KR101370075B1 - 식물재배 시스템 및 그 작동방법 - Google Patents

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Abstract

식물재배 시스템의 일 실시예는, 어류의 서식공간을 제공하고, 상기 어류의 생육에 필요한 물이 유입되고 배출되는 수조; 박테리아를 이용하여 상기 수조로부터 유입되는 상기 어류의 배설물을 포함하는 물을 상기 식물의 재배에 필요한 양분을 포함하는 1차양액으로 변환하는 바이오필터; 상기 바이오필터로부터 상기 1차양액을 공급받아 상기 1차양액에 포함된 고형물질을 여과한 2차양액으로 만들어 배출하는 고체여과기; 상기 고체여과기로부터 상기 2차양액을 공급받아 상기 식물을 재배하고, 상기 2차양액에 포함된 상기 양분의 적어도 일부가 상기 식물에 흡수되어 제거된 3차양액을 배출하는 식물재배장치; 및 상기 수조와 연결되고 상기 식물재배장치로부터 배출되는 상기 3차양액을 상기 수조로 회수하는 양액회수유로를 포함할 수 있다.

Description

식물재배 시스템 및 그 작동방법{Plant Culture System and Operating Method thereof}
본 발명의 실시예는, 고체여과기, 펌프 등을 사용하여 아쿠아포닉스에서도 식물을 대량으로 재배할 수 있는 다층재배구조를 가진 식물재배 시스템 및 그 작동방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
유기농 식물재배에는 여러 가지 방식이 있다. 그 중 아쿠아포닉스(aquaponics)는 양어를 의미하는 acuaculture와 식물의 수경재배를 의미하는 hydroponics를 합친 말로서, 어류의 배설물을 식물의 영양분으로 사용하고, 식물의 생물학적 작용에 의해 자연정화된 물을 어류의 양식에 사용하는 인공 식물재배의 한 방식이다. 아쿠아포닉스는 친환경적인 방식으로 어류의 양식과 식물의 수경재배를 동시에 하면서 유기농 식물을 재배할 수 있다는 점에서 최근 각광받는 식물재배 방식이다.
한편, 어류의 배설물은 인간 또는 다른 동물과 다르게 암모니아 또는 암모늄이 주성분을 이루고 있다. 특히, 암모니아는 물과 혼합되면 물이 포함하는 수소이온 또는 옥소늄 이온과 결합하여 암모늄을 형성하기도 한다.
이러한 암모늄 또는 암모니아는 인간 또는 다른 동물이 분비하는 요소와 달리 식물의 영양분으로 바로 사용하기는 부적합하다. 따라서, 어류의 배설물에 포함되는 암모늄 또는 암모니아를 식물의 영양분으로 사용하기 위해서는 화학적, 생물학적인 메커니즘을 이용하여 질산염으로 변환해야 하는데, 이러한 변환을 이루어주는 장치로 바이오필터(bio filter)가 있다. 바이오필터는 박테리아들이 서식할 수 있는 환경을 제공하고 박테리아들을 이용하여 암모늄 또는 암모니아를 질산염으로 바꾸는 역할을 하고, 아쿠아포닉스에 일반적으로 사용된다.
이러한 바이오필터를 사용하는 아쿠아포닉스에 의해 식물을 대량으로 재배할 수 있다면 친환경, 고효율의 농작물 재배를 실현할 수 있을 것이다.
그러나, 일반적으로 아쿠아포닉스는 어류의 배설물을 포함하는 양액을 사용하므로 고형물질을 많이 함유하고 있다. 따라서, 고형물질로 인해 대량의 양액의 원활한 흐름이 이루어지지 않아 식물의 재배베드가 단층인 단층재배구조에 주로 사용하고, 복잡한 배관 기타 장치를 사용하여 다층의 재배베드를 사용하여 식물을 대량으로 재배하는 다층재배구조에 사용하기는 부적합하다. 또한, 동일한 이유로 다층재배구조에 일반적으로 채용되고 대량의 양액이 필요한 박막수경(Nutrient Film Technique, NFT), 담액수경(Deep Flow Technique, DFT) 등의 재배방식에도 아쿠아포닉스를 사용하기는 부적합하다.
따라서, 아쿠아포닉스가 친환경 식물재배방식이지만, 식물의 대량재배에 부적합한 문제점이 있다. 또한, 일반적인 아쿠아포닉스는 다층재배구조를 가진 식물재배장치를 이용한 식물재배, 담액수경재배, 박막수경재배에 부적합한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는, 고체여과기, 펌프 등을 사용하여 아쿠아포닉스에서도 식물을 대량으로 재배할 수 있는 다층재배구조를 가진 식물재배 시스템 및 그 작동방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
식물재배 시스템의 일 실시예는, 어류의 서식공간을 제공하고, 상기 어류의 생육에 필요한 물이 유입되고 배출되는 수조; 박테리아를 이용하여 상기 수조로부터 유입되는 상기 어류의 배설물을 포함하는 물을 상기 식물의 재배에 필요한 양분을 포함하는 1차양액으로 변환하는 바이오필터; 상기 바이오필터로부터 상기 1차양액을 공급받아 상기 1차양액에 포함된 고형물질을 여과한 2차양액으로 만들어 배출하는 고체여과기; 상기 고체여과기로부터 상기 2차양액을 공급받아 상기 식물을 재배하고, 상기 2차양액에 포함된 상기 양분의 적어도 일부가 상기 식물에 흡수되어 제거된 3차양액을 배출하는 식물재배장치; 및 상기 수조와 연결되고 상기 식물재배장치로부터 배출되는 상기 3차양액을 상기 수조로 회수하는 양액회수유로를 포함할 수 있다.
이때, 상기 식물재배장치는, 다층으로 구비되고 상부에 상기 식물이 재배되는 재배구가 복수개로 배치되는 재배베드들; 상기 재배베드들 각각의 양측에 결합하고, 상기 재배베드들이 상하로 일정한 간격을 두고 정렬되도록 상기 재배베드들을 지지하는 프레임; 상기 각각의 재배베드의 하부에 각각 결합하고, 하측에 위치하는 각각의 재배베드에 상기 식물의 재배에 사용되는 빛을 제공하는 조명부; 일단은 상기 고체여과기와 연결되고 타단은 상기 각각의 재배베드와 연결되며, 상기 고체여과기로부터 공급되는 상기 2차양액을 상기 각각의 재배베드에 공급하는 2차양액공급관; 일단이 상기 재배베드와 연결되고, 상기 재배베드로부터 배출되는 상기 3차양액이 흐르는 3차양액배출관을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 바이오필터는, 상기 어류의 배설물에 포함된 암모니아 또는 암모늄을 아질산염 또는 질산염으로 변환하는 박테리아들과, 상기 박테리아들이 서식하는 투수성 물질이 적층된 충전물을 포함하는 것일 수 있다.
식물재배 시스템의 다른 실시예는, 어류가 서식하는 수조; 상기 수조의 물을 공급받아 여과하는 필터; 상기 필터에 의해 여과된 물을 펌핑하는 펌프; 각각 식물이 재배되는 복수의 재배베드를 구비한 식물재배장치; 일단이 상기 펌프와 연결되고, 타단은 복수로 분기되어 상기 식물재배장치의 각 층 재배베드로 상기 펌프에 의해 펌핑된 양액을 공급하는 공급유로; 및 일단은 상기 식물재배장치와 연결되고 타단은 상기 수조와 연결되어, 상기 식물재배장치의 양액을 상기 수조로 회수시키는 양액회수유로를 포함할 수 있다.
식물재배 시스템 작동방법의 일 실시예는, 수조로부터 어류의 배설물을 포함하는 물이 바이오필터로 유입되는 단계; 상기 바이오필터에서 제1박테리아를 이용하여 어류의 배설물에 포함된 암모니아 또는 암모늄의 적어도 일부를 아질산염으로 변환하는 단계; 상기 바이오필터에서 제2박테리아를 이용하여 상기 아질산염의 적어도 일부를 질산염으로 변환하여 상기 질산염을 포함하는 1차양액을 만드는 단계; 상기 바이오필터로부터 상기 1차양액을 공급받아 고체여과기를 통해 상기 1차양액에 포함된 고형물질을 여과한 2차양액을 만드는 단계; 상기 고체여과기로부터 상기 2차양액을 공급받아 상기 식물을 재배하고, 상기 2차양액에 포함된 상기 양분의 적어도 일부가 상기 식물에 흡수되어 제거된 3차양액을 만드는 단계; 상기 3차양액을 상기 수조로 회수하는 3차양액 회수단계를 포함할 수 있다.
전술한 실시예의 식물재배 시스템 및 그 작동방법은, 고형물질이 여과된 양액을 대량으로 다층재배구조를 가진 식물재배장치에 공급할 수 있다. 또한, 대량의 양액공급이 필요한 박막수경 또는 담액수경 재배방식에서도 전술한 실시예의 식물재배 시스템 및 그 작동방법을 사용할 수 있다.
따라서, 전술한 실시예의 식물재배 시스템 및 그 작동방법은, 아쿠아포닉스에서도 다층재배구조를 가진 식물재배장치를 이용한 식물재배, 박막수경재배, 담액수경재배를 가능하게 하여 친환경적인 방식으로 대량의 식물을 재배할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배 시스템에 사용되는 바이오필터를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배 시스템에 사용되는 식물재배장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나타낸 식물재배 시스템 작동방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배 시스템을 나타낸 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배 시스템에 사용되는 바이오필터(200)를 나타낸 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배 시스템에 사용되는 식물재배장치(400)를 나타낸 사시도이다.
식물재배시스템은 수조(100), 필터, 고체여과기(300), 식물재배장치(400), 양액회수유로(500), 제2조명부(600) 및 펌프(700)를 포함한다.
수조(100)는, 어류의 서식공간을 제공하고, 상기 어류의 생육에 필요한 물이 유입되고 배출된다. 또한, 수조(100)는 식물재배장치(400)로부터 배출되는 양액을 양액회수유로(500)를 통해 회수하고, 외부로부터 부족한 물을 보충받는다. 수조(100)에는 어류가 서식하므로 어류의 배설물이 발생하는데, 어류의 배설물을 포함한 물이 식물재배장치(400)로 공급되어 식물을 재배하는데 사용된다.
필터는, 수조(100)로부터 어류의 배설물을 포함한 물을 공급받아 생물학적, 화학적으로 여과하는 역할을 하고, 생물학적, 화학적 여과에 적합하고 친환경적인 바이오필터(200)을 사용하는 것이 적절하다.
바이오필터(200)는 박테리아를 이용하여 수조(100)로부터 유입되는 어류의 배설물을 포함하는 물을 식물의 재배에 필요한 양분을 포함하는 1차양액으로 변환하는 역할을 하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 충전물(210), 충전물수용부(220) 및 1차양액저장부(230)를 포함한다.
충전물(210)은 어류의 배설물에 포함된 암모니아 또는 암모늄을 아질산염 또는 질산염으로 변환하는 박테리아들이 서식하는 장소이고, 투수성 물질이 적층된 구조이다. 충전물(210)을 구성하는 투수성 물질은 물이 원활하게 침투 및 배출될 수 있는 적절한 공극을 형성할 수 있는 재료를 사용하는 것이 적절하다. 이러한 투수성 물질의 재료는 모래, 자갈 및 모래와 자갈을 적절히 혼합한 것을 사용하는 것이 적절하다. 또한, 상기 자갈은 화산석, 다공질 암석 등의 성분으로 된 것을 사용하는 것이 적절하다.
충전물(210)에 서식하는 박테리아들은 수조(100)로부터 유입되는 물에 포함되는 암모늄 또는 암모니아를 아질산염으로 변환하고, 상기 아질산염을 질산염으로 변환하는 역할을 한다. 이때, 암모늄 또는 암모니아를 아질산염으로 변환하는 박테리아는 예를 들어 니트로소모나스(nitrosomonas)가 있고, 아질산염을 질산염으로 변환하는 박테리아는 예를 들어 니트로스피라(nitrospira)가 있다. 따라서, 충전물(210)에는 니트로소모나스, 니트로스피라 등 다양한 종류의 박테리아들이 서식할 수 있다.
충전물수용부(220)는 상기 박테리아들이 서식하는 충전물(210)이 수용되고, 상부로부터 수조(100)의 물을 공급받으며, 충전물(210)을 통하여 상기 공급된 물을 배출하는 배출구(221)를 구비한다. 수조(100)로부터 충전물수용부(220)로 유입된 어류의 배설물을 포함하는 물은 충전물(210)에 서식하는 박테리아들에 의해 질산염을 포함하는 1차양액으로 변환되어 배출구(221)로 배출된다.
한편, 충전물수용부(220)에는 식물이 재배될 수 있다. 이 경우 식물은 충전물수용부(220)에 담긴 어류의 배설물을 포함하는 물과 상기 1차양액이 혼합된 액체에 뿌리의 적어도 일부가 잠긴 상태로 재배된다. 즉, 식물의 뿌리를 충전물(210)에 심은 상태로 식물이 재배될 수도 있으며, 뿌리가 상기 혼합된 액체에 잠긴 수경재배의 형태로도 식물이 재배될 수 있다.
1차양액저장부(230)는 충전물수용부(220)의 하부에 위치하여 충전물수용부(220)로부터 배출되는 1차양액을 저장하며, 1차양액을 식물재배장치(400)로 공급하기 위한 배관과 연결된다. 충전물수용부(220)로부터 배출되는 1차양액은 1차양액저장부(230)에 일시적으로 저장되고, 펌프(700)에 의해 펌핑되어 식물재배장치(400)로 보내진다.
고체여과기(300)는, 바이오필터(200)로부터 1차양액을 공급받아 1차양액에 포함된 고형물질을 여과한 2차양액으로 만들어 배출하는 역할을 한다. 고체여과기(300)는 고형물질을 걸러낼 수 있는 물리적 필터가 내장되어 있다. 따라서, 1차양액은 고체여과기(300)를 통과하면서 고형물질의 함량이 현저히 떨어져 복잡한 배관구조와 다층의 재배베드(410)를 가진 식물재배장치(400)에서 원활하게 유동할 수 있다.
식물재배장치(400)는, 고체여과기(300)로부터 2차양액을 공급받아 식물을 재배하고, 2차양액에 포함된 양분의 적어도 일부가 식물에 흡수되어 제거된 3차양액을 배출하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 재배베드(410), 프레임(420), 조명부(430), 2차양액공급관(441), 3차양액배출관(450) 및 3차양액저장부(460)를 포함한다.
재배베드(410)는 다층으로 구비되고 상부에 식물이 재배되는 재배구가 복수개로 배치된다. 각각의 재배베드(410)는 2차양액을 공급받고, 재배베드(410)에서 재배되는 식물에 의해 질산염 등의 양분과 물이 일부 흡수되어 제거된 3차양액을 배출한다.
프레임(420)은 재배베드(410)들 각각의 양측에 결합하고, 재배베드(410)들이 상하로 일정한 간격을 두고 정렬되도록 재배베드들을 지지하는 역할을 한다.
조명부(430)는 각각의 재배베드(410)의 하부에 각각 결합하고, 하측에 위치하는 각각의 재배베드(410)에 식물의 재배에 사용되는 빛을 제공하는 역할을 한다.
공급유로(440)는 일단이 펌프(700)와 연결되고, 타단은 복수로 분기되어 식물재배장치(400)의 각 층 재배베드(410)로 펌프(700)에 의해 펌핑된 2차양액을 공급하는 역할을 하고, 2차양액공급관(441)을 포함한다. 2차양액공급관(441)은 공급유로(440)에서 배관이 복수로 분기되어 각 층 재배베드(410)로 연결된 부위이며, 고체여과기(300)를 통과하면서 만들어진 2차양액을 각 층 재배베드(410)로 공급하는 배관이다.
3차양액배출관(450)은 일단이 분기되어 각 층 재배베드(410)와 연결되고, 타단이 3차양액저장부(460)와 연결되며, 재배베드(410)로부터 배출되는 3차양액이 흐르는 배관이다. 이때, 3차양액은 2차양액의 각각의 재배베드(410)에서 재배되는 식물에 의해 질산염 등의 양분과 물이 일부 흡수되어 제거된 양액이고, 3차양액이 수조(100)로 회수되면 수조(100)의 물은 어류의 배설물의 함량이 낮아진다.
따라서, 수조(100)는 식물재배장치(400)로 양분을 공급하고, 식물재배장치(400)는 어류의 배설물 일부가 제거되어 정화된 물을 수조(100)로 공급하는 방식으로 아쿠아포닉스에 의한 식물재배 및 어류양식이 실현된다.
3차양액저장부(460)는 식물재배장치(400)의 하부에 배치되고, 3차양액배출관(450)과 연결되며 각각의 재배베드(410)로부터 유입되는 3차양액을 저장하고, 양액회수유로(500)와 연결된다. 각각의 재배베드(410)로부터 배출되는 3차양액은 3차양액저장부(460)에 일시적으로 저장되고, 양액회수유로(500)를 통해 다시 수조(100)로 회수된다.
양액회수유로(500)는, 일단은 식물재배장치(400)의 3차양액저장부(460)와 연결되고 타단은 수조(100)와 연결되어, 식물재배장치(400)로부터 배출되는 3차양액을 수조(100)로 회수시킨다. 이때, 3차양액의 회수를 위해 필요한 경우 양액회수요로에 회수펌프(미도시)를 설치하여 3차양액을 수조(100)로 펌핑할 수도 있다.
제2조명부(600)는, 바이오필터(200) 상부에 배치되어 바이오필터(200)에서 재배되는 식물의 재배에 사용되는 빛을 제공하는 역할을 한다.
펌프(700)는, 펌프(700)는 바이오필터(200)와 고체여과기(300) 사이에 위치하고, 1차양액저장부(230)에 모인 1차양액을 펌핑하여 고체여과기(300)로 보내는 역할을 한다. 또한, 펌프(700)의 펌핑압력은 식물재배장치(400)에까지 미치므로 고체여과기(300)로부터 배출되는 2차양액을 공급유로(440)를 통해 각각의 재배베드(410)로 보내는 역할도 한다. 이때, 펌프(700)는 설치와 이동 등의 편의를 고려하여 1차양액저장부(230)에 설치할 수도 있다.
한편, 펌프(700)는 설정 주기마다 구동되며, 충전물(210)은 상기 설정 주기마다 펌프(700)의 구동에 의해 펌핑되는 2차양액의 양만큼 물을 여과하도록 제어될 수도 있다. 따라서, 상기 설정 주기를 적절하게 조절하여 펌프(700)를 구동시키면 식물재배에 필요한 2차양액의 양을 조절할 수 있으므로 효율적인 식물재배 및 어류양식이 가능하다.
한편, 수조(100)와 바이오필터(200)를 대형화하면 대량의 2차양액을 생산할 수 있으므로, 대량의 2차양액이 필요한 박막수경재배, 담액수경재배가 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나타낸 식물재배 시스템 작동방법을 나타낸 순서도이다.
식물재배 시스템 작동방법은, 물이 바이오필터(200)로 유입되는 단계(S100), 암모니아 또는 암모늄의 적어도 일부를 아질산염으로 변환하는 단계(S200), 1차양액을 만드는 단계(S300), 2차양액을 만드는 단계(S400), 3차양액을 만드는 단계(S500) 및 3차양액 회수단계(S600)를 포함한다.
물이 바이오필터(200)로 유입되는 단계(S100)에서는, 수조(100)로부터 어류의 배설물을 포함하는 물이 바이오필터(200)로 유입된다.
암모니아 또는 암모늄의 적어도 일부를 아질산염으로 변환하는 단계(S200)에서는, 바이오필터(200)에서 제1박테리아를 이용하여 어류의 배설물에 포함된 암모니아 또는 암모늄의 적어도 일부를 아질산염으로 변환한다. 이때, 제1박테리아는 암모니아 또는 암모니아를 아질산염으로 변환하는 박테리아이고, 예를 들어 니트로소모나스가 있다.
1차양액을 만드는 단계(S300)에서는, 바이오필터(200)에서 제2박테리아를 이용하여 상기 아질산염의 적어도 일부를 질산염으로 변환하여 상기 질산염을 포함하는 1차양액을 만든다. 이때, 제2박테리아는 아질산염을 질산염으로 변환하는 박테리아이고, 예를 들어 니트로스피라가 있다.
2차양액을 만드는 단계(S400)에서는, 바이오필터(200)로부터 1차양액을 공급받아 고체여과기(300)를 통해 1차양액에 포함된 고형물질을 여과한 2차양액을 만든다. 만들어진 2차양액은 식물의 양분이 되는 아질산염을 포함하고, 고형물이 제거되어 원활한 유동이 가능하므로 다층재배장치에 사용가능하다.
3차양액을 만드는 단계(S500)에서는, 고체여과기(300)로부터 2차양액을 공급받아 식물을 재배하고, 2차양액에 포함된 양분의 적어도 일부가 식물에 흡수되어 제거된 3차양액을 만든다.
3차양액 회수단계(S600)에서는, 양액회수유로(500)를 통해 3차양액을 수조(100)로 회수한다.
상기의 각 단계를 반복함으로써 수조(100)는 식물재배장치(400)로 양분을 공급하고, 식물재배장치(400)는 어류의 배설물 일부가 제거되어 정화된 물을 수조(100)로 공급하는 방식으로 아쿠아포닉스에 의한 식물재배 및 어류양식이 실현된다.
본 발명의 실시예와 관련하여 상기와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
100: 수조 200: 바이오필터
210: 충전물 220: 충전물수용부
221: 배출구 230: 1차양액저장부
300: 고체여과기 400: 식물재배장치
410: 재배베드 420: 프레임
430: 조명부 440: 공급유로
441: 2차양액공급관 450: 3차양액배출관
460: 3차양액저장부 500: 양액회수유로
600: 제2조명부 700: 펌프

Claims (17)

  1. 어류의 서식공간을 제공하고, 상기 어류의 생육에 필요한 물이 유입되고 배출되는 수조;
    상기 수조의 물이 상부에서 낙하하며 유입되고 상기 낙하된 수조의 물로부터 양분을 흡수하며 식물이 재배되고 박테리아를 이용하여 상기 수조로부터 낙하 유입된 상기 어류의 배설물을 포함하는 물을 식물의 재배에 필요한 1차양액으로 변환하는 충전물수용부와, 상기 충전물수용부의 하부에 위치하여 상기 충전물수용부로부터 낙하하며 유입되는 상기 1차양액을 저장하는 1차양액저장부와, 상기 1차양액저장부의 상기 1차양액을 펌핑하는 펌프를 포함하는 바이오필터;
    상기 충전물수용부에서 재배되는 식물에 대해 그 재배공간을 제공하도록 상기 바이오필터의 상기 충전물수용부로부터 상부로 이격되어 위치하며, 상기 충전물수용부에서 재배되는 식물에 그 재배에 필요한 광을 조사하는 조명장치;
    상기 바이오필터의 펌프에 의해 펌핑된 상기 1차양액을 공급받아 상기 1차양액에 포함된 고형물질을 여과한 2차양액으로 만들어 배출하는 고체여과기;
    상기 고체여과기로부터 상기 2차양액을 공급받아 식물을 재배하고, 상기 2차양액에 포함된 상기 양분의 적어도 일부가 식물에 흡수되어 제거되고, 상기 수조로부터 발생하는 어류의 배설물 중 적어도 일부가 식물에 의해 제거되어 수질이 정화된 3차양액을 배출하는 식물재배장치; 및
    상기 수조와 연결되고 상기 식물재배장치로부터 배출되는 식물에 의해 수질이 정화된 상기 3차양액을 상기 수조로 회수하는 양액회수유로
    를 포함하는 식물재배 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식물재배장치는,
    다층으로 구비되고 상부에 식물이 재배되는 재배구가 복수개로 배치되는 재배베드들;
    상기 재배베드들 각각의 양측에 결합하고, 상기 재배베드들이 상하로 일정한 간격을 두고 정렬되도록 상기 재배베드들을 지지하는 프레임;
    상기 각각의 재배베드의 하부에 각각 결합하고, 하측에 위치하는 각각의 재배베드에 식물의 재배에 사용되는 빛을 제공하는 조명부;
    일단은 상기 고체여과기와 연결되고 타단은 상기 각각의 재배베드와 연결되며, 상기 고체여과기로부터 공급되는 상기 2차양액을 상기 각각의 재배베드에 공급하는 2차양액공급관;
    일단이 상기 재배베드와 연결되고, 상기 재배베드로부터 배출되는 상기 3차양액이 흐르는 3차양액배출관
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 식물재배장치는,
    상기 3차양액배출관과 연결되고 상기 재배베드로부터 유입되는 상기 3차양액을 저장하는 3차양액저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바이오필터는,
    상기 어류의 배설물에 포함된 암모니아 또는 암모늄을 아질산염 또는 질산염으로 변환하는 박테리아들과, 상기 박테리아들이 서식하는 투수성 물질이 적층된 충전물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 박테리아들 중 암모늄 또는 암모니아를 아질산염으로 변환하는 것은 니트로소모나스(nitrosomonas)이고, 아질산염을 질산염으로 변환하는 것은 니트로스피라(nitrospira)인 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 바이오필터에는 상기 어류의 배설물을 포함하는 물과 상기 1차양액이 혼합된 액체에 뿌리의 적어도 일부가 잠기는 식물이 재배되는 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 어류가 서식하는 수조;
    상기 수조의 물이 상부에서 낙하하며 유입되고 상기 낙하된 수조의 물로부터 양분을 흡수하며 식물이 재배되며 상기 수조로부터 낙하 유입된 상기 어류의 배설물을 포함하는 물을 식물의 재배에 필요한 양액으로 변환하는 충전물수용부와, 상기 충전물수용부의 하부에 위치하여 상기 충전물수용부로부터 낙하하며 유입되는 상기 양액을 저장하는 저장부와, 상기 저장부의 상기 양액을 펌핑하는 펌프를 포함하는 필터;
    상기 충전물수용부에서 재배되는 식물에 대해 그 재배 공간을 제공하도록 상기 충전물수용부로부터 상부로 이격되어 위치하며, 상기 충전물수용부에서 재배되는 식물에 그 재배에 필요한 광을 조사하는 조명장치;
    각각 식물이 재배되는 복수의 재배베드를 구비한 식물재배장치;
    일단이 상기 펌프와 연결되고, 타단은 복수로 분기되어 상기 식물재배장치의 각 층 재배베드로 상기 펌프에 의해 펌핑된 양액을 공급하는 공급유로; 및
    일단은 상기 식물재배장치와 연결되고 타단은 상기 수조와 연결되어, 상기 식물재배장치에서 상기 수조로부터 발생하는 어류의 배설물 중 적어도 일부가 식물에 의해 제거되어 수질이 정화된 양액을 상기 수조로 회수시키는 양액회수유로
    를 포함하는 식물재배 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 충전물수용부에 서식하는 박테리아를 이용하는 바이오필터인 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 펌프는 설정 주기마다 구동되며, 상기 충전물은 상기 설정 주기마다 상기 펌프의 구동에 의해 펌핑되는 물의 양만큼 상기 물을 여과하는 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 저장부에 설치된 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 공급유로에는 고체를 여과하기 위한 고체여과기가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 필터와 상기 고체여과기 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 식물재배 시스템.
  17. 삭제
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