 발아온도, 발아조건의 데이터가 기입력되어 있어 품명을 선택하면 성장조건과 실제조건을 표시하여 사용자가 현재의 식물성장 실제조건과 비교할 수 있도록 제어판장치에서 디스플레이 되도록 한 특징이 있다.

본 발명의 엘이디 광원(60)은 재배베드(20)의 상부에 설치한다. 본 발명의 엘이디 광원을 이용한 색소식물생육장치에 적합한 색소식물은 다양하다. 상기 색소식물에 바람직한 엘이디 광원의 파장으로는 색소식물의 광합성 반응에 이용되는 적색광(600 ~ 700㎚) 중 660㎚, 굴광성과 형태 형성에 이용되는 청색광(400 ~ 500 ㎚) 중 450㎚, 발아 및 화아 현상에 관여하는 피토크롬계(phytochrom) (650 ~ 740 ㎚) 중 730㎚의 원적외색광이 있다. 상기 파장의 엘이디 광원을 이용할 경우 색소식물로부터 색소 생합성량을 크게 향상시켜 고농도 색소를 함유한 색소식물을 재배할 수 있어 식물 유래 천연색소의 대량 생산이 가능할 뿐만 아니라 전력소비를 줄일 수 있어 경제성 있는 색소식물생육장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 색소식물생육장치에서 엘이디의 조사와 함께 식물생육에 제공되는 배양액의 장시간 사용을 위해 자외선 살균장치 및 오존 살균장치를 구비하여 배양액을 재사용할 수 있다. 본 발명의 장치에서 식물체의 빠른 성장을 유도할 수 있도록 배양액의 용존산소 공급장치를 배양액 탱크(30) 안에 설치하여 용존산소량을 일정하게 유지하여 주는 것이 바람직하다.

본 발명의 장치 내에서 일어나는 식물의 생육단계 및 돌발 상황 등을 원거리에서도 확인할 수 있도록 환경조절룸의 적당한 측면 또는 재배베드의 상부에 USB PC CAM을 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 환경조절룸과 같은 실내에 설치하는 것이 바람직하고, 조도센서(CDS)를 설치하여 엘이디 광량을 측정하고, 콘트롤러(42)나 컴퓨터와 같은 제어장치(70)를 통해 엘이디의 세기 및 시간 등을 자동제어 하도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명은 배양액탱크(30) 내의 배양액의 이온, 용존산소, pH 등을 측정할 수 있는 센서를 설치하는 것이 바람직하다. 본 발명은 배양액 순환파이프(50)를 통하여 배양액이 흘러서 배양액의 재사용이 가능하도록 순환구조를 이루고 있으며 이를 위한 수단으로서 자외선 및 오존 살균장치를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 광폐쇄 공간 내 온도와 습도 조절이 가능한 환경 조절룸에 엘이디 광원 색소식물생육장치을 설치하는 것이 바람직하며 고효율 재배를 위해 원적외색광 730 ㎚, 적색광 660 ㎚, 청색광 450 ㎚으로 구성된 엘이디 램프를 광원으로 선택하여 사용하는 것이 바람직하고, 조도센서(CDS센서)에서 엘이디 광원을 측정하여 최상의 생육환경에 맞도록 엘이디 광원의 세기를 자동제어하는 것이 바람직하다. 본 발명은 엘이디 램프기반과 램프장치 재배시스템을 3단 또는 4단으로 쌓아 배치한 고밀도 식물재배 시스템의 과도한 온도 상승을 방지하기 위해서 냉각팬을 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 수경재배 시스템으로서 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)을 이용한 수경재배 시스템에 산소공급을 원활히 할 수 있도록 분무식 수경재배 시스템을 겸용하는 것이 바람직하다. 본 발명은 제어 알고리즘을 프로그래밍하여 이온, 용존산소, pH, 전기전도도 센서의 각종 신호값을 아날로그/디지털 변환기(A/D Converter)를 통해 컴퓨터로 수신하여 분석하여 각각의 제어변수를 디지털/아날로그 변환기(D/A Converter)를 통해 환경을 조절하여 주는 제어장치(70)를 구성하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명은 재배환경제어 온도습도센서에서 현재의 환경 측정치를 받아 자동으로 최상의 생장 환경조건에 맞는 환경치와 비교하여 식물의 환경을 제어하여 주도록 컨트롤러(42)에 연결하는 것이 바람직하며, 식물 재배에 필요한 배양액의 저장 및 공급을 최적화시킬 수 있도록 하는 배양액 제어 시스템을 갖춘 배양액탱크(30)와 배양액탱크에는 식물에 공급할 용존산소 공급장치와 이온, 용존산소, pH 및 전기전도도를 측정할 수 있는 센서를 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 엘이디 광원 색소식물생육장치 내에서 일어나는 상황과 식물의 생육단계를 USB PC CAM을 이용하여 진단하고 환경설정에 따라 생육상태를 원거리에서도 인터넷 PC를 통하여 색소식물생육장치의 현재 상태를 모니터링할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 식물재배에 이용되는 가시영역의 엘이디 광원은 적외선 영역의 에너지 방사를 거의 포함하고 있지 않기 때문에 광원을 식물체에 근접시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 발명은 엘이디 광원을 식물체에 근접 조사함으로써 식물의 광이용 효율을 높일 수 있다. 또한 본 발명은 재배시스템을 다단식으로 설계할 수 있기 때문에 전체적으로 공간 효율을 극대화시킬 수 있다. 본 발명에서 사용하는 엘이디 광원의 수명은 5만 시간 이상으로서 이것은 1일 12시간 사용할 경우에도 10년 이상 색소식물생육장치을 가동시킬 수 있는 내구성을 지니고 있으며 두께가 수 밀리미터 밖에 안 되는 엘이디 패널로 구성할 수 있어 얇은 시트 상태의 엘이디 광원 장치를 제공함으로써 다양한 공간과 형태에서 식물체의 성장에 적합한 광원만을 제공할 수 있는 장점을 가지고 있다.

본 발명의 엘이디 광원 색소식물생육장치 시스템을 이용하여 다양한 색소식물을 플러그판에서 파종 후 20일 재배한 결과 엘이디를 조사하여 재배한 식물체는 형광등을 광원으로 이용하는 기존의 온실에서 재배한 식물과 외형적인 성장속도를 비교한 결과 색소식물의 종류에 따라 최대 1.8 ~ 2.6배의 성장 빠른 성장속도를 보였다. 또한 형광등을 광원으로 이용하는 기존의 온실에서 재배한 색소식물의 색소 및 비타민 함유량을 비교한 결과 엘이디 광원을 조사한 식물은 색소식물 1kg당 색소함량이 색소식물의 종류에 따라 3.5 ~ 5.3 브릭스%가 증가하였고, 색소식물 1 kg당 비타민 C 함유량은 25~ 38% 증가하였다.

10: 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀 20: 재배베드
30: 배양액탱크 40: 순환펌프
50: 배양액순환 파이프 60: 엘이디 광원
100: 커튼 200: 색소식물

Claims (4)

1. 다수개의 지지대(12)로 구분되어 다수개의 재배공간(14)이 형성되어 있으며, 상기 지지대(12)에 재배베드(20)가 설치될 수 있도록 형성된 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10);
   직사각형 형태로 형성되어 있고, 한쪽 단부에서 다른 한쪽 단부 방향으로 배양액이 흘러내리도록 한쪽으로 경사진 형태로 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)의 지지대(12) 위에 설치되어 있으며, 내부에 배양액흐름 변경막대(22)가 다수개 장착되어 있고, 한쪽 단부에 배양액순환 파이프(50)가 연결되어 있으며, 배양액이 배출될 수 있도록 다른 한쪽에 배출구(24)가 형성되어 있고, 배출구(24)의 하부에 분사구(54)가 있는 분사파이프(52)가 연결되어 있는 다수개의 재배베드(20);
   분사파이프(52)에서 배출된 배양액이 상부에서 배출되도록 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀(10)의 바닥칸에 설치되어 있으며, 한쪽에 배양액순환 파이프(50)가 연결되어 있는 배양액탱크(30);
   한쪽은 배양액탱크(30)에 연결되어 있으며, 배양액이 공급될 수 있도록 다른 쪽은 재배베드(20)에 연결되어 있고, 하부에 양액혼합탱크(80, 80')가 전자밸브(80-1, 80-2, 80-3)로 연결되어 있으며, 순환펌프(40)가 연결되어 있는 배양액순환 파이프(50);
   양액혼합탱크(80, 80')에 연결된 전자밸브(80-1, 80-2, 80-3)와 순환펌프(40)를 조절하며, 제어장치(70)에 연결된 콘트롤러(42); 및
   재배베드(20)의 상부에 설치된 엘이디 광원(60)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀은 하부에 다수개의 서랍(92)이 형성된 발아통(90)과 서랍내 조명등이 설치된 것을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 스테인레스스틸 또는 합성수지 재배틀은 좌우측 및 전후방면에 커튼(100)이 설치된 것을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어장치(70)는
   품명, PH, EC농도, 수온, 기온, 용전산소, 광원, 일사시간, 일사량, 정식간격, 생육기간, 발아온도, 발아조건의 데이터를 입력하여 품명을 선택하면 성장조건과 실제조건을 표시하여 사용자가 현재의 식물성장 실제조건과 비교할 수 있도록 디스플레이 되도록 한 것을 특징으로 하는 엘이디를 이용한 가정용 식물배양장치.
   
   
   

Images