KR101446865B1 - 식물재배와 어류양식 융합 농어업장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
식물재배와 어류양식을 융합한 친환경 농어업장치 및 방법으로서, 직4각 관로형으로 되는 재배양식조에서 구획망으로 상,하부로 구획하여 상부는 식물재배, 하부는 어류양식을 영위할 수 있도록 하여 식물재배와 어류양식을 동일 시설에서 영위할 수 있게 하여 시설비 및 관리 운영비를 절감시키는 장치와 방법을 제공하는데 목적이 있다.
Description
본 발명은 직4각의 관로형의 탱크가 상하 구획되어 상부층에는 식물재배, 하부층에는 어류양식을 행하는 식물재배와 어류양식 융합 농어업장치 및 방법에 관한 것이다.
식물은 종래로부터 토양에서 재배해 왔으나, 재배기술의 발달로 근년에 와서는 양액(養液) 수중에 식물의 뿌리를 담그는 방식의 수경재배를 행하고, 동절기에는 재배시설 내부 및 양액(養液)을 가온하여 인위적으로 식물이 생존할 수 있는 환경을 조성하여 식물을 재배한다.
한편, 어류양식은 해상 가두리 양식에서 육상의 유수식 양식, 양식수를 순환시키는 순환여과식 양식으로 발전하고, 또 동절기에는 양식수를 가온하여 어류의 생태환경을 인위적으로 조성시켜 효율성을 높이는 양식기술로 진전하고 있다.
그런데, 식물의 수경재배 및 순환식 어류양식 시설은 많은 건설비가 소요되고, 동절기에는 식물재배에는 양액을 가온하고, 양식에서는 양식수를 가온하는데 연료비가 많이 소요되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 위에서 보는 문제점을 해결하기 위해, 식물의 수경재배와 어류 양식을 동일 장치에서 행할 수 있는 재배양식조를 구성하여 시설비를 절감시키고, 양액과 양식수를 가온하는 열에너지 비용을 절감시키며, 한편, 어류가 배설하는 질소, 인(P)을 식물이 흡수하게 하여 친환경적으로 식물재배와 어류양식을 융합한 농어업장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 위의 과제를 해결하기 위해, 직4각의 관로형 재배양식조(T), 공급탱크(S)에 연결되는 조정조(N), 기체용해장치(G)가 주장치로 되어 구성된다.
재배양식조(T)는 직4각형 관로형으로 되어 내부에는 재배양식수가 만재되며, PH 센서, 온도계, 용존 산소계 등의 센서가 부설되어 외부의 제어판(C)으로 연결되며, 상하 구획망(13)이 평면으로 부설되어 상하부를 구획하여 상부측은 식물재배실(14), 하부측은 어류양식실(15)로 되고, 어류양식실(15)에는 수직구획망(18)이 부설되며, 이 수직구획망(18)에 의해서 복수 개실의 어류양식실이 구비되고, 하부면에는 복수로 배출밸브(B)가 부설되며, 상부에는 식물의 묘종을 정식(定植)하는 정식판넬(12)이 부설되고, 정식판넬(12) 및 상하구획망(13)에는 어류에 사료를 투입하는 사료투입구가 구비된다.
재배양식조(T)의 외부에 제어판(C)이 부설되고, 이 제어판(C)은 재배양식조(T) 내부에 부설되는 PH 센서, 온도계, 용존 산소계 등에 연결되며, 또 다른 외부측 상측면에 재배양식조(T)에 접하여 재배양식수를 순환시키는 순환관(10), 기체용해장치(G)로 연결되는 기체용해수 확산관(9-1)이 연결되고, 외부 하부측에는 압송관(2)이 부설되고, 이 압송관(2)은 재배양식조(T) 내부에 다수개로 부설되는 각 배출밸브(B)에 연결되어 순환펌프(P)에 연결되며, 순환펌프(P)는 연결관(1)을 통해 조정조(N)로 연결된다.
조정조(N)는 순환펌프(P)에 연결된 연결관(1)에 연결되고, 개폐밸브(5)가 부설된 압송관(6)을 통해서 기체용해장치(G)로, 개폐밸브(4)가 부설된 공급관(3)에 연결되어 양액을 저장하는 양액 공급탱크(S)로, 외부의 청수저장탱크에 연결되는 청수공급관(7-1)으로 각각 연결되며, 상부에는 재배양식조(T)에 연결된 순환관(10)이 연결되고, 이 순환관(10)과 조정조(N)가 연결되는 지점에 여과망이 부설되어 수중의 부유물을 제거한다.
기체용해장치(G)는 기체용해수를 생성시키며, 개폐밸브(5)가 부설된 압송관(6)에 연결되어 조정조(N)로, 개폐밸브(9)가 부설된 압송관(8)이 연결되고 이 개폐밸브(9)에 기체용해수를 확산시키는 확산관(9-1)이 연결되어 재배양식조(T)로, 또 외부로 연결되는 기체공급관(11)과 청수공급관(7)이 각각 연결되어 장치는 구성된다.
위에서, 양액은 청수에 마그네슘(mg), 나트륨(Na), 아연(Zn), 셀레늄(Se), 철(Fe), 칼슘(Ca), 칼륨(K) 등의 다 종류의 전해질을 교반하여 생성시킨다.
이와 같이 구성된 장치는 이하와 같이 작용한다.
조정조(N)는 청수 공급관(7-1)으로부터 청수와 양액 공급탱크(S)로부터 양액을 공급받아 양액은 교반에 의해서 청수에 희석되어 재배양식수로 조정된다.
조정된 재배양식수는 순환펌프(P)의 작동에 의해서 압송관(2)을 통해 재배양식조(T)의 배출밸브(B)로 압송되어 재배양식조(T)로 재배양식수를 배출시킨다.
재배양식조(T)에는 재배양식수가 정해진 수위로 만재되고, 계속 배출 유입되는 재배양식수는 순환관(10)으로 넘쳐흘러 조정조(N)로 유입되어 재배양식수는 재배양식조(T)에서 조정조(N)로 순환작용을 한다.
한편, 기체용해장치(G)는 청수공급관(7)으로부터 청수를 공급받고, 기체공급관(11)으로부터 기체를 공급받아서 기체용해수를 생성시킨다.
생성된 기체용해수는 압송관(8)으로 압송하여 확산관(9-1)을 통해서 재배양식조(T)의 재배양식수중에 배출되어 용존산소치를 상승시켜 재배양식수중의 용존산소치는 조정되게 된다.
재배양식조(T) 상부의 정식판넬(12)상에는 식물이 정식되고, 하부의 양식실(15)에는 어류가 투입되며, 어류에 사료가 공급되고 어류는 사료를 섭취하여 질소 및 인(P)을 함유한 배설물을 재배양식수중에 배설한다.
재배양식수중에 배설된 질소는 재배양식수중의 용존산소에 의해서 암모니아태질소(NH⁴), 또는 질산성질소(NH₃)로 변환되고, 정식판넬(12)상에 정식된 식물은 인(P)과 질소를 흡수한다.
이와 같은 작용에 의해서 어류에 해를 가하는 질소는 제거되어 동일 시설에서 식물재배와 어류 양식은 행하여지게 된다.
동일 시설에서 식물재배와 어류양식을 영위하게 되어 시설비 절감은 물론이고, 동절기에 양액 및 양식수 가온에 소요되는 연료비를 절감할 수 있어서 경쟁력을 가지게 된다.
도 1은 본 발명의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 2는 재배양식조(T) 내부 구조를 설명하는 측면도이다.
도 2는 재배양식조(T) 내부 구조를 설명하는 측면도이다.
본 발명의 실시를 도면에 근거하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 구성을 설명하는 평면도로서, 직4각의 관로형으로 된 재배양식조(T), 양액 공급탱크(S)에 연결된 조정조(N), 기체용해장치(G)가 주장치로 되어 구성되어 있다.
재배양식조(T)는 직4각형 관로형으로 되며, 내부에는 재배양식수가 만재되고, PH 센서, 온도계, 용존산소계 등 센서가 부설되어 재배양식조(T) 외부에 부설된 제어판(C)에 연결되어 제어되며, PH 센서, 온도계, 용존산소계의 제어는 재배식물 및 양식되는 어종에 따라서 적합하게 제어된다.
재배양식조(T) 내부는 상하 구획망(13)이 부설되어 상,하부로 구획되어 상부는 식물재배실(14), 하부는 어류양식실(15)이 되고, 어류양식실(15)에는 수직구획망(18)이 부설되어 내부는 복수의 어류양식실이 구비되며, 하부면에는 복수의 배출밸브(B)가 부설되어 외부측에 부설되는 압송관(2)에 각각 연결되고, 재배실(14) 상부에는 식물이 정식(定植)되는 정식판넬(12)이 부설되며, 정식판넬(12) 및 상하구획망(13)에는 어류용 사료투입구가 구비되고, 이 사료 투입구를 통해서 어류에 사료를 공급하게 된다.
위에서, 재배양식조(T)에 부설되는 배출밸브(B)의 개수는 재배양식조(T)의 길이에 따라서 증감된다.
정식판넬(12)은 플라스틱 수지로 되는 평판에 다수개의 원형, 또는 4각형의 공간을 형성시켜 식물의 종묘를 정식(定植)시킬 수 있게 구성되며, 또 어류에 사료를 투입할 수 있는 사료투입구를 구비한다.
재배양식조(T) 외부측면에는 조정조(N)로 연결되는 순환관(10)과 재배양식조(T)에 기체용해수를 확산시키는 확산관(9-1)이 부설된다.
위에서, 순환관(10)은 재배양식조(T)에서 넘쳐흘러 유입되는 재배양식수를 조정조(N)로 순환시키며, 이 순환관(10)과 조정조(N)가 연결되는 지점에 여과망이 부설되어 수중의 부유물을 제거하게 되고, 확산관(9-1)은 개폐밸브(9)에 연결되어 압송관(8)을 통해서 기체용해장치(G)로 연결되어 기체용해장치(G)에서 생성시켜 압입시키는 기체용해수를 재배양식조(T)에 확산시킨다.
위에서, 기체용해수는 기체용해장치(G)에서 사용하는 기체의 종류에 따라서 달라지고, 기체는 일반 공기, 산소기체, 오존기체 등에서 선택적으로 사용될 수 있으며, 기체 용해에 이용되는 액체는 청수공급관(7)에서 공급되는 청수가 된다.
재배양식조(T) 하부 외부에는 압송관(2)이 부설되어 재배양식조(T) 내부 하부면에 부설된 각각의 배출밸브(B)에 연결되어 순환펌프(P)로 연결되고, 순환펌프(P)는 연결관(1)을 통해서 조정조(N)에 연결된다.
위에서, 배출밸브(B)는 순환펌프(P)의 작동에 의해서 압송되는 재배양식수를 재배양식조(T) 내에 배출시킨다.
조정조(N)는 순환펌프(P)에 연결된 연결관(1)에 연결되고, 개폐밸브(4)가 부설된 공급관(3)에 연결된 양액공급탱크(S) 및 청수공급관(7-1)이 각각 연결되며, 상부에는 재배양식조(T)에 연결된 순환관(10)이 연결되고, 또한 개폐밸브(5)가 부설된 압송관(6)을 통해서 기체용해장치(G)로 연결된다.
위에서, 순환관(10)과 조정조(N)가 연결되는 지점에 여과망이 부설되어 순환수중의 부유물을 여과 제거하게 된다.
위에서, 압송관(6)은 조정조(N)에 기체용해수를 공급시 개폐밸브(5)를 개방하여 기체용해장치(G)에서 조정조(N)로 기체용해수를 공급하고, 개폐밸브(5)는 통상 폐쇄된다.
위에서, 조정조(N)에 기체용해수 공급은 재배양식수 조정시에 기체용해수가 필요할 때만 공급하게 된다.
조정조(N)는 순환펌프(P)의 작동에 의해서 재배양식조(T)로 재배양식수를 공급하고, 순환관(10)을 통해서 재배양식수가 유입되는 순환작용을 통상적으로 행하며, 재배양식수질 개선이 필요할 때, 또는 재배양식수가 자연 감소하여 순환이 되지 않을 때는 양액공급탱크(S)로부터 양액과 청수공급관(7-1)로부터 청수를 공급받아 재배양식수를 조정하여 공급하게 된다.
순환펌프(P)는 조정조(N)에서 조정된 재배양식수를 압송관(2)을 통해서 재배양식조(T) 내에 부설된 배출밸브(B)로 압송하고, 배출밸브(B)는 재배양식조(T)내에 재배양식수를 토출시키며, 이 재배양식수 토출에 의해서 재배양식수는 정체하지 않고 이동을 하게 된다.
재배양식조(T)에 재배양식수가 만재되면 재배양식수는 순환관(10)으로 넘쳐 흐르면서 조정조(N)로 유입되어 재배양식수는 재배양식조(T)에서 조정조(N)로 순환을 하게 되며, 이 순환작용에 의해서 재배양식조(T)의 재배양식수는 정지되지 않고 이동을 하게 되고, 이 이동 작용에 의해서 수중의 영양소는 재배식물, 또는 양식어류에 영양분 공급이 잘 이루어지게 된다.
양액 공급탱크(S)는 양액을 저장하며, 양액은 청수에 마그네슘(mg), 나트륨(Na), 아연(Zn), 셀레늄(Se), 철(Fe), 칼슘(Ca), 칼륨(K) 등의 다 종류의 전해질 을 주입하여 교반해서 생성시키며, 위에서 명시되지 않은 전해질도 함유시킬 수도 있다.
위에서, 양액은 조정조(N)로 공급되며, 공급시에는 공급관(3)에 부설된 개폐밸브(4)를 개방하여 공급하고, 평상시에 개폐밸브(4)는 폐쇄된다.
위에서, 양액은 외부의 전문 업체로부터 공급받을 수도 있다.
기체용해장치(G)에는 압송관(6), 기체공급관(11), 청수공급관(7), 압송관(8)이 각각 연결되고, 압송관(6)에는 개폐밸브(5)가 부설되어 조정조(N)로 연결되며, 기체공급관(11)은 외부의 기체공급탱크로 연결되고, 청수공급관(7)는 외부의 청수공급탱크로 연결되며, 압송관(8)은 개폐밸브(9)를 통해 확산관(9-1)으로 연결되고, 확산관(9-1)은 재배양식조(T)에 연결된다.
기체용해장치(G)는 청수공급관(7)으로부터 청수를 공급받고, 기체공급관(11)에서 기체를 공급받아 기액을 미세하게 혼합하고 용해시켜서 압송관(8)을 통해 확산관(9-1)으로 압송하여 재배양식조(T) 재배양식수중에 배출시켜, 재배양식수중의 용존산소치를 상승시키게 된다.
위에서, 압송관(6)은 조정조(N)에 산소용해수가 필요할 때 부설된 개폐밸브를(5)를 개방하여 기체용해장치(G)에서 생성시킨 기체용해수를 조정조(N)에 압입시키며, 개폐밸브(5)는 기체용해수를 압송시키지 않을 때는 폐쇄된다.
위에서, 기체는 공기, 산소기체(O₂), 오존기체(O₃) 등이 사용되며, 필요에 따라서 선택적으로 사용된다.
기체용해장치(G)는 특허등록된「액체와 액체·액체와 기체 미세혼합장치(특허제10-1022542호)」를 이용한다.
위에서, 액체와 액체·액체와 기체 미세혼합장치는 외부 혼합관과 내부 혼합관에 액체와 기체를 공급받아서 가압펌프로 가압하여 액체와 기체를 미세하게 혼합하는 장치로서, 다종류의 액체 및 기체를 미세하게 혼합하게 된다.
재배양식수는 식물재배 및 어류양식에 적합하도록 조정되어 순환을 하고, 어류 양식실(15)에는 어류가 투입되며, 상부의 정식판넬(12)에는 재배식물의 묘종이 정식판넬(12)상에 정식되게 된다.
어류에는 사료가 공급되고, 어류는 사료를 섭취하여 배설물을 배설하며, 배설물에는 질소(N), 인(P) 성분이 함유되고, 정식판넬(12)에 정식된 식물은 전해질 이온과 함께 어류가 배설한 질소, 인(P) 성분을 흡수하게 된다.
위에서, 어류의 배설물에 함유되는 질소는 암모니아성질소(NH₃)로서 재배양식수에 공급되는 산소에 의해서 암모니아태질소(NH⁴), 질산성질소(NO₃)로 변환되어 식물에 흡수되게 된다.
어류가 배설하는 질소를 식물이 흡수하게 되므로, 어류에 해를 가하는 암모니아성질소(NH₃)는 제거되며, 이로 인해 어류는 안전하게 생존하면서 성장할 수 있게 된다.
이와 같은 작용에 의해서 동일 장치에서 식물재배와 어류양식은 행하여져 식물재배와 어류양식 융합 농어업은 행할 수 있게 된다.
재배양식조(T)의 재배양식수는 전량 교환될 수 있으며, 교환시에는 하부의 드레인(17)관을 통해서 배출하며, 배출되는 재배양식수는 토양식물에 공급한다.
이하 실시 예에 대하여 설명한다.
조정조(N)는 청수 공급관(7-1)으로부터 청수를 공급받고, 양액 공급탱크(S)로부터 양액을 공급받아 청수에 양액을 교반 희석하여 재배양식수로 조정하며, 조정된 재배양식수는 순환펌프(P)의 작동에 의해서 재배양식조(T) 내의 배출밸브(B)로 압송되고, 배출밸브(B)는 재배양식수를 재배양식조(T)로 배출한다.
재배양식조(T)에는 재배양식수가 만재 되고, 만재된 재배양식조(T)에 재배양식수는 계속 배출 유입되어 재배양식수는 순환관(10)으로 넘쳐흘러 조정조(N)로 유입되게 되며, 이로 인해 재배양식수는 재배양식조(T)에서 조정조(N)로 순환하게 된다.
기체용해장치(G)는 청수와 산소 기체를 공급받아서 산소 기체용해수를 생성하고, 생성된 산소 기체용해수를 압송관(8)으로 압송하여 확산관(9-1)을 통해서 재배양식조(T)에 배출시킨다.
재배양식수중에 산소 기체용해수가 배출되므로서 재배양식수중의 용존산소수치는 미리 정한 수치로 조정된다.
재배양식조(T)의 정식판넬(12)상에는 식물이 정식되고, 어류 양식실(15)에는 어류가 투입되어 사료가 공급되며, 어류는 사료를 섭취하여 배설물을 배출하게 되고, 배설물에는 암모니아성질소(NH₃), 인(P) 성분이 함유 배설되며, 이 암모니아성질소(NH₃)는 재배양식수에 공급되는 산소에 의해서 암모니아태질소(NH⁴), 또는 질산성질소(NO₃)로 변환되어 정식판넬(12)상에 정식된 식물이 전해질 이온과 함께 질소와 인(P) 성분을 흡수하여 성장하게 된다.
이와 같이 어류가 배설하여 어류에 해를 끼치는 질소는 식물이 흡수하며, 이로 인해서 어류에게 해가 되는 질소 성분은 제거되어 어류는 성장할 수 있게 된다.
이상과 같은 작용에 의해서 동일 장치 내에서 식물재배와 어류양식은 행하여진다.
T: 재배양식조 N: 조정조
P: 순환펌프 B: 배출밸브
C: 제어판 G: 기체용해장치
S: 양액 공급탱크
1: 연결관 2, 6, 8: 압송관
3: 공급관 4, 5: 개폐밸브
7, 7-1: 청수공급관 9: 개폐밸브
9-1: 확산관 10: 순환관
11: 기체공급관 12: 정식판넬
13: 상하구획망 14: 식물 재배실
15: 어류 양식실 16: 기둥
17: 드레인 18: 수직구획망
P: 순환펌프 B: 배출밸브
C: 제어판 G: 기체용해장치
S: 양액 공급탱크
1: 연결관 2, 6, 8: 압송관
3: 공급관 4, 5: 개폐밸브
7, 7-1: 청수공급관 9: 개폐밸브
9-1: 확산관 10: 순환관
11: 기체공급관 12: 정식판넬
13: 상하구획망 14: 식물 재배실
15: 어류 양식실 16: 기둥
17: 드레인 18: 수직구획망
Claims (2)
- 관로형의 재배양식조(T), 공급탱크(S)에 연결되는 조정조(N), 기체용해장치(G)가 주장치로 되며,
재배양식조(T)는 직4각형 관로형으로 되며, 내부에는 pH 센서, 온도계, 용존 산소계가 부설되어 외부의 제어판(C)으로 연결되고, 상하구획망(13)이 평면으로 부설되어 상부측은 식물재배실(14), 하부측은 어류양식실(15)로 되며, 어류양식실(15)에는 수직구획망(18)이 부설되어 복수의 어류양식실이 구비되고, 하부면에는 복수의 배출밸브(B)가 부설되며, 식물재배실(14) 상부에는 정식판넬(12)이 부설되고, 이 정식판넬(12) 및 상하구획망(13)에는 어류에 사료를 투입하는 사료투입구가 구비되며,
재배양식조(T)의 외부에는 측면에 접하여 재배양식수를 순환시키는 순환관(10), 확산관(9-1)이 각각 부설되고, 외부 하부측에는 압송관(2)이 부설되며, 이 압송관(2)은 재배양식조(T) 내부에 부설된 배출밸브(B)에 연결되어 순환펌프(P)로 연결되고, 순환펌프(P)는 연결관(1)을 통해 조정조(N)로 연결되며,
조정조(N)는 순환펌프(P)에 연결된 연결관(1), 개폐밸브(5)가 부설된 압송관(6), 외부에서 청수를 공급받는 청수공급관(7-1), 개폐밸브(4)가 부설된 공급관(3)이 각각 연결되고, 이 공급관(3)은 양액을 저장하는 공급탱크(S)로 연결되며, 상부에는 재배양식조(T)에 연결된 순환관(10)이 연결되고, 이 순환관(10)은 조정조(N)와 연결되는 지점에 순환수 중에 함유된 부유물을 여과 제거하는 여과망이 부설되며,
기체용해장치(G)는 조정조(N)에 연결된 압송관(6), 재배양식조(T)로 연결되는 압송관(8)이 각각 연결되며, 압송관(8)은 개폐밸브(9)를 연결하여 확산관(9-1)에 연결되고, 외부로 연결되어 기체를 공급하는 기체공급관(11), 청수를 공급하는 청수공급관(7)이 각각 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배와 어류양식 융합 농어업장치. - 상하구획망(13)으로 상하부로 구획하여 상부는 식물재배실(14), 하부는 어류양식실(15)로 구성된 관로형의 재배양식조(T)에 조정조(N)와 기체용해장치(G)가 연결되어 구성된 장치에서,
조정조(N)는 청수 공급관(7-1)으로부터 청수와 양액 공급탱크(S)로부터 양액을 공급받아 양액은 교반에 의해서 청수에 희석되어 재배양식수로 조정되는 단계;
조정된 재배양식수는 순환펌프(P)의 작동에 의해서 압송관(2)을 통해 재배양식조(T)의 배출밸브(B)로 압송되어 재배양식조(T)에 배출되는 단계;
재배양식조(T)에는 재배양식수가 정해진 수위로 만재되고, 계속 배출 유입되는 재배양식수는 순환관(10)으로 넘쳐흘러 조정조(N)로 유입되어 재배양식수는 재배양식조(T)에서 조정조(N)로 순환작용을 행하는 단계;
기체용해장치(G)는 청수공급관(7)으로부터 청수를 공급받고, 기체공급관(11)으로부터 기체를 공급받아서 기체용해수를 생성시키는 단계;
기체용해수가 압송관(8)으로 압송되어 확산관(9-1)을 통해서 재배양식조(T)의 재배양식수중에 배출되는 단계;
재배양식조(T) 상부의 정식판넬(12)상에는 식물이 정식되고, 하부의 양식실(15)에는 어류가 투입되는 단계;
어류에 사료가 공급되고 어류는 사료를 섭취하여 질소 및 인(P)을 함유한 배설물이 재배양식수중에 배설되어 질소는 재배양식수중의 용존산소에 의해서 암모니아태질소(NH⁴), 또는 질산성질소(NH₃)로 변환되어 정식판넬(12)상 식물이 흡수하는 단계; 를 거치는 것을 특징으로 하는 식물재배와 어류양식 융합 농어업방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020130040623A KR101446865B1 (ko) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | 식물재배와 어류양식 융합 농어업장치 및 방법 |
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| KR101446865B1 true KR101446865B1 (ko) | 2014-10-07 |
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| KR (1) | KR101446865B1 (ko) |
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