KR102053839B1 - 보일러를 구비하는 아쿠아포닉스(Aquaponics)시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상 하부로 구획시키는 하나의 구조물의 하부에 각각 수족관 등 각 설비를 연계되게 구비하고 구조물의 상부에 재배베드를 갖도록 하면서 바이오필터의 상부에 모종상자를 구비하여 식물을 재배하면서 함께 모종을 키워 제공할 수 있도록 하는 보일러를 구비하는 아쿠아포닉스시스템을 제공함에 있다.
본 발명은 지면에 형성하는 양 측벽 사이로 상부구획실 및 하부에 다단으로 나누어지는 제1,2,3구획실로 형성하는 구조물; 상기 구조물의 제1구획실에 구비하는 어수조; 상기 어수조의 수위부분에 연결되어 타측인 제3구획실로 양분액을 공급하도록 제2구획실에 구비하는 양분액출수라인 및 상기 양분액출수라인의 적정위치에 구비하는 고체필터; 상기 구조물의 제2구획실에 구비되는 히팅보일러; 상기 구조물의 제3구획실에 구비하는 양분액출수라인으로부터 낙하되는 양분액을 받아 필터상자에 각종 미생물균이 서식할 수 있도록 충진부재을 구비하는 바이오필터; 상기 필터상자의 한 측에는 유입되는 양분액을 간헐적으로 하방으로 출수시킬 수 있도록 하는 벨사이폰 및 상기 바이오필터의 하방에 별도로 구비하여 벨사이폰을 통해 배출하는 양분액이 모아지는 양분액저장실; 상기 구조물의 상부에 형성하는 상부구획실에 구비되어 상단에 정식판을 통해 각 식물 재배포트를 일정간격을 두고 끼워 위치시키도록 하는 재배베드; 상기 상부구획실에 양분액저장실로부터 펌프로 액공급라인을 통해 양분액을 공급받아 설정수위가 넘으면 수직 상으로 구비하는 배수관을 통해 어수조로 배수되도록 함을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

보일러를 구비하는 아쿠아포닉스(Aquaponics)시스템{Aquaponics system with boiler}

본 발명은 보일러를 구비하는 아쿠아포닉스시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 하나의 구조물에 수경재배부와 수조 및 모종부를 포함하는 하나의 시스템을 이루어 식물을 다량으로 재배할 수 있도록 하는 보일러를 구비하는 아쿠아포닉스시스템에 관한 것이다.

일반적으로 아쿠아포닉스의 식물 재배방식은 어류양식을 통해 나오는 배설물을 포함하는 양액을 공급하여 수경식물 등을 친환경적으로 재배할 수 있도록 하는 방식이다.

이러한 아쿠아포닉스 식물 재배방식에 대한 선행기술로 등록특허 제10-1370075호 식물재배시스템이 제안된바 그 내용을 살펴보면 다음과 같다.

도 1에서와 같이, 어류의 양식공간을 제공하는 수조(100):

상기 수조의 물이 상부에서 낙하로 유입되고 충진물이 채워진 충전물수용부와, 상기 충전물수용부의 하부에 위치하는 1차양액저장부와, 상기 1차양액저장부의 1차양액을 펌핑하는 펌프(700)를 포함하는 바이오필터(200);

상기 충전물수용부에서 재배되는 식물에 대해 그 재배공간을 제공하도록 상기 바이오필터(200)의 상기 충전물수용부로부터 상부로 이격되어 위치하며, 상기 충전물수용부에서 재배되는 식물에 그 재배에 필요한 광을 조사하는 조명장치(600);

상기 바이오필터(200)의 펌프(700)에 의해 펌핑된 1차양액을 공급받아 상기 1차양액에 포함된 고형물질을 여과한 2차양액으로 만들어 배출하는 고체여과기(300);

상기 고체여과기(300)로부터 2차양액을 공급받아 식물을 재배하고, 상기 2차양액에 포함된 상기 양분의 적어도 일부가 식물에 흡수되어 제거되고, 상기 수조로부터 발생하는 어류의 배설물 중 적어도 일부가 식물에 의해 제거되어 수질이 정화된 3차양액을 배출하는 식물재배장치(400);

상기 수조와 연결되고 상기 식물재배장치(400)로부터 배출되는 식물에 의해 수질이 정화된 상기 3차양액을 상기 수조로 회수하는 양액회수유로(500)를 포함하여 이루어지는 구성이다.

그리고 상기 식물재배장치(400)는, 프레임(420)에 의해 다층으로 재배베드(410)가 배치되고 각 재배베드(410)에 조명부(430)를 포함하여 구성하고 있다.

이러한 선행기술에 대하여 구체적으로 살펴보면,

각 구성요소들인 수조, 바이오필터, 고체연료기, 식물재배장치, 조명장치 들이 각각 독립적으로 구성이 이루어져 각 설비들을 종합적으로 구성하기 위해서는 상당한 부지면적이 필요하고 그에 따른 초기비용 투자가 많아지는 문제점이 있다.

또, 특히 식물재배장치가 다단식으로 적층되게 설비가 이루어짐에 따라 각층 마다 인공광을 구비하여야 하므로 설비비용 및 전기료 등 유지비용이 높아져 생산성이 저하될 뿐만 아니라 각층마다 재배베드를 위치시키어 식물을 재배하므로 식물의 관리 등이 상당히 번거로운 문제점이 있다.

또한, 재배베드에 포트로 심어질 모종을 한 장소에서 연계하지 못하고 별도의 장소에서 키워 공급하여야 하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래의 구성에 대한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상 하부로 구획시키는 하나의 구조물의 하부에 각각 수족관 등 각 설비를 연계되게 구비하고 구조물의 상부에 재배베드를 갖도록 하면서 어느 한 측에 모종발아수단을 구비하여 식물을 재배하면서 모종을 키워 제공할 수 있도록 하는 보일러를 구비하는 아쿠아포닉스시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 상기한 목적을 구현하기 위한 해결수단에 대하여 설명하면 다음과 같다.

지면에 형성하는 양 측벽 사이로 상부구획실 및 하부에 다단으로 나누어지는 제1,2,3구획실로 형성하는 구조물;

상기 구조물의 하부 한 측인 제1구획실에 외부에서 물을 공급할 수 있도록 하고 어류를 사육할 수 있도록 제공하는 어수조;

상기 어주조의 수위부분에 연결되어 타측인 제3구획실로 양분액을 공급하는 양분액출수라인 및 상기 양분액출수라인의 적정위치에 구비하는 고체필터;

상기 제3구획실에 구비하는 양분액출수라인으로부터 낙하되는 양분액을 수용하는 필터상자에 각종 미생물균이 서식할 수 있도록 공극이 많이 존재하는 암석이나 메디아 등의 충진부재을 구비하는 바이오필터;

상기 바이오필터의 하방에 별도로 구비하여 벨사이폰을 통해 배출하는 양분액이 모아지는 양분액저장실;

상기 상부구획실에 구비되어 상단에 정식판을 통해 각 식물 재배포트를 일정간격을 두고 끼워 위치시키도록 하면서 상기 양분액저장실로부터 펌프로 양분액을 공급받아 설정수위가 넘으면 어수조로 배출되도록 하는 재배베드를 포함하여 이루어지는 보일러를 구비하는 아쿠아포닉스시스템을 제공함을 특징으로 한다.

또, 상기 제2구획실에 구비되어 어수조에 어류가 서식할 수 있는 소정온도로 유지할 수 있도록 제공하는 히팅보일러를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 필터상자의 상부에 모종포트가 내입되는 모종상자가 안치되면서 필터상자의 한측에 양분액을 모종포트에 간헐적으로 제공할 수 있도록 하는 벨사이폰을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나의 구조물에 의해 각 구성설비들이 연계되도록 효율적으로 배치가 이루어지도록 함으로서 기존 방식의 설비보다 대폭적으로 적은 부지에 적용할 수 있게 됨에 따라 최초 투자비용을 대폭적으로 절감할 수 있을 뿐만 아니라 효율적인 연계시스템으로 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 식물 재배과정에서 별도의 시설에서 모종을 발아하지 않고 하나의 연계과정에 의해 모종을 발아시키어 공급하므로 더욱 효과적으로 식물재배를 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 구성을 보인 예시도
도 2는 본 발명의 전체적인 구성시스템을 보인 도면
도 3은 본 발명에서 바이오필터 부분의 일부 확대도
도 4는 본 발명에서 벨사이폰의 구성을 보인 단면도

본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 그 중 특정 실시 예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통해 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 전체적인 구성시스템을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에서 바이오필터 부분의 일부 확대도이고, 도 4는 본 발명에서 벨사이폰의 구성을 보인 단면도를 나타낸바 이들 도면에 의하여 설명한다.

지면에 형성하는 양 측벽(110) 사이로 상부구획실(120) 및 하부에 다단으로 나누어지는 제1,2,3구획실(131,132,133)로 형성하는 구조물(100)을 제공하고 이 구조물(100)은 앵글 등 철 구조물이 적용되나 콘크리트 구조물을 적용할 수도 있다.

상기 구조물(100)의 하부 한 측인 제1구획실(131)에 외부에 물공급라인 및 펌프를 연결하여 선택적으로 물을 공급할 수 있도록 하면서 에어 컴프레서(220)를 통한 기포발생기(210)를 갖추어 어류를 사육할 수 있는 조건을 갖도록 어수조(200)를 구비한다.

상기 어주조(200)의 수위부분에 연결되어 타측인 제3구획실(132)로 양분액을 공급하는 양분액출수라인(300)을 제2구획실(132)에 구비하고 이 양분액출수라인(300)의 적정위치에 고체필터(400)를 구비하여 공급되는 양분액에 희석되지 못하는 어류 배설물 덩어리 등을 걸러내도록 한 것이다.

상기 구조물(100)의 제2구획실(132)에 구비되어 어수조(200)에 어류가 서식할 수 있는 소정온도로 유지할 수 있도록 히팅보일러(500)을 구비하여 어수조(200)에 배설물이 포함된 물을 열교환하는 과정에서도 안정되게 가열하여 적정온도의 물을 제공할 수 있도록 한다.

상기 구조물(100)의 제3구획실(133)에 구비하는 양분액출수라인(300)으로부터 낙하되는 양분액을 수용하는 필터상자(610)에 각종 미생물균이 서식할 수 있도록 공극이 큰 암석 및 메디아 등의 충진부재(620)을 구비하는 바이오필터(600)를 구비한다.

상기 필터상자(610)의 상부에 안치되어 모종포트(640)를 위치시키는 모종상자(630)를 구비하고 상기 필터상자(610)의 한 측에 양분액을 모종포트(640)에 간헐적으로 제공하면서 양분액을 하방으로 출수시킬 수 있도록 하는 벨사이폰(700)을 구비한다

상기 바이오필터(600)의 하방에 별도로 구비하여 벨사이폰(700)을 통해 배출하는 양분액을 모아지는 양분액저장실(800)을 구비하되 양분액저장실(800)은 제3구획실(133)의 공간을 확보하기 위하여 지하에 형성하는 것이 바람직하다.

상기 구조물(100)의 상부에 형성하는 상부구획실(120)에 구비되어 상단에 정식판(910)을 통해 각 식물 재배포트(920)를 일정간격을 두고 끼워 위치시키도록 하는 재배베드(900)을 구비한다.

상기 상부구획실(120)에 상기 양분액저장실(800)로부터 펌프(810)로 액공급라인(820)을 통해 양분액을 공급받아 설정수위가 넘으면 수직상으로 구비하는 배수관(930)을 통해 어수조(200)로 배출되도록 하는 재배베드(900)를 구성한다.

이와 같이 구성하는 본 발명에 대하여 상호 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

어수조(200)에 어류를 사육하면서 발생하는 배설물이 희석된 상태로 양분액출수라인(300)을 통해 공급하는 과정에서 양분액에 희석되지 않은 배설물 등의 덩어리는 양분액출수라인(300)에 구비된 고체필터400)에 의해 걸러내는 작용이 이루어지면서 제3구획실(133)에 구비하는 바이오필터(600)에 공급된다.

상기 과정에서 어수조(200)의 설정 수위면 위치에 양분액출수라인(300)이 위치되어 있어 설정 수위면 위치의 아래로 내려오면 양분액이 공급되지 않고 설정된 수위면 이상일 경우에 출수된다.

상기 바이오필터(600)에 공급된 양분액은 충진부재(620)에 서식하는 박테리아 등 미생물에 의하여 어류의 배설물에 포함된 암모니아를 아질산염으로 변환시키고 아질산염은 질산염으로 변환시키어 주는 역할을 수행하게 되는 것으로, 이렇게 어수조(200)로부터 제공되는 양분액을 바이오필터(600)에 의해 식물에 유용한 양분액으로 변환시키어 수경재배로 적합한 양분액을 제공하게 되는 것이다.

이렇게 변환되는 양분액은 벨사이폰(700)을 통해 양분액저장실(800)에 저장이 되면서 동시에 벨사이폰(700)의 작동과정에서 양분액이 모종상자(630)의 하부를 간헐적으로 접촉시키게 되어 모종에 양분액을 공급하게 되어 모종이 발아될 수 있도록 한다.

그리고 상기 양분액저장실(800)에 저장된 양분액은 펌프(810)로 액공급라인(820)을 통해 구조물(100)의 상부에 구비한 상부구획실(120)에 구비하는 재배베드(900)에 공급되어 정식판(610)에 배열 배치된 각 식물 재배포드(920)에 양분액을 제공하게 되는 것이다.

상기 재배베드(900)에 양분액을 공급받아 설정수위가 넘으면 수직상으로 구비하는 배수관(930)을 통해 어수조(200)로 배출되는 순환작용이 이루어지면서 식물을 수경재배할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 하나의 구조물에 의해 각 구성설비들이 연계되도록 효율적으로 배치가 이루어지도록 함으로서 기존 방식의 설비보다 대폭적으로 적은 부지에 적용할 수 있고 경제성을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 식물 재배과정에서 별도의 시설에서 모종을 발아하지 않고 하나의 연계과정에 의해 재배용 모종을 함께 발아시키어 공급하므로 더욱 효과적으로 식물재배를 수행할 수 있는 것이다.

100: 구조물 110: 측벽
120,131,132,133: 구획실
200: 어수조 300: 양분액출수라인
400: 고체필터 500: 히팅보일러
600: 바이오필터 610: 필터상자 620: 충진부재 630: 모종상자
640: 모종포트
700: 벨사이폰 800: 양분액저장실
820: 액공급라인
900: 재배베드 910: 정식판
920: 재배포트 930: 배수관

Claims (3)

1. 어류를 사육하는 어수조로부터 나오는 양분액으로 식물을 재배할 수 있도록 하는 아쿠아포닉스시스템에 있어서,
   지면에 형성하는 양 측벽 사이로 상부구획실 및 하부에 다단으로 나누어지는 제1,2,3구획실로 형성하는 구조물;
   상기 구조물의 제1구획실에 어류를 사육할 수 있는 조건을 갖도록 구비하는 어수조; 및 상기 어수조의 수위면 위치에 연결되어 타측인 제3구획실로 양분액을 공급하도록 제2구획실에 고체필터를 포함하여 구비하는 양분액출수라인;
   상기 구조물의 제2구획실에 구비되어 어수조에 어류가 서식할 수 있는 소정온도로 유지할 수 있도록 구비하는 히팅보일러;
   상기 구조물의 제3구획실에 구비하는 양분액출수라인으로부터 낙하되는 양분액을 받아 필터상자에 각종 미생물균이 서식할 수 있도록 충진부재을 구비하는 바이오필터 및 상기 필터상자의 상부에 안치되어 모종포트를 위치시키면서 벨사이폰에 의해 양분액을 모종포트에 간헐적으로 제공할 수 있도록 구비하는 모종상자;
   상기 필터상자의 한 측에는 유입되는 양분액을 간헐적으로 하방으로 출수시킬 수 있도록 하는 벨사이폰 및 상기 바이오필터의 하방에 별도로 구비하여 벨사이폰을 통해 배출하는 양분액을 모아지는 양분액저장실;
   상기 구조물의 상부에 형성하는 상부구획실에 구비되어 상단에 정식판을 통해 각 식물 재배포트를 수평상으로 배열 위치시키도록 하면서 상기 상부구획실에 양분액저장실로부터 펌프로 액공급라인을 통해 양분액을 공급받아 설정수위가 넘으면 수직상으로 구비하는 배수관을 통해 어수조로 배수되도록 하는 재배베드를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 보일러를 구비하는 아쿠아포닉스시스템.
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