KR101963861B1 - 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치 - Google Patents

초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치 Download PDF

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Abstract

초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치가 개시된다. 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치는 종자 및 상기 종자를 처리하기 위한 처리용 액체를 수용할 수 있는 종자 수용부; 상기 종자 수용부 내부로 초음파를 인가하여 상기 종자의 표면에 부착되어 있는 불순물을 제거할 수 있는 초음파 인가부; 상기 종자 수용부 내부의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절부; 상기 종자 수용부 내부로 에어(Air)를 공급할 수 있는 에어 공급부; 상기 종자 수용부 내부로 광을 조사할 수 있는 광 조사부; 및 상기 초음파 인가부, 상기 온도 조절부, 상기 에어 공급부 및 상기 광 조사부를 제어할 수 있는 컨트롤부를 포함하고, 상기 컨트롤부는 상기 종자의 종류에 따라 상기 초음파 인가부의 초음파의 진동수를 조절할 수 있고, 상기 광 조사부가 조사하는 광의 파장 및 조사 시간 중 하나 이상을 조절할 수 있다.

Description

초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치{APPARATUS FOR IMPROVING GERMINATION OF SEED USING USING ULTRASONIC WAVE AND LIGHT}
본 발명은 종자 발아 향상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파와 광을 이용하여 종자의 발아를 향상시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 종자의 발아 향상(촉진)을 위한 처리에는 프라이밍(priming) 처리와 전발아(前發芽, pregermination) 처리가 있다.
프라이밍 처리는 파종 전에 수분을 가하여 종자가 발아에 필요한 생리적인 준비를 갖추게 함으로써 발아의 속도와 균일성을 높이기 위한 처리 기술로서, 저온, 고온, 과습 같은 불량 환경에서 종자의 발아율과 균일성을 높이기 위하여 종자를 PEG(polyethylene glycol)나 무기염류 같은 고삼투액에 수일 내지 수주간 처리하는 방법이다.
최아처리(催芽處理) 또는 전발아는 포장 발아율을 100% 달성하기 위하여 처리하는 방법으로서 이에는 두 가지 방법이 있다. 하나는 유체파종(流體播種)이고, 다른 하나는 전발아된 종자(pregerminated seed)를 이용하는 것이다.
이와 같은 종래의 종자 발아 향상을 위한 처리 기술은 발아 향상을 위한 별도의 물질(화학 약품, 호르몬제 등)을 사용하여야 했기 때문에 비용이 상승한다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 종자 발아 향상을 위한 처리 기술은 발아 향상을 위한 처리 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
특히, 종래의 종자 발아 향상을 위한 처리 기술은 종자의 표면에 부착되어 있는 불순물이나, 자연적인 발아 억제 물질을 제거할 수 없다는 문제점이 있어 종자 발아를 향상시키는데 한계가 있다는 치명적인 단점이 있다.
이에 본 발명자는 기존의 발아 개량 처리에서 해결할 수 없는 문제를 근본적으로 해결할 수 있고, 기존의 종자 발아 개량 처리기에 전혀 사용되지 않은 초음파와 광을 동시에 적용할 수 있는 종자 발아 향상 장치를 개발하기에 이르렀다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 일정한 온도로 유지되는 수조 내의 종자를 프라이밍 처리할 때, 초음파의 파장이 종자로 전달되도록 하여 종자의 표면에 부착되어 있는 불순물(병균, 병충 등) 등과 특히, 종자의 표면에 부착되어 있는 자연적인 발아 억제 물질을 제거할 수 있으며, 종자 내부에 자극을 주어 종자의 발아를 향상시킬 수 있고, 광을 조사하여 종자 발아를 향상시킬 수 있는 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치는 종자 및 상기 종자를 처리하기 위한 처리용 액체를 수용할 수 있는 종자 수용부; 상기 종자 수용부 내부로 초음파를 인가하여 상기 종자의 표면에 부착되어 있는 불순물을 제거할 수 있는 초음파 인가부; 상기 종자 수용부 내부의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절부; 상기 종자 수용부 내부로 에어(Air)를 공급할 수 있는 에어 공급부; 상기 종자 수용부 내부로 광을 조사할 수 있는 광 조사부; 및 상기 초음파 인가부, 상기 온도 조절부, 상기 에어 공급부 및 상기 광 조사부를 제어할 수 있는 컨트롤부를 포함하고, 상기 컨트롤부는 상기 종자의 종류에 따라 상기 초음파 인가부의 초음파의 진동수를 조절할 수 있고, 상기 광 조사부가 조사하는 광의 파장 및 조사 시간 중 하나 이상을 조절할 수 있다.
여기에서, 불순물이란 종자의 표면에 부착되어 있는 병균, 병충, 자연적인 발아 억제 물질 등을 의미할 수 있다.
상기 종자의 종류는 광의 영향에 따라 광을 쬐면 발아가 잘 되지만, 암흑조건에서는 전혀 발아하지 않거나 불량한 광발아종자(호광성종자), 암흑조건에서 잘 발아되며 광을 쬐면 발아가 저해되는 암발아종자(호암성종자) 및 광과 무관한 종자로 구분될 수 있다.
일 예로 광발아종자는 담배, 우엉, 뽕나무, 금어초, 베고니아, 상추, 진달래, 쑥갓, 당근, 셀러리, 배추, 양배추, 딸기, 바랭이, 쇠비름, 개비름, 참방동사니, 소리쟁이, 메귀리, 캐모마일, 민들레, 잔대 등을 포함할 수 있다.
일 예로 암발아종자는 토마토, 오이 류, 가지, 파 류, 나리과 식물, 무 등을 포함할 수 있고, 광과 무관한 종자는 화곡류, 옥수수, 콩과 작물 등을 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 종자 수용부는, 상기 종자 및 상기 처리용 액체를 투입할 수 있도록 상부가 개방되고, 원통형의 용기 형상을 갖는 상부 본체; 상기 상부 본체의 하부에서 연장되어 아래로 갈수록 직경이 작아지고, 하부가 개방된 하부 본체; 및 상기 하부 본체의 하부에 결합되고 상기 하부 본체를 개폐할 수 있는 개폐 밸브를 포함하고, 상기 상부 본체와 상기 하부 본체의 내부에는 물이 순환할 수 있는 공간이 형성되어 있다.
하나의 실시예로 상기 광 조사부는 상기 종자 수용부의 상부를 개폐할 수 있도록 상기 종자 수용부와 힌지(hinge) 결합되어 있으며, 상기 광 조사부의 하부면에는 하나 이상의 광원이 배치되어 있고, 상기 컨트롤부는 상기 광 조사부가 상기 종자 수용부의 상부를 폐쇄하는 경우에 상기 광원으로부터 상기 광이 조사되도록 하고, 상기 광의 파장은 660 내지 730 ㎚ 범위에서 조절될 수 있다.
일 예로 광 조사부는 자외선 영역의 파장 대역의 광을 조사할 수 있는 광원을 추가로 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 하부 본체의 내주면은 수평방향 단면형상이 12각형 형상으로 이루어지고, 상기 초음파 인가부는 상기 12각형 형상의 중심을 향하여 상기 12각형의 각 변마다 배치되어 있는 것이 바람직하다.
하나의 실시예로 상기 온도 조절부는, 물을 수용할 수 있는 챔버; 및 상기 챔버에 수용되어 있는 물을 특정 온도가 되도록 가열하거나 냉각할 수 있는 온도 조절기를 포함하고, 상기 특정 온도를 가지는 물이 상기 상부 본체의 내부, 상기 하부 본체의 내부 및 상기 챔버를 순환함으로써 상기 종자 수용부 내부의 온도가 특정 온도로 유지될 수 있다.
일 예로 온도는 15도 내지 25도의 범위에서 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 종자 발아 향상 장치는 상기 개폐 밸브 하부에 배치되고, 상기 하부 본체가 개방되는 경우 상기 하부 본체로부터 배출되는 상기 종자 및 상기 처리용 액체를 수용할 수 있는 종자 수거부; 및 상기 종자 수용부를 내부에 수용하여 상기 종자 수용부를 단열시키는 단열부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 초음파에 의한 진동에 의하여 종자 표면에 부착되어 있는 불순물이 제거될 수 있어 종자의 발아를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 종자가 발아할 수 있는 최적의 온도를 유지시켜줄 수 있고, 종자 발아에 필요한 공기를 공급하여 줄 수 있기 때문에 종자의 발아를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 종자의 종류에 따라 인가되는 초음파의 진동수를 조절할 수 있기 때문에 종자마다 적정한 진동수를 가지는 초음파를 인가할 수 있다.
본 발명은 발아가 가장 잘 일어날 수 있는 최적의 자극을 종자별로 인가할 수 있기 때문에 종자 특성에 맞게 최적의 발아가 일어나도록 할 수 있다.
본 발명은 종자의 종류에 따라 적절한 광을 조사하여 줌으로써 종자 특정에 맞는 최적의 발아가 일어나도록 할 수 있고, 종자의 발아를 향상시켜 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 종자 수용부와 초음파 인가부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 종자 수용부와 초음파 인가부를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치(1000)는 종자 수용부(100), 초음파 인가부(200), 온도 조절부(300), 에어 공급부(400), 컨트롤부(500), 종자 수거부(600), 단열부(700) 및 광 조사부(800)를 포함할 수 있다.
종자 수용부(100)는 종자(seed) 및 종자를 처리하기 위한 처리용 액체를 수용할 수 있다. 종자를 처리하기 위한 처리용 액체는 종자에 영양을 공급하는 양액 또는 종자의 발아에 도움을 주는 영양제 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로 종자 수용부(100)는 스테인리스 재질로 이루어질 수 있다.
일 예로 종자 수용부(100)는 상부 본체(120), 하부본체(140) 및 개폐 밸브(160)를 포함할 수 있다.
상부 본체(120)는 종자 및 상기 처리용 액체를 투입할 수 있도록 상부가 개방되고, 원통형의 용기 형상을 가질 수 있다.
하부 본체(140)는 상부 본체(120)와 연결되고, 상부 본체(120)의 하부에서 연장되어 아래로 갈수록 직경이 작아지고, 하부가 개방될 수 있다.
상부 본체(120) 및 하부 본체(140)는 각각 전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들면 스테인리스 재질로 이루어질 수 있다.
상부 본체(120)와 하부 본체(140)는 하나의 구조로 이루어질 수 있고, 상부 본체(120)와 하부 본체(140)의 내부는 각각 내부 공간이 형성되어 있으며, 상부 본체(120)와 하부 본체(140) 각각의 내부는 서로 연결되어 있을 수 있다. 즉, 상부 본체(120) 및 하부 본체(140) 내부의 공간을 통하여 물이 수용될 수 있고, 상부 본체(130)와 하부 본체(140)에 형성되어 있는 공간을 통하여 물이 순환할 수 있다.
일 예로 물의 순환을 위하여 상부 본체(120)의 내부는 물이 유입될 수 있는 유입통로와 연결될 수 있고, 하부 본체(140)의 내부는 물이 배출될 수 있는 배출통로와 연결될 수 있으며, 상기 유입통로와 상기 배출통로는 아래의 온도 조절부(300)와 연결될 수 있다.
개폐 밸브(160)는 하부 본체(140)의 하부에 결합되고 상기 하부 본체(140)를 개폐할 수 있다. 개폐 밸브(160)를 통하여 종자 수용부(100)에 수용되어 있는 종자(seed) 및 종자를 처리하기 위한 처리용 액체를 배출시킬 수 있다. 배출된 종자 및 상기 처리용 액체는 개폐 밸브(160) 하부에 배치되어 있는 종자 수거부(600)에 수용될 수 있다.
초음파 인가부(200)는 종자 수용부(100) 내부로 초음파를 인가하여 종자의 표면에 부착되어 있는 불순물을 제거할 수 있다. 종자의 표면에 부착되어 있는 초음파의 진동에 의하여 제거될 수 있어 불순물에 의한 종자의 발아가 저해되는 것을 방지할 수 있다. 불순물은 종자의 표면에 부착되어 있는 병균, 병충, 자연적인 발아 억제 물질 및 곰팡이 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
초음파 인가부(200)는 하부 본체(140)와 결합될 수 있고, 일 예로 하부 본체(140)의 내주면은 수평방향 단면형상이 12각형 형상으로 이루어지고, 초음파 인가부(200)는 상기 12각형 형상의 중심을 향하여 상기 12각형의 각 변마다 배치되어 있을 수 있다. 이와 같이 초음파 인가부(200)를 배치하여 초음파의 진동이 균일하게 상기 12각형 형상의 중심을 향하여 인가되도록 할 수 있고, 초음파로 인한 진동의 세기도 균일하게 조절할 수 있다. 초음파의 진동이 종자에 전달되면 종자 내부가 자극되어 종자의 발아가 향상될 수 있다.
온도 조절부(300)는 종자 수용부(100) 내부의 온도를 조절할 수 있다. 일 예로 온도 조절부(300)는 물을 수용할 수 있는 챔버(미도시); 및 상기 챔버에 수용되어 있는 물을 특정 온도가 되도록 가열하거나 냉각할 수 있는 온도 조절기(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 특정 온도를 가지는 물이 상부 본체(120)의 내부, 하부 본체(140)의 내부 및 상기 챔버를 순환함으로써 종자 수용부(100) 내부의 온도가 특정 온도로 유지될 수 있다. 이와 같이 물이 순환되도록 하는 방식을 통하여 순환되는 물이 종자 수용부(100) 내부로 침투하지 않으면서도 종자 수용부(100)의 내부 온도가 특정 온도로 유지되도록 하는 것이 가능하다.
에어 공급부(400)는 종자 수용부(100) 내부로 에어(Air)를 공급할 수 있다. 에어 공븝부(400)는 종자의 발아를 위하여는 필요한 공기를 공급하고, 공급되는 공기의 양은 조절이 가능하다.
컨트롤부(500)는 초음파 인가부(200), 온도 조절부(300), 에어 공급부(400) 및 광 조사부(800)를 제어할 수 있다.
컨트롤부(500)는 종자의 종류에 따라 초음파 인가부(200)의 초음파의 진동수를 조절할 수 있다. 초음파의 진동수를 조절함으로써 종자 특성에 맞는 초음파의 인가가 가능하며, 종자별 발아를 최대로 향상시킬 수 있다. 결국 초음파의 진동수를 조절함으로써 종자별로 자극의 정도를 달리할 수 있고 종자 특성에 맞게 발아를 향상시킬 수 있다.
또한, 컨트롤부(500)는 온도 조절부(300)의 온도 조절기를 제어하여 종자 수용부(100) 내부의 온도가 특정 온도로 유지되도록 조절할 수 있다. 온도는 종자 특성에 맞도록 조절될 수 있고, 온도 조절을 통하여 종자별 발아를 최대로 향상시킬 수 있다.
다른 일 예로 온도 조절부(500)는 온도 조절기를 제어하여 종자 수용부(100) 내부의 온도가 특정 온도로 유지되도록 하는 별도의 콘트롤부를 구비할 수도 있다.
종자 수거부(600)는 개폐 밸브(160) 하부에 배치되고, 하부 본체(140)가 개방되는 경우 하부 본체(140)로부터 배출되는 상기 종자 및 상기 처리용 액체를 수용할 수 있다.
단열부(700)는 종자 수용부(100)를 내부에 수용하여 종자 수용부(100)를 단열시킬 수 있다. 단열부(700)를 통하여 종자 수용부(100)의 온도가 변화되는 것을 방지할 수 있다. 단열부(700)는 외부와 밀폐가 될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 일 예로 종자 수용부(100)을 둘러쌀 수 있는 원통형 형상을 가지며, 상부는 개폐가 가능하도록 구성될 수 있다.
광 조사부(800)는 종자 수용부(100) 내부로 광을 조사할 수 있다. 광 조사부(800)가 조사하는 광의 파장 및 조사 시간 중 하나 이상은 컨트롤부(500)에 의하여 조절될 수 있다.
일 예로 광 조사부(800)는 종자 수용부(100)의 상부를 개폐할 수 있도록 종자 수용부(100)와 힌지(hinge) 결합되어 있을 수 있다. 광 조사부(800)의 하부면에는 하나 이상의 광원이 배치될 수 있고, 광원으로는 LED 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
컨트롤부(500)는 광 조사부(800)가 종자 수용부(100)의 상부를 폐쇄하는 경우에 상기 광원으로부터 광이 조사되도록 할 수 있고, 조사되는 광은 종자 수용부(100) 내부에 수용되는 종자에 조사될 수 있다. 일 예로 광 조사부(800)가 종자 수용부(100)의 상부를 폐쇄하는 것을 감지하기 위한 감지 센서(적외선 센서 등)가 종자 수용부(100)에 구비될 수 있다.
컨트롤부(500)에 의하여 조절되는 광의 파장은 660(적색광) 내지 730㎚(초적생광) 범위에서 조절되는 것이 바람직하며, 조절되는 광의 파장은 종자의 종류에 따라 적절히 변경될 수 있다. 또한, 컨트롤부(500)에 의하여 조절되는 광의 조사 시간도 종자의 종류에 따라 적절히 변경될 수 있으며 광의 조사 시간은 연속적 또는 간헐적으로 조절될 수 있다.
다른 일 예로 광 조사부(800)는 자외선 영역의 파장을 조사할 수 있는 광원을 추가로 포함할 수 있다. 광 조사부(800)는 자외선 영역의 파장의 광을 종자 수용부(100)를 내부로 조사하여 종자가 종자 수용부(100) 내부에 수용되기 전에 종자 수용부(100) 내부를 살균시켜 종자에 바이러스 등이 감염되는 것을 방지할 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.
1000: 초음파를 이용한 종자 발아 향상 장치 100: 종자 수용부
200: 초음파 인가부 300: 온도 조절부
400: 에어 공급부 500: 컨트롤부
600: 종자 수거부 700: 단열부
800: 광 조사부

Claims (6)

  1. 종자 및 상기 종자를 처리하기 위한 처리용 액체를 수용할 수 있는 종자 수용부;
    상기 종자 수용부 내부로 초음파를 인가하여 상기 종자의 표면에 부착되어 있는 불순물을 제거할 수 있는 초음파 인가부;
    상기 종자 수용부 내부의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절부;
    상기 종자 수용부 내부로 에어(Air)를 공급할 수 있는 에어 공급부;
    상기 종자 수용부 내부로 광을 조사할 수 있는 광 조사부; 및
    상기 초음파 인가부, 상기 온도 조절부, 상기 에어 공급부 및 상기 광 조사부를 제어할 수 있는 컨트롤부를 포함하고,
    상기 종자 수용부는,
    상기 종자 및 상기 처리용 액체를 투입할 수 있도록 상부가 개방되고, 원통형의 용기 형상을 갖는 상부 본체;
    상기 상부 본체의 하부에서 연장되어 아래로 갈수록 직경이 작아지고, 하부가 개방된 하부 본체; 및
    상기 하부 본체의 하부에 결합되고 상기 하부 본체를 개폐할 수 있는 개폐 밸브를 포함하고,
    상기 상부 본체와 상기 하부 본체의 내부에는 물이 순환할 수 있는 공간이 추가로 형성되어 있으며,
    상기 컨트롤부는 상기 종자의 종류에 따라 상기 초음파 인가부의 초음파의 진동수를 조절할 수 있고, 상기 광 조사부가 조사하는 광의 파장 및 조사 시간 중 하나 이상을 조절할 수 있는, 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 조사부는 상기 종자 수용부의 상부를 개폐할 수 있도록 상기 종자 수용부와 힌지(hinge) 결합되어 있으며,
    상기 광 조사부의 하부면에는 하나 이상의 광원이 배치되어 있고,
    상기 컨트롤부는 상기 광 조사부가 상기 종자 수용부의 상부를 폐쇄하는 경우에 상기 광원으로부터 상기 광이 조사되도록 하고,
    상기 광의 파장은 660 내지 730 ㎚ 범위에서 조절되는, 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하부 본체의 내주면은 수평방향 단면형상이 12각형 형상으로 이루어지고,
    상기 초음파 인가부는 상기 12각형 형상의 중심을 향하여 상기 12각형의 각 변마다 배치되어 있는, 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 온도 조절부는,
    물을 수용할 수 있는 챔버; 및
    상기 챔버에 수용되어 있는 물을 특정 온도가 되도록 가열하거나 냉각할 수 있는 온도 조절기를 포함하고,
    상기 특정 온도를 가지는 물이 상기 상부 본체의 내부, 상기 하부 본체의 내부 및 상기 챔버를 순환함으로써 상기 종자 수용부 내부의 온도가 특정 온도로 유지되는, 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 개폐 밸브 하부에 배치되고, 상기 하부 본체가 개방되는 경우 상기 하부 본체로부터 배출되는 상기 종자 및 상기 처리용 액체를 수용할 수 있는 종자 수거부; 및
    상기 종자 수용부를 내부에 수용하여 상기 종자 수용부를 단열시키는 단열부를 더 포함하는, 초음파 및 광을 이용한 종자 발아 향상 장치.
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