KR101242214B1 - 토양 수분 거동 특성을 고려한 관수 제어방법 및 그에 적용되는 깊이 조절형 토양수분퍼텐셜 측정장치 - Google Patents

토양 수분 거동 특성을 고려한 관수 제어방법 및 그에 적용되는 깊이 조절형 토양수분퍼텐셜 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토양에 있어서 서로 다른 깊이에서의 수분 침투 속도를 실시간으로 측정하고 이를 고려하여 관수를 제어하며, 특히 표면과 일정 깊이에 있어서의 토양 침투 특성이 다를 경우 멈춤시간(pause time)에 기반한 추가 관수 시간의 결정을 통해 수분 공급을 효과적으로 제어할 수 있도록 한 관수 제어 방법을 제공하는 한편, 본 발명은 깊이별 수분 침투 특성을 고려한 관수 제어 방법을 구현함에 있어, 서로 다른 깊이에서의 수분 침투 상황을 하나의 기구(one piece)에서 동시에 측정 가능할 수 있도록 함으로써, 관수 제어를 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 깊이 조절형 토양수분압 측정장치를 제공한다.

Description

토양 수분 거동 특성을 고려한 관수 제어방법 및 그에 적용되는 깊이 조절형 토양수분퍼텐셜 측정장치{irrigation method and variable-depth soil tensiometer device applicable to efficient management of soil water movement}
본 발명은 관수 제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토양의 표면과 일정 깊이에 있어서의 토양의 수분 침투 특성을 실시간으로 검출하고 이를 통하여 수분 공급 호스를 통한 수분 공급을 효율적으로 제어하기 위한 실시간 토양 수분 침투 특성에 기반한 관수 제어 기술에 관한 것이다.
최근 지구의 이상기후는 예년과 비슷한 강수량을 보이지만 연중 강수량이 매우 높은 편차를 발생시켜 지역적으로나 계절적으로 홍수 또는 가뭄 문제를 발생시킨다. 따라서 지하수 또는 지표수의 비점오염을 최소화하고 물의 사용효율을 최적화하는 연구에 대한 요구는 과거에 비해 급속히 증가하고 있는 실정이다. 작물재배를 위한 적정 관수 관리는 작물의 수분 스트레스와 과도한 물의 사용을 최소화하고 작물생장에 필요한 양만 적소 적시에 투입하는 것을 의미한다. 필요 이상의 과다관수는 토양 침식을 가중시키고 이동과 용탈에 의해서 지표수와 지하수의 오염을 발생시킬 가능성이 있다. 반면에 부족관수는 재배작물의 생산성과 품질을 저하시킬 수 있다. 미세 또는 점적라인을 이용하는 정밀관수(Precision Irrigation)는 작물 근권부 주변에만 물을 공급할 수 있기 때문에 토양증발 및 지하배수에 의한 손실이 적으면서 작물 생육에 필요한 양만 투입할 수 있는 장점이 있다. 이러한 정밀관수를 위한 시스템은 센서를 이용하여 토양 수분의 함량 또는 퍼텐셜을 측정하여 변량 관수를 하는 즉, 위치별, 시기별 필요한 시기에 필요 수분 양을 투입하는 정밀농업(Precision Agriculture) 개념을 기반으로 한다.
한편, 농업용 시설 하우스 등에서 사용하는 수분 또는 양분 공급의 방식 중에서 근래에 보급이 확대되고 있는 정밀 관수 시스템으로서는 점적관수 시스템 있는데, 상기 점적관수 시스템은 하우스 내의 토양이나 인공 배지에서 필요로 하는 수분이나 양분의 양만큼을 지정하여 그 양이 도달할 때까지 액체를 자동으로 공급하고 목표가 달성이 되면 공급을 중단하는 자동화된 제어 시스템이다.
이러한 자동화된 점적관수 제어 시스템은 사용자가 지정한 일정한 수분의 포화도 또는 그로부터 계산 가능한 기준에 따라 점적호스의 개폐를 결정하여 공급호스에 연결된 개별 점적관들의 수분 공급 여부를 일괄적으로 결정하는 방식이다.
하지만 이러한 방식은 토양의 수분 침투 특성에 따라 토양내의 수분 함량이 과도하게 포화되거나 적정 깊이의 수분 함유의 정도를 고르게 유지하기 어려운 단점이 발견되었다.
특히 토양의 수분 침투 속도가 빠른 경우 충분히 수분이 공급되었음에도 수분 공급을 지속적으로 수행하는 경우가 가장 큰 문제점이었으며, 토양의 수분 침투 특성이 토양의 상태에 따라 변화하는 상황에 효과적으로 대처하기 어려운 단점이 있다고 할 수 있다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 토양에 있어서 서로 다른 깊이에서의 수분 침투 속도를 실시간으로 측정하고 이를 고려하여 관수를 제어하며, 특히 표면과 일정 깊이에 있어서의 토양 침투 특성이 다를 경우 멈춤시간(pause time)에 기반한 추가 관수 시간의 결정을 통해 수분 공급을 효과적으로 제어할 수 있도록 한 관수 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
한편, 본 발명은 깊이별 수분 침투 특성을 고려한 상기의 관수 제어 방법을 구현함에 있어, 서로 다른 깊이에서의 수분 침투 상황을 하나의 기구(one piece)에서 동시에 측정 가능할 수 있도록 함으로써, 관수 제어를 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 깊이 조절형 토양수분압 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 토양으로 수분을 공급하기에 앞서 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)과 상기 토양 표면 부근으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 이격된 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)을 측정이 이루어지는 제1단계(S1)와;
토양으로의 수분 공급을 진행하면서 상기 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달하는지에 대한 판정이 이루어지는 제2단계(S2)와;
토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달할 경우, 설정된 관수멈춤시간(ΔTp) 동안 수분공급을 일시적으로 멈추는 제3단계(S3)와;
관수멈춤시간(ΔTp) 동안에 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달하는지를 판정하는 제4단계(S4)와;
제4단계(S4) 수행과정에서 상기 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달한 것으로 판정되는 경우에는 수분공급을 최종적으로 멈추고, 상기 관수멈춤시간(ΔTp)이 지나도 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달하지 않은 것으로 판정되는 경우에는 추가적인 수분공급이 이루어지는 제5단계(S5)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 관수 제어방법이 제공된다.
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한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 토양 내부의 표면 부근에 위치하여 삼투압 효과를 발생시키는 제1다공질컵과, 상기 제1다공질컵 상부에 구비되며 다공질컵의 삼투압 효과에 의해 수위가 변화하는 비압축성 액체 및 공기가 내부 일정 공간에 수용되는 제1튜브관과, 상기 제1튜브관내의 수위 변화에 따른 압력신호를 압력센서로 전달할 수 있도록 설치되는 제1압력유도관을 포함하는 제1수분퍼텐셜측정기와;
토양 내부의 근권부에 위치하여 삼투압 효과를 발생시키는 제2다공질컵과, 상기 제2다공질컵 상부에 구비되며 다공질컵의 삼투압 효과에 의해 수위가 변화하는 비압축성 액체 및 공기가 내부 일정 공간에 수용되는 제2튜브관과, 상기 제2튜브관내의 수위 변화에 따른 압력신호를 압력센서로 전달할 수 있도록 설치되는 제2압력유도관을 포함하는 제2수분퍼텐셜측정기;를 포함하여 구성되되,
상기 제1수분퍼텐셜측정기는 제2수분퍼텐셜측정기 위에 간극 조절이 가능하도록 설치됨을 특징으로 하는 깊이 조절형 토양수분퍼텐셜 측정장치가 제공된다..
본 발명을 통하여 고안된 장치 및 제어 기술을 적용할 경우 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다
먼저, 깊이에 따른 토양 수분퍼텐셜을 실시간으로 검출하여 자연적으로 확산되는 토양 수분 침투 특성을 파악하고, 이에 맞추어 효과적으로 토양에 대해 수분의 추가 공급을 행할 수 있다.
즉, 토양의 특성에 따른 수분의 침투 속도작물의 특성 및 재배 시기에 따른 수분의 침투속도작물의 깊이에 따른 토양 함수율의 분포와 같이 실시간으로 예측이 불가능한 환경에서 효과적으로 토양에 공급되는 수분의 양을 조절할 수 있다.
또한, 기존의 비례제어 방식에서 문제가 되었던 과다 공급의 문제를 해결함과 동시에 수동 제어 방식의 불편함을 덜 수 있다
상기 기술한 효과를 통하여 수분 공급뿐 아니라 액체 형태로 이루어지는 양분의 공급 제어시스템 등에도 활용할 수 있어 기술적 활용 가치가 매우 크다고 할 수 있다.
그리고, 본 발명은 기존의 센서를 활용하여 간극 조절이 가능한 토양수분퍼텐셜 측정장치를 제공함으로써 관수 제어 기술의 실질적 보급에 크게 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 관수 제어방법을 적용하기 위한 토양 깊이별 토양수분퍼텐셜 측정원리를 설명하는 참고도
도 2는 본 발명의 토양 수분 거동 특성을 고려한 관수 제어방법을 나타낸 흐름도
도 3의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 토양수분퍼텐셜 측정장치의 구성을 보여주는 단면도 및 사시도
이하, 첨부도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 관수 제어방법은, 토양으로 수분을 공급하기에 앞서 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)과 상기 토양 표면 부근으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 이격된 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)을 측정이 이루어지는 제1단계(S1)와; 토양으로의 수분 공급을 진행하면서 상기 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달하는지에 대한 판정이 이루어지는 제2단계(S2)와; 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달할 경우, 설정된 관수멈춤시간(ΔTp) 동안 수분공급을 일시적으로 멈추는 제3단계(S3)와; 관수멈춤시간(ΔTp) 동안에 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달하는지를 판정하는 제4단계(S4)와; 제4단계(S4) 수행과정에서 상기 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달한 것으로 판정되는 경우에는 수분공급을 최종적으로 멈추고, 상기 관수멈춤시간(ΔTp)이 지나도 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달하지 않은 것으로 판정되는 경우에는 추가적인 수분공급이 이루어지는 제5단계(S5)를 수행하도록 구성된다.
여기서, 상기 토양수분퍼텐셜은 그 값이 클수록 수분공급을 많이 필요로 한다는 것을 의미하며, 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)과 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2) 값은 관수 제어가 이루어지는 동안 지속적으로 측정됨이 바람직하다.
그리고, 추가적인 수분공급은 수분 거동 특성에 따라 그 공급량이 결정되며, 상기 수분 거동 특성은 수분침투속도를 고려하여 결정된다.
특히, 상기 수분 침투 속도를 고려한 추가적인 수분공급시간(즉, 추가관수시간)은ΔTa라 하며, 상기 추가관수시간(ΔTa)를 구하는 다음의 [수학식 1]에 의해 결정된다.
Figure 112010075511396-pat00001
여기서, P는 목표치로 하는 근권부의 수분퍼텐셜, P2는 수분공급전 상기 근권부의 수분퍼텐셜, ΔT는 수분공급이 이루어진 실제 관수시간, P2t1 는 수분공급이 멈춘 시점(t1)의 근권부의 수분퍼텐셜, ΔTp는 수분공급을 멈춘 시간(즉, 관수멈춤시간), P2t2 는 수분공급을 멈춘 시간(ΔTp)이 경과한 시점(t2)에 측정한 근권부의 수분퍼텐셜, W는 사용자가 입력하는 가중치를 의미한다.
사용자가 입력하는 가중치 W는, 토양 특성 혹은 작물 특성 등을 고려한 사용자의 선택에 따라 예컨대 적게(0.5), 적당(1.0), 많이(1.5) 등의 값으로 상기의 ΔTa를 구하는 수학식에 반영된다.
그리고, 상기 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)의 목표치(P)와, 상기 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)는 서로 다른 값으로 설정될 수 있다.
한편, 본 발명의 관수 제어방법의 효과적인 적용을 위해서는, 토양 표면부근과 토양 표면으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 이격된 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)을 함께 측정할 필요가 있다.
특히, 작물에 따라 근권부의 깊이가 다를 수 있으므로, 이를 감안하여 토양수분퍼텐셜의 측정 깊이(d)를 조절할 있도록 쌍으로 이루어진 토양수분퍼텐셜 측정장치의 간격 조절 기능이 구비되도록 구성된다.
이를 위해 본 발명의 토양수분퍼텐셜 측정장치는, 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)을 측정하기 위한 제1수분퍼텐셜측정기(1a)와, 제1수분퍼텐셜측정기(1a)에 대해 간격 조절 가능하게 결합되며 토양 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)을 측정하기 위한 제2수분퍼텐셜측정기(1b)로 이루어진다.
이때, 상기 제1수분퍼텐셜측정기는, 토양 내부의 표면 부근에 위치하여 삼투압 효과를 발생시키는 제1다공질컵(10a)과, 상기 제1다공질컵(10a) 상부에 구비되며 다공물질의 삼투압 효과에 의해 수위가 변화하는 비압축성 액체(예; 물) 및 공기가 내부 일정 공간에 수용되는 제1튜브관(10b)과, 상기 제1튜브관(10b)내의 수위 변화에 따른 압력신호를 검출하는 압력센서(도 1 참조)로 전달할 수 있도록 설치되는 제1압력유도관(10c)을 포함하여 구성된다.
그리고, 제2수분퍼텐셜측정기(1b)는, 토양 내부의 근권부에 위치하여 삼투압 효과를 발생시키는 제2다공질컵(11a)과, 상기 제2다공질컵(11a) 상부에 구비되며 다공물질의 삼투압 효과에 의해 수위가 변화하는 비압축성 액체 및 공기가 내부 일정 공간에 수용되는 제2튜브관(11b)과, 상기 제2튜브관(11b)내의 수위 변화에 따른 압력신호를 압력센서로 전달할 수 있도록 설치되는 제2압력유도관(11c)을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 제1수분퍼텐셜측정기(1a)는 상기 제2수분퍼텐셜측정장치 위에 간극 조절이 가능하도록 설치되는바, 상기 제1수분퍼텐셜측정기(1a)와 제2수분퍼텐셜측정기(1b)와의 간극 조절은 상기 제1수분퍼텐셜측정기(1a) 하단부에 너트형 인입부(10d)가 형성되고, 상기 제2수분퍼텐셜측정기(1b) 상단부에 볼트형 관입부(11d)가 형성되어, 상기 너트형 인입부(10d)에 볼트형 관입부(11d)가 조립되도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 관수 제어 방법을 적용한 토양 수분 공급 제어 과정 및 이를 위해 적용하는 토양퍼텐셜 측정장치의 작용을 도 1 내지 도 3을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 수분공급에 앞서 수분공급을 멈출 관수멈춤시간(ΔTp) 및 물 공급량 조절을 위한 가중치 W 등이 입력된다.
사용자가 입력하는 가중치 W는, 예컨대 토양 특성 혹은 작물 특성 등을 고려한 사용자의 선택에 따라 적게(0.5), 적당(1.0), 많이(1.5) 등의 가중치 값으로 식에 반영되어 추가 관수 시간을 조절할 수 있게 되며, 이를 통하여 작물 생육에 따른 물의 공급량 관리를 효율적으로 할 수 있다.
그리고, 토양으로 수분을 공급하기에 앞서서의 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)과 상기 토양 표면 부근으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 이격된 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)의 측정이 이루어진다(S1).
여기서, P1은 토양 표면부근에서 측정한 토양수분퍼텐셜 값으로서 수분공급의 영향에 의해 재빨리 반응하는 특성이 있으며, P2는 근권부에서 측정한 토양수분퍼텐셜 값으로서 수분 공급에 의해 즉각적으로 영향을 받지 않는다.
본 실시 예에서는 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)과 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2) 값의 측정이 제어 초기부터 완료시까지 실시간으로 그리고 지속적으로 이루어짐을 전제한다.
한편, P1 및 P2 측정 이후, 수분공급밸브(도시는 생략함)를 온(on)시켜 토양으로 수분 공급이 이루어지게 되는데, 수분공급이 진행되는 동안 상기 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달했는지 여부가 판정된다(S2).
토양으로 수분을 공급하면서 상기 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달했는지 여부를 판정한 결과, 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달했다고 판정될 경우, 미리 설정된 관수멈춤시간(ΔTp) 동안 수분공급을 멈추게 된다(S3).
그리고, 수분공급 정지시, 수분공급이 이루어진 관수시간(ΔT)에 대한 측정이 이루어짐과 아울러 수분공급이 멈춘 시점(t1)에서의 근권부 토양수분퍼텐셜(P2t1) 값의 측정이 이루어진다.
한편, 관수멈춤시간(ΔTp) 동안 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)은 지속적으로 검출되어 상기 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)을 목표치(P)에 도달하는지 비교하는 과정이 수행된다(S4).
그 결과, 상기 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달했다고 판정될 경우에는 수분공급을 멈춘 상태가 유지되도록 최종적으로 수분공급밸브를 오프(off)시킨다(S5).
그러나, 관수멈춤시간(ΔTp)이 지나도 상기 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달하지 않은 경우에는 관수멈춤시간(ΔTp) 경과 직후의 시점(t2)에서의 근권부의 수분퍼텐셜(P2t2) 측정값을 이용, 수분 거동 특성을 고려한 추가적인 수분공급이 이루어지게 된다(S6).
이때, 수분 거동 특성으로서는 구체적인 예로 수분 침투 속도가 고려되며, 특히 수분 침투 속도를 고려한 추가적인 수분 공급 시간인 추가관수시간(ΔTa)은 전술한 바 있는 아래 수학식에 의해 결정된다.
Figure 112010075511396-pat00002
한편, 본 발명의 관수 제어방법의 효과적인 적용을 위해서는, 토양 표면부근과 토양 표면으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 이격된 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)을 함께 측정할 필요가 있다.
특히, 작물에 따라 근권부의 깊이가 다를 수 있으므로, 이를 감안하여 토양수분퍼텐셜의 측정 깊이(d)를 조절할 있도록 쌍으로 이루어진 토양수분퍼텐셜 측정장치의 간격 조절 기능이 구비되도록 구성된다.
그리고, 본 발명의 토양수분퍼텐셜 측정장치는, 토양수분퍼텐셜 측정이 필요한 지점 부근에 형성된 설치 홀(hole)(미도시)에 삽입 및 인출 가능하게 설치됨이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따르면, 작물에 따라 근권부의 깊이가 달라서 토양수분퍼텐셜 측정 위치를 조절할 필요가 있을 경우, 설치 홀에 설치된 토양수분퍼텐셜 측정장치를 인출한 다음 측정 깊이(d)를 감안하여 제1수분퍼텐셜측정기(1a)와 제2수분퍼텐셜측정기(1b) 사이의 간격을 조절한 다음, 상기 설치 홀에 재설치해 주게 된다.
이 같이 작동 및 설치되는 본 발명의 토양수분퍼텐셜 측정장치는, 깊이별 수분 침투 특성을 고려한 본 발명의 관수 제어 방법을 구현함에 있어, 서로 다른 깊이에서의 수분 침투 상황을 하나의 기구(one piece)에서 동시에 측정 가능할 수 있도록 함으로써, 관수 제어를 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 도와 주게 된다.
참고로, 토양 내의 수분이 적어질 경우에는 다공질컵에서 발생하는 삼투압의 차이가 커짐으로써 비압축성 액체의 수위가 낮아지게 되고, 토양 내의 수분이 증가할 경우에는 다공질컵에서 발생하는 삼투압의 차이가 작아짐으로써 비압축성 액체의 수위가 높아지게 되며, 이때의 수위 변화에 따른 공기압이 압력유도관을 통해 압력센서로 전달된다.
한편, 본 발명은 상기한 실시 예들로 한정되지 아니하며 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한, 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능하다. 예컨대, 본 발명에 있어서, 상기 제1수분퍼텐셜측정기(1a)와 제2수분퍼텐셜측정기(1b)와의 간극 조절을 위한 기구적 구조는 볼트 너트 결합 방식이 아닌 다른 구조도 적응 가능하다. 즉, 텔레스코프(telescope) 구조를 적용한 구조도 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예들에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
본 발명은 토양 내 수분의 침투특성을 고려하여 물의 양을 조절하는 센싱 및 제어기술을 도입하여 관행 수분 과다 투입의 문제를 해결할 수 있으며, 결과적으로 깊이별 토양 수분 계측을 통한 실시간 수분 공급 제어시스템의 보급에 크게 기여할 수 있다.
특히, 본 발명은 물 절약형 정밀 관수 장치나, 물의 흐름 속도 계측에 기반한 관수 제어장치의 요소 기술 개발 및 물과 양분을 동시에 관리하는 관비 재배시스템의 요소 장치 개발에도 이용될 수 있으며, 농산물 관수 장치를 설치 및 보급하는 기업 등에 활용될 수 있으므로 산업상 이용 가능성이 매우 높은 발명이다.
1a:제1수분퍼텐셜측정기 1b:제2수분퍼텐셜측정기
10a:제1다공질컵 10b:제1튜브관
10c:제1압력유도관 10d:너트형 인입부
11a:제2다공질컵 11b:제2튜브관
11c:제2압력유도관 11d:볼트형 관입부

Claims (7)

  1. 토양으로 수분을 공급하기에 앞서 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)과 상기 토양 표면 부근으로부터 깊이 방향으로 일정 거리 이격된 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)을 측정이 이루어지는 제1단계(S1)와;
    토양으로의 수분 공급을 진행하면서 상기 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달하는지에 대한 판정이 이루어지는 제2단계(S2)와;
    토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)이 목표치(P)에 도달할 경우, 설정된 관수멈춤시간(ΔTp) 동안 수분공급을 일시적으로 멈추는 제3단계(S3)와;
    관수멈춤시간(ΔTp) 동안에 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달하는지를 판정하는 제4단계(S4)와;
    제4단계(S4) 수행과정에서 상기 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달한 것으로 판정되는 경우에는 수분공급을 최종적으로 멈추고, 상기 관수멈춤시간(ΔTp)이 지나도 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)에 도달하지 않은 것으로 판정되는 경우에는 추가적인 수분공급이 이루어지는 제5단계(S5)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 관수 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제5단계(S5)의 추가적인 관수는 수분 거동 특성에 따라 그 공급량이 결정되는 것을 특징으로 하는 관수 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수분 거동 특성은, 수분 침투 속도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 관수 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수분 침투 속도를 고려한 추가적인 수분공급은,
    목표치로 하는 수분퍼텐셜을 P, 수분공급전 상기 근권부의 수분퍼텐셜을 P2, 수분공급이 이루어진 실제 관수시간을 ΔT, 수분공급을 멈춘 시점(t1)의 근권부의 수분퍼텐셜을 P2t1, 수분공급을 멈춘 시간 ΔTp, 수분공급을 멈춘 시간(ΔTp)이 경과한 시점(t2)에 측정한 근권부의 수분퍼텐셜을 P2t2, 사용자가 입력하는 가중치를 W라고 할 때,
    추가관수시간(ΔTa)를 구하는 수학식,
    Figure 112010075511396-pat00003

    로부터 계산 되어진 시간만큼 이루어지게 됨을 특징으로 하는 관수 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 토양 표면 부근의 토양수분퍼텐셜(P1)의 목표치(P)와, 상기 근권부의 토양수분퍼텐셜(P2)이 목표치(P)는 서로 다른 값으로 설정될 수 있음을 특징으로 하는 관수제어방법.
  6. 토양 내부의 표면 부근에 위치하여 삼투압 효과를 발생시키는 제1다공질컵(10a)과,
    상기 제1다공질컵(10a) 상부에 구비되며 다공물질의 삼투압 효과에 의해 수위가 변화하는 비압축성 액체 및 공기가 내부 일정 공간에 수용되는 제1튜브관(10b)과,
    상기 제1튜브관(10b)내의 수위 변화에 따른 압력신호를 압력센서로 전달할 수 있도록 설치되는 제1압력유도관(10c)을 포함하는 제1수분퍼텐셜측정기(1a)와;
    토양 내부의 근권부에 위치하여 삼투압 효과를 발생시키는 제2다공질컵(11a)과,
    상기 제2다공질컵(11a) 상부에 구비되며 다공물질의 삼투압 효과에 의해 수위가 변화하는 비압축성 액체 및 공기가 내부 일정 공간에 수용되는 제2튜브관(11b)과,
    상기 제2튜브관(11b)내의 수위 변화에 따른 압력신호를 압력센서로 전달할 수 있도록 설치되는 제2압력유도관(11c)을 포함하는 제2수분퍼텐셜측정기(1b);를 포함하여 구성되되,
    상기 제1수분퍼텐셜측정기(1a)는 제2수분퍼텐셜측정기(1b) 위에 수분퍼텐셜 측정 지점의 간극 조절이 가능하도록 설치되며, 상기 제1수분퍼텐셜측정기(1a)와 제2수분퍼텐셜측정기(1b)와의 간극 조절은, 상기 제1수분퍼텐셜측정기(1a) 하단부에 너트형 인입부(10d)가 형성되고, 상기 제2수분퍼텐셜측정기(1b) 상단부에 볼트형 관입부(11d)가 형성되어, 상기 너트형 인입부(10d)에 볼트형 관입부(11d)가 조립됨에 따라 이루어짐을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 관수 제어방법에 적용되는 깊이 조절형 토양수분퍼텐셜 측정장치.
  7. 삭제
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