KR102078056B1 - 식물 재배용 양액 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물 재배를 위한 양액을 공급하는 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 높은 농도의 산성 양액(들)과 높은 농도의 염기성 양액(들)을 직접 혼합할 때 침전물이 발생하는 문제를 해결하기 위해 두 양액의 혼합 전에 적절한 희석화 과정을 거치되, 미네랄 또는 염분 등을 다량 포함하여 식물에게 직접 공급이 어려운 지하수, 하천수 등을 상기 희석화에 이용하여 물의 활용도를 높이는 친환경 양액 공급 시스템에 관한 것이다. 희석화를 위한 담수의 제작에 정삼투압 방식의 필터가 사용될 수 있으며 정삼투 효과를 극대화하기 위해 고분자 친수 물질을 첨가할 수 있다. 또한 식물에 사용된 후 수거된 폐양액을 적절한 오염처리를 통해 재활용함으로써 물의 활용도를 극대화할 수 있다.

Description

식물 재배용 양액 공급 시스템 {nutrient solution providing system for cultivating facility}

본 발명은 식물 재배를 위한 양액을 공급하는 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 높은 농도의 산성 양액(들)과 높은 농도의 염기성 양액(들)을 직접 혼합할 때 침전물이 발생하는 문제를 해결하기 위해 두 양액의 혼합 전에 적절한 희석화 과정을 거치되, 미네랄 또는 염분 등을 다량 포함하여 식물에게 직접 공급이 어려운 지하수, 하천수 등을 상기 희석화에 이용하여 물의 활용도를 높이는 친환경 양액 공급 시스템에 관한 것이다.

물은 식량을 생산하는 농업활동에 필수불가결한 요소인 동시에 생명의 근간인 공공재로 받아들여진다. 누구나 먹어야 살 수 있으며 그 먹을거리를 생산하는 데 없어서는 안 될 귀중한 자원이 바로 농업용수이다.

농업에 쓰이는 물과 식량생산과의 관계를 살펴보면 생산량을 증가시키기 위해서는 농업용수의 양도 늘어나야 한다. 예를 들면 쌀 1톤을 생산하려면 1,907

의 물이 필요하고, 옥수수 1톤을 생산하려면 1,148

물이 필요하다. 세계 식량의 필요량은 인구증가로 인해 계속 늘어나고 있으며 필연적으로 농업용수의 사용량도 늘어날 수밖에 없다. 이에 농업용수 공급의 불안정은 농업생산량을 불안정하게 하는 여러 요인 중 기후변화만큼이나 큰 영향을 미치는 요인이다.

카자흐스탄, 우즈베키스탄, 아프가니스탄, 이란과 같은 국가들은 지역적인 특성으로 인해 연간 강수량이 100mm ~ 400mm 정도에 불과하다. 또한, 증발량이 강수량보다 많고 토양의 특성상 빗물이 짧은 시간 안에 지하수로 투과하므로 지표상의 물이 매우 부족한 상황이다. 네덜란드는 지표수도 부족하지만 국토 면적의 1/3이 간척지이므로 토양의 염분 성분이 높아 전반적인 환경이 농사에 적합하지 않다.

네덜란드는 이러한 환경적인 단점을 극복하기 위해 일찍부터 수경재배가 활성화되었다. 수경재배는 토양에 뿌리를 내리지 않고 농업용수 위에서 생장하게 하는 재배 방법으로 노지 재배에 비해 물 사용량이 약 1/10에 불과하므로 물 부족 국가에서 혁신적인 대안으로 자리 잡고 있다. 다만, 수경재배가 상대적으로 소량의 용수를 요구하긴 하지만 대단위의 수경 시설재배를 위해서는 소량으로 요구되는 용수마저 최적으로 공급해야 할 필요가 있다. 즉, 수경재배 시 공급 용수의 소실을 최소화하는 기술이 요구된다.

한편, 수경재배는 토양을 이용하지 않으므로 식물에 제공되는 양분 역시 공급 용수에 혼합되어 함께 공급된다.

식물이 흡수하는 양분에는 탄소, 인, 수소, 질소, 산소, 황, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 아연, 니켈, 붕소, 구리, 철, 망간, 몰리브덴, 코발트, 실리카, 염소 등으로 다양하다. 식물마다 선호하는 양분의 종류가 서로 상이하므로 식물의 배양액(이하 '양액'이라 함)은 우선적으로 각 양분들의 혼합 비율이 중요하다. 하지만, 최근에는 양분들의 혼합 비율 외에 수소이온농도(이하 'pH'라고 함)가 또 다른 중요한 인자로 인식되고 있다. 즉, pH가 낮아지면(수소이온농도가 높아지면) 식물 뿌리의 양분흡수력이 약해지므로 그 자체가 작물에 해작용을 끼칠 수도 있고, pH에 따라 비료원소의 용해도에 큰 영향을 미치기도 한다. 따라서 식물에게 최적의 양액을 공급하기 위해서는 양액을 공급하기 전에 적절한 pH 농도로 조절해줄 필요가 있다.

또한, 양액에 포함된 양분의 성격에 따라 해당 양액이 산성을 띌 수도 있고 염기성을 띌 수도 있다. 전술한 바와 같이 여러 종류의 양분을 혼합하여 적절한 pH를 맞추어 줘야 하는데 문제는 고농도의 산성 양액과 고농도의 염기성 양액을 혼합하여 최종 공급 양액을 제조할 때 산염기 반응으로 인해 침전 반응이 발생한다는 점이다. 침전 반응이란 가용성 반응물이 용액 중에 가라앉아 불용성 고체 생성물을 만드는 현상을 말한다. 최종 공급 양액에 섞인 침전물로 인해 공급 라인에 막힘 현상이 발생할 수 있고 공급 양액이 혼탁해져 식물의 양분 흡수 효율이 저하되는 결과로 이어지기 때문에 침전 반응을 사전에 제거할 것이 요구된다.

침전 반응을 최소화하기 위한 유력한 방안으로 산성 양액과 염기성 양액을 직접 혼합하기 전에 각 양액에 물과 같은 중화제를 섞어 희석화하는 방법을 고려할 수 있다. 다만, 전술한 카자흐스탄 등의 물 부족 국가에서는 상기와 같은 희석화 전처리에 지표수를 투입하기 어려운 실정이므로 지표수 외에 활용할 수 있는 다른 중화제 소스를 찾아야 한다.

이와 관련하여 해수를 이용한 양액 희석화 방법에 대한 선행기술이 제안된 바 있다. (특허문헌 001)은 액상비료를 유도용액으로 사용하는 정삼투 기반의 해수담수화방법에 관한 것으로서, 멤브레인을 기준으로 원수와 액상비료의 유도용액을 상호 반대방향으로 유입하는 단계와, 상기 유입된 원수 및 유도용액의 농도차를 이용하여 상기 원수의 물을 유도용액으로 이동시키는 단계 및 상기 유도용액을 희석하는 단계를 포함한다.

그러나 (특허문헌 0001)은 이미 제조가 완료된 양액(액상비료)을 희석시키는 기술에 관한 것으로서 기 사용된 양액의 회수 및 재생 공정을 희석화를 통해 대체 및 생략하고자 하는 목적의 기술구성일 뿐 양액 자체를 제조하는 과정에서 침전물이 발생하는 문제점을 해결하기 위한 기술구성은 아니므로, 특허문헌 001에 의하더라도 비싼 가격의 완제품 양액을 구매해야 하는 문제는 여전히 남는다.

한편, 시설 수경재배 시 이미 한 번 사용된 양액을 적절히 정화하여 재활용할 수 있다면 작물 재배에 소요되는 물의 사용량을 최소화할 수 있을 것이다. 이러한 아이디어에 근거하여 다양한 폐양액 재활용 기술들이 제안된 바 있다.

일례로 (특허문헌 0002)는 하나 이상의 필터를 장착하여 재배시설에서 배출된 폐 배양액의 미생물과 부유물을 제거하고 세균을 살균한 후 재순환하는 시스템을 개시하고 있다. 그러나 (특허문헌 0002)는 폐 배양액을 재처리한 후에 단순히 최초 배양액에 보충하는 개념인 바, 이러한 기술은 이미 양액이 완제품으로 구비되어 있음을 전제로 한다. 즉, 초기 단계에서 산성 배양액과 염기성 배양액이 구분되어 있어서 아직 최종 배양액이 제조되기 전이라면 위의 폐 배양액을 재활용할 방법이 묘연하다.

한국등록특허[10-1593266] (등록일자: 2016.02.02) 한국공개특허[10-2016-0026375] (공개일자: 2016.03.09)

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점들을 해결하고자 고안된 것으로서, 물 부족 지역의 수경 재배 시설에 있어서 별도의 중화제를 사용하지 않고도 고농도 배양액을 혼합했을 때 침전반응이 최소화되도록 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 지표수가 부족한 지역의 수경재배에 공급되는 농업용수 사용효율을 높이기 위한 것으로 재배시설에서 배출된 폐 배양액이 배양액 혼합수조를 공급되어 재배시설로 재 유입될 수 있도록 하는 식물 재배용 양액 공급 장치를 제공하는 것이다

본 발명의 또 다른 목적은, 최초 공급 배양액은 물론 재배시설에서 배출된 폐 배양액도 식물별 또는 식물 생장에 따라 적절한 pH, EC, 필요이온, 온도, 점도를 항시 유지해 식물을 재배하는 식물 재배용 양액 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템은, 산성 양액이 저장되는 제1양액조와, 염기성 양액이 저장되는 제2양액조와, 식물 생장을 저해하는 미네랄 또는 염분이 포함된 원수가 저장되는 원수조와, 상기 제1양액조 및 상기 원수조와 배관으로 연결되며, 정삼투막의 일면에 원수가 공급되고 다른 일면에 원수보다 고농도의 산성 양액이 공급되어, 원수에서 추출된 담수로 상기 산성 양액을 희석하는 제1정삼투필터와, 상기 제2양액조 및 상기 원수조와 배관으로 연결되며, 정삼투막의 일면에 원수가 공급되고 다른 일면에 원수보다 고농도의 염기성 양액이 공급되어, 상기 원수에서 추출된 담수로 상기 염기성 양액을 희석하는 제2정삼투필터와, 상기 제1정삼투필터 및 상기 제2정삼투필터와 배관으로 연결되며, 상기 희석된 산성 양액과 염기성 양액이 혼합되는 혼합조 및 상기 혼합조의 배양액을 작물에게 공급하는 공급펌프를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 식물 재배용 양액 공급 시스템은, 산성 양액이 저장되는 제1양액조와, 염기성 양액이 저장되는 제2양액조와, 식물 생장을 저해하는 미네랄 또는 염분이 포함된 원수가 저장되는 원수조와, 상기 제1양액조와 배관으로 연결되고 상기 원수조에 잠기도록 배치되며, 정삼투막의 일면에 원수가 공급되고 다른 일면에 원수보다 고농도의 산성 양액이 공급되어, 원수에서 추출된 담수로 상기 산성 양액을 희석하는 제1정삼투필터와, 상기 제2양액조와 배관으로 연결되고 상기 원수조에 잠기도록 배치되며, 정삼투막의 일면에 원수가 공급되고 다른 일면에 원수보다 고농도의 염기성 양액이 공급되어, 상기 원수에서 추출된 담수로 상기 염기성 양액을 희석하는 제2정삼투필터와, 상기 제1정삼투필터 및 상기 제2정삼투필터와 배관으로 연결되며, 상기 희석된 산성 양액과 염기성 양액이 혼합되는 혼합조 및 상기 혼합조의 배양액을 작물에게 공급하는 공급펌프를 포함하여 이루어질 수 있다.

위의 두 실시예의 시스템은, 상기 제1정삼투필터 및 상기 제2정삼투 필터 중 적어도 하나에 정삼투를 촉진하는 고분자 친수성 물질을 공급하는 촉진제 공급기를 더 포함할 수 있다.

또한 두 실시예의 시스템은, 상기 작물에 사용된 후 남은 폐양액이 저장되는 수거조와, 상기 수거조의 폐양액에서 슬러지 및 유해 세균을 제거하는 오염물 제거장치 및 상기 오염물 제거장치를 거친 폐양액을 상기 산성 양액 및 상기 염기성 양액의 제조에 사용하는 담수가 저정된 담수조에 공급하는 순환펌프를 더 포함할 수 있다.

또한 두 실시예의 시스템은, 상기 작물에 사용된 후 남은 폐양액이 저장되는 수거조와, 상기 수거조의 폐양액에서 슬러지 및 유해 세균을 제거하는 오염물 제거장치와, 상기 오염물 제거장치를 거친 폐양액을 상기 산성 양액 및 상기 염기성 양액의 제조에 사용하는 담수가 저정된 담수조에 공급하는 순환펌프와, 상기 오염물 제거장치를 거친 폐양액 또는 상기 혼합조의 최종 양액에 포함된 고분자 친수물질의 양을 측정하는 측정센서 및 상기 측정센서의 측정값이 미리 설정된 제1기준값을 넘어서면 상기 촉진제 공급기의 제어밸브를 닫도록 제어하고, 상기 측정센서의 측정값이 미리 설정된 제2기준값 이하로 내려가면 상기 촉진제 공급기의 제어밸브를 열도록 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 측정센서는, 성분 분석기, EC(Electric Conductivity) 센서, TDS(Total Dissolved Solids) 센서, 이온선택성 센서, 분광 센서, 유속 센서 중 어느 하나일 수 있다.

또한 상기 두 실시예는, 상기 제1정삼투필터와 상기 혼합조의 연결 배관에 설치되는 제1제어밸브와, 상기 제2정삼투필터와 상기 혼합조의 연결 배관에 설치되는 제2제어밸브와, 상기 혼합조에 담긴 혼합 배양액의 산성도를 측정하는 pH센서 및 상기 pH센서의 측정값이 미리 설정된 기준 pH 값에 도달하도록 상기 제1제어밸브 또는 제2제어밸브를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 기준 pH값은 식물의 종류, 식물의 생장 상태, 식물의 생장 단계별로 다르게 설정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 미네랄 또는 염분 등 식물의 생장을 방해하는 물질들을 다량으로 함유하여 버려지고 있는 지하수, 하천수, 저수 등의 원수를 저렴한 비용의 정삼투 필터를 이용하여 담수화하고, 담수화된 원수를 식물 재배용 양액의 제조 과정에 사용함으로써 물 부족 환경에서 높은 비용을 들이지 않고 담수의 활용도를 극대화할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 고분자 친수 물질을 이용하여 정삼투막의 투과율을 인위적으로 향상시킴으로써 굳이 정삼투 투과율을 높이기 위해 펌핑 수단을 사용할 필요가 없거나 펌핑 수단을 사용하더라도 종래에 비해 펌핑에 소요되는 전기 에너지를 최소화할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 고분자 친수 물질의 사용과 더불어 정삼투 필터를 원수가 저장된 원수조에 잠기도록 배치하여 정삼투막의 원수 접촉 기회를 최대화함으로써 정삼투 투과율을 더욱 높일 수 있으며, 이를 통해 굳이 정삼투 투과율을 높이기 위해 펌핑 수단을 사용할 필요가 없어지거나 펌핑 수단을 사용하더라도 종래에 비해 펌핑에 소요되는 전기 에너지를 최소화할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 식물에 사용된 후 수거된 폐양액을 그대로 버리지 않고 최초 양액의 제조 과정에 재활용함으로써 특히 물 부족 환경에서 담수의 활용도를 극대화할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 고분자 친수 물질의 포함량을 주기적으로 측정하여 항상 일정한 양이 유지되도록 제어함으로써 양액의 점성 증가로 인한 정삼투의 효율 저하, 배관 막힘, 수경 분사 노즐 막힘 등의 문제를 조기에 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 식물에게 공급되는 양액의 pH를 해당 식물의 종류, 식물의 생장 상태, 식물의 성장 단계별로 적절히 조절함으로써 최적의 생작 조건을 유지할 수 있다.

도 1은 양액의 희석화를 내용으로 하는 제1실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.
도 2는 고분자 친수물질의 추가를 내용으로 하는 제2실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.
도 3은 정삼투필터를 원수에 잠그는 것을 내용으로 하는 제3실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.
도 4는 폐양액을 재활용하는 것을 내용으로 하는 제4실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.
도 5는 고분자 친수물질의 양을 제어하는 것을 내용으로 하는 제5실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.
도 6은 혼합양액의 산성도를 제어하는 것을 내용으로 하는 제6실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.

특수한 지역에서의 지하수, 하천수 또는 저수지나 호수의 저류수(貯留水, impound water)에는 통상의 담수에 비해 다량의 미네랄이나 염분이 포함되어 있는 경우가 있다. 또한 반드시 지역적 특성 때문이 아니더라도 바다에 접한 지역이라든지 어떠한 이유로 다량의 미네랄이나 염분이 포함된 용수(用水)를 보유한 경우가 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 있어서 이와 같이 비정상적으로 다량의 미네랄 또는 염분이 포한된 용수를 이하 '원수(原水)'라 명명하기로 한다.

<제1실시예>

제1실시예는 미네랄 등의 무기물이나 염분이 과다하게 포함되어 작물에게 위해(危害)가 되는 원수를 침전물 없이 양액을 제조하기 위한 희석제로 활용하는 기술에 관한 것이다. 도 1은 이와 같은 제1실시예의 식물재배용 양액 공급 시스템에 대한 구성도이다.

제1실시예의 양액 공급 시스템은 산성의 양액을 저장하는 제1양액조(110), 염기성의 양액을 저장하는 제2양액조(120), 제1정삼투필터(130), 제2정삼투필터(140), 혼합조(150), 원수조(160) 및 각종 펌프들(10, 20, 30, 40, 50)을 포함하여 이루어진다.

식물의 생장에 필요한 주요 양분은 크게 다량원소와 미량원소로 분류되며 다량원소는 식물에 다량으로 필요한 양분으로 탄소, 인, 수소, 질소, 산소, 황, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 등을 가리킨다. 그리고 미량원소는 식물에게 미량으로 요구되지만 생장에 없어서는 안되는 필수 불가결한 것들로서, 아연, 니켈, 붕소, 구리, 철, 망간, 몰리브덴, 코발트, 실리카, 염소 등을 가리킨다. 수경재배에서 위의 양분들은 물과 혼합되어 액체 비료의 형태로 작물에게 공급되는데, 양분의 종류에 따라서 물과 혼합될 때 산성을 띄는 경우도 있고 염기성을 띄는 경우가 있다. 특히 양분의 종류에 따라서는 상대적으로 고농도의 산성 양액이 되기도 하고 상대적으로 고농도의 염기성 양액이 되기도 한다.

고농도의 산성 양액과 고농도의 염기성 양액을 곧바로 혼합하면, 산염기 반응으로 인한 침전물이 발생한다. 이러한 침전물은 양액을 이동시키는 배관과 컨트롤 밸브에 침전되어 잦은 고장을 일으키는 한편, 수경재배 시설의 양액 공급 노즐이 막히게 하는 원인이 되기도 한다. 또한 식물의 종류에 따라서는 정상적인 생장을 방해하는 요인이 되기도 한다. 이러한 문제점 때문에 두 가지 성질의 양액을 곧바로 섞지 않고 제1양액조(110) 및 제2양액조(120)에 일단 분리하여 저장하고, 적절한 전처리 과정을 거친 후에 혼합되도록 한다.

침전물의 발생을 방지하기 위한 전처리로써 고농도의 산성 양액과 고농도의 염기성 양액 각각에 소정의 담수를 미리 혼합하여 침전물이 발생하지 않을 정도의 저농도 산성 양액과 저농도 염기성 양액으로 미리 희석화하는 방안을 생각할 수 있다.

담수가 풍부한 재배환경이라면 최초에 분말 또는 고체 형태의 양분을 액체 형태의 양액으로 제조하기 위해 담수를 사용하는 한편, 희석화를 위해서도 동일한 담수를 사용할 수 있을 것이다. 그러나 담수가 부족한 재배환경이라면 양분을 액체화하는 것 외에 희석화에 사용할 담수는 충분하지 않을 수 있다. 따라서 본 발명에서는 다량의 미네랄이나 염분 등이 혼합되어 식물에게 직접 공급하기 어려운 저급 원수를 정삼투의 원리로 담수화하여 고농도 양약의 희석화에 사용할 것을 제안한다.

저급 원수의 일례로 지하수를 들 수 있다. 카자흐스탄과 같은 국가는 풍부한 지하수를 보유하고 있음에도 불구하고 지하수에 포함된 다량의 미네랄로 인해 지하수를 곧바로 음용수나 농사용수로 사용하지 못하고 있다. 저급 원수의 다른 일례로 염분을 머금은 저수지나 호수 또는 하천수를 생각할 수도 있다. 본 명세서에서는 이해를 돕기 위해 저급 원수의 예로 지하수를 상정하여 설명하지만 반드시 지하수에 한정하는 것은 아니며 전술한 바와 같이 저수지나 호수의 저류수나 하천수, 염수(brackish water) 등 식물에게 직접 공급이 불가한 모든 원수에 적용될 수 있음은 자명하다.

원수조(160)에는 다량의 미네랄이 포함된 지하수가 저장되어 있으며, 원수펌프(30, 40)는 원수조의 지하수를 제1정삼투필터(130) 및 제2정삼투필터(140)로 각각 공급한다.

제1정삼투필터(130)와 제2정삼투필터(140)내에는 정삼투 분리막(도면에 미도시)이 배치된다.

제1정삼투필터(130)에 포함된 분리막의 일면에는 원수펌프(30, 40)에 의해 지하수가 공급되고, 분리막의 다른 일면에는 양액펌프(10)에 의해 제1양액조(110)의 고농도 산성 양액이 공급된다. 지하수는 다량의 미네랄을 포함하고 있긴 하지만 분리막 반대편의 산성 양액에 비해 상대적으로 저농도이기 때문에 정삼투의 원리에 의해 저농도의 지하수가 고농도의 산성 양액 쪽으로 이동하게 된다. 이때, 지하수 내의 미네랄 입자는 분리막을 통과하지 못하고 수분 성분만 분리막을 통과한다. 분리막을 통과한 수분 성분은 미네랄이 제거된 중성의 담수일 것이므로 산성 양액에 혼합되면서 자연스럽게 산성의 강도를 낮추는 역할을 수행한다. 다시 말하면 분리막을 통과한 담수에 의해 고농도의 산성 양액이 희석화(dilution)되는 것이다. 고농도의 산성 양액은 이러한 희석화에 의해 약산성 또는 중성으로 변경된다.

한편 제2정삼투필터(140)에 포함된 분리막의 일면에는 원수펌프(30, 40)에 의해 지하수가 공급되고, 분리막의 다른 일면에는 양액펌프(20)에 의해 제2양액조(120)의 고농도 염기성 양액이 공급된다. 지하수는 염기성 양액에 비해 상대적으로 저농도이기 때문에 정삼투의 원리에 의해 저농도의 지하수가 고농도의 염기성 양액 쪽으로 이동하게 된다. 이때, 분리막을 통과한 담수에 의해 고농도의 염기성 양액이 약한 염기성 또는 중성으로 희석화된다.

제1정삼투필터(130)를 통해 희석된 양액(이하 '제1양액'이라 함)과 제2정삼투필터(140)를 통해 희석된 양액(이하 '제2양액')은 혼합조(150)에서 합쳐져 비로소 식물에게 제공되는 혼합양액이 된다. 혼합양액은 공급펌프(50)에 의해 재배 시설(170)로 이동한다.

제1실시예에 의하면, 지표 담수의 수량이 제한적인 작농 환경에서 지표 담수는 제1양액조(110) 및 제2양액조(120)에 저장할 양액의 제조에 최대한으로 투입하고, 양액의 희석화에 필요한 담수는 지하수 등 저급 원수를 이용함으로써 주어진 환경에서 최선의 물 활용이 가능해 진다.

<제2실시예>

제2실시예는 정삼투 과정에 소정의 친수성 물질을 추가로 공급함으로써 정삼투 작용을 촉진하는 기술에 관한 것이다.

도 2는 제2실시예의 식물재배용 양액 공급 시스템에 대한 구성도이다.

일반적으로 정삼투는 용액의 농도차에 의하여 저농도에서 고농도로 물이 유입되는 원리이다. 여기서 고농도의 유도용액에 물 분자와 쉽게 결합되는 친수성(親水性, Hydrophile) 물질을 추가하면 수용액상의 양액 용질의 몰농도가 증가하게 되므로 전반적으로 정삼투 효율 또는 정삼투 투과율이 높아진다. 제2실시예는 이러한 아이디어를 기반한 것으로서 제1실시예에 비해 정삼투 과정에 친수성 물질을 제공하기 위한 구성이 추가된다.

즉, 도 2에서 보듯 제2실시예의 양액 공급 시스템은 산성의 양액을 저장하는 제1양액조(210), 염기성의 양액을 저장하는 제2양액조(220), 제1정삼투필터(230), 제2정삼투필터(240), 혼합조(250), 원수조(260), 각종 펌프들(10, 20, 30, 40, 50) 및 촉진제 공급기(280)를 포함하여 이루어진다. 촉진제 공급기(280)를 제외한 제1양액조(210), 제2양액조(220), 제1정삼투필터(230), 제2정삼투필터(240), 혼합조(250), 원수조(260), 각종 펌프들(10, 20, 30, 40, 50)의 기술구성은 제1실시예의 제1양액조(110), 제2양액조(120), 제1정삼투필터(130), 제2정삼투필터(140), 혼합조(150), 원수조(160) 및 각종 펌프들(10, 20, 30, 40, 50)과 동일하므로 반복되는 설명은 생락한다.

촉진제 공급기(280)는 정삼투 작용을 촉진하기 위한 친수성 물질을 산성 양액 및 염기성 양액에 공급한다. 이를 위해 친수성 물질은 제1양액조(210) 및 제2양액조(220)에 공급되거나(선택 1), 제1정삼투필터(230) 및 제2정삼투필터(240)의 고농도 양액 쪽에 직접 공급될 수 있다.(선택 2)

한편, 정삼투 촉진을 위한 친수성 물질은 주변의 물을 흡수, 보존하는 성질이 있다. 따라서, 화분에 하나의 식물을 키울 때는 고분자 물질이 남은 물을 배출하지 않고 보관하기 때문에 토양의 수분을 오랫동안 유지할 수 있는 장점이 있다. 그러나 여러 식물을 키울 경우 특정 식물에만 수분이 유지될 우려가 있어 성장이 균일하지 않다. 또한, 수경재배에서는 배양액에 고분자 물질이 포함되기 때문에 배양액의 점도가 높아져 식물 흡수율을 떨어트려 식물의 생장에 악영향을 끼치는 경우가 많다. 따라서 정삼투를 촉진하면서도 식물의 생장에는 영향을 미치지 않도록 하기 위해 상대적으로 고분자의 친수성 물질을 채택하는 것이 바람직하다. 통상의 식물들은 정삼투의 원리로 뿌리를 통해 양액을 흡수하는데 정삼투막에 해당하는 식물의 뿌리 세포막은 그 셀의 직경이 800 Da 이하이다. 따라서 분자량이 1,000 Da 이상의 고분자 물질이라면 식물 뿌리의 정삼투 세포막을 통과하지 못할 것이므로 결국 식물에 흡수될 가능성이 낮아진다. 본 발명의 실시예에서 사용 가능한 고분자 물질은 1,000 Da ~ 3,OOO Da의 분자량을 가질 수 있다.

자연적인 원리에 주로 의존해야 하는 정삼투 작용의 특성상 원하는 시간 내에 충분한 담수(희석액)를 생산하기 위해서는 저농도의 원수 측에 인위적인 압력을 가해야 하는바, 인위적인 가압을 위한 펌핑 수단을 구동하기 위해 상대적으로 고비용의 펌프와 이를 구동하기 위한 전력 소모가 예상된다. 제2실시예는 이러한 비용과 에너지의 부담 없이 정삼투 작용의 효율을 높일 수 있다는 점에서 차별적인 경쟁력을 가진다.

<제3실시예>

제3실시예는 지하수 등의 원수가 저장된 원수조에 정삼투필터가 잠기도록 구성함으로써 원수의 공급량이나 공급속도를 복잡하게 조절하지 않고도 정삼투 투과율을 일정하게 유지할 수 있는 기술에 관한 것이다.

도 3은 제3실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.

제3실시예의 양액 공급 시스템은 산성의 양액을 저장하는 제1양액조(310), 염기성의 양액을 저장하는 제2양액조(320), 제1정삼투필터(330), 제2정삼투필터(340), 혼합조(350), 원수조(360) 및 각종 펌프들(10, 20, 35, 50)을 포함하여 이루어진다.

여기서 제1양액조(310), 제2양액조(320), 혼합조(350), 양액펌프(10, 20), 공급펌프(50)의 기술구성은 제1실시예의 제1양액조(110), 제2양액조(120), 혼합조(150), 양액펌프(10, 20), 공급펌프(50)와 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다.

도 3에서, 원수펌프(35)는 지하수 등의 원수를 제1정삼투필터(330) 및 제2정삼투필터(340)에 직접 공급하는 것이 아니라 원수조(360)로 공급한다.

원수조(360) 내에는 제1정삼투필터(330) 및 제2정삼투필터(340)가 배치되며 원수조에 소정 수위로 원수가 채워져 있기 때문에 제1정삼투필터(330) 및 제2정삼투필터(340)는 원수조 내의 원수에 잠기도록 배치된다.

구체적으로, 제1양액조(310)의 산성 양액은 배관을 통해 제1정삼투필터(330)의 정삼투막 일면을 통과하여 혼합조(350)로 유입되는데, 제1정삼투필터(330)에서 정삼투막을 기준으로 산성 양액이 지나가는 일면 부위는 주위의 원수와 직접 접촉되지 않도록 밀폐된다. 이에 비해 정삼투막의 반대쪽 일면 부위는 원수조(360)의 원수가 수시로 드나들 수 있도록 오픈되어 있다. 또한 제2양액조(320)의 염기성 양액은 배관을 통해 제2정삼투필터(340)의 정삼투막 일면을 통과하여 혼합조(350)로 유입되는데, 제2정삼투필터(340)에서 정삼투막을 기준으로 염기성 양액이 지나가는 일면 부위는 주위의 원수와 직접 접촉되지 않도록 밀폐된다. 따라서 두 필터(330, 340) 내 정삼투막의 반대쪽 면은 항상 충분한 수량의 원수에 노출되므로 정삼투필터(330, 340)에 지속적으로 원수를 공급하기 위해 원수펌프(35)를 쉴 새 없이 가동할 필요가 없고 단지 원수조(360)에 소정 수량의 원수를 채우거나 일정 기간이 지나 원수를 교체해줄 때까지만 간헐적으로 가동되면 된다.

아울러 정삼투필터(330, 340)는 수심이 깊은 원수조(360)의 최하단에 배치함으로써 수압에 의한 정삼투의 투과율을 최대한 높일 수 있다.

<제4실시예>

제4실시예는 재배 시설을 거친 양액(이하 '폐양액'이라 함)을 재활용하는 기술로서, 소정의 양분과 담수를 섞어 산성 양액 또는 염기성 양액을 제조하는 단계에서 상기 담수에 소정의 오염 정제 과정을 거친 폐양액(이하 '정제 폐양액'이라 함)을 추가하거나 담수 대신 정제 폐양액을 사용하는 기술에 관한 것이다.

도 4는 제4실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.

제4실시예의 양액 공급 시스템은 담수조(405), 산성의 양액을 저장하는 제1양액조(410), 염기성의 양액을 저장하는 제2양액조(420), 제1정삼투필터(430), 제2정삼투필터(440), 혼합조(450), 원수조(460), 수거조(480), 오염물 제거장치(490) 및 각종 펌프들(10, 20, 30, 40, 50, 60)을 포함하여 이루어진다.

산성 양액과 염기성 양액이 제1정삼투필터(430), 제2정삼투필터(440) 및 혼합조(450)를 거쳐 재배 시설(470)에 공급되는 과정은 제1실시예 내지 제3실시예 중 어느 하나가 동일하게 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.

재배 시설(470)을 거친 폐양액은 오염물 제거장치(490)를 거쳐 각종 슬러지 및 유해 미생물, 세균들이 제거된다.

슬러지(sludgy)란 수중의 불유물이 중력 작용에 의해 바닥에 침전한 유기성 슬러지와 부력 작용에 의해서 물 표면에 부유하는 스컴(Scum)으로 분류된다. 오염물 제거장치(490)는 원심 분리의 원리를 이용하여 폐양액으로부터 유기성 슬러지 및 스컴을 분리한 후, 적절한 살균제, 자외선 처리, 양전하 필터 살균 등의 2차 처리를 수행하여 작물에게 유해한 미생물, 세균, 바이러스 등을 제거한다. 슬러지의 제거 및 유해 미생물, 세균 등의 제거를 위한 비단 전술한 원심 분리, 살균제, 자외선 처리 등에 한정되지 않으며 그 외에 공지된 다양한 기술 적용이 가능하다.

오염물 제거장치(490)를 거친 폐양액은 작물에게 유해한 오염물은 제거되었지만 작물에 의해 양분의 상당 부분이 흡수되고 중성에 가까운 산성도를 지닌 상태이다. 따라서 소량의 양분을 지니는 일종의 담수라 할 수 있다.

한편 제1양액조(410)의 산성 양액은 담수조(405)의 담수와 산성의 특성을 가지는 소정의 양분이 혼합되어 제조되고, 제2양액조(420)의 염기성 양액은 담수조(405)의 담수와 염기성의 특성을 가지는 소정의 양분이 혼합되어 제조되는데, 본 실시예에서는 오염물을 제거한 폐양액을 일종의 담수로 간주하여 순환펌프(60)를 통해 담수조(405)로 공급한다.

물이 부족한 환경에서는 양액을 제조할 담수를 최대한 효과적으로 활용할 필요가 있으므로 폐양액을 양액 제조를 위한 일종의 담수로 재활용하는 한편 폐양액 속에 포함된 소량의 양분까지 재활용하는 일석양조의 효과를 기대할 수 있다.

<제5실시예>

제5실시예는 고분자 친수물질을 추가하는 제2실시예와 폐양액을 재활용하는 제4실시예의 연장선에 있는 기술로서, 고분자 친수물질은 작물에게 거의 흡수되지 않으므로 폐양액을 재활용할 경우 그 양이 지속적으로 증가할 것인 바, 폐양액에 포함된 고분자 친수물질의 양을 측정하여 정삼투필터에 투입되는 고분자 친수물질의 양을 조절하는 기술에 관한 것이다.

도 5는 제5실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.

제5실시예의 양액 공급 시스템은 담수조(505), 산성의 양액을 저장하는 제1양액조(510), 염기성의 양액을 저장하는 제2양액조(520), 제1정삼투필터(530), 제2정삼투필터(540), 혼합조(550), 오염물 제거장치(590), 촉진제 공급기(570), 제어밸브(501), 컨트롤러(502) 및 각종 펌프들(10, 20, 30, 40, 50, 60)을 포함하여 이루어지며, 여기에 측정센서(503)가 더 포함될 수 있다.

폐양액이 적절한 오염물 제거 과정을 거쳐 담수조(505)로 유입되는 과정은 제4실시예에서 이미 설명한 바와 동일하고, 산성 양액 및 염기성 양액이 정삼투필터(530, 540), 혼합조(550)을 거쳐 작물에게 공급되는 과정 역시 제1실시예 내지 제3실시예에서 이미 설명한 바와 같으므로 여기서는 기존 실시예들과 차별되는 구성에 대해서 상세히 설명한다.

오염물 제거장치(590)를 거친 폐양액은 소량의 양분과, 중성에 가까운 담수 외에 고분자 친수물질인 촉진제가 함께 포함되어 있다. 고분자 친수물질은 작물에게 흡수되지는 않지만 여러 가지 경로로 양액과 함께 유실되므로 실제 폐양액 내에 남아 있는 양은 최초에 공급된 양에 비해 상대적으로 적다. 그러나 이러한 고분자 물질은 지속적으로 축적될수록 양액의 점성을 높이므로 전체적으로 양액 공급 시스템의 배관 유속을 느리게 만들고 소량의 잔여 슬러지와 결합하여 배관이나 밸브 등에 고형물을 형성함으로써 배관 막힘이나 작동 오류를 유발한다. 또한 수경 재배에 있어서 양액 노즐의 미세한 분출구를 막히게 하는 주요한 위해 요소가 된다.

컨트롤러(502)는 측정센서(503)를 통해 양액에 포함된 고분자 친수물질의 양을 주기적으로 측정하고 있다가 측정치가 소정의 기준에 도달하면 사용자에게 알람을 제공하거나, 제어밸브(501)를 닫아서 촉진제 공급기(570)에서 더는 고분자 친수물질이 공급되지 않도록 한다. 또한 컨트롤러(502)는 측정된 고분자 물질의 양이 소정의 기준보다 작아지게 되면 다시 사용자에게 알람을 제공하거나, 제어밸브(501)를 열어 촉진제가 다시 공급되도록 한다.

측정센서(503)는 양액에 포함된 고분자 친수물질의 양을 측정하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 특정 배관의 추출 유로로 유입된 샘플 양액에 대하여 세부 분석을 수행하는 성분 분석기이거나, 양액의 전기전도도(Electric Conductivity, EC)를 측정하는 EC센서, TDS(Total Dissolved Solids) 센서, 이온선택성 센서 또는 혼탁도를 측정하는 분광 센서로 구현될 수 있다. 또한 특정 배관을 흐르는 양액의 유속을 측정하여 고분자 친수물질의 양을 간접 추정하기 위한 유속 센서로 구현될 수도 있다. 측정센서(503)는 양액 공급 시스템 내의 어느 부분에 있는 양액을 측정해도 상관없지만 오염원이 제거된 폐양액 또는 혼합조의 혼합양액에 대해 측정을 수행하는 것이 바람직하다.

<제6실시예>

제6실시예는 제1실시예 내지 제5실시예에 공통으로 적용될 수 있는 기술로서, 정삼투필터를 거친 산성 양액과 염기성 양액이 혼합조에서 섞이더라도 여러 가지 요인에 의해 혼합양액의 pH 값이 달리질 수 있고 재배하는 식물마다 선호하는 pH 값이 서로 다르므로, 혼합조의 pH가 미리 정해진 값이 되도록 산성 양액과 염기성 양액의 유입량을 조절하는 기술에 관한 것이다.

도 6은 제6실시예의 식물 재배용 양액 공급 시스템의 구성도이다.

전술한 바와 같이 제6실시예는 제1실시예 내지 제5실시예에 공통으로 적용될 수 있는 기술이지만 이해를 돕기 위해 폐양액의 순환을 제외한 구성도를 이용하여 상세히 설명한다.

제6실시예의 양액 공급 시스템은 산성의 양액을 저장하는 제1양액조(610), 염기성의 양액을 저장하는 제2양액조(620), 제1정삼투필터(630), 제2정삼투필터(640), 제어밸브(635, 645), 혼합조(650), pH센서(670), 컨트롤러(680) 및 각종 펌프들(10, 20, 30, 40, 50)을 포함하여 이루어진다.

제1양액조(610), 염기성의 양액을 저장하는 제2양액조(620), 제1정삼투필터(630), 제2정삼투필터(640), 혼합조(650)의 기술 구성은 실시예 1의 기술 구성과 동일하므로 동일한 설명은 생략한다.

작물에게 제공되는 양분의 종류와 양은 재배하려는 작물의 종류에 따라 달라지며 담수를 혼합했을 때 띄는 pH 값 또는 양분의 종류와 양에 따라 달라지기 때문에, 정삼투필터(630, 640) 이전의 산성 양액과 염기성 양액의 pH 값은 작물의 종류에 따라 달라질 수 있다. 또한 정삼투필터(630, 640)는 사용 기간이 길어질수록 여과 효율이 저하되므로 생산되는 담수의 양이 지속적으로 줄어드는데, 필터의 제작 특성에 따라 제1정삼투필터(630) 및 제2정삼투필터(640)의 노화도가 달라질 수 있다. 따라서 양쪽의 담수화 효율이 달라지면 산성 양액과 염기성 양액의 pH 값 역시 시간의 흐름에 따라 변동하게 된다.

결국, 작물에 따른 양분의 종류나 정삼투필터의 노후도 등을 포함한 여러 가지 동작 조건들의 변동으로 인해 혼합조에서는 혼합양액이 해당 작물이 선호하거나 해당 작물의 상태에서 요구되는 pH값을 적시에 유지하기 어려운 문제가 발생한다.

이러한 문제를 개선하기 위해 제6실시예의 양액 제공 시스템은 정삼투필터(630, 640)의 후단에 제어밸브(635, 645)를 구비하고 혼합조(650)에는 pH 값을 측정하기 위한 pH센서(670)를 배치한다.

pH센서(670)는 혼합조(650)의 pH 값을 주기적으로 측정하여 컨트롤러(680)에 제공하고, 컨트롤러(680)는 혼합조(650)의 pH 값이 원하는 값이 될 때까지 제어밸브(635, 645)를 적절히 조절한다. 해당 작물이 선호하는 pH 값, 각종 생육 상태별 또는 생육단계별로 요구되는 양분의 비율 또는 해당 양분 비율에 따른 혼합양액의 pH 값은 미리 데이터베이스화되어 소정의 메모리(미도시)에 저장될 수 있으며, 컨트롤러(680)는 미리 저장된 데이터베이스를 이용할 수 있다.

이상 본 명세서에서는 주로 수경재배 시스템을 예시로 들어 설명하였으나 반드시 이에 한정할 것은 아니며 양액을 이용하는 토경재배에서서 동일한 원리로 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구현될 수 있으며 그 반대도 마찬가지이다. 또한 본 발명에서 예시한 식물 재배용 양액 제공 시스템은 당업자라면 각 구성 장치의 동작을 시계열 순서로 이해하여 식물 재배용 양액 제공 방법으로 용이하게 유추할 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

110, 210, 310, 410, 510, 610 : 제1양액조
120, 220, 320, 420, 520, 620 : 제2양액조
130, 230, 330, 430, 530, 630 : 제1정삼투필터
140, 240, 340, 440, 540, 640 : 제2정삼투필터
150, 250, 350, 450, 550, 650 : 혼합조
160, 260, 360, 460, 560, 660 : 원수조
10, 20, 30, 40, 50 : 펌프
280, 500 : 촉진제 공급기
405, 505 : 담수조
501, 635, 645 : 제어밸브
502, 680 : 컨트롤러
503, 670 : 센서
490, 590 : 오염물 제거장치

Claims (12)

1. 산성 양액이 저장되는 제1양액조;
   염기성 양액이 저장되는 제2양액조;
   식물 생장을 저해하는 미네랄 또는 염분이 포함된 원수가 저장되는 원수조;
   상기 제1양액조 및 상기 원수조와 배관으로 연결되며, 정삼투막의 일면에 원수가 공급되고 다른 일면에 원수보다 고농도의 산성 양액이 공급되어, 원수에서 추출된 담수로 상기 산성 양액을 희석하는 제1정삼투필터;
   상기 제2양액조 및 상기 원수조와 배관으로 연결되며, 정삼투막의 일면에 원수가 공급되고 다른 일면에 원수보다 고농도의 염기성 양액이 공급되어, 상기 원수에서 추출된 담수로 상기 염기성 양액을 희석하는 제2정삼투필터;
   상기 제1정삼투필터 및 상기 제2정삼투필터와 배관으로 연결되며, 상기 희석된 산성 양액과 염기성 양액이 혼합되는 혼합조;
   상기 혼합조의 배양액을 작물에게 공급하는 공급펌프;
   상기 제1정삼투필터 및 상기 제2정삼투 필터 중 적어도 하나에 정삼투를 촉진하는 고분자 친수성 물질을 공급하는 촉진제 공급기;
   상기 작물에 사용된 후 남은 폐양액이 저장되는 수거조;
   상기 수거조의 폐양액에서 슬러지 및 유해 세균을 제거하는 오염물 제거장치;
   상기 오염물 제거장치를 거친 폐양액을 상기 산성 양액 및 상기 염기성 양액의 제조에 사용하는 담수가 저정된 담수조에 공급하는 순환펌프;
   상기 오염물 제거장치를 거친 폐양액 또는 상기 혼합조의 최종 양액에 포함된 고분자 친수물질의 양을 측정하는 측정센서; 및
   상기 측정센서의 측정값이 미리 설정된 제1기준값을 넘어서면 상기 촉진제 공급기의 제어밸브를 닫도록 제어하고, 상기 측정센서의 측정값이 미리 설정된 제2기준값 이하로 내려가면 상기 촉진제 공급기의 제어밸브를 열도록 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 측정센서는,
   성분 분석기, EC(Electric Conductivity) 센서, TDS(Total Dissolved Solids) 센서, 이온선택성 센서, 분광 센서, 유속 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1정삼투필터와 상기 혼합조의 연결 배관에 설치되는 제1제어밸브;
   상기 제2정삼투필터와 상기 혼합조의 연결 배관에 설치되는 제2제어밸브;
   상기 혼합조에 담긴 혼합 배양액의 산성도를 측정하는 pH센서; 및
   상기 pH센서의 측정값이 미리 설정된 기준 pH 값에 도달하도록 상기 제1제어밸브 또는 제2제어밸브를 제어하는 컨트롤러
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 기준 pH값은 식물의 종류, 식물의 생장 상태, 식물의 생장 단계별로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템.
7. 산성 양액이 저장되는 제1양액조;
   염기성 양액이 저장되는 제2양액조;
   식물 생장을 저해하는 미네랄 또는 염분이 포함된 원수가 저장되는 원수조;
   상기 제1양액조와 배관으로 연결되고 상기 원수조에 잠기도록 배치되며, 정삼투막의 일면에 원수가 공급되고 다른 일면에 원수보다 고농도의 산성 양액이 공급되어, 원수에서 추출된 담수로 상기 산성 양액을 희석하는 제1정삼투필터;
   상기 제2양액조와 배관으로 연결되고 상기 원수조에 잠기도록 배치되며, 정삼투막의 일면에 원수가 공급되고 다른 일면에 원수보다 고농도의 염기성 양액이 공급되어, 상기 원수에서 추출된 담수로 상기 염기성 양액을 희석하는 제2정삼투필터;
   상기 제1정삼투필터 및 상기 제2정삼투필터와 배관으로 연결되며, 상기 희석된 산성 양액과 염기성 양액이 혼합되는 혼합조;
   상기 혼합조의 배양액을 작물에게 공급하는 공급펌프;
   상기 제1정삼투필터 및 상기 제2정삼투 필터 중 적어도 하나에 정삼투를 촉진하는 고분자 친수성 물질을 공급하는 촉진제 공급기;
   상기 작물에 사용된 후 남은 폐양액이 저장되는 수거조;
   상기 수거조의 폐양액에서 슬러지 및 유해 세균을 제거하는 오염물 제거장치;
   상기 오염물 제거장치를 거친 폐양액을 상기 산성 양액 및 상기 염기성 양액의 제조에 사용하는 담수가 저정된 담수조에 공급하는 순환펌프;
   상기 오염물 제거장치를 거친 폐양액 또는 상기 혼합조의 최종 양액에 포함된 고분자 친수물질의 양을 측정하는 측정센서; 및
   상기 측정센서의 측정값이 미리 설정된 제1기준값을 넘어서면 상기 촉진제 공급기의 제어밸브를 닫도록 제어하고, 상기 측정센서의 측정값이 미리 설정된 제2기준값 이하로 내려가면 상기 촉진제 공급기의 제어밸브를 열도록 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제7항에 있어서,
    상기 측정센서는,
    성분 분석기, EC(Electric Conductivity) 센서, TDS(Total Dissolved Solids) 센서, 이온선택성 센서, 분광 센서, 유속 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템.
11. 제7항에 있어서,
    상기 제1정삼투필터와 상기 혼합조의 연결 배관에 설치되는 제1제어밸브;
    상기 제2정삼투필터와 상기 혼합조의 연결 배관에 설치되는 제2제어밸브;
    상기 혼합조에 담긴 혼합 배양액의 산성도를 측정하는 pH센서; 및
    상기 pH센서의 측정값이 미리 설정된 기준 pH 값에 도달하도록 상기 제1제어밸브 또는 제2제어밸브를 제어하는 컨트롤러
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 기준 pH값은 식물의 종류, 식물의 생장 상태, 식물의 생장 단계별로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 식물 재배용 양액 공급 시스템.

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