KR101326269B1 - 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치 - Google Patents

식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 줄 호흡과정에서 배출된 이산화탄소에 대한 농도 측정이 장기간 연속적으로 이루어질 수 있도록 하되 줄기가 배치된 챔버 내의 환경 조건은 늘 자연상태가 유지될 수 있도록 하여 식물의 줄기 호흡에 따른 이산화탄소 농도 측정값에 대한 정확도를 높인 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치에 관한 것이다.
이를 위해, 식물의 줄기 호흡에 따른 공기를 수집하여 그 공기에 포함된 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도 측정장치로 내보내는 식물의 줄기 호흡 속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치에 있어서, 식물의 줄기 둘레를 따라 배치되되 상단부와 하단부는 기밀이 유지되도록 줄기에 씰링되며, 외기가 줄기의 표면에 통하도록 개구공이 형성된 챔버;상기 챔버의 일측에 설치되며, 동력을 발생하는 구동부;상기 챔버에 힌지 결합되며, 힌지를 중심으로 회전되면서 챔버의 개구공을 개폐하는 개폐도어;상기 구동부와 개폐도어를 연결하며, 구동부의 동력에 의해 개폐도어를 밀거나 당겨 상기 개폐도어로 하여금 개구공을 개폐시키는 링커;상기 챔버 내의 공기가 이산화탄소 농도 측정장치로 배출되는 관로를 제공하는 공기배출튜브;상기 챔버 내에 설치되며, 챔버 내로 흡입력을 발생하는 공기순환펌프;상기 공기순환펌프를 통해 외기가 챔버 내로 흡입되는 관로를 제공하는 공기흡입튜브:를 포함하여 구성된 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치를 제공한다.

Description

식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치{Automatic air collection chamber for the measurement of stem respiration rate of plants}
본 발명은 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식물의 줄기 호흡을 통해 배출되는 이산화탄소의 농도를 장기간 동안 관측자 없이 연속적으로 측정할 수 있도록 한 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치에 관한 것이다.
녹색식물에 의한 대기권의 탄소를 생물권으로 가져오는 독립영양 고정(fixation)과 탄소를 다시 대기권으로 돌려보내는 호흡(respiration) 사이의 균형을 정량적으로 규명하는 것이 매우 중요하다.
지구상에서의 대부분 호흡활동은 토양 및 식물에서 일어나는데, 토양호흡은 유기잔류물의 분해, 뿌리호흡 및 토양유기물(soilorganic matter)의 느린 분해에 의한 것이라 할 수 있다.
그리고, 식물호흡은 광합성에 의해서 저장된 에너지를 회수하고 세포의 생장과 유지에 사용되는 탄소 골격을 얻기 위해서 탄수화물이나 기타물질이 산화되는 일련의 경로를 말한다.
특히, 고등 식물은 정상적인 대사를 위해서 산소를 필요로 하는 산소성 생물로서, 이들은 생장과 유지에 필요한 에너지와 탄소를 광합성 산물을 산화함으로써 획득한다.
즉, 광합성은 물과 이산화탄소를 원료로 빛에너지를 사용하여 생명체가 요구하는 탄수화물을 만들게 되는데 이 탄수화물을 생물체의 생활에너지로 전환하는 과정을 호흡이라 하며, 이런 호흡은 세포의 세포질과 미토콘드리아에서 일어나고 있다.
한편, 식물은 이산화탄소를 흡수하고 산소를 내보내는 광합성만을 한다고 생각하는 경우가 종종 있지만, 실제로는 식물도 동물과 마찬가지로 하루 24시간 내내 호흡을 한다.
식물도 동물처럼 호흡을 통해 양분을 분해함으로써 생활에 필요한 에너지를 얻으며, 이 과정에서 산소를 흡수하고 이산화탄소를 방출한다.
낮에 식물이 광합성을 할 때도 호흡은 일어나는데, 이때 호흡 과정에서 생기는 이산화탄소는 광합성에 바로 사용되므로 밖으로 나오지 않고 또 광합성의 결과 생성된 산소를 호흡에 바로 이용하기 때문에 산소가 흡수되는 것을 확인할 수 없다.
즉, 낮에는 광합성이 호흡보다 더 활발하게 일어나기 때문에 외관상 이산화탄소가 흡수되고 산소가 방출되므로 낮에는 호흡을 하지 않는 것처럼 보이지만, 실제적으로는 낮에도 식물들은 호흡을 하는 것이다.
그리고, 밤에는 광합성은 일어나지 않고 호흡만 일어나 산소를 흡수하고 이산화탄소를 내보내게 되므로, 식물의 호흡은 쉽게 확인된다.
물론 낮이더라도 빛을 계속 쬐지 못하거나 빛이 약하면 호흡이 광합성보다 우세해져 이산화탄소를 방출하게 되므로 식물의 호흡은 확인이 가능하다.
한편, 식물에서 광합성은 엽록체를 가진 세포가 있는 녹색 부위(주로 잎)에서만 일어나지만, 호흡은 잎, 줄기, 뿌리, 꽃 등을 가리지 않고 식물체의 모든 살아 있는 세포에서 일어난다.
이러한 식물의 호흡작용을 통해, 식물로부터 배출되는 이산화탄소량을 측정하여 삼림 전체의 이산화탄소 수지를 정량적으로 평가하는 연구활동을 수행하게 된다.
이때, 식물로부터 배출되는 이산화탄소 수지에 대한 연구 및 측정은 대부분 식물체의 뿌리나 잎의 호흡에 집중되어 있고, 줄기 호흡에 대한 측정은 매우 드물게 이루어지고 있는 실정이다.
이하, 첨부된 도 1을 참조하여 식물의 줄기로부터 배출되는 이산화탄소 수지를 측정하는 종래 기술에 대하여 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 나무의 줄기 일측에 투명 커버(10)를 씰링하여 설치시킨다.
이는, 줄기의 호흡을 면밀히 관찰하기 위함으로서, 줄기가 호흡하는 동안 외부 요인으로부터 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.
이때, 투명 커버(10)의 일측에는 공기 유입부(20)가 설치되고, 투명커버(10)의 타측에는 공기 배출부(30)가 설치된다.
이때, 도시되지는 않았지만, 투명커버(10)의 내측에는 혼합팬 및 공기 배출펌프가 설치되어, 나무의 호흡과정에서 줄기로부터 배출된 이산화탄소가 혼합된 공기를 공기 배출부(30)로 배출시킨다.
이후, 공기 배출부(30)로부터 배출된 공기는 분석기를 통해 이산화탄소의 농도가 측정되어 식물의 줄기호흡 속도를 측정할 수 있게 된다.
하지만, 상기한 종래 기술에 따른 식물의 줄기 호흡 속도 측정 방법은 다음과 같은 문제가 있었다.
첫째, 줄기의 일측이 밀폐된 상태에서 측정이 이루어지므로, 오래 시간이 지난 후에는 투명 커버(10) 내의 밀폐된 공간에 습기가 발생하는 문제가 있었다.
이와 같이 밀폐된 공간에 습기가 차면, 밀폐된 공간 내의 줄기 표면 세포가 뿌리화가 진행되므로 줄기 호흡이 아닌 뿌리 호흡에 대한 이산화탄소 농도를 측정하는 결과가 된다.
이에 따라, 식물의 줄기 호흡 측정에 대한 정확도가 떨어지는 문제가 있었던 것이다.
둘째, 측정 시간이 일정 시간 지나게 되면, 줄기로부터 배출된 이산화탄소로 인해 밀폐된 공간 내에 이산화탄소의 농도가 짙어지게 된다.
이에 따라, 밀폐된 공간은 자연 상태의 환경과 다른 조건으로 제공되므로, 줄기 호흡 측정에 대한 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.
즉, 단시간 내에 이루어지는 줄기 호흡에 대한 이산화탄소 농도 측정은 상관없으나, 장시간 동안 이루어지는 줄기 호흡 측정에 대한 정확도는 밀폐된 공간의 한계로 인해 떨어지게 되는 것이다.
물론, 일정 시간이 지난 후, 밀폐된 공간에 습기가 발생하면 측정자가 투명커버(10)를 줄기로부터 떼어내어 측정 부위의 환경 조건을 자연 상태로 만들어준 후 재측정할 수도 있지만, 이의 경우 측정자는 측정 장소에 계속 상주해야하는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 투명 커버(10)에 대한 분리 및 재설치 작업을 계속해서 반복해야하는 번거로운 문제가 야기될 수 있다.
셋째, 동일한 자연 환경 조건이라 하더라도, 태양이 비치는 위치, 온도, 풍향 등 여러 조건에 따라 줄기의 둘레는 위치마다 각각 호흡량이 다를 수 있는바, 줄기의 일측만 호흡량을 측정하는 것은 측정에 대한 정확도를 높이기 어려운 문제가 있었다.
대한민국 공개번호 10-2012-0019312
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 줄기 호흡에 의해 발생되는 이산화탄소 수집 위치에 대한 환경 조건이 자연 상태로 지속적으로 유지될 수 있도록 함으로써, 관측자 없이도 이산화탄소 수집이 장기간 동안 연속적으로 이루어질 수 있도록 한 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치를 제공하고자 한 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 식물의 줄기 호흡에 따른 공기를 수집하여 그 공기에 포함된 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도 측정장치로 내보내는 식물의 줄기 호흡 속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치에 있어서, 식물의 줄기 둘레를 따라 배치되되 상단부와 하단부는 기밀이 유지되도록 줄기에 씰링되며, 외기가 줄기의 표면에 통하도록 개구공이 형성된 챔버;상기 챔버의 일측에 설치되며, 동력을 발생하는 구동부;상기 챔버에 힌지 결합되며, 힌지를 중심으로 회전되면서 챔버의 개구공을 개폐하는 개폐도어;상기 구동부와 개폐도어를 연결하며, 구동부의 동력에 의해 개폐도어를 밀거나 당겨 상기 개폐도어로 하여금 개구공을 개폐시키는 링커;상기 챔버 내의 공기가 이산화탄소 농도 측정장치로 배출되는 관로를 제공하는 공기배출튜브;상기 챔버 내에 설치되며, 챔버 내로 흡입력을 발생하는 공기순환펌프;상기 공기순환펌프를 통해 외기가 챔버 내로 흡입되는 관로를 제공하는 공기흡입튜브:를 포함하여 구성된 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치를 제공한다.
이때, 상기 개구공은 챔버의 일측과 양측에 각각 한 개씩 한 쌍으로 형성되며, 상기 개폐도어도 한 쌍으로 제공된 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동부는, 모터와, 모터의 동력을 받아 회전하는 회전축을 포함하고, 상기 링커는 모터의 회전축에 결합된 회전부와, 상기 회전부의 단부로부터 절곡되어 연장된 연장부와, 상기 연장부의 단부로부터 개폐도어를 향해 재절곡되어 상기 개폐도어에 힌지 결합된 결합부로 구성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 챔버 중, 개구공의 둘레에는 씰링부재가 더 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 공기배출튜브 및 상기 공기흡입튜브는 식물의 줄기 둘레를 따라 설치되고, 공기배출튜브 및 공기흡입튜브에는 각각 복수의 배출공 및 복수의 흡입공이 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 챔버의 내부에는 챔버 내의 공기가 공기배출튜브를 통해 원활하게 빠져나가도록 혼합팬이 더 설치된 것이 바람직하다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 예로서, 식물의 줄기 호흡에 따른 공기를 수집하는 공기 수집챔버와, 공기 수집챔버로부터 공기를 흡입하여 공기에 포함된 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도 측정장치를 포함하여 구성된 식물의 줄기 호흡 속도 측정 시스템에 있어서, 나무의 줄기 둘레를 감싸며 한 쌍의 반원 형태로 이루어진 상부프레임과, 상부프레임의 하방에 배치되며 한 쌍의 반원 형태로 이루어진 하부프레임과, 상부프레임 및 하부프레임을 연결하는 수직프레임을 포함하는 지지프레임;상기 상부프레임에 설치되며 동력을 발생하는 구동부;상기 지지프레임의 둘레에 각각 배치되며, 횡단면의 형태가 반원으로 이루어진 한 쌍의 개폐도어;상기 구동부와 개폐도어를 연결하며, 구동부의 회전력에 의해 개폐도어를 들어올리거나 내려놓으면서 개폐도어로 하여금 지지프레임의 일측과 타측을 개폐시키도록 한 링커:를 포함하여 구성된 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치를 제공한다.
본 발명에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 일정시간마다, 챔버 내부에 대한 개폐가 정기적으로 이루어지므로 챔버 내의 환경은 늘 자연상태를 유지하게 된다.
이에 따라, 줄기호흡에 의해 배출되는 이산화탄소 농도 증가량 측정에 대한 정확도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 사계절 기후 변화에 따른 이산화탄소 농도 증가량을 연속적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 챔버의 형태가 식물의 줄기를 둘러싸는 투명 아크릴로 이루어짐으로써, 줄기로부터 배출되는 이산화탄소의 농도 증가량에 대한 측정값의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
즉, 줄기의 어느 일측에서만 배출되는 이산화탄소의 농도만을 측정하는 것이 아니라, 줄기의 둘레로부터 배출되는 이산화탄소가 수집되기 때문에 줄기 각 위치의 환경조건에 따른 이산화탄소 농도를 고르게 수집할 수 있음으로써, 이산화탄소의 농도 증가량에 대한 측정값의 정확도를 높일 수 있는 것이다.
셋째, 구동부 모터의 정,역 회전에 의해 일정시간마다 개폐도어가 챔버의 내부를 자동으로 개폐시킴으로써, 관측자는 측정 식물 주변에 상주할 필요가 없게 된다.
이에 따라, 장시간동안 무인 관측이 가능하게 되므로, 맨아워를 줄일 수 있어 측정식물의 이산화탄소 수집에 대한 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 공기 수집 챔버장치를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치와 이산화탄소 농도 측정장치를 나타낸 구성도
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치를 나타낸 분해사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치를 나타낸 사시도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치가 나무에 설치되어 개폐도어가 열리기 전,후를 나타낸 정면도
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치가 나무에 설치되어 개폐도어가 열리기 전,후를 나타낸 평면도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치를 나타낸 사시도.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 6b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치(이하, '공기 수집 챔버장치'라 함)에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명은 식물의 줄기 호흡을 통해 줄기로부터 배출되는 이산화탄소의 농도 증가량을 측정하여 식물의 줄기 호흡 속도를 연구하고자 한 것이다.
이를 위해, 식물의 줄기 호흡 속도 측정 시스템이 제공되며, 상기 식물의 줄기 호흡 속도 측정 시스템은 줄기로부터 배출된 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도 측정장치와, 식물의 줄기로부터 배출된 이산화탄소를 포함하는 공기수집하여 상기 이산화탄소 농도 측정장치로 내보내는 공기 수집 챔버장치로 구성된다.
이 중 본 발명은 공기 수집 챔버장치에 대한 것으로서, 공기 수집 챔버장치를 설명하기 전 상기 이산화탄소 농도 측정장치에 대해서 간략하게 살펴보도록 한다.
이산화탄소 농도 측정장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 자동 공기 수집 챔버장치에서 수집된 공기를 흡입하는 에어펌프와, 흡입한 공기의 일부만 샘플링하는 가스샘플러와, 샘플링된 공기의 양을 측정하는 가스유량계와, 공기의 이물질을 걸러주는 공기필터와, 샘플링된 공기의 이산화탄소 농도를 측정하는 적외선 분석기와, 샘플링된 공기의 이산화탄소 농도를 일정 시간마다 저장하고, 측정 시스템 전체를 제어하는 제어장치로 구성된다.
한편, 공기 수집 챔버장치는 나무의 줄기 호흡을 통해 배출된 이산화탄소를 포함하는 공기를 수집하여 이산화탄소 농도 측정장치로 보내는 역할을 하며,도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버(100)와, 구동부(200)와, 개폐도어(300)와, 링커(400)와, 공기배출튜브(500)와, 공기순환펌프(600)와, 공기흡입튜브(700)와, 혼합팬(800)을 포함하여 구성된다.
챔버(100)는 줄기의 호흡을 통해 배출된 이산화탄소를 수집하기 위한 공간을 형성하며, 나무의 줄기 둘레에 배치된다.
이에 따라, 챔버(100)와 나무의 줄기 사이에는 소정의 공간이 형성되는데, 이 공간에 줄기로부터 배출된 이산화탄소가 모이게 된다.
그리고, 챔버(100)는 나무의 줄기 형태에 대응되도록 상,하 방향이 개구된 원통형으로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 챔버(100)의 재질은 투명 아크릴로 이루어짐이 바람직하다.
이는, 관측자가 챔버(100) 내의 상태를 용이하게 확인함과 더불어, 줄기로 전해지는 햇빛의 차단을 방지하여 챔버(100) 내의 상태를 자연 상태로 유지하기 위함이다.
그리고, 챔버(100)의 일측에는 챔버(100)의 내부와 외부를 통하게 하는 개구공(110)이 형성된다.
개구공(110)은 외기가 챔버(100) 내로 통하도록 하여 챔버(100) 내의 상태가 늘 자연상태로 유지되도록 하는 역할을 한다.
이때, 개구공(110)은 챔버(100)의 양측에 각각 형성되어 상기 챔버(100)에 한 쌍으로 제공됨이 바람직하다.
그리고, 상기 챔버(100) 중 개구공(110)의 둘레에는 씰링부재(120)가 설치됨이 바람직하다.
이는, 후술하는 개폐도어(300)가 개구공(110)을 차폐하였을 때, 챔버(100) 내의 공간이 효과적으로 밀폐될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 상기 챔버(100)는 일체로 형성된 것이 아니라, 분리된 한 쌍으로 형성된다.
이는, 나무 줄기의 양측에서 덮어씌우는 방법으로 설치될 수 있도록 하여 나무 줄기에 대한 챔버(100)의 설치를 용이하게 하기 위함이다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(100)는 각각의 개구공(110)이 형성된 상태의 한 쌍으로 제공된 것이다.
다음으로, 구동부(200)는 동력을 발생하여 후술하는 링커(400)로 하여금 개폐도어(300)를 밀거나 당겨 개구공(110)을 개폐시키는 역할을 한다.
구동부(200)는 챔버(100)의 외측면에 설치되며, 한 쌍의 개폐도어(300)를 각각 컨트롤할 수 있도록 구동부(200) 역시 한 쌍으로 제공됨이 바람직하다.
구동부(200)는 모터(210)와, 회전축(220)을 포함한다.
이때, 구동부(200)는 챔버(100)의 높이 방향으로 설치되는데, 상부에 설치된 구동부(200)의 회전축(210)은 하방을 향하도록 설치되고 하부에 설치된 구동부(200)의 회전축(210)은 상방을 향하도록 설치된다.
다음으로, 개폐도어(300)는 챔버(100)의 양측에 형성된 개구공(110)을 개폐시키는 역할을 하며, 개구공(110)의 일측에 힌지 결합된다.
이때, 개폐도어(300)의 재질 역시 챔버(100)와 동일한 이유로 투명 아크릴로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 개폐도어(300)의 곡률은 챔버(100)의 곡률에 비해 크게 형성된다.
이는, 상기한 바와 같이 개구공(110)의 둘레에 씰링부재(120)가 설치되어 있으므로, 씰링부재(120)의 두께만큼 개폐도어(300)의 곡률이 커져야 상기 개구공(110)을 원활하게 개폐시킬 수 있게 된다.
다음으로, 링커(400)는 구동부(200)의 동력을 전달받아 개폐도어(300)를 개폐시키는 역할을 한다.
링커(400)는 구동부(200)의 회전축(220)과 개폐도어(300) 사이에 연결되어 설치된다.
링커(400)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축(220)에 결합된 회전부(410)와, 상기 회전부(410)로부터 절곡되어 개폐도어(300)까지 연장된 연장부(420)와, 상기 연장부(420)의 단부로부터 절곡되어 개폐도어(300)에 결합된 결합부(430)로 구성된다.
이때, 결합부(430)는 링커(400)의 설치각에 관계없이 개폐도어(300)의 원활한 개폐가 이루어질 수 있도록 개폐도어(300)의 일측에 힌지 결합된다.
다음으로, 공기배출튜브(500)는 챔버(100) 내의 공기가 이산화탄소 농도 측정장치로 빠져나가는 관로 역할을 하며, 챔버(100) 내에 배치된 나무 줄기의 상단부에 설치된다.
공기배출튜브(500)는 나무의 줄기를 감싸도록 설치되며, 줄기를 향한 부분에는 챔버(100) 내의 공기가 빠져나가기 위한 복수의 배출공(510)이 형성된다.
이때, 챔버(100)의 내부로부터 공기가 빠져나는 힘은 이산화탄소 농도 측정장치에 설치된 에어펌프에 의해 발생된다.
즉, 에어펌프는 공기배출튜브(500)를 통해 챔버(100) 내의 공기를 빨아들여 가스 샘플러로 보내는 것이다.
그리고, 공기배출튜브(500)는 나무의 줄기를 감싼 후, 챔버(100)를 관통해 이산화탄소 농도 측정장치의 가스샘플러에 연결된다.
다음으로, 공기순환펌프(600)는 나무의 호흡을 위해 챔버(100) 내로 공기를 흡입시키는 흡입력을 발생하며, 챔버(100)의 내부에 설치된다.
이때, 공기순환펌프(600)는 챔버(100)의 하부에 설치됨이 바람직하다.
이는, 챔버(100)의 상부에 배치된 공기배출튜브(500)와의 공기 유로에 간섭되지 않도록 하기 위함이다.
다음으로, 공기흡입튜브(700)는 공기순환펌프(600)에 의해 흡입된 공기가 챔버(100) 내로 유입되기 위한 관로이다.
공기흡입튜브(700)는 챔버(100) 내에 배치된 나무 줄기의 하단부에 설치된다.
공기흡입튜브(700)는 나무의 줄기를 감싸도록 설치되며, 줄기를 향한 부분에는 공기가 챔버(100) 내로 흡입되기 위한 복수의 흡입공(710)이 형성된다.
다음으로, 혼합팬(800)은 공기흡입튜브(700)를 통해 챔버(100) 내로 흡입된 공기를 챔버(100) 내에서 골고루 순환되도록 하여 챔버(100) 내에 배치된 나무의 줄기 호흡을 원활하게 하고, 챔버(100)의 하부로 흡입된 공기가 챔버(100)의 상부에 설치된 공기배출튜브(500)를 통해 원활하게 배출되도록 하는 역할을 한다.
이때, 혼합팬(800)은 챔버(100)의 하부에 설치되되, 공기순환펌프(600)의 반대측에 설치됨이 바람직하다.
한편, 도시되지는 않았으나, 나무 줄기 호흡속도에 대한 측정의 정확도를 높이기 위하여 상기 챔버(100)의 외부에는 자연광 상태를 측정하는 광센서가 설치되고, 챔버(100)의 내부에는 온도계가 더 설치됨이 바람직하다.
즉, 자연상태의 환경 조건과 줄기 호흡 속도 간에 상관 관계를 더욱 세밀하고 면밀하게 연구할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 공기 수집 챔버장치의 결합 및 작용에 대하여 설명하도록 한다.
한 쌍으로 제공된 챔버(100)를 나무 줄기의 양측에 각각 배치시킨 후, 클램프(C)를 이용해 서로 분리되지 않도록 고정시킨다.
이때, 나무 줄기의 둘레에는 공기배출튜브(500) 및 공기흡입튜브(700)가 설치되며, 챔버(100)의 내부에는 공기순환펌프(600) 및 혼합팬(800)이 설치된다.
이후, 공기배출튜브(500)는 가스샘플러에 연결되고, 공기흡입튜브(700)는 적외선 분석기에 연결된다.
이와 같이 나무 줄기에 공기 수집 챔버장치의 결합이 완료되면, 이산화탄소 농도 측정장치의 제어장치를 통해 공기 수집 및 수집된 공기에 대한 이산화탄소 농도 측정을 실시한다.
이때, 개폐도어(300)는 챔버(100)의 개구공(110)을 차폐한 상태이며, 챔버(100) 내는 밀폐된 상태이다.
이후, 공기순환펌프(600)에 의해 공기는 공기흡입튜브(700)의 흡입공(710)을 통해 챔버(100) 내로 유입이되고, 챔버(100) 내로 유입된 공기는 혼합팬(800)에 의해 공기배출튜브(500) 측으로 이동된다.
이때, 에어펌프에 의해 챔버(100) 내의 공기는 공기배출튜브(500)의 배출공(510)을 통해 빨려들어가는데, 이때, 공기의 양은 대략 5 ℓmin- 1 이다.
이후 공기는 가스샘플러를 통해 가스 유량계 및 공기필터를 거친 후, 0.7 ℓmin-1 의 유량의 공기만이 샘플링되어 적외선분석기에 의해 이산화탄소의 농도가 측정된다.
이때, 적외선 분석기는 1초마다 샘플링된 공기의 이산화탄소 농도를 측정하고, 10초 간격으로 측정된 평균값을 제어장치에 저장시킨다.
이후, 이산화탄소 농도 측정을 마친 샘플링된 공기와 샘플링되지 못한 나머지 공기는 다시 합해진 상태로 공기흡입튜브(700)를 통해 챔버(100) 내로 유입된다.
이와 같은 일련의 공기 흐름을 통해 나무 줄기 호흡에 의해 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정하게 되며, 이산화탄소 농도가 증가되는 속도를 분석하여 나무의 줄기 호흡속도를 측정할 수 있게 된다.
한편, 개폐도어(300)에 의해 챔버(100)의 내부가 밀폐된 상태로 유지되는 시간 즉, 이산화탄소 농도에 대한 측정이 이루어지는 시간은 120초임이 바람직하다.
이는, 챔버(100)의 내부가 밀폐된 상태로 120초가 넘으면 이산화탄소가 증가하여 챔버(100)의 내부에 이산화탄소가 포화된 상태가 되므로 나무의 줄기 호흡이 정상적으로 이루어지지 않아 나무의 줄기 호흡 속도를 측정하기 위한 이산화탄소 농도 측정값에 대한 정확도가 현저히 떨어지기 때문이다.
따라서, 챔버(100)의 밀폐된 상태가 유지되는 120초 동안 나무 줄기 호흡에 의한 이산화탄소 농도를 측정하게 되며, 120초가 지나면 개폐도어(300)는 구동부(200)에 의해 자동으로 열리게 된다.
이때, 구동부(200)의 회전축(220)이 회전됨에 따라 링커(400)의 회전부(410)가 회전을 하게 되고, 회전부(410)와 일체로 형성된 연장부(420)가 결합부(430)를 연동시키게 되므로 결합부(430)에 연결된 개폐도어(300)가 열리게 되는 것이다.
이후, 개폐도어(300)가 열리면, 챔버(100)의 내부는 환기되면서 다시 자연상태가 된다.
이후, 챔버(100)의 내부가 환기되어 자연 상태로 이루어지면, 개폐도어(300)는 다시 챔버(100)의 개구공(110)을 폐쇄하여 챔버(100)의 내부를 밀폐시키게 되며, 챔버(100)의 내부가 밀폐됨과 동시에 전술한 일련의 공기 흐름이 다시 시작된다.
이때, 개폐도어(300)가 챔버(100)의 내부를 개폐하는 시간은 대략 105초임이 바람직하다.
즉, 챔버(100)의 내부가 자연상태로 바뀌는 시간은 105초 정도이면 충분한 것이다.
한편, 개폐도어(300)에 의해 챔버(100)의 내부가 밀폐되고 개방되는 시간 조절은 이산화탄소 농도측정장치에 설치된 제어장치를 통해 조절이 가능하다.
즉, 상기 제어장치를 통해 구동부(200)의 모터(210) 회전속도를 제어함으로써, 챔버(100)에 대한 개폐도어(300)의 개폐시간을 조절할 수 있는 것이다.
지금까지 설명한 바와 같이 공기 수집 챔버장치는 나무의 줄기를 둘러싸고 있는 챔버(100)에 상기 챔버(100)의 내부를 개폐하는 한 쌍의 개폐도어(300)가 설치된 기술적 특징이 있다.
이때, 개폐도어(300)는 챔버(10))를 기준으로 양측으로 개폐동작이 이루어지는데, 이에 국한되지 않고 개폐도어(300)가 상,하 방향으로 개폐동작이 이루어질 수도 있다.
이를 본 발명의 다른 실시예로 제시하며, 첨부된 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
설명하기에 앞서 본 발명의 바람직한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.
공기 수집 챔버장치는 지지프레임(900)과, 구동부(200)와, 개폐도어(300)와, 링커(400)를 포함하여 구성된다.
지지프레임(900)은 나무의 줄기 둘레를 감싸며, 나무의 줄기 사이에 공간을 형성한다.
지지프레임(900)은 나무의 줄기 형태에 대응되도록 원형으로 이루어지되, 상부와 하부에 각각 한 개씩 상부프레임(910) 및 하부프레임(920)으로 제공된다.
이때, 상부프레임(910)과 하부프레임(920)의 양측은 수직프레임(930)에 의해 연결된다.
이때, 각각의 상부프레임(910) 및 하부프레임(920)은 반원으로 분리되게 형성되는데, 이는 나무 줄기에 용이하게 설치되도록 하기 위함이다.
다음으로, 구동부(200)는 동력을 발생하여 링커(400)로 하여금 개폐도어(300)를 상,하 방향으로 유동시키는 역할을 한다.
이때, 구동부(200)는 모터(210)와 회전축(220)을 포함하며, 상기 회전축(220)은 구동부의 측면에 설치된다.
이는, 구동부(200)의 상부 또는 하부에 회전축이 설치되었던 바람직한 실시예와는 다른 부분이다.
상기 구동부(200) 역시 각각의 개폐도어(300)를 움직일 수 있도록 한 쌍으로 제공된다.
다음으로, 개폐도어(300)는 지지프레임(900)에 의해 형성된 공간을 개폐하는 역할을 하며, 지지프레임(900)의 외측에 배치된다.
이때, 개폐도어(300)의 횡단면은 반원 형태로 이루어지며, 한 쌍으로 제공된다.
각각의 개폐도어(300)는 지지프레임(900)의 일측 및 타측에 각각 배치되며, 지지프레임(900)의 공간을 폐쇄하였을 때 상호 간에 밀착되어 원기둥 형태를 형성하게 된다.
다음으로, 링커(400)는 구동부(200)에 의해 개폐도어(300)를 들어올리거나 내려놓는 역할을 하며, 구동부(200)의 회전축(220)과 개폐도어(300)의 외측면 사이에 연결된다.
링커(400)는 바람직한 실시예와 동일하게 이루어지며, 회전축(220)에 결합된 회전부(410)와, 회전부(410)로부터 절곡된 연장부(420)와, 연장부(420)의 단부로부터 절곡되어 개폐도어(300)에 결합된 결합부(430)로 구성된다.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 수집 챔버장치의 결합 및 작용에 대하여 설명하도록 한다.
이때, 나무 줄기로부터 배출되는 이산화탄소 농도 측정에 대한 일련의 과정에 대해서는 바람직한 실시예와 동일하므로 생략하도록 한다.
상부프레임(910)은 나무 줄기의 상부를 감싸도록 설치되고, 하부프레임(920)은 나무 줄기의 하부를 감싸도록 설치된다.
이때, 나무 줄기와 지지프레임(900) 사이에는 기밀이 유지되도록 씰링된다.
한 쌍의 구동부(200)는 각각 상부프레임(910)의 일측 및 타측에 설치되고, 링커(400)는 구동부(200)의 측면에 설치된 회전축(220)과 개폐도어(300)를 연결한다.
이후, 제어장치의 제어를 통해 구동부(200)의 회전축(220)이 회전을 하게 되면, 회전축(220)에 결합된 링커(400)의 회전부(410)는 회전축(220)을 따라 회전되면서 결합부(430)로 하여금 개폐도어(300)를 들어올린다.
이후, 개폐도어(300) 내부의 환기가 완료되면, 제어장치에 의해 회전축(220)이 역회전 되면서 링커(400)로 하여금 개폐도어(300)를 하방으로 유동시킨다.
이에 따라, 개폐도어(300)의 내부는 폐쇄되며, 이산화탄소 농도 측정을 위한 일련의 과정들이 수행된다.
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치는 나무 줄기를 둘러싸고 있는 챔버의 내부를 자동으로 개폐할 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.
이에 따라, 나무 줄기로부터 배출되는 이산화탄소 농도 측정을 하기 위한 챔버의 내부 환경은 늘 자연상태로 유지될 수 있기 때문에 나무 줄기의 이산화탄소 농도 측정값에 대한 정확도를 높일 수 있다.
또한, 개폐도어의 개폐동작이 자동으로 이루어짐에 따라, 야외에서 관측자 없이 무인상태로 사계절 및 연간 장기적인 연속 측정이 가능해지므로 측정 작업의 효율성을 높일 수 있다.
100 : 챔버 110 : 개구공
120 : 씰링부재 200 : 구동부
210 : 모터 220 : 회전축
300 : 개폐도어 400 : 링커
410 : 회전부 420 : 연장부
430 : 결합부 500 : 공기배출튜브
510 : 배출공 600 : 공기순환펌프
700 : 공기흡입튜브 710 : 흡입공
800 : 혼합팬 900 : 지지프레임
910 : 상부프레임 920 : 하부프레임
930 : 수직프레임

Claims (7)

  1. 식물의 줄기 호흡에 따른 공기를 수집하여 그 공기에 포함된 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도 측정장치로 내보내는 식물의 줄기 호흡 속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치에 있어서,
    식물의 줄기 둘레를 따라 배치되되 상단부와 하단부는 기밀이 유지되도록 줄기에 씰링되며, 외기가 줄기의 표면에 통하도록 개구공이 형성된 챔버;
    상기 챔버의 일측에 설치되며, 동력을 발생하는 구동부;
    상기 챔버에 힌지 결합되며, 힌지를 중심으로 회전되면서 챔버의 개구공을 개폐하는 개폐도어;
    상기 구동부와 개폐도어를 연결하며, 구동부의 동력에 의해 개폐도어를 밀거나 당겨 상기 개폐도어로 하여금 개구공을 개폐시키는 링커;
    상기 챔버 내의 공기가 이산화탄소 농도 측정장치로 배출되는 관로를 제공하는 공기배출튜브;
    상기 챔버 내에 설치되며, 챔버 내로 흡입력을 발생하는 공기순환펌프;
    상기 공기순환펌프를 통해 외기가 챔버 내로 흡입되는 관로를 제공하는 공기흡입튜브:를 포함하여 구성된 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 개구공은 챔버의 일측과 양측에 각각 한 개씩 한 쌍으로 형성되며, 상기 개폐도어도 한 쌍으로 제공된 것을 특징으로 하는 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 구동부는,
    모터와, 모터의 동력을 받아 회전하는 회전축을 포함하고,
    상기 링커는
    모터의 회전축에 결합된 회전부와, 상기 회전부의 단부로부터 절곡되어 연장된 연장부와, 상기 연장부의 단부로부터 개폐도어를 향해 재절곡되어 상기 개폐도어에 힌지 결합된 결합부로 구성된 것을 특징으로 하는 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 챔버 중, 개구공의 둘레에는 씰링부재가 더 설치된 것을 특징으로 하는 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 공기배출튜브 및 상기 공기흡입튜브는 식물의 줄기 둘레를 따라 설치되고, 공기배출튜브 및 공기흡입튜브에는 각각 복수의 배출공 및 복수의 흡입공이 형성된 것을 특징으로 하는 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 챔버의 내부에는 챔버 내의 공기가 공기배출튜브를 통해 원활하게 빠져나가도록 혼합팬이 더 설치된 것을 특징으로 하는 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치.
  7. 식물의 줄기 호흡에 따른 공기를 수집하여 그 공기에 포함된 이산화탄소의 농도를 측정하는 이산화탄소 농도 측정장치로 내보내는 식물의 줄기 호흡 속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치에 있어서,
    나무의 줄기 둘레를 감싸며 한 쌍의 반원 형태로 이루어진 상부프레임과, 상부프레임의 하방에 배치되며 한 쌍의 반원 형태로 이루어진 하부프레임과, 상부프레임 및 하부프레임을 연결하는 수직프레임을 포함하는 지지프레임;
    상기 상부프레임에 설치되며 동력을 발생하는 구동부;
    상기 지지프레임의 둘레에 각각 배치되며, 횡단면의 형태가 반원으로 이루어진 한 쌍의 개폐도어;
    상기 구동부와 개폐도어를 연결하며, 구동부의 회전력에 의해 개폐도어를 들어올리거나 내려놓으면서 개폐도어로 하여금 지지프레임의 일측과 타측을 개폐시키도록 한 링커:를 포함하여 구성된 식물의 줄기 호흡속도 측정용 자동 공기 수집 챔버장치.
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