KR101837962B1 - 수경 재배 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 수경 재배 방법은 제1 시간 동안 인삼의 뿌리가 양액에 침지되는 침지 단계; 제2 시간 동안 상기 인삼의 뿌리가 공기에 노출되는 노출 단계;를 포함하고, 상기 침지 단계와 상기 노출 단계는 교번하여 이루어질 수 있다.

Description

수경 재배 방법{HYDROPONICS PLANT CULTIVATION METHOD}

본 발명은 수경 재배 작물을 재배하는 방법에 관한 것이다.

농작물의 재배 시스템은 노지 재배와 시설 재배로 구분될 수 있다.

노지 재배는 실외의 토양에서 작물을 생육하는 것을 말하고, 시설 재배는 유리 온실이나 비닐하우스를 이용하여 작물을 생육하는 것을 말한다.

그런데, 화학 비료 또는 농업용 화학 약품 등의 과다한 사용에 의하여 토양의 질이 불량해지는 관계로 작물이 동일한 지면에서 반복 재배될 경우 노지 재배와 시설 재배를 불문하고 좋은 수확을 기대하기 어렵다.

이에 대한 대안으로 양액에 의한 수경 재배가 이루어지고 있다.

수경 재배는 흙에서 재배하지 않고 각종 영양분이 용해된 배양액을 재배조(베이)에 채워 넣고 이를 이용하여 엽채류나 과채류 등의 다양한 작물을 재배하는 것이다. 수경 재배는 작물의 성장속도가 빠르고 필요한 시기에 맞춰 작물을 재배할 수 있는 장점이 있다.

뿌리가 아닌 줄기나 잎을 식용할 목적으로 수경 재배되는 인삼은 특별한 재배 방법이 요구된다.

한국등록특허공보 제0459632호에는 게르마늄 성분이 함유된 농산물을 재배할 수 있는 수경 식물 재배 장치가 개시되고 있으나, 인삼의 줄기나 잎을 키우는 방안은 나타나지 않고 있다.

한국등록특허공보 제1248473호

본 발명은 인삼의 줄기와 잎을 키우는 수경 재배 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 수경 재배 방법은 제1 시간 동안 인삼의 뿌리가 양액에 침지되는 침지 단계; 제2 시간 동안 상기 인삼의 뿌리가 공기에 노출되는 노출 단계;를 포함하고, 상기 침지 단계와 상기 노출 단계는 교번하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 수경 재배 방법은 베이에 심어진 인삼을 향해 빛을 방사하는 광원이 마련되고, 상기 광원은 상기 베이에 상기 인삼이 심어지면 제1 기간 동안 오프(off)되는 적응 단계; 상기 광원은 상기 제1 기간이 경과되면 24시간 기준으로 제3 시간동안 온(on)되고, 나머지 시간에 해당하는 제4 시간에는 오프(off)되는 생육 단계;를 포함하고, 상기 생육 단계는 상기 적응 단계의 종료 이후에 1일 내지 30일 동안 반복적으로 실행될 수 있다.

본 발명의 수경 재배 방법은 인삼을 양액에 침지시키는 제1 모드와 인삼을 공기에 노출시키는 제2 모드가 교번하여 실행되고, 이를 통해 인삼의 뿌리가 아닌 줄기와 잎을 식용에 적합하게 키울 수 있다.

또한, 본 발명의 수경 재배 방법에 따르면 광원의 온(on)/오프(off) 시간대가 조절되고, 이를 통해 인삼의 줄기와 잎의 생장에 최적화된 빛이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 수경 재배 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 침지 단계와 노출 단계를 나타낸 개략도이다.
도 3은 재배 유니트를 나타낸 개략도이다.

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 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 수경 재배 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 1에 도시된 수경 재배 방법은 인삼의 재배에 관한 것일 수 있다. 일반적인 인삼 재배의 주요 관심 사항은 인삼의 뿌리를 키우는 것이다.

이에 반하여, 본원발명에서 관심을 갖는 것은 인삼의 뿌리를 키우는 것이 아니라, 인삼의 줄기와 잎을 식용 가능한 정도로 키우는 것일 수 있다.

인삼에는 사포닌(Saponin)이 함유되어 있다.

사포닌은 식물계에 널리 분포하는 트리텔펜 및 스테로이드계의 배당체의 총칭으로, 인체에 유리한 약효를 갖는 것으로 알려져 있다. 인삼의 사포닌을 타 식물계 사포닌과 구별하기 위해서 인삼(ginseng) 배당체(glycoside)란 의미로 '진세노이드(Ginsenoside)'라 칭하고 있다.

식물계에 존재하는 대부분의 사포닌은 올레아난(oleanane)계이고, 인삼 사포닌은 타 식물계에 거의 존재하지 않는 담마린(dammarane) 계열의 triterpenoid 사포닌으로 알려져 있으며, 화학 구조적에 따라 크게 3가지 group으로 나눌 수 있다.

인삼 사포닌은 주로 비당 부분에 따라 4환성의 담마린계 사포닌과 5환성의 올레아난계 사포닌의 2종류로 구별된다. 그리고, 담마린계 사포닌은 다시 비당 부분에 붙어있는 수산기(-OH)가 2개인 경우 protopanaxadiol계 사포닌(PPD), 비당 부분에 붙어있는 수산기(-OH)가 3개인 경우 protopanaxatriol계 사포닌(PPT)으로 나누어진다. 이때, 진세노이드(Ginsenoside, G)는 다음의 표 1과 같이 분류될 수 있다.

사포닌	대상 진세노이드(Ginsenoside)
Protopanaxadiol계 사포닌	G-Ra1, G-Ra2, G-Ra3, G-Rb1, G-Rb2, G-Rb3, G-Rc, G-Rd, 20(S)G-Ra3, 20(R)G-Rg3, G-Rh2, G-Rs1, G-Rs2, Quinquenoside-R1, Notoginsenoside-R4, Malonyl-G-Rb1, Malonyl-G-Rb2, Malonyl-G-Rc, Malonyl-G-Rd
Protopanaxatriol계 사포닌	G-Rc, G-Rf, G-Rg2, G-Rh1, 20-Glc-G-Rf, Notoginsenoside-R1, 20(R)G-Rg2, 20(R)G-Rh1,Rh4
Oleanane계 사포닌	G-Ro

인삼 사포닌은 중추신경계를 비롯하여 내분비계, 면역계, 대사계 등에 영향을 미쳐 신체기능 조절에 다양한 효과를 발휘한다. 이들의 약리 작용은 다음의 표 2와 같다.

진세노이드	알려진 약리 작용
Ginsenoside-Ro	항염증작용 해독작용, 항트로빈 작용, 혈소판 응집억제작용, 항간염작용,대식세포 활성화 작용
Ginsenoside Rb1	중추신경억제작용, 최면작용, 진통작용, 정신안정작용, 해열작용, 혈청 단백질 합성 촉진작용, 중성지방분해억제, 합성촉진(인슐린유사)작용, 콜레스테롤 생합성 촉진작용, 프라스민 활성화 작용, RNA 합성촉진작용, 호르몬 분비촉진작용, 간기능 보호
Ginsenoside Rb2	중추신경억제작용, DNA·RNA합성 촉진작용, 프라스민 활성화 작용, 부신피질자극 호르몬 분비 촉진작용, 항당뇨작용, 항동맥경화, 간세포증식
Ginsenoside Rb3	충추신경억제작용, 해열작용, 호르몬분비촉진, 간기능 보호
Ginsenoside Rc	중추신경억제작용, RNA 합성 억제작용, 혈청 단백질 및 지질 합성 촉진작용, 프라스민 활성화 작용, 부신피질자극 호르몬 분비 촉진작용, 진통작용
Ginsenoside Rd	부신피질 호르몬 분비 촉진작용
Ginsenoside Re	중추신경억제작용, DNA·RNA 촉진작용, 프라스민 활성화 작용, 부신피질 자극 호르몬 분비 촉진작용
Ginsenoside Rf	뇌신경세포와 관련한 진통작용
Ginsenoside Rg1	중추신경 흥분작용, 항피로작용, 피로회복작용, 기억·학습기능 개선작용, DNA·RNA 합성촉진 작용, 프라스민 활성화 작용
Ginsenoside Rg2	혈소판 응집 억제작용, 프라스민 활성화 작용

이들 진세노이드는 인삼의 뿌리에도 함유되고 있으나, 인삼의 줄기 및 잎에도 함유되고 있다. 특히, 줄기 또는 잎에 함유된 특정 진세노이드의 함량은 뿌리보다 많은 것으로 알려져 있다.

그럼에도 불구하고 인삼의 줄기와 잎은 너무 억세서 식용하기가 곤란하다. 물론, 인삼의 줄기와 잎이 억세지기 전에는 줄기와 잎의 식용이 가능하나, 이렇게 식용이 가능한 기간은 재배 개시 후 30일 내로 한정된다. 그러나, 일반적인 재배 방법으로는 30일 내에 인삼의 줄기와 잎을 충분하게 키울 수 없으므로 생산성이 낮다. 따라서, 기존에는 인삼의 줄기와 잎을 키우는 방안이 고려되지 않고 있었다.

본 발명의 수경 재배 방법은 일예로 20일 내에 줄기의 길이를 20cm 이상 키우는 것과 같이, 제한된 재배 기간 내에 인삼의 줄기와 잎을 식용 가능한 범위 내에서 충분하게 키우는 것을 목적으로 한다.

위 목적을 달성하기 위해 본 발명의 수경 재배 방법은 식수 단계(S 510), 양액 단계(S 520), 적응 단계(S 530), 생육 단계(S 540), 설정 기간을 만족하는지 판단하는 판단 단계(S 550), 수확 단계(S 560)를 포함할 수 있다.

식수 단계(S 510)는 양액이 담기는 베이(bay)에 인삼을 심는 단계일 수 있다. 베이에 직접 인삼을 심는 것이 어려운 경우, 도 3과 같이 베이(330)에 설치된 판 형상의 베드(bed)(310)에 인삼(10)을 심는 것으로 식수 단계가 완료될 수 있다. 또는 베드에 인삼을 심은 후 해당 베드를 베이에 장착하는 것으로 식수 단계가 완료될 수 있다.

양액 단계(S 520)는 인삼의 성장에 필요한 양액을 제공하는 단계일 수 있다.

적응 단계(S 530) 및 생육 단계(S 540)는 인삼의 성장에 필요한 빛을 제공하는 단계일 수 있다.

판단 단계(S 550)는 식수 단계 이후 재배 기간을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 이때의 재배 기간은 인삼의 줄기와 잎이 식용에 어려운 정도로 억세지기 전까지의 기간 내에서 설정될 수 있다. 일예로, 재배 기간은 1일 내지 30일 내에서 설정될 수 있다. 별도의 가공을 가하지 않은 상태로 식용될 경우, 다시 말해 생으로 식용될 경우 식감과 맛을 위해서 재배 기간은 20일 내에서 결정되는 것이 좋다. 만약, 인삼을 건조시키거나 분쇄하는 등의 별도 가공이 이루어진다면, 재배 기간은 줄기와 잎을 식용 가능한 범위 내에서 최대한 키우기 위해 30일 내에서 결정되는 것이 좋다.

수확 단계(S 560)는 재배 시간이 경과한 인삼을 베이에서 수확하는 단계일 수 있다.

이상에서 살펴본 식수 단계 및 수확 단계는 인삼의 훼손을 방지하기 위해 수작업에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

양액 단계, 적응 단계, 생육 단계는 수작업에 의해 이루어지거나, 수경 재배 장치에 의해 자동으로 이루어질 수 있다.

인삼의 줄기와 잎을 식용 가능한 범위 내에서 최대한 키우기 위해 양액 단계와 적응 단계, 생육 단계는 특별한 구성을 포함할 수 있다.

먼저 양액 단계에 대해 설펴본다.

양액 단계는 침지 단계와 노출 단계를 포함할 수 있다.

침지 단계는 제1 시간 L1 동안 인삼의 뿌리가 양액에 침지되는 단계일 수 있다.

노출 단계는 제2 시간 L2 동안 인삼의 뿌리가 공기에 노출되는 단계일 수 있다.

인삼의 뿌리가 양액에 계속 침지된 상태가 유지되면, 인삼은 양액에 포함된 비료(질소 N, 인 P, 칼륨 K 포함)와 물을 다량으로 흡수할 수 있으나 호흡을 하기 어렵다.

호흡에 필요한 산소를 인삼에 제공하기 위해 양액에 산소를 투입하는 산소 탱크가 베이에 마련될 수 있다. 그러나, 이 방식에 따르면 산소 탱크가 별도로 마련되어야 한다. 또한, 많은 양액이 흡수되므로, 빛이 제공되는 범위 내에서 최대한 활발한 광합성을 통해 뿌리와 잎이 커지는 반면 줄기가 잘 자라지 못할 수 있다. 이렇게 커진 잎은 본 발명에서 목적하는 잎의 크기를 초과할 수 있으나 식용하기 곤란할 정도로 억세지기 쉽다.

다른 방안으로 인삼의 뿌리가 공기에 노출된 상태를 유지하고, 설정 기간마다 인삼을 향해 양액을 분사할 수 있다. 이를 위해서 분무기가 마련될 수 있다. 그러나, 이러한 방안에 따르면 호흡에는 별다른 무리가 없나, 별도의 분무기가 마련되어야 한다. 또한, 인삼이 충분한 양액을 흡수하기 어려운 문제가 있다. 그 결과 인삼의 뿌리, 잎, 줄기가 충분하게 커지지 못할 수 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해 본 발명에 따르면 인삼의 재배 기간 동안 침지 단계와 노출 단계가 교번하여 이루어질 수 있다.

도 2는 침지 단계와 노출 단계를 나타낸 개략도이다.

인삼이 베이에서 재배되는 재배 기간이 t0~th인 경우를 가정한다.

t0에서는 침지 단계가 적용되거나 노출 단계가 적용될 수 있다. 일예로 도 2에서는 t0에 침지 단계가 적용된 경우가 개시된다.

살펴보면, 침지 단계가 적용되는 제1 시간 L1과, 노출 단계가 적용되는 제2 시간 L2가 th까지 교번하여 반복되고 있다. th에서는 침지 단계가 적용되거나 노출 단계가 적용될 수 있다. 아울러, 침지 단계의 종료 시점 또는 노출 단계의 종료 시점이 th와 일치하지 않아도 무방하다. th는 침지 단계 또는 노출 단계와 무관하게 달성되며, th 도달시 베이에 심어진 인삼은 수확될 수 있다. 인삼의 줄기를 길게 자라게 하기 위해 제1 시간 L1은 제2 시간 L2보다 짧은 것이 좋다.

인삼이 심어진 베이에 양액을 공급하거나, 해당 베이로부터 양액을 배출하는 공급부가 마련될 수 있다.

침지 단계에서 공급부는 베이에 심어진 인삼의 뿌리의 적어도 일부가 양액에 침지될 때까지 해당 베이에 양액을 공급할 수 있다.

노출 단계에서 공급부는 인삼의 뿌리가 공기에 노출될 때까지 해당 베이에 수용된 양액을 다른 곳으로 배출할 수 있다. 일예로, 공급부는 인삼의 뿌리에 닿지 않는 수위가 될 때까지 일부 양액을 배출하거나, 베이의 양액을 모두 외부로 배출할 수 있다. 이에 따르면, 별도의 산소 탱크와 분무기가 요구되지 않는다.

노출 단계에서 베이로부터 배출된 양액을 그대로 버리는 것은 낭비일 수 있다. 따라서, 베이로부터 배출된 양액은 별도의 저장 탱크에 모이고, 침지 단계에서 저장 탱크로부터 베이로 다시 유입될 수 있다. 그러나, 이러한 실시예에 따르면 저장 탱크에 수용된 양액은 베이가 침지 단계로 돌입하기 전까지 단순히 보관만 되는 상태이므로 효율적으로 사용되지 못한다. 또한, 별도의 저장 탱크와 그 설치 공간이 마련되어야 한다. 만약, 해당 베이의 양액을 전부 빼내고 투입하는 공정이 진행된다면 해당 저장 탱크와 설치 공간의 크기는 베이의 크기와 거의 유사하게 될 것이다. 이는 상당히 비효율적인 순환 방식이 될 수 있다.

아울러, 산소 탱크와 분무기가 배재되는 대신 저장 탱크가 마련되어야 하므로 실질적인 이득이 적을 수 있다. 이를 보완하기 위해 본 발명의 수경 재배 방법에 따르면 인삼이 심어진 베이가 복수로 마련될 수 있다.

그리고, 양액은 제1 시간이 경과할 때마다 양액이 채워진 특정 베이로부터 빠져나가 다른 베이를 채울 수 있다.

일예로, 3개의 베이가 마련될 경우를 가정한다. 특정 시점에서 3개의 베이 중 첫번째 베이에만 양액이 채워질 수 있다. 그리고, 해당 양액은 첫번째 베이에서 제1 시간이 경과하면 첫번째 베이로부터 두번째 베이로 이동할 수 있다. 그리고, 해당 양액은 두번째 베이에 채워진 후 제1 시간이 경과하면 두번째 베이로부터 세번째 베이로 이동할 수 있다. 다시 세번째 베이에 채워진 후 제1 시간이 경과하면 세번째 베이로부터 첫번째 베이로 이동할 수 있다. 이때, 첫번째 베이는 양액이 두번째 베이와 세번째 베이를 경유하는 시간만큼 양액이 빠져있는 상태가 되며, 이때의 시간이 제2 시간에 해당될 수 있다.

이러한 구성에 따르면 3개의 베이 중 어느 하나의 베이는 침지 단계에 있고 나머지 베이는 노출 단계에 있을 수 있다. 즉, 특정 베이의 침지 단계와 노출 단계가 용이하게 반복될 수 있다. 아울러, 특정 베이로부터 배출된 양액이 다른 베이에 채워지므로 별도의 저장 탱크가 필요하지 않다. 그리고, 다른 베이에 채워진 양액은 또다른 베이로 이동될 수 있다.

베이의 개수는 제1 시간 L1과 제2 시간 L2에 따라 결정될 수 있다.

일예로, 제2 시간 L2는 제1 시간 L1의 n배(여기서, n은 자연수이다)일 수 있다. 이때, 베이는 n+1개가 마련될 수 있다.

도 2를 살펴보면, t0로부터 동일한 시간 간격으로 t1, t2, t3, t4, t5, t6가 존재할 수 있다. 위 시간 간격이 20분이라면, t1은 t0를 기준으로 20분에 경과된 시점, t2는 40분이 경과된 시점, t3는 60분이 경과된 시점일 수 있다.

살펴보면, L2는 L1의 3배인 것을 알 수 있다. 즉, 특정 베이에는 20분 동안 침지 단계가 적용되고, 60분 동안 노출 단계가 적용될 수 있다.

별도의 저장 탱크가 마련된다면, 양액은 20분 동안 특정 베이에 수용되고, 60분 동안 저장 탱크에 수용될 수 있다. 이때, 저장 탱크에 수용된 양액은 소위 60분 동안 놀고 있는 상태가 된다.

그러나, 본 발명에 따르면 저장 탱크가 배제되고 대신, n+1에 해당하는 총 m개(여기서, m은 2 이상의 자연수이다)의 베이가 마련될 수 있다. 위 예에서는 n이 3이므로 m은 4이다. 따라서, 4개의 베이가 마련된다.

이때, 각 베이에는 인삼이 심어진 상태일 수 있다. 따라서, 침지 단계와 노출 단계는 각 베이마다 적용되는 것이 좋다.

제k 베이의 침지 단계는 제k 베이에 양액이 채워진 것일 수 있다. 그리고, 제k 베이의 노출 단계는 제k 베이로부터 양액이 빠져나간 것일 수 있다.

이때, 제k 베이에 채워진 양액은 제k-1 베이로부터 제공된 것이며, 제k 베이로부터 빠져나간 양액은 제k+1 베이로 제공될 수 있다.

여기서, 2≤k≤m(여기서, k는 자연수이다)일 수 있다. 그리고, 제m 베이로부터 빠져나간 양액은 제1 베이로 제공될 수 있다.

도 3은 재배 유니트를 나타낸 개략도이다.

도 3에 도시된 재배 유니트(300)는 본 발명의 수경 재배 방법을 자동화하기 위해 마련된 것일 수 있다.

일예로, 도 3의 재배 유니트(300)는 제2 시간이 제1 시간의 3배인 경우를 대비하기 위한 것일 수 있다.

n+1 = m이고, n이 3이므로 m은 4이다. 따라서, 재배 유니트에는 제1 베이 ①, 제2 베이 ②, 제3 베이 ③, 제4 베이 ④와 같이 4개의 베이가 마련될 수 있다.

침지 단계가 적용된 제1 베이 ①에 채워진 양액은 침지 단계가 종료되면 제1 베이 ①로부터 빠져나가 제2 베이 ②로 유입될 수 있다. 이에 따르면 침지 단계가 적용 중이던 제1 베이 ①은 노출 단계로 돌입하고, 노출 단계가 적용 중이던 제2 베이 ②는 침지 단계로 돌입할 수 있다.

침지 단계가 적용된 제2 베이 ②에 채워진 양액은 침지 단계가 종료되면 제2 베이 ②로부터 빠져나가 제3 베이 ③으로 유입될 수 있다.

이런 식으로 제3 베이 ③에 채워진 양액은 공급부에 의해 제4 베이 ④로 옮겨지며, 다시 제1 베이 ①로 옮겨질 수 있다.

다른 관점에서 살펴보면 4개의 베이 중 하나를 채울 양의 양액이 공급부에 의해 각 베이를 옮겨가면서 채우는 상태가 되는 것과 유사하다.

이때, 양액이 각 베이에서 머무는 시간이 동일하다면, 자연스럽게 특정 베이의 제2 시간은 제1 시간의 3배가 될 수 있다.

재배 유니트(300)에는 재배 공간(30)이 복수로 마련될 수 있다. 재배 공간(30)은 양액(50)이 수용되는 베이(330)에 대면되는 상측 공간이므로, 베이(330)가 복수로 마련되면 복수의 재배 공간(30)이 형성될 수 있다.

일예로, 도 3에는 중력 방향으로 서로 다른 위치에 마련된 4개의 베이 ①, ②, ③, ④가 마련되고 있다. 여기서, 재배 공간(30)은 각 베이(330)의 상측마다 하나씩 마련되므로 재배 공간(30) 역시 4개가 형성된다.

각 재배 공간(30)의 온도는 서로 다를 수 있다. 일반적으로 뜨거운 공기는 위로 상승하고 차가운 공기는 아래로 하강되므로, 대체로 가장 아래에 배치된 베이 ①의 재배 공간(30)의 온도가 가장 위에 배치된 베이 ④의 재배 공간(30)의 온도보다 낮을 수 있다.

이러한 상태에서 만약 각 재배 환경이 일괄적으로 조절된다면, 각 재배 공간(30)의 재배 환경은 서로 달라질 수밖에 없다.

그 결과 각 베이(330)에 심어지는 수경 재배 작물(10)은 서로 다른 온도에서 생장되고, 이는 균일한 품질의 수경 재배 작물(10)을 획득하기 어렵다는 것을 의미한다. 따라서, 빠른 시간에 균일한 규격, 균일한 품질의 작물을 생산하는 것을 목적으로 하는 수경 재배의 이점이 퇴색될 수밖에 없다.

본 발명의 재배 유니트는 각 재배 공간(30)을 독립적으로 관리할 수 있다. 따라서, 특정 재배 공간(30)에 마련된 공조기를 구동시키는 동시에 다른 재배 공간(30)에 마련된 공조기를 정지시키는 것과 같이 독립적인 제어가 가능하다. 이를 이용해 모든 재배 공간(30)의 재배 환경이 서로 큰 편차없이 목표값을 정확하게 추종하도록 할 수 있다.

공조기를 이용해 각 재배 공간(30)의 온도를 독립적으로 제어하기 어려운 경우, 독립적인 제어가 용이한 히터를 각 재배 공간(30)마다 설치할 수 있다. 예를 들어, 선반이 마련된 프레임에 복수의 베이(330)가 설치되는 경우, 히터는 프레임에 마련될 수 있다.

구체적으로, 프레임(391, 393)은 제1 방향을 따라 연장되고 베이(330)를 지지하는 선반 기능의 제1 프레임(391), 중력 방향을 따라 연장되고 서로 다른 위치에서 복수의 제1 프레임(391)을 지지하는 제2 프레임(393)을 포함할 수 있다. 이때, 히터는 제1 프레임(391)의 밑면에 설치될 수 있다. 아울러, 제1 프레임(391)의 밑면에는 베이에 심어진 인삼을 향해 빛을 방사하는 광원(미도시)이 마련될 수 있다.

각 베이를 순서대로 옮겨다니는 양액에 포함된 비료는 각 베이에 심어진 인삼에 의해 흡수될 수 있다. 이에 따르면 양액에 포함된 비료의 농도는 점차 감소될 수 있다.

비료의 농도를 일정하게 유지하기 위해 재배 유니트에는 비료 센서(미도시), 비료 조절기(111)가 마련될 수 있다. 비료 센서는 양액에 포함된 비료의 농도를 측정할 수 있다. 비료 조절기(111)는 비료 센서의 측정값을 입력받고 해당 측정값이 설정값을 추종하도록 양액에 비료를 투입할 수 있다.

비료 조절기(111)는 특정 베이(330)에 직접 연결될 수 있다. 일예로, 비료 조절기(111)는 제1 베이 ①에 비료를 투입할 수 있다.

마찬가지로, 양액에 포함된 물도 줄어들 수 있다. 부족해진 물을 보충하기 위해 제1 베이 ①에는 외부의 물을 공급하는 물 투입부(339)가 연결될 수 있다.

그리고, 재배 유니트(300)에는 제1 베이에서 물과 비료가 혼합된 추가 양액을 다른 베이로 공급하는 공급부(350)가 마련될 수 있다. 이때의 추가 양액은 제1 베이 ①의 침지 단계와 노출 단계에 상관없이 필요할 때마다 생성될 수 있다. 이를 위해 비료 센서는 각 베이 ①, ②, ③, ④에 설치될 수 있다.

예를 들어, 제2 베이 ②에 채워진 양액에 포함된 물과 비료가 부족한 것으로 파악될 수 있다. 제2 베이 ②에 양액이 채워진 상태이므로, 제2 베이 ②는 침지 단계에 있고, 제1 베이 ①은 노출 단계에 있을 수 있다. 이때, 추가 양액은 제1 베이 ①에 심어진 인삼의 뿌리가 침지되지 않는 범위 내에서 제1 베이 ①에 채워진 후 공급부에 의해 제2 베이 ②로 공급될 수 있다. 또는 추가 양액은 제1 베이 ①에서 생성되는 즉시 공급부에 의해 제2 베이 ②로 공급될 수 있다.

다른 예로, 제1 베이 ①에 채워진 양액에 물과 비료가 부족한 것으로 파악되면 물 투입부와 비료 조절기를 통해 추가 양액이 제1 베이 ①에 공급될 수 있다.

제k 베이에 수용된 양액을 제k+1 베이로 공급하기 위해 제k 베이와 제k+1 베이를 연결하는 배관이 마련될 수 있다.

일예로 본 발명의 재배 유니트(300)에는 제1 유로(370)와 제2 유로(380)가 마련될 수 있다.

우선, 각 베이(330)에는 양액(50)이 입력되는 입력단과, 수용된 양액(50)이 배출되는 출력단이 마련될 수 있다. 그리고, 각 입력단에는 제1 개폐부(320)가 설치되고, 각 출력단에는 제2 개폐부(340)가 설치될 수 있다.

이때, 제1 유로(370)는 각 베이(330)의 입력단에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 유로(380)는 각 베이(330)의 출력단에 연결될 수 있다.

공급부(350)는 제2 유로(380)의 양액(50)에 포함된 이물질을 제거하는 필터(351), 필터(351)를 통과한 양액(50)을 제1 유로(370)로 보내는 펌프(353)를 포함할 수 있다.

공급부에 의해 제k 베이로부터 출력된 양액(50)은 제2 유로(380), 필터(351), 펌프(353), 제1 유로(370)를 순서대로 경유해서 제k+1 베이(330)로 입력될 수 있다.

추가 양액은 항상 제1 베이 ①로부터 다른 베이로 입력되는데, 제1 베이 ①로부터 출력된 추가 양액은 제2 유로(380), 필터(351), 펌프(353), 제1 유로(370)를 순서대로 거쳐 현재 침지 단계에 있는 베이로 입력될 수 있다.

그리고, 이 과정에서 필터에 의해 각 양액에 포함된 이물질이 제거될 수 있다.

또한, th에 도달되면, 재배 유니트에 마련된 표시부(190)를 통해 th에 도달된 사실이 표시될 수 있다. 그리고 표시부(190)를 확인한 사용자에 의해 인삼이 수확되는 수확 단계(S 560)가 수행될 수 있다.

이상에서 살펴본 재배 유니트와 수경 재배 방법을 살펴보면, 인삼은 제1 시간 동안 양액을 충분하게 흡수할 수 있다. 그리고 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 충분하게 호흡할 수 있다. 이러한 조건에 따르면, 인삼의 줄기는 충분하게 자랄 수 있다. 아울러, 별도의 산소 탱크, 분무기, 저장 탱크가 요구되지 않으며, 1개의 베이를 채울 수 있는 분량의 양액으로 복수의 베이에 심어진 인삼을 재배할 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 수경 재배 방법에 따르면, 제한된 공간에서 최소의 양액을 이용하면서도 최대한 많은 인삼을 재배할 수 있다. 특히, 제2 시간이 제1 시간보다 길게 설정하므로, 줄기가 길게 성장한 인삼이 획득될 수 있다.

인삼의 줄기와 잎을 생장시키기 위해 빛을 쬐는 시간을 이용할 수 있다.

일예로, 본 발명의 수경 재배 방법은 24시간 기준으로 제3 시간 동안 인삼에 빛을 투사하는 단계를 포함할 수 있다. 빛의 투사는 재배 유니트에 마련된 광원에 의해 수행되므로, 공급부에 의해 수행되는 양액 단계와 병행해서 동시에 진행될 수 있다.

이때, 제3 시간은 설정 범위 내에서 24시간당 제1 시간의 총 합에 비례할 수 있다. 제1 시간은 인삼이 광합성하는데 필요한 양액을 흡수하는 시간일 수 있다. 그리고, 제3 시간은 광합성에 필요한 빛을 흡수하는 시간일 수 있다. 따라서, 제1 시간과 제3 시간은 서로 비례 관계에 있는 것이 좋다.

일예로, 앞에서 침지 단계가 20분, 노출 단계가 60분 단위로 반복되는 경우, 하루 24시간 기준으로 6시간 동안 인삼에 양액이 공급될 수 있다. 이때, 제3 시간은 8시간 정도인 것이 좋다. 그리고, 제3 시간은 인삼에 양액이 공급되는 시간이 7시간으로 늘어나면 9시간과 같이 늘어날 수 있다.

그러나, 제1 시간과 제3 시간이 계속 길어진다면 지나친 광합성으로 인해 잎과 뿌리만 커지고 줄기가 자라지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 또한, 이렇게 자란 잎은 식용하기 어려운 정도로 억세지기 쉽다. 따라서, 잎의 생장을 적절하게 억제하는 동시에 줄기가 자라는 환경을 제공하기 위해 제3 시간은 설정 범위 내로 제한되는 것이 좋다. 이때의 설정 범위는 최대 14시간인 것이 좋다.

제한된 설정 범위 내에서 제3 시간을 만족하기 위해, 24시간 기준으로 1시간~14시간 동안 인삼을 향해 빛을 방사하는 광원이 온(on)되고, 나머지 시간 동안 광원이 오프(off)될 수 있다.

그런데, 재배 초기에 광원이 온(on)되면 환경 적응을 하지 못한 인삼이 말라비틀어질 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 수경 재배 방법은 앞에서 언급된 적응 단계와 생육 단계를 포함할 수 있다.

적응 단계는 베이에 인삼이 심어지면 제1 시간 동안 광원이 오프(off)되는 단계일 수 있다.

생육 단계는 제1 기간이 경과되면 24시간 기준으로 제3 시간동안 광원 온(on)되고, 나머지 시간에 해당하는 제4 시간에는 오프(off)되는 단계일 수 있다.

이때, 생육 단계는 적응 단계의 종류 이후에 1일 내지 30일 동안 반복적으로 실행될 수 있다. 그리고, 제3 시간은 1시간 내지 14시간이고, 제1 기간은 2일 내지 4일일 수 있다.

또한, 제3 시간은 24시간 기준으로 일정하고 연속된 시간대일 수 있다. 그리고 평균 실외 온도가 가장 낮은 시간대를 포함할 수 있다. 광원은 형광등, 백열 전구, LED 등을 포함할 수 있으며, 어느 구성을 취하더라도 동작시 열이 발생된다. 이때의 열로 인해 재배 공간의 온도가 올라갈 것은 자명하다. 따라서, 제3 시간이 하루 중 평균 실외 온도가 가장 낮은 시간대를 포함한다면, 별도의 공조기 또는 히터를 동작하지 않더라도 재배 공간의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

아울러, 평균 실외 온도가 가장 낮은 시간대는 대체로 전기 요금이 싼 밤 또는 새벽 시간대이므로, 전기 요금의 절약 측면에서도 유리하다.

또한, 인삼의 뿌리가 양액에 침지되는 제1 모드(침지 단계), 인삼의 뿌리를 공기에 노출시키는 제2 모드(노출 단계)가 교번하여 이루어지는 양액 단계가 마련된 경우, 양액 단게는 적응 단계 및 생육 단게에 모두 적용될 수 있다.

이와 같이 양액 단계, 적응 단계 및 생육 단계가 적용되고 20일동안 재배된 인삼에 포함된 사포닌의 함유량은 다음의 표 3과 같다.

비교군으로 일반 노지에서 재배된 6년근 인삼에 포함된 사포닌 함유량도 함께 나타내었다. 표 3에 표시된 각 수치는 단위 중량당 포함된 성분비일 수 있다.

	일반 노지재배 6년근 인삼	본 발명에 따라 20일 동안 재배된 인삼
	뿌리	뿌리	줄기	잎	총합
Rb1	3.07	8.47	0.74	1.96	11.17
Rc	1.32	6.59	0.46	3.35	10.4
Rb2	0.78	2.99	0.38	3.78	7.15
Rb3	0.15	0.55	0.04	0.56	1.15
Rd	0.35	1.87	1.96	10.11	13.94

살펴보면, 특정 사포닌의 경우 뿌리보다 줄기와 잎에 많이 함유된 것을 알 수 있다. 그리고, 본 발명의 수경 재배 방법에 의해 재배된 뿌리는 전체 크기와 중량이 작은 대신 중량 대비 사포닌 함량이 기존 인삼과 비교할 수 없을 정도로 높은 것을 알 수 있다.

특히, Rd의 경우 줄기와 잎에 현저하게 많이 함유되고 있으며, Rc, Rb2, Rb3의 경우 잎에 대단히 많이 함유된 것을 알 수 있다. 그러나, 일반 노지에서 재배되거나 수경 재배되더라도 본 발명과 다른 방법으로 재배된 인삼의 경우 줄기와 잎의 식용이 불가능하다.

이와 달리 본 발명에 따라 재배된 인삼은 뿌리뿐만 아니라 줄기와 잎까지 식용이 가능하므로, 적은 중량의 섭취로 많은 사포닌을 획득할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...인삼 30...재배 공간
50...양액 111...비료 조절기
190...표시부 300...재배 유니트
310...베드 320...제1 개폐부
330...베이 339...물 투입부
340...제2 개폐부 350...공급부
351...필터 353...펌프
370...제1 유로 380...제2 유로
391...제1 프레임 393...제2 프레임

Claims (10)

1. 제1 시간 동안 인삼의 뿌리가 양액에 침지되는 침지 단계;
   제2 시간 동안 상기 인삼의 뿌리가 공기에 노출되는 노출 단계;를 포함하고,
   상기 침지 단계와 상기 노출 단계는 교번하여 이루어지며,
   상기 인삼이 심어진 복수의 베이(bay)가 마련되고, 상기 양액은 상기 제1 시간이 경과할 때마다 상기 침지 단계에 있는 특정 베이로부터 빠져나가 상기 노출 단계에 있는 다른 베이를 채우며,
   상기 특정 베이로부터 빠져나가 상기 다른 베이를 채운 상기 양액에 의해, 상기 침지 단계에 있던 상기 특정 베이는 상기 노출 단계가 되고, 상기 노출 단계에 있던 상기 다른 베이는 상기 침지 단계가 되는 수경 재배 방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 베이의 개수는 상기 제1 시간과 상기 제2 시간에 따라 결정되고,
   상기 제2 시간은 상기 제1 시간의 n배(여기서, n은 자연수이다)이며,
   상기 베이는 n+1개가 마련되는 수경 재배 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 인삼이 심어진 m개(여기서, m은 2 이상의 자연수이다)의 베이(bay)가 마련되고,
   상기 침지 단계와 상기 노출 단계는 각 베이마다 적용되고,
   상기 베이의 침지 단계는 상기 인삼의 뿌리가 상기 양액에 침지되도록 상기 베이에 상기 양액이 채워진 것이며,
   상기 베이의 노출 단계는 상기 인삼의 뿌리가 상기 공기에 노출되도록 상기 베이로부터 상기 양액이 빠져나간 것이고,
   제k 베이에 채워진 상기 양액은 제k-1 베이로부터 제공된 것이며,
   상기 제k 베이로부터 빠져나간 상기 양액은 제k+1 베이로 제공되고,
   2≤k≤m(여기서, k는 자연수이다)이며,
   제m 베이로부터 빠져나간 상기 양액은 제1 베이로 제공되는 수경 재배 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   24시간 기준으로 제3 시간 동안 상기 인삼에 빛을 투사하는 단계;를 포함하고,
   상기 제3 시간은 설정 범위 내에서 24시간당 상기 제1 시간의 총 합에 비례하며,
   상기 설정 범위는 최대 14시간인 수경 재배 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   24시간 기준으로 1시간~14시간 동안 상기 인삼을 향해 빛을 방사하는 광원이 온(on)되고, 나머지 시간 동안 상기 광원이 오프(off)되는 단계;를 포함하는 수경 재배 방법.
   
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