KR101934454B1 - 깊이별 토양수분 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중앙에 높이 방향을 따라 중공이 구비되고 일정 높이를 갖는 원통 형상으로 형성된 하우징과; 상기 하우징의 높이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 상기 하우징의 외면에 배치되는 복수의 토양수분센서와, 상기 토양수분센서와 연결되어 상기 중공을 통하여 상기 하우징의 상부로 연장되는 연결선과, 상기 하우징의 상면에 배치되어 상기 연결선과 접속되며 복수의 상기 토양수분센서와 대응되게 구비되는 복수의 커넥터로 이루어지는 센싱부를 포함하여 구성됨으로써, 토양수분 센서를 깊이별로 용이하게 설치할 수 있으며, 한번의 설치로 토양의 교란없이 영구 측정 및 관측이 가능하고, 내구성이 강하고 구조가 간단하여 유지 및 보수가 용이한 효과가 있다.

Description

깊이별 토양수분 측정장치{EQUIPMENT FOR MEASURING MOISTURE OF SOIL IN DIFFERENT DEPTH}
본 발명은 토양수분 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 토양의 내부에 포함된 수분을 깊이에 따라 각각 측정할 수 있도록 하는 깊이별 토양수분 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 시설하우스에서 작물 재배시 성장에 가장 크게 영향을 미치는 것은 수분으로서, 농업 활동에서 가장 어려운 관수조절을 효과적으로 제어하기 위해서는 토양내 수분을 보다 정밀하게 측정하는 것이 필요하다.
토양내 수분은 작물별, 생육시기별, 기온, 지온 및 비료의 영양 상태에 따라 변화가 있으며, 이러한 토양내 수분 변화는 작물의 생육과 품질, 수량에 지대한 영향을 미친다.
최근에 많은 농가들은 작물재배시 적절한 수분공급 및 비료의 살포를 위해 정밀관수를 요구하고 있으나, 정확한 토양의 환경을 고려하지 않고 관행농법에 따른 급수로 수자원 낭비를 초래하고 있다.
또한, 기후변화와 관련하여 수자원 확보 및 관리를 위해 강수에 따른 토양수분 변화와 지하수 함양의 변동에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 이를 모니터링하기 위해 다수의 토양수분 측정장치가 필요하다.
한편, 토양수분측정 방법에는 크게 TDR(Time Domain Reflectometry) 방법, 텐시오미터(tentionmeter)방법, 석고블럭을 이용한 방법 및 전기저항을 이용한 방법 등이 있다.
TDR 측정방법은 파형발생기에서 발생된 전자기파가 전송선을 통해서 흐르게 되는데 전자기파가 전송선을 통하여 흐르던 중 전송선의 단면이 변하면 그 지점의 임피던스가 변하여 그 구간에서 전자기파가 반향되어 오게 된다.
전송선을 통과하는 전자기파의 전파속도를 알고 있다면 반향시간을 통해 전송선의 길이를 구할 수 있다. 이러한 원리를 이용하여 유전율의 변화에 따른 파의 전파속도가 변하는 성질을 이용하여 토양의 함수비를 구할 수 있다. 하지만, TDR 측정방법은 토양의 밀도에 따라 측정값의 변화가 있다.
텐시오미터방법은 다공성 컵과 이것에 연결되어 물로 채워진 관 및 진공계를 이용하여 토양내 매트릭포텐셜 구배를 측정하며, 텐시오미터는 수분과 용질을 모두 투과시킬 수 있는 다공성 컵인 세라믹감지부, 물을 보충하는 물기둥부, 토양내 매트릭포텐셜을 지시하는 압력게이지로 구성된다. 텐시오미터는 물을 일정량 유지하기 위한 추가적인 보충이 필요하며 세라믹감지부가 쉽게 파손되는 등의 단점이 있다.
그리고, 석고블럭을 이용한 측정방법은 평판에 장착하여 토양내에 삽입한 후 석고와 토양수분의 함수율이 평형을 이룰 때까지 수분을 측정하는 방법이다. 이는 토양내의 수분에 의한 석고의 부식에 따라 수분측정값의 오차가 커질 수 있으며, 석고블럭을 자주 교체해야하는 번거로움이 있다.
또한, 전기저항을 이용한 방법은 두 지점사이의 전기저항 값의 변화를 이용하여 토양내의 수분율을 측정하는 방법이다. 전기저항을 이용하는 방법은 토양의 밀도와 온도의 변화를 고려하지 않아 토양의 밀도에 따라 토양수분의 값이 변해도 이를 인식하지 못하는 단점이 있다.
이러한 토양수분 측정방법은 각각의 장단점이 있고, 목적에 맞게 운영 방법이 달라진다. 현재 사용되고 있는 토양 수분 측정장치는 시중에 없을뿐만 아니라 설치시 토양의 교란을 유발한다. 또한, 기존 제품을 이용하여 설치시 구조가 복잡해지고, 제품이 고비용이기 때문에 유지 및 보수에도 많은 비용이 소요된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토양수분 센서를 깊이별로 용이하게 설치할 수 있으며, 한 번의 설치로 토양의 교란 없이 영구 측정 및 관측이 가능하고, 내구성이 강하고 구조가 간단하여 유지 및 보수가 용이한 깊이별 토양수분 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 깊이별 토양수분 측정장치는, 중앙에 높이 방향을 따라 중공이 구비되고 일정 높이를 갖는 원통 형상으로 형성된 하우징과; 상기 하우징의 높이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 상기 하우징의 외면에 배치되는 복수의 토양수분센서와, 상기 토양수분센서와 연결되어 상기 중공을 통하여 상기 하우징의 상부로 연장되는 연결선과, 상기 하우징의 상면에 배치되어 상기 연결선과 접속되며 복수의 상기 토양수분센서와 대응되게 구비되는 복수의 커넥터로 이루어지는 센싱부를; 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하우징의 외면에는 상기 토양수분센서를 보호할 수 있도록 상기 하우징의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 상기 하우징의 외면과 이격되게 배치되며 상기 하우징이 삽입되는 중공이 형성된 원통 형상의 커버부재가 탈부착 가능하게 구비될 수 있다.
그리고, 상기 커버부재의 외면에는 나선 형상으로 형성된 나선무늬가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 하단은 쇄기 형상으로 형성되고, 상기 하우징의 상부에는 상면의 복수의 개소에 삽입홈이 함몰 형성된 상부커버가 체결되고, 상기 상부커버에는 상기 삽입홈에 삽입되는 복수의 삽입돌기를 구비하여 상기 하우징을 회전시키는 손잡이부재가 착탈가능하게 구비될 수 있다.
아울러, 상기 토양수분센서는 상기 하우징의 직경 방향을 따라 외측으로 벌어지는 방향으로 복원력이 작용하는 스프링부재의 단부에 배치되어 상기 커버부재가 상기 하우징의 외면에서 탈거시에 외측으로 벌어지도록 할 수 있다.
그리고, 상기 토양수분센서에서 측정한 정보를 확인시에는 상기 커넥터에 별도의 데이터 리더기를 연결하여 상기 데이터 리더기를 통하여 토양에 함유된 수분 측정값을 확인하도록 할 수 있다.
또한, 상기 하우징이 지반의 내부로 관입되어 설치된 후에 상기 하우징의 유동을 방지할 수 있도록 상기 하우징의 상부 외면 일측에는 복수의 고정볼트가 상기 하우징의 직경 방향을 따라 돌출되게 배치될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 깊이별 토양수분 측정장치는, 토양수분센서를 깊이별로 용이하게 설치할 수 있으며, 한 번의 설치로 토양의 교란없이 영구 측정 및 관측이 가능하고, 내구성이 강하고 구조가 간단하여 유지 및 보수가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 깊이별 토양수분 측정장치의 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 깊이별 토양수분 측정장치의 커버부재가 분리된 구조를 도시한 사시도이며,
도 3은 도 1의 깊이별 토양수분 측정장치를 손잡이부재를 이용하여 지반에 설치하는 구조를 도시한 사시도이다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 깊이별 토양수분 측정장치를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 깊이별 토양수분 측정장치의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 깊이별 토양수분 측정장치의 커버부재가 분리된 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 깊이별 토양수분 측정장치를 손잡이부재를 이용하여 지반에 설치하는 구조를 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 깊이별 토양수분 측정장치는, 중앙에 높이 방향을 따라 중공이 구비되고 일정 높이를 갖는 원통 형상으로 형성된 하우징(100)과; 상기 하우징(100)의 높이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 상기 하우징(100)의 외면에 배치되는 복수의 토양수분센서(210)와, 상기 토양수분센서(210)와 연결되어 상기 중공을 통하여 상기 하우징(100)의 상부로 연장되는 연결선(220)과, 상기 하우징(100)의 상면에 배치되어 상기 연결선(220)과 접속되며 복수의 상기 토양수분센서(210)와 대응되게 구비되는 복수의 커넥터(230)로 이루어지는 센싱부(200)를; 포함하여 구성되어 있다.
하우징(100)은 내부에 중공이 높이 방향을 따라 형성된 원통 형상의 부재로서 지반의 토양 내부로 삽입되어 깊이별로 토양이 함유하고 있는 수분을 측정할 수 있도록 한다.
하우징(100)의 내부에 중공이 형성됨은 하우징(100)의 상부에 구비된 커넥터(230)와, 하우징(100)의 높이 방향을 따라 하우징(100) 외면의 복수의 개소에 설치되는 토양수분센서(210)가 연결선(220)을 통하여 상호 연결될 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 상기 하우징(100)은 일정 높이를 갖도록 형성되며 지반의 내부로 용이하게 관입시킬 수 있도록 하단은 쇄기 형상으로 형성된 쇄기부재(120)가 구비되어 있다.
그리고, 상부 측면의 복수의 개소에는 하우징(100)이 지반에 직립되게 관입된 상태를 유지할 수 있도록 복수의 고정볼트(110)가 체결될 수 있는 복수의 체결홈(111)이 함몰 형성되어 있다.
또한, 하우징(100)이 지반의 내부로 관입되어 설치된 후에 하우징(100)의 유동을 방지할 수 있도록 하우징(100)의 상부 외면 일측에는 복수의 고정볼트(110)가 하우징(100)의 직경 방향을 따라 돌출되도록 체결홈(111)에 체결된다.
센싱부(200)는 크게 하우징(100) 외면의 복수의 개소에 설치되는 복수의 토양수분센서(210)와, 토양수분센서(210)와 커넥터(230)를 연결하는 연결선(220) 및 하우징(100)의 상면에 설치되는 복수의 커넥터(230)로 이루어진다.
토양수분센서(210)는 하우징(100)의 직경 방향을 따라 외측으로 벌어지는 방향으로 복원력이 작용하는 스프링부재(211)의 단부에 배치되어 커버부재(300)가 하우징(100)의 외면에서 탈거시에 외측으로 벌어지도록 할 수 있다.
토양수분센서(210)가 외측으로 벌어지는 방향으로 복원력이 작용하는 스프링부재(211)의 단부에 배치됨으로써 하우징(100)의 지반으로 삽입되어 설치된 후에 하우징(100)의 외면에 삽입된 후술할 커버부재(300)가 제거되면 토양수분센서(210)가 토양의 내부로 삽입되어 안착됨으로써 정확한 수분 함유량의 측정이 가능하도록 할 수 있다.
연결선(220)은 하우징(100)의 외면에 하우징(100)의 높이 방향을 따라 복수의 개소에 설치되는 토양수분센서(210)와 일대일로 대응되게 연결되어 토양수분센서(210)에서 측정한 수분에 대한 정도를 후술할 데이터 리더기(600) 측으로 전달하는 역할을 한다.
그리고, 커넥터(230)는 토양수분센서(210)에서 측정한 수분에 대한 정보를 데이터 리더기(600) 측으로 전달시에 데이터 리더기(600)에 구비되어 있는 별도의 잭과 용이하게 연결이 가능하도록 하는 역할을 한다.
이러한 커넥터(230)는 토양수분센서(210)와 일대일로 대응되게 연결된 연결선(220)과 일대일로 대응되도록 구비되며 상기 잭과의 용이한 연결을 위하여 하우징(100)의 상부에 그 상면에 노출되게 설치되어 있다.
한편, 하우징(100)의 외면에는 토양수분센서(210)를 보호할 수 있도록 하우징(100)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 하우징(100)의 외면과 이격되게 배치되며 하우징(100)이 삽입되는 중공이 형성된 원통 형상의 커버부재(300)가 탈부착 가능하게 구비되어 있다.
커버부재(300)는 내부에 중공이 형성되어 하우징(100)이 중공에 삽입이 가능하도록 하며, 그 내경은 하우징(100)의 외경보다 다소 큰 직경을 갖도록 형성되되 커버부재(300)를 하우징(100)의 외면에 삽입시에 스프링부재(211)가 펼쳐진 상태에서 스프링부재(211)의 단부에 구비된 토양수분센서(210)와 접촉되도록 한다.
그리고, 커버부재(300)의 하단은 하우징(100)의 하측에 쇄기 형상으로 형성된 쇄기부재(120)의 주연부 상면에 안착되도록 함으로써 커버부재(300)의 하단이 쇄기부재(120)에 걸리도록 하여 커버부재(300)의 이동을 구속하게 된다.
그리고, 커버부재(300)의 하단이 쇄기부재(120)의 주연부 상면에 안착됨으로써 하우징(100)을 지반으로 삽입시에 커버부재(300)가 하우징(100)의 상측으로 밀려서 인출되지 않도록 할 수 있게 된다.
또한, 커버부재(300)의 외면에는 나선 형상으로 형성된 나선무늬(310)가 형성됨으로써 하우징(100)을 후술할 손잡이부재(500)를 이용하여 회전시키면서 지반으로 삽입시에 커버부재(300)가 지반으로 삽입되는 방향으로 삽입력이 작용하도록 하여 결과적으로 상기 하우징(100)이 용이하게 삽입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
하우징(100)의 상부에는 상면의 복수의 개소에 삽입홈(410)이 함몰 형성된 상부커버(400)가 체결되고, 상부커버(400)에는 상기 삽입홈(410)에 삽입되는 복수의 삽입돌기(510)를 구비하여 하우징(100)을 회전시키는 손잡이부재(500)가 구비되어 있다.
상부커버(400)는 하우징(100)의 상부에 구비되어 하우징(100)의 상부에 구비된 커넥터(230)가 외부로 노출됨을 방지할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 하우징(100)을 지반으로 삽입시에 손잡이부재(500)를 이용하여 커버부재(300)가 구비된 하우징(100)을 회전시킬 수 있도록 하여 하우징(100)을 용이하게 지반으로 삽입시킬 수 있도록 한다.
상부커버(400)의 상면에는 손잡이부재(500)와 체결이 가능하도록 손잡이부재(500)에 형성된 삽입돌기(510)가 삽입되는 복수의 삽입홈(410)이 함몰 형성되어 있다.
그리고, 삽입홈(410)은 장방 형상으로 형성되며 4개로 구비되어 상부커버(400)의 가장자리에 배치됨으로써 손잡이부재(500)를 회전시켜 회전력을 하우징(100) 측으로 전달시에 큰 토크를 발휘할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
손잡이부재(500)는 장방 형상으로 형성된 부재로서 그 하면에는 삽입홈(410)에 삽입되는 복수의 삽입돌기(510)가 돌출되게 구비되어 있는데, 삽입돌기(510)는 삽입홈(410)의 형상과 대응되는 형상으로 형성되어 있다.
그리고, 손잡이부재(500)의 상면에는 토양 수분 측정장치를 지반에 삽입 설치시에 하우징(100)을 회전 구동시킬 수 있도록 절곡 형성된 손잡이(520)가 구비되어 있다.
토양수분센서(210)에서 측정한 정보를 확인시에는 커넥터(230)에 별도의 데이터 리더기(600)를 연결하여 데이터 리더기(600)를 통하여 토양에 함유된 수분 측정값을 확인할 수 있도록 한다.
커넥터(230)와 데이터 리더기(600)를 연결시에는 데이터 리더기(600)와 전기적으로 연결되어 있는 별도의 잭이 사용됨으로써 용이하고 간단하게 데이터 리더기(600)와 토양수분센서(210)를 연결할 수 있도록 함으로써 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 깊이별 토양수분 측정장치를 이용하여 토양의 수분 함유량을 측정하는 과정은 다음과 같다.
우선, 본 발명에 따른 깊이별 토양수분 측정장치를 지반에 삽입하는 방법은 하우징(100)의 상단에 상부커버(400)를 체결한 후에 상부커버(400)에 형성되어 있는 삽입홈(410)에 손잡이부재(500)의 삽입돌기(510)를 삽입한다.
삽입홈(410)에 삽입돌기(510)가 삽입되어 하우징(100)과 손잡이부재(500)가 체결된 상태에서 하우징(100) 하단의 쇄기부재(120)가 토양수분 측정장치를 설치하고자 하는 지반과 접촉시킨 후에 손잡이부재(500)를 회전구동시킨다.
손잡이부재(500)의 회전 구동에 의하여 쇄기부재(120) 및 하우징(100)과 하우징(100)의 외면에 배치된 커버부재(300)가 지반의 내부로 삽입되게 되는데, 이때 커버부재(300)의 외면에 형성된 나선무늬(310)에 의하여 더욱 신속하게 용이하게 하우징(100)이 지반의 내부로 삽입된다.
하우징(100)의 상면이 완전히 지반까지 삽입되면 손잡이부재(500)를 상부커버(400)로부터 이탈시키고 하우징(100)이 지반에 직립되게 배치된 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있도록 하우징(100)의 상부 외면에는 고정볼트(110)가 하우징(100)의 직경 방향을 따라 배치되도록 한다.
하우징(100)이 지반의 내부에 직립되게 설치되면 하우징(100)의 외면에 구비된 커버부재(300)를 상측으로 당겨서 이탈시키면 하우징(100)의 외면에 설치된 스프링부재(211)가 외측으로 벌어지면서 스프링부재(211)의 단부에 구비된 토양수분 센서(210)가 토양의 내부로 안정적으로 배치된다.
토양의 내부에 토양수분센서(210)를 배치시킨 후에 복수의 토양수분센서(210)를 동작시키면 토양의 깊이별로 토양에 함유된 수분이 측정되며 측정된 데이터를 확인하기 위해서는 별도의 데이터 리더기(600)를 커넥터(230)와 연결시키면 토양에 함유된 수분에 대한 정보가 데이터 리더기(600) 측으로 전달되어 측정자는 토양의 깊이별로 수분 함유량을 확인할 수 있게 된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 일 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 일 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 하우징 110 : 고정볼트
111 : 체결홈 120 : 쇄기부재
200 : 센싱부 210 : 토양수분센서
211 : 스프링부재 220 : 연결선
230 : 커넥터 300 : 커버부재
310 : 나선무늬 400 : 상부커버
410 : 삽입홈 500 : 손잡이부재
510 : 삽입돌기 520 : 손잡이
600 : 데이터 리더기

Claims (7)

  1. 중앙에 높이 방향을 따라 중공이 구비되고 일정 높이를 갖는 원통 형상으로 형성된 하우징(100)과;
    상기 하우징(100)의 높이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 상기 하우징(100)의 외면에 배치되는 복수의 토양수분센서(210)와, 상기 토양수분센서(210)와 연결되어 상기 중공을 통하여 상기 하우징(100)의 상부로 연장되는 연결선(220)과, 상기 하우징(100)의 상면에 배치되어 상기 연결선(220)과 접속되며 복수의 상기 토양수분센서(210)와 대응되게 구비되는 복수의 커넥터(230)로 이루어지는 센싱부(200)를; 포함하고,
    상기 하우징(100)의 외면에는 상기 토양수분센서(210)를 보호할 수 있도록 상기 하우징(100)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 상기 하우징(100)의 외면과 이격되게 배치되며 상기 하우징(100)이 삽입되는 중공이 형성된 원통 형상의 커버부재(300)가 탈부착 가능하게 구비되며,
    상기 토양수분센서(210)는 상기 하우징(100)의 직경 방향을 따라 외측으로 벌어지는 방향으로 복원력이 작용하는 스프링부재(211)의 단부에 배치되어 상기 커버부재(300)가 상기 하우징(100)의 외면에서 탈거시에 외측으로 벌어지는 것을 특징으로 하는 깊이별 토양수분 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커버부재(300)의 외면에는 나선 형상으로 형성된 나선무늬(310)가 형성된 것을 특징으로 하는 깊이별 토양수분 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(100)의 하단은 쇄기 형상으로 형성되고, 상기 하우징(100)의 상부에는 상면의 복수의 개소에 삽입홈(410)이 함몰 형성된 상부커버(400)가 체결되고, 상기 상부커버(400)에는 상기 삽입홈(410)에 삽입되는 복수의 삽입돌기(510)를 구비하여 상기 하우징(100)을 회전시키는 손잡이부재(500)가 착탈가능하게 구비된 것을 특징으로 하는 깊이별 토양수분 측정장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 토양수분센서(210)에서 측정한 정보를 확인시에는 상기 커넥터(230)에 별도의 데이터 리더기(600)를 연결하여 상기 데이터 리더기(600)를 통하여 토양에 함유된 수분 측정값을 확인하는 것을 특징으로 하는 깊이별 토양수분 측정장치.
  7. 제1항, 제3항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(100)이 지반의 내부로 관입되어 설치된 후에 상기 하우징(100)의 유동을 방지할 수 있도록 상기 하우징(100)의 상부 외면 일측에는 복수의 고정볼트(110)가 상기 하우징(100)의 직경 방향을 따라 돌출되게 배치되는 것을 특징으로 하는 깊이별 토양수분 측정장치.
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