KR101870868B1 - 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부 재배공간(220)이 형성된 이중벽체(120)의 외부로부터 공기 인입부(301)에서 흡기된 외기는 내부 재배공간 바닥(110)의 하측으로 일정 깊이의 지중 속에 일정한 형태로 배열되어 매설되어 있는 환기 배관(300)을 거쳐 기계실(210)로 유입되게 하고, 상기 바닥(110)은 상기 환기 배관(300)이 매설된 상측으로 내부 재배공간(220)의 바닥 전체에 걸쳐 일정두께로 포설되는 잡석다짐층(111)과, 상기 잡석다짐층 위에 부설되는 방수차단용 필름층(112)과, 상기 방수차단용 필름층(112) 상측으로 일정한 간격으로 지그재그 형태로 배열되는 지하수 배관(400)이 내부 중간에 매설되는 소정 두께의 철근콘크리트 슬라브층(113)과, 상기 슬라브층(113)의 표면을 미장하는 마감코팅층(114)으로 형성되는 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환구조를 제공한다.

Description

에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환 구조{Circling Structure of Ground Water in Energy-saving Mushrooms Cultivation Facilities Using Groundwater Heat}

본 발명은 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버섯 재배에 소요되는 에너지비용을 최소화하는 지하수 열을 이용한 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환 구조에 관한 것이다.

일반적으로 버섯 재배는 버섯의 발육에 적합한 환경을 제공하여야 하는데, 특히 재배 온도와 습도를 일정하게 유지해야 하고, 특히 하절기나 동절기시 외부의 환경이 버섯 재배에 영향을 주지 않도록 버섯 재배사의 구조를 외부와 차단시키고, 그 내부에 버섯을 성장 발육시키기 위한 환경을 조성하여야 한다.

즉, 버섯은 그 생육 환경으로 빛, 온도, 산소, 수분, 통풍, 다른 생명체와 경쟁 등 외부로부터의 영향을 최소화하기 위해 외부 차단 형태의 건축구조물 형태로 구축되고, 그 내부에 신선한 공기 제공과 온도유지를 위한 시스템과 수분을 제공하는 시스템이 구축된다.

이와 같은 시스템을 구비한 버섯 재배사의 구조물이 구축됨에 있어, 일반적으로 외부로부터의 단열/차단을 목적으로 조적조/콘크리트조의 버섯 재배사를 위한 표준설계의 지침이 제공되고 있는 바, 이 구조의 형태는 조적조 및 콘크리트의 구조로 시공됨으로 인하여 시공기간이 길어지고 설치비용이 더 소요되는 단점이 있다.

종래기술로서, 도 1에서 도시하는 바와 같은 공개실용신안 20-2012-0006602호의 기술이 알려져 있다.

이 종래기술은 "지열을 이용한 버섯 재배사의 공조장치"에 관한 것으로, 지상으로 노출된 공기 유입구(11)에서 공기가 유입되어 지열과 열교환을 이룰 수 있도록 지하에 수평으로 매립되는 공기유입관(10); 상기 공기 유입관을 통해 유입되어 지열과 열교환을 이룬 외기가 1차로 도입되어 저장되며, 이 외기의 온도에 따라서 버섯재배에 적합한 온도가 되도록 추가로 가열 또는 냉각하기 위한 냉난방기가 구비된 공조실(20); 상기 공조실의 공기가 공급되는 버섯 재배사(30);를 포함하여 이루어진다.

이 종래기술은 버섯 재배사(30)의 지하로 공기유입관(10)이 매설되어 냉난방기가 구비된 공조실(20)로 공기를 유입시켜 이 공조실에서 온도를 조정한 후, 상측의 공기공급관을 통하여 버섯 재배사의 양측에서 상부로 불어넣어 실내로 유입되는 형태를 갖고 있다.

외부의 신선한 공기를 버섯 재배사로 공급함에 있어, 어느 정도 지열과 열교환을 거친 상태, 즉 온도조절이 된 상태에서 공조실에 유입되므로 이 외기를 버섯재배에 필요한 적절한 온도로 조절하기 위한 냉난방 관련 연료비를 절감시킬 수 있다는 착안되었으나, 단지 수평으로만 단일한 배관이 형성되어 있어 그 효과는 미비하다는 문제점이 있다.

다른 종래기술로서, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 공개특허 10-2010-0048672호의 "버섯 재배사"의 기술이 알려져 있다. 이 종래기술은 토사층과 자갈층으로 이루어진 바닥, 상기 바닥의 가장자리에서 수직으로 황토블록을 조적하여 적층되는 황토벽체, 상기 황토벽체 내부공간의 상측 개구부를 밀폐하는 차광지붕의 구성으로 설치되어 있다.

이 종래기술은 기본적으로 황토를 벽체에 사용함으로 버섯재배사의 내부의 온도나 습도를 일정하게 유지시켜 주는 장점은 있으나, 황토블록으로 조적하는 구조의 형태를 갖고 있어 시공기간이 길어지는 단점이 있다.

또 다른 종래기술로서, 등록특허 10-1354454호의 "태양광과 지열을 이용한 전천후 버섯재배사"의 기술이 알려져 있다.

이 종래기술은 지붕에 축전지를 포함하는 태양전지판이 설치되어 실내냉방이 가능토록 하고 일측에는 히트펌프를 구비하는 지열시스템이 설치되어 실내난방이 가능토록 하되, 내부동과 외부동 이중으로 설치되고 내부동에는 버섯을 성장시키기 위한 재배함이 재배틀에 다단으로 설치되는 버섯재배사에 있어서, 상기 태양전지판으로부터 얻어지는 전기는 축전지에 저장되었다가 재배틀에 형성된 플러그에 공급되도록 하고 재배함 일측에는 플러그에 대응하는 콘센트가 형성되어 상기 재배함의 바닥에 내장된 히터에 전기를 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

이 종래기술은 버섯재배사의 내부의 냉방과 난방을 가능하게 하는 바, 여름에는 태양전지판으로부터 축전된 전기를 이용하여 냉각시스템을 작동시킴으로써 여름에는 버섯재배사 내부의 온도를 낮출 수 있게 하고, 아울러 지하수를 이용하여 냉각시킬 수도 있고, 겨울에는 히트펌프를 구비하는 지열시스템을 이용하여 난방이 이루어지도록 할 수가 있으며, 재배함에 직접적으로 가열하여 온도를 높여줄 수가 있는 장점이 있다.

그러나, 이 종래기술은 전기를 공급하기 위하여 재배틀에 형성된 콘센트와 재배함마다 히터와 플러그를 설치하여 결합하여 연결하여야 하는 번거로운 작업과 수분으로 인하여 합선의 위험을 내포하고 있어 안전상에 문제점이 있으며, 또한 설치비용이 증가되고 유지관리가 까다롭다는 단점이 있다.

대한민국 공개실용신안 20-2012-0006602호 대한민국 공개특허 10-2010-0048672호 대한민국 등록특허 10-1354454호

따라서, 본 발명의 목적은 지하수 열을 이용한 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환 구조로서, 지하수 열의 온도를 지속적으로 유지하여 공기 편차를 줄이고, 자체 실내의 공기만을 이용할 수 있도록 하여 곰팡이 균을 최대한 억제하고, 버섯 재배시에 온도를 지속적으로 균일하게 유지시켜 전기가 많이 소요되는 것을 방지하는데 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 내부 재배공간이 형성된 이중벽체의 외부로부터 공기 인입부에서 흡기된 외기는 내부 재배공간 바닥의 하측으로 일정 깊이의 지중 속에 일정한 형태로 배열되어 매설되어 있는 환기 배관을 거쳐 기계실로 유입되게 하고, 상기 바닥은 환기 배관이 매설된 상측으로 내부 재배공간의 바닥 전체에 걸쳐 일정두께로 포설되는 잡석다짐층과, 상기 잡석다짐층 위에 부설되는 방수차단용 필름층과, 상기 필름층 상측으로 일정한 간격으로 지그재그 형태로 배열되는 지하수 배관이 내부 중간에 매설되는 소정 두께의 철근콘크리트 슬라브층과, 상기 슬라브층의 표면을 미장하는 마감코팅층으로 형성되는 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환구조를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면, 상기 바닥의 마감코팅층은 버섯 재배에 있어 병충해의 방지와 생육기간을 단축시켜주는 포졸란으로 마감처리 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면, 상기 기계실은 지하 150~200m 깊이로 천공하여 지하수를 채취하는 인출 관정으로부터 10~13℃의 상시 열을 품고 있는 지하수를 공급받아 버섯 재배사의 바닥 하측으로 지그재그 형태로 매설된 지하수 배관을 통하여 바닥 전체를 열교환하도록 순환시키고, 순환된 지하수는 다른 회수 관정을 통하여 다시 지중 속으로 회수되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 지하수 열을 이용한 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환 구조로서, 지하수 열의 온도를 일정하게 유지하고, 외부 환기 시설을 줄여 공기 편차를 줄이고, 자체 실내의 공기만을 이용할 수 있으므로, 곰팡이 균을 최대한 억제하고, 버섯 재배시에 온도를 지속적으로 균일하게 유지시켜 전기가 많이 소요되는 것을 방지하는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 버섯 재배사의 개념도
도 2는 다른 종래의 기술에 따른 버섯 재배사의 횡단면도
도 3은 본 발명에 따른 버섯 재배사의 사시 사진
도 4는 본 발명에 따른 버섯 재배사의 종단면도
도 5는 도 4의 A-A선의 벽체단면도
도 6은 본 발명에 따른 버섯 재배사의 환기 배관을 나타내는 평면도
도 7은 본 발명에 따른 버섯 재배사의 지하수 배관을 나타내는 평면도

이하 본 발명에 따른 지하수 열을 이용한 에너지절약형 버섯 재배사에 대하여 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 버섯 재배사의 사시 사진이며, 도 4는 본 발명에 따른 버섯 재배사의 종단면도이다.

본 발명은 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 철제의 기둥(101)들과 가로부재들로 일정크기의 프레임구조체(100)를 형성하고, 지붕(130) 전체에 걸쳐 지지대(103)에 의해 축전지를 포함하는 태양광모듈(140)이 설치되고, 프레임구조체(100)는 외부 기계실(210)과 내부 재배공간(220)의 공간으로 분리되어 각각 출입문이 형성되어 이중 출입구로 재배공간에 영향을 주지 않게 하는 구조로 이루어진다.

상기 외부 기계실(210)은 외부 출입문의 내측으로 지하수를 빼내는 인출 관정(214)과, 재배공간(220) 바닥(110)의 하측으로 매설된 지하수 배관(400)이 바닥 전체에 걸쳐 열교환되어 다시 회수되는 지하수 회수 관정(214)이 설치되고, 수분을 제공하는 배관이 물탱크(213)로부터 인출되어 재배공간(220) 내부로 공급되는 파이프 및 스프레이 분사부로 이루어진 수분공급부가 설치되는 구성으로 이루어진다.

또, 외부로부터 유입된 공기를 온도조절을 위해 냉각 또는 가열시키는 히트펌프(211)가 구비되면서, 환기 및 수분을 적절한 온도로 조정하도록 하는 지열, 환기 및 수분공급 시스템을 제어하는 제어장치(212)가 설치된다.

상기 내부 재배공간(220)은 내부 출입문의 내측으로 중앙부에 통로를 형성하면서 좌우 양측으로 버섯 재배를 위한 다단의 선반들이 배치되며, 선반 주변에 외부 기계실(210)로부터 인입되는 환기 배관(300)과 수분 배관이 소정 위치에 고정되고 이들 각각의 말단에는 토출부들과 수분을 분사시키는 스프레이분사부가 일정간격으로 형성되는 구성으로 이루어진다.

도 6은 본 발명에 따른 버섯 재배사의 환기 배관을 나타내는 평면도이다.

상기 내부 재배공간(220)의 이중벽체(120)의 외부로부터 공기 인입부(301)에서 흡기된 외기가 인입되어 내부 재배공간 바닥(110)의 하측으로 일정 깊이의 지중 속에 일정한 형태로 배열되어 매설되어 있는 환기 배관(300)을 거쳐 기계실(210)로 유입된다.

외부공기 유입은 상시 온도가 유지되고 있는 바닥과, 그 하측으로 매설된 환기 배관의 길이를 길게 연장시킴으로써 환기 배관(300)의 외부표면이 바닥(110) 하측의 지중 속에서 접촉면이 많아지게 열교환되는 형태를 갖고 있어 토출시의 공기 온도를 바닥온도와 거의 유사하게 할 수 있게 된다.

상기 공기 인입부(301)는 지면으로부터 2m높이가 되는 위치에 설정되는 것이 바람직하다. 이는 불순물이나 먼지들이 유입되지 않고 신선한 공기를 유입하게 하기 위해서이다.

상기 환기 배관(300)이 매설되는 지중 속의 깊이는 50~100㎝의 범위내에서 설치되는데, 이는 외부로부터의 영향을 받지 않는 지중 속의 토양이 갖고 있는 잠열을 통해 환기 배관(300)이 바닥(110) 전체를 걸쳐 조절되면서 기계실(210)로 유입되어진다.

상기 환기 배관(300)은 기계실(210)의 히트펌프(211)를 통하여 온도조절이 이루어진 후에 내부 재배공간(220)으로 인입되어 내부 재배공간에서 일정 간격마다 수직으로 상중하의 위치로 배열되는 말단 토출구(미도시)가 형성되어 선반에 놓여진 버섯 재배함들에 간접적으로 제공되는데, 선반의 상, 중, 하 위치에서 골고루 은은하게 방출 공급하여 내부 재배공간의 버섯 생육환경을 안정시키게 한다.

즉, 외부공기 유입 형태에 있어, 외부로부터 유입되는 신선한 공기를 바닥에 매설된 환기 배관(300)을 통하여 바닥의 지중 속으로부터 열교환하면서 계절에 따른 외기의 온도를 점차적으로 낮추거나 올린 후, 히트펌프(211)를 통하여 다시 일정 온도로 조절된 이후 재배사의 내부 재배공간(220)으로 토출되는 형태를 갖고 있다.

도 4의 도시와 같이, 상기 바닥(110)은 상기 환기 배관(300)이 매설된 상측으로 내부 재배공간(220)의 바닥 전체에 걸쳐 일정두께로 포설되는 잡석다짐층(111)과, 상기 잡석다짐층(111) 위에 부설되는 방수차단용 필름층(112)과, 상기 필름층(112) 상측으로 일정한 간격으로 지그재그 형태로 배열되는 지하수 배관(400)이 내부 중간에 매설되는 소정 두께의 철근콘크리트 슬라브층(113)과, 상기 슬라브층(113)의 표면을 미장하는 마감코팅층(114)으로 구성된다.

상기 바닥(110)의 마감코팅층(114)은 포졸란으로 마감처리 형성되는데, 포졸란의 코팅층은 버섯 재배에 있어 병충해의 방지와 생육기간을 단축시켜주는 기능을 하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 버섯 재배사의 지하수 배관의 배열상태를 나타내는 평면도로서, 상기 지하수 배관(400)은 철근콘크리트 슬라브층(113)내에 매설되어 재배공간(220)의 전체에 걸쳐 지그재그 형태로 배열되어 바닥(110)과 열교환하면서 순환되도록 구성되는데, 이때 지하수 배관(400)의 간격은 15~30㎝의 범위에서 설치되어 바닥 영역을 골고루 분포되게 하여 바닥 내 매설된 배관을 통하여 간접적으로 열교환하여 순환되는 형태를 갖고 있다.

이는 재배사의 바닥(110) 내 바닥전체 영역에 걸쳐 골고루 분포되게 매설된 배관을 통하여 순환시켜 지하수가 품고 있는 상시 열을 기계실에서 일정온도로 조절하여 바닥 전체에 전도시켜 15~18℃를 유지시키도록 함으로써, 버섯재배에 필요한 온도 조건과 대체에너지 지하수의 상시 온도를 이용하여 최소한으로 에너지 비용을 절약시키기 위해서이다.

도 5는 도 4의 A-A선의 단면도인 벽체의 단면도로서, 상기 바닥의 가장자리에서 프레임구조체에 수직으로 단열용 난연성 샌드위치 패널이 프레임구조체(100)의 기둥(101)과 간격유지용 각재(121) 사이에 각각 내측과 외측에서 조립 고정되어 내외측패널(125, 122) 사이에 일정 간격의 공기층(124)이 형성되면서 이중벽체(120)를 조립 형성하여 외부로부터의 영향을 받지 않게 단열시킨다.

한편, 외측패널(122)의 내측으로 단열용 방수시트(123)가 부착되어 방수 단열처리된 구조로 이루어진다.

이와 같이 샌드위치 패널로 이중벽체를 시공함에 있어 작업상 취급하기가 용이한 장점이 있어 설치기간을 단축시킬 수 있게 된다.

또 상기 이중벽체(120)의 내부 패널의 내측에 도시하지는 않았으나 지하수 배관(400)이 일정 간격으로 지그재그 형태로 조립 고정되어 노출되는 구성이 추가될 수 있음을 밝혀둔다. 지하수가 품고 있는 열을 벽체에도 열전달시키기 위해서이다.

또, 바닥(110)의 마감코팅층(114)과 유사하게 상기 이중벽체(120)의 내측 패널(125)의 내측 표면에 포졸란으로 코팅된 마감코팅층의 구성이 추가적으로 형성할 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 지하수 공급 및 회수에 있어, 상기 기계실(210)내에 지하 150~200m 깊이로 천공하여 지하수를 채취하는 인출 관정(214)으로부터 10~13℃의 상시 열을 품고 있는 지하수를 공급받아 버섯 재배사의 바닥(110) 하측으로 지그재그 형태로 매설된 지하수 배관(400)을 통하여 바닥 전체를 열교환하도록 순환시키고, 순환된 지하수는 다른 회수 관정(214)을 통하여 다시 지중속으로 회수되는 형태를 갖고 있다. 즉 지하수가 바닥 지중 속에서 매설된 지하수 배관(400)을 통하여 바닥(110) 전체의 영역을 순환하면서 바닥에 열전달하고 다시 회수되는 형태이다.

본 발명은 이들에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

이와 같이, 본 발명은 지하수의 열을 이용하여 계절과 관계없이 버섯 재배를 할 수 있으며, 특히 버섯 재배에 소요되는 에너지비용을 최소한으로 하는 버섯 재배사를 제공하면서 사시사철 버섯재배가 가능하여 농촌 소득창출에 기여하며, 아울러 작은 부지의 규모에서 생산성을 향상시키고, 작업도 실내에서 할 수 있게 되어 노령화되고 있는 농촌에서 근무하는 여건이 편리한 이점이 있다.

또 식물공장과 같은 개념으로 협소한 부지에서 계절과 관계없이 작업할 수 있을 뿐만 아니라, 고령화되고 있는 추세에서 보면 농촌경제에 활력을 줄 수 있어 생산성을 확보해 주는 가치가 있다.

파생적으로 배지배양 등 농촌경제활동에 도움을 줄 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

100: 프레임 구조체 101: 기둥
102: 가로부재 103: 지지대
110: 바닥 111: 잡석다짐층
112: 필름층 113: 철근콘크리트 슬라브층
114: 마감코팅층 120: 이중벽체
121: 각재 122: 외측패널
123: 방수시트 124: 공기층
125: 내측패널 130: 지붕
140: 태양전지모듈 200: 버섯 재배사
210: 기계실 211: 히트펌프
212: 제어장치 213: 물탱크
214: 관정 220: 버섯 재배공간
300: 환기 배관: 토출구/유입구
400: 지하수 배관

Claims (3)

1. 철제의 기둥(101)들과 가로부재들로 일정크기의 프레임구조체로 형성되고, 지붕(130) 전체에 걸쳐 지지대(103)에 의해 축전지를 포함하는 태양광모듈(140)이 설치되며, 프레임구조체는 외부 기계실(210)과 내부 재배공간(220)의 공간으로 분리되어 각각 출입문이 형성되어 이중 출입구로 재배공간에 영향을 주지 않게 하는 구조로 이루어지고, 상기 외부 기계실(210)은 외부 출입문의 내측으로 지하수를 빼내는 인출 관정(214)과, 재배공간(220) 바닥(110)의 하측으로 매설된 지하수 배관(400)이 바닥 전체에 걸쳐 열교환되어 다시 회수되는 지하수 회수 관정(214)이 설치되며, 수분을 제공하는 배관이 물탱크(213)로부터 인출되어 재배공간(220) 내부로 공급되는 파이프 및 스프레이 분사부로 이루어진 수분공급부가 설치되는 구성으로 이루어진 에너지절약형 버섯 재배사에 있어서,
   상기 내부 재배공간(220)이 형성된 이중벽체(120)의 외부로부터 공기 인입부(301)에서 흡기된 외기는 내부 재배공간 바닥(110)의 하측으로 일정 깊이의 지중 속에 일정한 형태로 배열되어 매설되어 있는 환기 배관(300)을 거쳐 기계실(210)로 유입되게 하고, 상기 환기 배관(300)은 기계실(210)의 히트펌프(211)를 통하여 온도조절이 이루어진 후에 내부 재배공간(220)으로 인입되어 내부 재배공간에서 일정 간격마다 수직으로 상중하의 위치로 배열되는 말단 토출구가 형성되어 선반에 놓여진 버섯 재배함들에 제공되며, 상기 바닥(110)은 환기 배관(300)이 매설된 상측으로 내부 재배공간(220)의 바닥 전체에 걸쳐 일정두께로 포설되는 잡석다짐층(111)과, 상기 잡석다짐층(111) 위에 부설되는 방수차단용 필름층(112)과, 상기 필름층(112) 상측으로 일정한 간격으로 지그재그 형태로 배열되는 지하수 배관(400)이 내부 중간에 매설되는 소정 두께의 철근콘크리트 슬라브층(113)과, 상기 슬라브층(113)의 표면을 미장하는 마감코팅층(114)으로 형성되고, 상기 기계실(210)은 지하 150~200m 깊이로 천공하여 지하수를 채취하는 인출 관정(214)으로부터 10~13℃의 상시 열을 품고 있는 지하수를 공급받아 버섯 재배사의 바닥(110) 하측으로 지그재그 형태로 매설된 지하수 배관(400)을 통하여 바닥 전체를 열교환하도록 순환시키고, 순환된 지하수는 다른 회수 관정(214)을 통하여 다시 지중 속으로 회수되는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 바닥(110)의 마감코팅층(114)은 버섯 재배에 있어 병충해의 방지와 생육기간을 단축시켜주는 포졸란으로 마감처리 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 버섯 재배사의 바닥 지하수 순환구조.
   
3. 삭제

Images