KR101452276B1 - 하이브리드 분무경재배 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 분무경재배 시스템의 일 실시예는, 내주면을 구비한 프레임; 상기 프레임의 내주면에 회전 가능하도록 적어도 하나 구비되고 식물이 식재되는 재배베드; 상기 재배베드에 식재되는 식물에 양액을 공급하는 양액공급부를 포함할 수 있다.
이에 따르면, 재배베드를 원통형으로 구성하여 공간효율을 높이는 효과가 있다.

Description

하이브리드 분무경재배 시스템 및 방법{Hybrid aeroponics system and method}
본 발명의 실시예는 하이브리드 분무경재배 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식물재배의 효율성이 향상된 하이브리드 분무경재배 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아님을 밝혀둔다.
일반적으로 양액을 이용한 식물재배에는 여러 가지 방식이 있다. 즉, 액체상태의 양액을 사용하여 식물을 재배하는 수경재배(hydroponics) 방식, 양액을 분무한 분무양액을 사용하여 식물을 재배하는 분무경재배방식이 있다.
분무경재배는 통상적으로 에어로포닉스(aeroponics)로 불리는데 보다 명확하게 구분하면, 펌프로 가압되는 일반적인 분사기를 사용하여 형성하는 분사양액을 사용하여 식물을 재배하는 에어로포닉스(aeroponics), 초음파모듈을 사용하여 형성하는 분무양액을 사용하여 식물을 재배하는 포그포닉스(fogponics)로 나눌 수 있다. 포그포닉스의 분무양액의 입자는 에어로포닉스의 분사양액 입자에 비해 그 지름이 작다. 따라서 포그포닉스에서 분무양액은 에어로포닉스에 비해 중력의 영향을 상대적으로 작게 받으므로 식재되는 식물전체에 양액을 비교적 고르게 공급할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 포그포닉스의 경우에도 넓은 재배장소에 소수의 초음파모듈을 사용할 경우 양액분무량이 적어서 오히려 에어로포닉스의 경우보다 양액공급이 고르지 않고 특정위치의 식물에 치우칠 수 있다. 또한, 초음파모듈은 펌프에 비해 많은 전력을 소모하면서 적은 양의 양액을 분무하는 단점이 있다. 또한, 분무양액의 증발속도가 빨라서 식물에 공급되지 못하고 액화되어 다시 회수되는 양액이 많이 발생하므로 다량의 양액을 분무해야하고, 이로 인해 전력소비가 더욱 증가하는 단점이 있다. 또한, 포그포닉스는 일반적으로 중력만을 이용하여 양액을 유동시키는바, 원활한 유동을 위한 재배장치구조의 설계가 어려운 단점이 있다.
펌프로 가압되는 분사장치를 사용하는 에어로포닉스는 일반적으로 포그포닉스에 비해 양액을 식재되는 식물전체에 고르게 공급할 수 없는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해서는 분사출구를 다수개 설치해야 하는데 이는 수경재배를 위한 설비, 유지비용을 증가시킨다. 또 다른 보완방법으로 분사장치의 출구에서 재배식물의 뿌리까지의 공간 즉, 분사공간이 넓어야 하는데 이는 공간효율을 저하시키고, 마찬가지로 재배장치의 대형화로 인한 설비, 유지비용을 증가시킨다.
본 발명의 일 실시예는, 초음파모듈을 이용하여 분무양액을 식물에 공급하는 방식과 펌프를 이용하여 분사양액을 식물에 공급하는 방식을 조합하고, 식물이 식재되는 재배베드를 원통형으로 구성하고 이를 회전하는 구조로 형성하여, 보다 효과적인 분무경재배 시스템 및 방법을 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.
본 발명에 따른 분무경재배 시스템의 일 실시예는, 내주면을 구비한 프레임; 상기 프레임의 내주면에 회전 가능하도록 적어도 하나 구비되고 식물이 식재되는 재배베드; 상기 재배베드에 식재되는 식물에 양액을 공급하는 양액공급부를 포함할 수 있다.
상기 양액공급부는, 상기 프레임의 소정위치에 구비되고, 초음파모듈을 이용하여 상기 재배베드에 양액을 분무하는 초음파분무부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 프레임과 재배베드 사이에는 상기 초음파분무부로부터 분사되는 분무양액이 통과하는 통로가 구비되는 것일 수 있다.
또한, 상기 양액공급부는, 상기 프레임의 소정위치에 구비되고, 펌프를 이용하여 상기 재배베드에 양액을 분사하는 펌프분사부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 펌프분사부는, 상기 프레임에 내장되는 분사레일; 및 상기 분사레일 상에서 상기 재배베드 방향으로 돌출형성되고, 상기 분사레일 상에 다수개 정렬되는 분사노즐을 포함할 수 있다.
상기 재배베드에는, 식물재배를 위한 재배구가 상기 프레임의 길이방향으로 정렬되어 형성되는 것일 수 있다.
또한, 상기 재배베드는, 상기 프레임의 내주면을 둘러싸도록 다수개로 구비되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 분무경재배 시스템의 일 실시예는, 상기 프레임의 내측 공간에 식물재배를 위한 조명을 제공하는 조명장치를 더 포함할 수 있다.
상기 조명장치는, 상기 조명장치의 길이방향과 상기 프레임의 길이방향이 일치하도록 구비되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 분무경재배 시스템의 다른 실시예는, 내주면을 구비한 프레임; 상기 프레임 내주면에 구비되어 회전하고 식물이 식재되는 재배베드; 상기 프레임 하부에 내장되고 펌프에 의해 상기 재배베드에 양액을 분사하는 펌프 양액분사장치; 상기 프레임 상부에 내장되고 초음파모듈에 의해 상기 재배베드에 양액을 분무하는 초음파 양액분무장치; 및 상기 펌프 양액분사장치 및 초음파 양액분무장치에 양액을 공급하는 양액공급장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 분무경재배 시스템의 다른 실시예는, 상기 재배베드에 식재되는 식물에 조명을 제공하는 조명장치를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 분무경재배 방법의 일 실시예는, 재배되는 식물을 회전시키는 단계; 재배양액 공급단계; 상기 회전하는 식물에 조명을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 재배양액 공급단계에서, 상기 식물에 초음파모듈을 이용하여 상기 재배양액을 분무하거나, 펌프를 이용하여 상기 재배양액을 분사하는 것일 수 있다.
전술한 실시예의 하이브리드 분무경재배 시스템 및 방법은, 재배베드를 원통형으로 구성하여 공간효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 재배배드로 회전시키고, 초음파분무부와 펌프분사부를 따로 또는 동시에 사용하여 양액을 재배식물에 공급하여, 식물전체에 양액을 고르게 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 분무경재배 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 분무경재배 시스템의 일부분을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 분무경재배 방법을 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 하이브리드 분무경재배 시스템을 나타낸 개략도이다.
분무경재배 시스템은 프레임(100), 재배베드(200) 및 양액공급부(300)를 포함한다.
프레임(100)은 내주면을 구비하고, 내주면에 재배베드(200)가 안착한다. 또한, 프레임(100)에는 초음파분무부(310)와 펌프분사부(320)가 구비된다.
재배베드(200)는 프레임(100) 내주면에 다수개 안착 되고, 다수개의 재배베드(200)를 총합하면 프레임(100) 내주면을 둘러싸도록 구비되며, 다수개의 재배구(210)가 형성된다. 따라서, 다수개의 재배구(210)는 프레임(100) 내주면에 설치되는 원통의 형상이 된다. 재배베드(200)는 프레임(100)의 내주면을 회전하며, 초음파분무부(310)와 펌프분사부(320)로부터 양액을 공급받고, 양액은 재배베드(200)에서 재배되는 식물의 자양분이 된다.
재배구(210)는 식물이 재배베드(200) 상에서 식물이 식재되어 재배되는 위치이고, 프레임(100)의 길이방향으로 정렬되어 형성된다. 이때, 재배구(210)는 재배베드(200)의 내주면과 외주면을 관통하여 형성되고, 재배베드(200)의 외주면으로부터 양액을 공급받는다.
각 재배구(210)에는 양액을 흡수하고 초음파분무부(310)에서 분무되는 양액이 재배베드(200) 밖으로 낙하하지 않도록 하는 역할을 하는 배지(培地)가 구비된다. 배지는 예를 들어 스펀지와 같은 액체를 흡수하여 보관하는 특성이 뛰어난 재료를 사용할 수 있다.
양액공급부(300)는 재배베드(200)에서 재배되는 식물에 양액을 공급하는 역할을 하고, 초음파분무부(310), 펌프분사부(320), 양액저장부(330), 제1공급관(340) 및 제2공급관(350)을 포함한다.
초음파분무부(310)는 프레임(100)의 소정위치에 구비되고, 초음파모듈에 의해 분무되는 양액을 재배베드(200)에 분무하는 역할을 한다.
초음파분무부(310)로부터 분무되는 양액은 통로(400)를 따라 중력에 의해 낙하하는데 원형으로 구비되는 통로(400)의 양 방향으로 고르게 분산되어야 각 재배베드(200)에 식재된 식물에 양액이 고르게 공급될 수 있다. 따라서, 초음파분무부(310)는 프레임(100)의 최상부에 재배베드(200)의 길이방향과 일치하는 방향으로 설치하는 것이 적절하다. 각각의 재배베드(200)는 프레임(100)의 길이방향으로 배치되므로, 초음파분무부(310)는 프레임(100)의 길이방향으로 배치되는 것이 적절하다.
펌프분사부(320)는 프레임(100)의 소정위치에 구비되고 펌프를 이용하여 양액을 가압하여 재배베드(200)에 양액을 분사한다.
펌프분사부(320)와 초음파분무부(310)를 이용하여 다수개의 재배베드(200) 전체에 양액을 고르게 공급하기 위해서는, 펌프분사부(320)와 초음파분무부(310)가 프레임(100)의 내주면에서 서로 가장 먼 위치에 설치되는 것이 적절하다. 즉, 펌프분사부(320)와 초음파분무부(310)는 프레임(100)의 내주면에서 대향 되는 위치인 프레임(100)의 최상부에 설치되는 것이 적절하다. 또한, 재배베드(200)에 양액을 고르게 공급하기 위해, 펌프분사부(320)는 재베베드(200)의 길이방향으로 배치되는 것이 적절하다. 각각의 재배베드(200)는 프레임(100)의 길이방향으로 배치되므로, 펌프분사부(320)는 프레임(100)의 길이방향으로 배치되는 것이 적절하다.
한편, 펌프분사 양액은 초음파분무 양액에 비해 양액입자가 다소 큰 특성이 있다. 따라서, 펌프분사 양액은 분사위치를 회전하며 지나가는 재배베드(200) 근처의 식물에 주로 양액을 공급한다.
이에 비해 초음파분무 양액은 중력에 의해 낙하하면서 비교적 넓은 범위의 재배베드(200)에 양액을 공급할 수 있다.
양액저장부(330)는 식물에 공급되는 양액을 저장하는 역할을 하고, 양액저장부(330) 내부에 양액을 연무(烟霧)상태로 변환하는 초음파모듈, 양액을 가압하는 펌프를 설치할 수 있다. 다만, 분무경재배 시스템이 설치되는 공간의 특성, 각 장치의 성능 등을 고려하면, 초음파모듈은 양액저장부(330), 제2공급관(350) 또는 초음파분무부(310) 어디에도 설치 가능하고, 펌프도 양액저장부(330), 제1공급관(340), 또는 펌프분사부(320) 어디에도 설치 가능하다.
제1공급관(340)은 양액저장부(330)와 초음파분무부(310)를 연결하는 배관이고, 양액저장부(330)로부터 초음파분무부(310)로 양액을 공급하는 역할을 한다.
제2공급관(350)은 양액저장부(330)와 펌프분사부(320)를 연결하는 배관이고, 양액저장부(330)로부터 펌프분사부(320)로 양액을 공급하는 역할을 한다.
또한, 분무경재배 시스템은 통로(400), 조명장치(500), 지지대(600) 및 롤러(700)를 포함한다.
통로(400)는 프레임(100)의 내주면과 그 내주면을 둘러싸도록 구비되는 재배베드(200) 사이에 형성되고, 통로(400)의 양방향으로 초음파분무부(310)로부터 분무되는 양액이 중력에 의해 흘러내리면서 식물에 양액이 공급된다.
통로(400)는 프레임(100)의 내주면에 요홈 등을 형성하여 구비할 수도 있고, 요홈을 형성하지 않고 프레임(100)의 내주면과 재배베드(200) 사이에 적당한 간격을 형성하여 이를 통로(400)로 이용할 수도 있다.
조명장치(500)는 프레임(100) 내측 공간에 설치되고, 식물재배를 위한 조명을 제공하는 역할을 한다. 재배베드(200)가 전체로 원통모양을 형성하므로, 재배베드(200)를 고르게 비출 수 있도록 하기 위해, 조명장치(500)는 그 길이방향이 프레임(100)의 길이방향으로 위치하도록 하고, 재배베드(200) 방향으로 광을 방사하는 형태가 되도록 하고, 프레임(100)의 중심축에 위치하도록 함이 적절하다.
지지대(600)는 조명장치(500)가 전술한 위치에 있도록 지지하는 역할을 하고, 롤러(700)를 지지하는 역할도 한다.
롤러(700)는 지지대(600)에 의해 고정되고 원통형 재배베드(200)의 외주면 상에서 롤링한다. 따라서, 롤러(700)의 축방향에 회전구동장치(미도시)가 롤러(700)를 회전시키면, 이에 따라 재배베드(200)가 회전하게 된다. 재배베드(200)에 공급되는 양액의 공급량, 하이브리드 분무경재배 시스템의 크기에 따라 재배베드(200)의 회전속도를 바꿀 필요가 있는데, 이 경우 롤러(700)의 회전속도를 제어하여 재배베드(200)의 회전속도를 조절한다. 또한, 롤러(700)의 회전방향을 제어하여 재배베드(200)의 회전방향을 바꿀 수도 있다.
하이브리드 분무경재배 시스템에서는 재배베드(200)가 회전하면서 초음파분무부(310)와 양액공급부(300)로부터 양액을 공급받고, 공급된 양액은 재배베드(200)에 식재되어 재배되는 식물에 고르게 공급되므로, 종래의 분무경재배 시스템에 비해 훨씬 효과적인 양액공급이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 분무경재배 시스템의 일부분을 나타낸 개략도이다.
펌프분사부(320)는 도시된 바와 같이, 분사레일(321) 및 분사노즐(322)을 포함한다.
분사레일(321)은 상기 프레임(100)에 내장되고, 분사레일(321) 상에 재배베드(200) 방향으로 분사노즐(322)이 돌출되어 형성된다.
분사노즐(322)은 분사레일(321) 상에서 다수개가 정렬되고, 분사노즐(322)을 단부에서는 양액이 재배베드(200)로 분사되어 식물에 공급된다. 재배베드(200)의 재배구(210)는 프레임(100)의 길이방향으로 정렬되어 있으므로, 각 재배구(210)에 고르게 양액을 분사하기 위해 분사노즐(322)도 프레임(100)의 길이방향으로 정렬하도록 형성하는 것이 적절하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 분무경재배 방법을 나타낸 순서도이다.
하이브리드 분무경재배 방법은, 재배되는 식물을 회전시키는 단계(S310), 재배양액 공급단계(S320) 및 회전하는 식물에 조명을 조사하는 단계(S330)을 포함한다.
재배되는 식물을 회전시키는 단계에서는 롤러(700)를 회전시킴으로써 재배베드(200)가 회전하게 된다. 재배베드(200)에 안정적인 양액공급을 위해서는, 작업자가 재배베드(200)에서 작업을 하는 등의 특별한 경우를 제외하고는 재배베드(200)의 회전속도를 일정하게 유지하는 것이 적절하다.
재배양액 공급단계에서는 초음파분무부(310)로부터 분무되거나, 펌프분사부(320)로부터 분사되는 재배양액이 재배베드(200)에서 재배되는 식물에 공급된다. 물론, 재배양액은 초음파분무부(310)와 펌프분사부(320)로부터 동시에 공급될 수도 있다.
회전하는 식물에 조명을 조사하는 단계에서는 조명장치(500)에 전력이 인가되면 프레임(100)의 내측 공간에 설치되는 조명장치(500)가 재배베드(200)에서 재배되는 식물에 광을 조사하고 이는 태양광을 대신하는 인조광이다.
본 발명의 실시예와 관련하여 상기와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이 외에도 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: 프레임
200: 재배베드
210: 재배구
300: 양액공급부
310: 초음파분무부
320: 펌프분사부
321: 분사레일
322: 분사노즐
330: 양액저장부
340: 제1공급관
350: 제2공급관
400: 통로
500: 조명장치
600: 지지대
700: 롤러

Claims (13)

  1. 내주면을 구비한 프레임;
    상기 프레임의 내주면에 회전 가능하도록 적어도 하나 구비되고 상기 프레임의 길이방향으로 배치되며, 식물이 식재되는 재배베드; 및
    초음파모듈을 이용하여 상기 재배베드에 양액을 분무하는 초음파분무부와 펌프를 이용하여 상기 재배베드에 양액을 분사하는 펌프분사부를 구비하고, 상기 재배베드에 식재되는 식물에 양액을 공급하는 양액공급부를 포함하며,
    상기 재배베드의 식물에 양액을 고르게 공급하기 위해, 상기 초음파분무부는 상기 프레임의 최상부에 상기 재배베드의 길이방향으로 배치되어 분무되는 양액이 상기 재배베드 전체에 고르게 낙하하도록 구비되고, 상기 펌프분사부는 상기 프레임의 최상부에 상기 재배베드의 길이방향으로 배치되어 분사되는 양액이 상기 재배베드 전체에 고르게 분사되도록 구비되는 하이브리드 분무경재배 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임과 재배베드 사이에는 상기 초음파분무부로부터 분사되는 분무양액이 통과하는 통로가 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 분무경재배 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펌프분사부는,
    상기 프레임에 내장되는 분사레일; 및
    상기 분사레일 상에서 상기 재배베드 방향으로 돌출형성되고, 상기 분사레일 상에 다수개 정렬되는 분사노즐
    을 포함하는 하이브리드 분무경재배 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 재배베드에는,
    식물재배를 위한 재배구가 상기 프레임의 길이방향으로 정렬되어 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 분무경재배 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 재배베드는,
    상기 프레임의 내주면을 둘러싸도록 다수개로 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 분무경재배 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 내측 공간에 식물재배를 위한 조명을 제공하는 조명장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 분무경재배 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 조명장치는,
    상기 조명장치의 길이방향과 상기 프레임의 길이방향이 일치하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 분무경재배 시스템.
  10. 내주면을 구비한 프레임;
    상기 프레임 내주면에 상기 프레임의 길이방향으로 구비되어 회전하고 식물이 식재되는 재배베드;
    상기 프레임 최하부에 상기 재배베드의 길이방향으로 내장되고 펌프에 의해 상기 재배베드에 그 길이방향으로 균일하게 양액을 분사하는 펌프 양액분사장치;
    상기 프레임 최상부에 상기 재배베드의 길이방향으로 내장되어 초음파모듈에 의해 상기 재배베드에 그 길이방향으로 균일하게 양액이 낙하하도록 양액을 분무하는 초음파 양액분무장치; 및
    상기 펌프 양액분사장치 및 초음파 양액분무장치에 양액을 공급하는 양액공급장치
    를 포함하는 하이브리드 분무경재배 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 재배베드에 식재되는 식물에 조명을 제공하는 조명장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무경재배 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
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