KR102216890B1 - 친환경 수경 무균 식물재배 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무인화와 무균화된 폐쇄 환경에서 식물의 씨앗 파종, 발아, 성장, 수확의 모든 공정을 외부의 유해한 환경에 노출시키지 않으면서 자동으로 제어하므로 빠른 성장을 통하여 청정식물을 제한된 공간에서 높은 직접율과 효율에 의하여 최대의 생산량으로 재배하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 친환경 수경 무균 식물재배 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 무인화와 무균화된 폐쇄 환경에서 식물의 씨앗 파종, 발아, 성장, 수확의 모든 공정을 외부의 유해한 환경에 노출시키지 않으면서 자동으로 제어하므로 빠른 성장을 통하여 청정식물을 제한된 공간에서 높은 직접율과 효율에 의하여 최대의 생산량으로 재배하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템에 관한 것이다.
최근 산업이 급속하게 발전하고 인구가 증가함에 따라 각종 공장시설의 확장, 주택 건설 등으로 농경지와 청정지역이 감소하고 있는 추세에 있으며 특히, 화학비료의 남용으로 농작물을 재배하는 농경지가 척박해짐은 물론 산업공해의 증가로 청정 농산물이나 각종 식물의 재배를 위한 경작지가 감소하므로 인한 청정식물 재배지가 날로 열악해지면서 줄어들고 있는 실정이다.
척박한 환경에서 재배되는 식물은 제대로 성장하지 못하는 동시에 각종 오염물질이 식물에 축적되어 인간에게 공급되는 경우 다양한 질병을 일으키는 원인으로 작용하게 된다.
한편, 일반 농가는 물론 특수작물을 재배하는 농가에서 재배되는 식물(작물)이나 농작물의 생산성을 향상시키기 위해 다양한 특수 시설을 구비하고 있고, 선택된 농작물과 식물을 계절에 상관없이 재배하여 높은 소득을 얻고자 많은 노력을 기울이고 있으나, 많은 비용과 노동력이 필수적으로 소요되는 반면에 경제적 이익창출은 크게 상승되지 못하는 문제점이 있다.
이하의 설명에서 식물과 작물은 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
작물(식물)의 재배에 있어서 각종 병충해와 천재지변의 영향을 받지 않고 또한, 주변환경을 식물 재배에 적합한 조건으로 조성하는 해당 관리 등이 어려워 농작물의 성장과 수확이 제대로 이루어지지 못하므로 경제적으로 많은 피해를 입는 경우가 있다.
이러한 문제점들을 일부 해결하기 위해 각종 식물재배방법 또는 다양한 수경재배 방법이 개발되고 시도되는 실정이며, 종래기술에 의한 것으로 대한민국 특허 등록번호 제10-0195969호(1999. 02. 18.)에 의한 것으로 ‘밀폐형 수경재배장치 및 방법’이 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 친환경 수경재배 시스템의 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 수경재배용 본체(10)의 내부에 태양광을 발생하는 트루라이트(33)를 다수 구비하고, 체인안내레일(36)을 따라 지그재그 방식의 다층으로 권취되어 이동하는 체인에 일정 단위 간격마다 트레이를 다수 설치한다.
트레이는 체인을 따라 일정한 속도로 지그재그 이동하면서 분사노즐(32)이 분사하는 물에 의하여 수경재배 방식으로 식물이 경작 또는 재배되고, 떨어지는 물은 물탱크(31)에 집수되어 재활용되며, 영양공급부(12)로부터 공급되는 영양분과 이산화탄소(CO2) 탱크 장착부(13)로부터 공급되는 CO2와 냉온풍기(35)가 조절하는 내부 온도에 의하여 성장 또는 재배된다.
관리자는 본체(10) 내부에 형성된 통로(15)를 이용하여 재배되는 식물을 직접 근접 관찰하고, 수확은 덮개(11a)를 열어 개방되는 트레이수납및인출구(11)를 통하여 처리하는 구성이다.
그러나 종래기술은 작물(식물)의 수경재배를 가능하게 하는 장점이 있으나 습도(습기) 조절이 비교적 어렵다. 즉, 식물(작물)은 성장을 위하여 적정한 습도가 필요하지만, 습도가 너무 높거나 낮으면 성장이 원활하게 이루어지지 않고, 또한, 씨앗을 땅에 파종하는 것이 아니고 배지 등의 인공토양에 얹힌 상태로 물을 살포하여 발아 및 성장을 유도하므로 습도조절이 매우 정밀하게 이루어지면서 씨앗이 뭉치지 않도록 하는 기술의 개발이 필요하였다.
한편, 제한된 공간에 비교적 높은 밀집도로 식물(작물)을 재배하는 과정에서 병충해에 매우 취약한 문제가 있으므로 병충해로부터 작물을 보호하는 기술을 개발할 필요가 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 노동력을 최소화하면서 재배장치의 제한된 소정 공간 내에서 생산성을 극대화하고 재배농가의 수익을 향상시키며 무균화 자동 시설에 의하여 작물의 병충해, 기후와 환경의 피해 등을 방지하고 오염된 환경에 노출되지 않는 청정작물을 속성재배 가능하도록 하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 재배장치 내측에 일정한 온도와 습도조건 및 기압을 형성하고, 무한 회전되는 컨베이어 상에 종자들이 담겨지면서 다공상으로 이루어진 복수의 트레이가 이송토록 설치되며 재배장치의 하측에 영양액이 공급되면서 초음파진동자를 갖는 침적조가 구비되어 트레이가 침적 이동하면서 영양분을 공급받는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 친환경 수경 무균 식물재배 시스템은 공기입구와 배출구를 구비하면서 일정한 온도와 습도조건을 구비토록 설치되는 컨테이너의 내측에 무한 회전되는 컨베이어상에 종자들이 담겨지면서 다공상으로 이루어진 복수의 트레이가 이송토록 설치되고, 컨테이너의 하측에 영양액이 공급되면서 초음파진동자를 갖는 침적조가 구비되어 트레이가 침적하면서 이동토록 설치되며, 컨테이너는 내측에 적어도 하나 이상의 구획공간이 더 구비되고, 구획공간은 조도를 통하여 온도및 습도가 조절토록 설치되며, 공기입구에는 헤파필터와 자외선램프와 환기팬이 구비되어 살균된 공기를 일정 압력으로 공급하고, 침적조는 영양액저장조가 연결되고, 영양액저장조는 산도의 조절에 의해 살균된 살균수가 저장되면서 쿨러와 히터를 통하여 온도가 일정하게 조절되고, 컨테이너는 내측으로 일정공간에만 조도를 공급토록 반사판을 갖는 광원이 구비되고, 컨테이너는 일측에 컷터와 컨베이어가 구비되는 수거유니트가 에어실린더와 랙/피니언 중에서 선택된 이송수단을 통하여 전,후 이송가능토록 설치되는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템에 있어서, 상기 컨테이너의 입구 앞에 밀폐된 상태로 설치되고 에어 샤워시켜 출입하는 작업자와 물체의 외부에 뭍은 이물질을 제거하고 자외선으로 각종 세균을 살균 처리하는 크린룸; 상기 컨테이너 입구와 상기 크린룸 사이에 밀폐된 상태로 설치되고 출입자가 재배장치 전체를 제어하는 해당 명령신호를 각각 입력하며 컨테이너 안에 공급할 산소와 이산화탄소를 각각 저장하도록 구비된 재배조정실; 상기 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 외부 기압 대비 양압 상태로 유지시키는 기압조절부; 상기 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 컨테이너 내부의 공기가 강제 순환되도록 회오리 기류를 형성하는 순환기류형성부; 상기 침적조의 내부 바닥 일부분에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 상기 영양액이 강제 순환되도록 회오리 유속을 형성하는 회오리유속형성부; 및 상기 컨테이너 내부의 지정된 위치에 각각 설치되고 해당 제어신호에 의하여 주변환경의 상태를 검출하는 재배환경검출부; 를 포함할 수 있다.
상기 크린룸은 상측 벽면과 전후좌우측 벽면에 각각 1 개 이상 다수 개가 설치되고 해당 제어신호에 의하여 각각 풍속 70 키로미터 이상의 바람을 1 분 이상 지속적으로 배출하는 에어샤워노즐; 상기 에어샤워노즐의 인근에 각각 설치되고 해당 제어신호에 의하여 10 와트급 이상의 자외선을 생성 방출하는 자외선살균부; 그물 형상의 바닥면 하측부에 설치되고 상기 에어샤워노즐에 의하여 분리된 이물질을 진공으로 흡입하여 배출하는 진공흡입노즐; 을 더 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 재배조정실은 상기 재배장치의 내부에 공급할 산소를 액화 상태로 저장하고 해당 제어신호에 의하여 배출하는 액체산소봄베부; 상기 재배장치의 내부에 공급할 이산화탄소를 액화 상태로 저장하고 해당 제어신호에 의하여 배출하는 액체이산화탄소봄베부; 상기 재배장치의 외부 벽면에 설치되거 구비된 각 센서와 구동부에 연결되어 운용상태를 감시하며 각 구동부에 해당 제어신호를 각각 출력하는 재배콘트롤부; 상기 재배콘트롤부에 연결되며 천정면 외부 상측에 노출된 상태로 설치되어 주변기압을 체크하는 제 1 기압센서부; 를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 재배환경검출부는 상기 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 컨테이너 내부의 온도를 검출하여 재배콘트롤부에 통보하는 재배환경온도센서부; 상기 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되며 해당 제어신호에 의하여 컨테이너 내부의 이산화탄소 농도를 검출하는 이산화탄소감지센서부; 상기 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너 내부의 산소와 반응하고 이산화탄소를 발생하는 매직이산화탄소발생부; 상기 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너 내부의 기압과 풍속과 풍향을 검출하는 제 2 기압센서부; 상기 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너 내부의 습도를 검출하는 재배환경습도센서부; 를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 순환기류형성부는 상기 순환기류형성부의 입구부분에 설치되어 유입되는 공기를 회오리 바람의 형상으로 변환시켜 풍속과 풍량을 증가시키는 제 1 제트기류부; 상기 제 1 제트기류부의 다음 단에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 바람을 출구 방향으로 진행시키는 풍속발생부; 상기 풍속발생부의 다음 단에 설치되고 유입되는 공기를 회오리 바람의 형상으로 변환시켜 풍속과 풍량을 증가시키는 제 2 제트기류부; 를 포함하 는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 회오리유속형성부는 상기 회오리유속형성부의 입구부분에 설치되어 유입되는 영양액을 회오리 형상으로 변환시켜 유속과 유량을 증가시키는 제 3 제트기류부; 상기 제 3 제트기류부의 다음 단에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 영양액을 출구 방향으로 진행시키는 유속발생부; 상기 유속발생부의 다음 단에 설치되고 유입되는 영양액을 회오리 형상으로 변환시켜 유속과 유량을 증가시키는 제 4 제트기류부; 를 포함하 는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 영약액은 수용성 이온 칼슘, 수용성 이오닉 미네랄, 수용성 리듀 미네랄 중 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상이 포함되는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 노동력을 최소화하면서 재배장치의 제한된 소정 공간 내에서 생산성을 극대화하고 재배농가의 수익을 향상시키며 무균화 자동 시설에 의하여 작물의 병충해, 기후와 환경의 피?? 등을 방지하고 오염된 환경에 노출되지 않은 청정작물을 속성재배 하는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 재배장치 내측에 일정한 온도와 습도조건 및 기압을 형성하고, 무한 회전되는 컨베이어 상에 복수 설치되며 종자가 담겨진 다공 트레이가 초음파 진동자를 구비한 침적조를 이송하면서 씨앗(종자)이 뭉치지 않는 상태로 분산되므로 영양액을 골고루 공급받아 식물(작물)이 고르게 성장하는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 친환경 수경재배 시스템의 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 전체 사시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 부분 절개 정면도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 배출부 부분절개 정면도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 트레이 사시도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 측면도,
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 크린룸과 재배조정실이 더 포함된 부분 정면도,
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 순환기류 형성부 구성을 설명하는 부분 단면도,
도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 회오리유속 형성부 구성을 설명하는 부분 단면도,
도 10 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 1 내지 제 4 제트기류부 구성을 설명하는 단면 사시도,
그리고
도 11 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 1 내지 제 4 제트기류부 구성을 설명하는 단면도 이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 전체 사시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 부분 절개 정면도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 배출부 부분절개 정면도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 트레이 사시도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 측면도,
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 크린룸과 재배조정실이 더 포함된 부분 정면도,
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 순환기류 형성부 구성을 설명하는 부분 단면도,
도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 회오리유속 형성부 구성을 설명하는 부분 단면도,
도 10 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 1 내지 제 4 제트기류부 구성을 설명하는 단면 사시도,
그리고
도 11 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 1 내지 제 4 제트기류부 구성을 설명하는 단면도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 식물과 작물은 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
본 발명은 선행기술 대한민국 특허 공개번호 제10-2013-0137902호(2013. 12. 18.)에 기재된 내용을 그대로 인용하고, 후반부분에 본원발명의 특징에 의한 구성과 기술적 사상을 첨부된 해당 도면을 참조하여 상세히 다시 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 전체 사시도이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 부분 절개 정면도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 배출부 부분절개 정면도이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 트레이 사시도이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 측면도 이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 친환경 수경 무균 식물재배 시스템(이하의 설명에서 ‘재배장치’라고 한다.)(100)는 공기입구(111)와 배출구(113)를 구비하면서 내측에서 일정한 온도와 습도조건을 구비하도록 설치되는 컨테이너(110)의 내측에 무한회전토록 컨베이어(130)가 구비된다.
상기 컨베이어(130)에는 종자(S)들이 담겨지면서 다수의 구멍(hall)이 형성되어 다공상으로 이루어진 복수의 트레이(150)가 각각 연결 설치된다.
상기 컨테이너(110)는 하측에 영양액이 공급되어지면서 초음파진동자(175)를 갖는 침적조(170)가 구비되고 이송되는 트레이(150)가 침적하면서 이동토록 설치된다. 영양액은 식물(작물)이 재배되어 성장하는데 필요한 각종 영양분이 혼합된 용액인 것으로 설명한다.
영양액에는 수용성 이온칼슘이 혼합되고, 수용성 이온칼슘은 이온화율이 97 내지 100 %이며, 칼슘 이온은 10 나노(nm) 크기를 사용한다. 영양액은 pH 6-13 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값으로 이루어지며 중성 pH 로 안정화되고 독성이 없는 상태로 구비될 수 있음은 매우 당연하다.
수용성 이온칼슘이 포함된 영약액으로 재배되는 작물은 칼슘의 농도가 높아지고 이러한 작물을 식용하는 경우 칼슘의 인체 흡수가 잘되는 장점이 있다.
한편, 영약액에는 이오닉 미네랄(또는 풀바이오(full bio))이 포함되고, 이오닉 미네랄에 의하여 재배되는 작물은 풍부한 영양을 공급받으며 부패방지, 살균, 소독, 탈취가 동시에 이루어진다.
이오닉 미네랄은 일반적인 미네랄 입자를 다공성 입자로 가공하고 이와 같이 가공된 미네랄 입자의 다공(다수 공간)에 전달하고자 하는 물질이 내포되도록 하여 미네랄과 함께 전달되도록 하는 나노크기의 입자이다.
다공성 미네랄 입자는 초고온 용융과 초저온 냉각이 반복되는 팽창 과정과 수축 과정에서 생성된다.
즉, 용도에 적합하게 선택된 미네랄 원료를 일반적인 초고온으로 용융시키고, 급속 냉각화, 재온열화의 반복에 의하여 미네날 입자를 다공성 미네날 입자로 가공하고, 4 단계의 나노 소성 분말화 과정을 거쳐 다공성 융합형 미네랄 입자로 가공하고, 교반을 통하여 수용성 이오닉 미네랄로 가공하게 된다.
이러한 수용성 이오닉 미네날 입자의 다수 공간에 작물의 생육성장을 위하여 반드시 필요한 다수의 영양분이 각각 혼합되도록 하여 공급하므로 작물에 필요한 영양분이 골고루 공급되도록 하는 장점이 있다.
이러한 미네날에는 리듀 미네랄이 포함된다. 리듀(redu) 미네랄은 동식물에 강력한 면역력을 가지게 하는 것으로 흑운모 성분의 미네랄이며 독일어 reduzierung(저감시키다)의 약자로 알려져 있고, 수용성 미네랄 가공 공정에 한방의 포제법 중 주증법 기술을 융합시켜 흑운모로부터 리듀 미네랄이 가공된다.
리듀 미네랄은 흑운모 파쇄공정과 소성불말화 공정과 플라즈마 나노 분말화 공정을 포함하여 가공된다.
주증법은 식용 알코올을 활용하여 미네랄 소성 분말을 정화하고 기타 미량 기능원소 물질을 함유하게 하는 알려진 기술이다.
침적조(170)는 컨테이너(110) 내부(실내)의 길이 방향을 따라 전체 길이로 구성되도록 설치할 수 있으나 길이 방향을 따라 2/3 또는 1/3 길이에 의한 크기로 설치하고 관련된 트레이(150)가 침적조(170) 길이에 적합하게 잠겼다가 다시 배출되는 과정이 반복되도록 구성하고 설치하며 동작되도록 설치한다.
상기 공기입구(111)에 헤파필터(H)와 자외선램프(L) 및 환기팬(P)이 구비된다. 상기 침적조(170)에는 영양액저장조(180)가 연결되어 영양액을 공급받는다.
상기 영양액저장조(180)는 무균처리된 살균수가 저장되면서 쿨러(cooler)(181)와 히터(heater)(183)를 통하여 온도가 일정하게 조절토록 설치된다.
또한, 상기 컨테이너(110)의 내측으로 일정공간에만 조도를 공급토록 반사판(121)을 갖는 광원(120)이 구비된다. 상기 조도는 단위 면적당 최소 40 룩스 이상이 되도록 구성한다.
상기 컨테이너(110)는, 일측에 컷터(161)와 배출컨베이어(163)가 구비되는 수거유니트(160)가 에어실린더와 랙피니언 등의 이송수단(165)을 통하여 전,후이송가능토록 설치된다.
상기 컷터(161)는 칼날과 그 단부에 절곡되는 저장부로 이루어져 칼날에 의해 절단되는 식물이 일정시간 동안 저장부에 의해 저장된 후 배출컨베이어로 배출토록 설치된다.
상기 컨테이너(110)는 내측에 적어도 차단판(145)을 갖는 하나 이상의 구획공간(140)이 구비되면서 상기 구획공간은 조도를 통하여 온도와 습도 등이 조절되도록 설치된다.
컨테이너(110)는 수출용 일반컨테이너, 냉동컨테이너(리퍼 컨테이너), 하이큐브 울트라 리퍼컨테이너 중에서 선택된 어느 하나 또는 모든 종류의 컨테이너를 사용할 수 있음은 매우 당연하다.
이하에서 컨테이너의 사이즈는 밀리미터(mm) 값을 사용한다. 화물을 운송하는 수출용 일반컨테이너는 20 피트 규격의 경우 외부 사이즈가 길이(L) 6058 밀리미터(mm), 폭(W) 2438 밀리미터, 높이(H) 2591 밀리미터이고, 내부 사이즈는 L : 5898, W : 2352, H : 2393 이다.
수출 화물 운송용 일반컨테이너 20 피트 H/C 규격의 경우 외부 사이즈가 길이(L) 6058 밀리미터(mm), 폭(W) 2438 밀리미터, 높이(H) 2896 밀리미터이고, 내부 사이즈는 L : 5898, W : 2352, H : 2698 이다.
수출 화물 운송용 일반컨테이너는 40 피트 규격의 경우 외부 사이즈가 L : 12192 밀리미터, W : 2438 밀리미터, H : 2591 밀리미터이고, 내부 사이즈는 L : 12032, W : 2352, H : 2393 이다.
수출 화물 운송용 일반컨테이너는 40 피트 H/C 규격의 경우 외부 사이즈가 L : 12192 밀리미터, W : 2438 밀리미터, H : 2896 밀리미터이고, 내부 사이즈는 L : 12032, W : 2352, H : 2698 이다.
한편, 일반 냉동컨테이너(리퍼)형 H/C가 구비되지 않은 20 피트 규격의 경우 외부 사이즈가 L : 6058 밀리미터, W : 2438 밀리미터, H : 2591 밀리미터이고, 내부 사이즈는 L : 5455, W : 2290, H : 2262 이다.
일반 냉동컨테이너(리퍼)형 H/C가 구비되지 않은 40 피트 규격의 경우 외부 사이즈가 L : 12192 밀리미터, W : 2438 밀리미터, H : 2591 밀리미터이고, 내부 사이즈는 L : 11554, W : 2286, H : 2216 이다.
그리고 하이큐브 울트라 리퍼컨테이너의 경우 내부 사이즈는 L : 11550, W : 2220, H : 2485 이다.
컨테이너(110)는 상기와 같은 모든 규격의 컨테이너 중 선택된 어느 하나에 모두 적용할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도 2 내지 도 6 에서 도시한 바와같이 본 발명의 재배장치(100)는 살균장치가 설치되는 공기입구(111)를 통하여 살균된 공기가 일정한 풍속으로 컨테이너(110)의 내측에 공급되어 식물 종자의 발아 및 생장(재배) 시 산소를 원활하게 공급하도록 한다.
상기 재배장치(100)는 컨테이너(110)의 내측에 무한회전토록 컨베이어(130)에 다수 또는 복수의 트레이(150)가 연결되어 상기 컨베이어(130)의 회전시 종자가 담겨지는 트레이(150)가 컨테이너(110)의 하측에 설치되는 침적조(170)에 침적된 후 상승토록 하면서 수분의 기화와 배아의 발열로서 열교환이 이루어져 일정한 온도 및 습도 조건을 컨테이너(110)의 공간상에 형성하게 된다.
상기 컨베이어(130)에는 종자(S)들이 담겨지고 다공상으로 이루어진 복수의 트레이(150)는 물 빠짐이 원활하므로 종자(씨앗)가 썩는 문제점을 해소 한다.
상기 컨베이어(130)는 해당 제어신호에 의하여 그 이동속도가 조절되어 일반적인 실외의 기후조건에 대응하토록 침적조(170)에 침적되는 주기가 조절된다.
상기 컨테이너(110)는 하측에 영양액이 공급되면서 초음파진동자(175)를 갖는 침적조(170)를 통하여 트레이(150)에 적층되는 종자(S)들이 침적하면서 이동시 부력에 의해 간격이 형성되어 뭉치지 않으므로 수분 침투가 용이하면서 트레이에서 균일하게 분포되어 산소공급이 원활하게 된다.
초음파진동자(175)는 영양액에 일정한 파동을 형성하여 종자가 부력과 파동에 의해 움직이게 되므로 종자간의 틈새를 형성함으로써 엉킨 상태가 해소되면서 충분한 수분이 공급토록 됨은 물론 발아열을 낮추고, 초음파에 의해 종자의 살균 및 소독작업도 가능하다.
상기 공기입구(111)에 헤파필터(H)와 자외선램프(L)와 환기팬(P)이 구비되는 구성으로 유입되는 공기 중의 오염물과 세균등을 제거하면서 일정한 공기흐름이 형성이 되도록 한다.
상기 공기입구(111)에는 일정농도의 산소를 공급토록 하는 고압산소봄베(미도시)가 더 구비되어 일정한 농도의 산소를 공급함으로써 재배하는 종자의 발아와 생육이 더욱 활성화 하게 된다.
침적조(170)에 연결되는 영양액저장조(180) 역시 산도의 조절로 영양액을 살균토록 하면서 쿨러(181) 및 히터(183)를 통하여 침적조(170)의 온도를 일정하게 조절 유지하게 된다.
상기 컨테이너(110)의 내측으로 일정공간에만 조명을 공급하도록 반사판(121)을 갖는 광원(120)이 설치되어 선택된 식물의 재배시 엽록체 형성에 유용한 파장대의 광원을 공급한다. 이러한 파장대는 잘 알려져 있다.
조명장치는 수분에 성능의 영향을 크게 받지 않는 LED, OLED, 트루라이트, 기존 형광등, 백열등, 온도가 일정하게 발생되는 특수 LED 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있음은 매우 당연하다. 한편, 조명장치는 조명과 동시에 항온 유지, 온도을 높이는데 사용될 수도 있다.
컨테이너(110)는 일측에 컷터(161)와 배출컨베이어(163)가 구비되는 수거유니트(160)가 에어실린더와 랙피니언 등의 이송수단(165)을 통하여 전,후 이송 가능하도록 설치되어 출하되는 트레이의 식물(작물)을 전,후진 시키면서 컷터의 회전시 자동화에 의해 수거한다.
컨테이너(110) 내측에는 적어도 하나의 차단판(145)을 갖는 하나 이상의 구획공간(140)이 형성되고, 각 구획공간은 조도, 온도, 습도 등이 조절토록 설치되어 다양한 식물 종자에서 필요로 하는 각각의 환경조건을 최적화 상태로 형성하게 되는 것이다.
이때, 침적조(170)에도 구획공간(140)의 구획된 영역에 대응되도록 해당 차단판과 구획공간이 각각 형성됨은 매우 당연하다.
그러나 재배장치(100)의 내부 공간 특히, 침적조(170)에 담기는 영양액은 식물의 재배에 필요한 각종 영양소가 혼합되어 있고, 살균처리된 상태로 유입된다고 해도, 조성된 주변 환경이 식물의 성장에 적합한 온도, 습도 등의 환경이므로 시간이 경과함에 따라 자연히 각종 해로운 곤충류, 세균류, 병균류, 곰팡이류 등도 함께 번식하기 좋은 환경이 조성되게 되므로 지속적 또는 주기적인 살균처리와 썩거나 부패되지 않도록 할 필요가 있다.
또한, 식물은 탄소동화작용으로 성장하면서 필요한 영양분을 합성하므로 신선한 산소의 공급이 필요하지만 또한, 이산화탄소를 적정한 농도로 조성하는 환경을 구성해 주는 것이 필요로 하므로 이산화탄소를 추가 공급해 줄 필요가 있다.
한편, 식물도 호흡을 하므로 재배장치(100) 내부에서 신선한 공기의 원활한 유통이 매우 필요하다.
또한, 식물의 무균 청정환경 재배를 위하여서는 재배장치(100)에 유입되는 모든 것에 대하여 필요로 하지 않는 이물질, 곤충, 세균, 유해먼지 등의 무단 유입을 자동으로 차단할 필요가 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 크린룸과 재배조정실이 더 포함된 부분 정면도 이고, 도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 순환기류 형성부 구성을 설명하는 부분 단면도 이고, 도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 친환경 수경 무균 식물재배 시스템의 회오리유속 형성부 구성을 설명하는 부분 단면도 이고, 도 10 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 1 내지 제 4 제트기류부 구성을 설명하는 단면 사시도 이고, 도 11 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 1 내지 제 4 제트기류부 구성을 설명하는 단면도 이다.
이하, 첨부된 모든 도면을 참조하여 세균, 병균, 곰팡이 등이 번식하기 어려운 환경을 조성하며, 세균, 병균, 곰팡이 등이 포함되는 이물질이 유입되는 것을 자동으로 차단하고, 식물의 탄소동화작용을 원활하게 하며, 신선한 공기의 흐름 환경을 조성하면서 식물을 무균 청정환경으로 재배하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템 또는 재배장치(100)에 대하여 상세히 설명한다.
개선된 재배장치(100)는 크린룸(1000), 머드분리부(2000), 재배조정실(3000), 기압조절부(4000), 순환기류형성부(5000), 회오리유속형성부(6000), 재배환경검출부(7000)를 더 포함하는 구성이다.
크린룸(1000)은 컨테이너(130)의 입구 앞 부분에 밀폐된 상태로 설치되고 에어(air) 샤워(shower)시켜 출입하는 작업자와 물체의 외부에 뭍은 이물질을 강제 제거하고 자외선(UV)으로 각종 세균을 살균 처리하는 구성이다.
크린룸(1000)은 에어샤워노즐(1100), 자외선살균부(1200), 진공흡입노즐(1300)을 포함하는 구성이다.
도면에 도시하지 않은 조명장치는 당연히 더 포함되고 조명 색상은 주의 또는 조심하도록 유도하기 위한 붉은색, 청색, 백색 조명 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이 지정된 시간과 간격에 의하여 교대로 발광하도록 하거나 연속 발광하도록 할 수 있다. 각 조명은 백열전구 기준으로 100 와트 급의 밝기로 동작되는 구성이 비교적 바람직하지만, 필요에 의하여 가감될 수 있다.
조명은 사방 1 미터에 의한 단위 면적당 평균적으로 최소 40 룩스 이상의 조도가 유지되도록 구성하되, 최소 55 룩스 이상의 조도가 유지되도록 구성하는 것이 비교적 바람직하다.
에어샤워노즐(1100)은 상측 벽면(천정)과 전후좌우측 벽면에 각각 1 개 이상 다수 개가 설치되고 재배콘트롤부(3300)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 각각 시간당 풍속 70 키로미터 이상의 바람을 1 분 이상 지속적으로 배출한다. 여기서 풍속은 시간당 80 키로미터(Km)의 속도로 2 분간 지속 배출되도록 구성하는 것이 안정적 크린 상태 유지를 위하여 비교적 바람직하다. 이하의 설명에서 풍속은 시간당 속도 값으로 기재하기로 한다.
자외선살균부(1200)는 에어샤워노즐(1100)의 인근에 대응되는 숫자로 각각 설치되고 재배콘트롤부(3300)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 10 와트급 이상의 자외선을 생성 방출한다. 바람직하게는 100 와트 급으로 동작하여 생성된 해당 자외선을 방출하는 구성이 비교적 바람직하다. 자외선에 의한 조도의 경우에도 최소 40 룩스 이상의 값이 사방 1 미터에 의한 단위 면적당 검출되도록 구성한다.
진공흡입노즐(1300)은 바닥면에 구비된 그물망 형상의 하측에 설치되고 작업자의 발 또는 유입된 물체의 하부에 부착된 이물질을 흡입하여 제거하거나 또는 에어샤워노즐(1100)에 의하여 분리된 이물질을 진공으로 흡입하여 외부로 배출한다. 외부로 배출된 이물질은 일반적인 방식으로 포집과 처리되는 것으로 설명한다.
머드분리부(2000)는 작업자의 신발 또는 유입되는 물건의 하부에 뭍은 이물질을 1 단계로 분리 제거하는 구성으로, 머드제거망(2100), 머드수집공간(2200), 머드서랍부(2300)를 포함하는 구성이다.
머드제거망(2100)은 그물 형상의 철재로 구성되고 신발의 바닥면 또는 유입되는 물체의 하단면에 부착된 진흙 또는 이물질을 문지르는 마찰, 진동, 충격 등에 의하여 강제로 분리시키는 구성이다.
머드수집공간(2200)은 머드제거망(2100)의 직하방에 위치하며 머드제거망(2100)에 의하여 분리되고 떨어지는 이물질이 쌓이는 공간이다.
머드서랍부(2300)는 머드수집공간(2200)에 쉽게 삽탈되는 구조이며 손잡이를 구비하고 머드제거망(2100)에 의하여 분리되어 떨어지는 이물질을 담아 모으고, 모여진 상태의 이물질을 배출하기 용이한 형태의 상측면이 개방된 상자 형상이다.
재배조정실(3000)은 컨테이너(110)의 입구와 크린룸(1000) 사이에 밀폐된 상태로 설치되고 전체 구성의 구동부에 접속되어 제어와 감시하며, 출입자 또는 작업자에 의하여 재배장치(100)의 운용을 제어하는 해당 명령신호를 각각 입력하며 컨테이너(110) 안에 공급할 산소와 이산화탄소를 각각 저장하도록 형성된다.
재배조정실(3000)은 액체산소봄베부(3100), 액체이산화탄소봄베부(3200), 재배콘트롤부(3300), 제 1 기압센서부(3400)를 포함하는 구성이다.
액체산소봄베부(3100)는 액체산소를 내부에 저장하는 탱크로 이루어지고 재배콘트롤부(3300)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 용량을 지정된 시간 동안 배출하는 밸브가 구비되며 이때 배출되는 액체산소는 기체로 기화되어 별도 구비된 파이프 라인을 경유하고 컨테이너(110)의 내부에 유입된다.
액체이산화탄소봄베부(3200)는 액체이산화탄소를 내부에 저장하는 탱크로 이루어지고 재배콘트롤부(3300)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 용량을 지정된 시간 동안 배출하는 밸브가 구비되며 이때 배출되는 액체이산화탄소는 기체로 기화되어 별도 구비된 파이프 라인을 경유하고 컨테이너(110)의 내부에 유입된다.
재배콘트롤부(3300)는 재배장치(100)에 구비된 각종 센서, 구동부를 포함하는 전체 구성을 해당 제어명령 신호에 의하여 제어하고 감시하며, 명령어와 데이터를 입력하는 키보드, 마우스와 각종 정보를 표시하면서 터치에 의하여 명령어를 입력하는 터치패널과 오디오 신호를 출력하는 음향부 등이 포함되는 일반적인 컴퓨터(PC) 구성과 유사한 것으로 설명한다. 재배콘트롤부(3300)는 내장된 운용 프로그램(S/W)과 앱(App)과 데이터(data) 등에 의하여 필요한 해당 기능을 운용과 제어하는 것으로 설명한다.
제 1 기압센서부(3400)는 재배조정실(3000)의 천정면 상부 외측에 노출된 상태로 설치되며, 재배콘트롤부(3300)에 접속되고 주변의 기압을 검출하여 통보하는 일반적인 구성이다.
기압조절부(4000)는 컨테이너(110)의 내부에 설치되면서 외부와 연결되고, 재배콘트롤부(3300)에 접속되며 해당 제어신호에 의하여 컨테이너(110)의 내부 기압을 높이거나 낮추기도 한다. 기압조절부(4000)가 컨테이너(110)의 내부 기압을 높이는 경우 외부의 공기를 유입하고, 이때, 유입되는 공기를 멸균 또는 살균처리하며 이물질은 제거한 상태로 유입하고, 컨테이너(110)의 내부 기압을 낮추는 경우는 내부의 공기를 외부로 배출한다.
재배콘트롤부(3300)는 기압조절부(4000)를 제어하여 컨테이너(110)의 내부 공기압이 외부의 공기압 보다 평균 20 내지 30 % 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값으로 높은 양압 상태가 되도록 제어하고 감시한다.
재배콘트롤부(3300)는 바람직하게 26 %의 양압 상태가 일정하게 유지되도록 제어하고 감시하는 것이 출입구를 개방하는 경우 컨테이너(110) 내부의 공기가 외부로 배출되므로 각종 오염물질과 병충해와 세균을 포함하는 이물질이 컨테이너(110) 내부로 유입되지 못하도록 한다.
순환기류형성부(5000)는 재배콘트롤부(3300)에 연결 동작되며 컨테이너(110)의 내부 각 벽면 또는 선택된 벽면에 하나 또는 하나 이상 다수가 설치되어 컨테이너(110) 내부의 공기가 정체되지 않고 일정한 방향으로 유동되어 대류 또는 흐름이 일어나도록 한다. 이러한 공기 또는 기체의 흐름 방향은 균일한 방향의 흐름과 균일하지 않은 방향의 흐름 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이고, 시간과 간격이 균일하거나 균일하지 않은 임의 값으로 선택되어 조정된 상태로 유동되도록 할 수 있다.
순환기류형성부(5000)는 재배콘트롤부(3300)에 해당 제어신호에 의하여 풍속과 풍향을 임의 선택된 값으로 균일하게 발생되도록 수정 제어할 수 있고, 또한, 지정된 시간과 간격마다 각각 임의 선택된 값으로 불균일하게 발생되도록 수정 제어할 수 있다.
순환기류형성부(5000)는 공기통로(5400)로 유입된 공기 또는 대기를 회오리 바람 형상으로 변환시키면서 풍속과 풍량을 높은 값으로 변환시켜 배출하는 제 1 제트기류부(5100), 재배콘트롤부(3300)의 해당 제어신호에 의하여 회전동작하면서 회전축에 설치된 프로펠러에 의하여 공기 또는 대기를 일방향이면서 지정된 풍속으로 이동시키는 풍속발생부(5200), 공기통로(5400)를 통하여 유입된 공기 또는 대기를 회오리 바람 형상으로 변환시키면서 풍속과 풍량을 높은 값으로 변환시켜 배출하는 제 2 제트기류부(5300), 재배콘트롤부(3300)의 해당 제어신호에 의하여 공기통로(5400)에 유입되는 공기 또는 대기에 자외선(UV)를 조사하므로 해당 공기를 살균 또는 멸균 처리하는 제 1 자외선 살균등(5500), 재배콘트롤부(3300)의 해당 제어신호에 의하여 공기통로(5400)로부터 배출되는 공기 또는 대기에 자외선(UV)를 조사하므로 해당 공기를 살균 또는 멸균 처리하는 제 2 자외선 살균등(5600)을 포함하는 구성이다.
회오리유속형성부(6000)는 재배콘트롤부(3300)에 연결 동작되며 침적조(170)의 내부 각 벽면 또는 선택된 벽면에 하나 또는 하나 이상 다수가 설치되어 침적조(170) 내부의 영양액에 의한 액체가 정체되지 않고 일정한 방향으로 유동되어 대류 또는 흐름이 일어나도록 한다. 이러한 액체의 흐름 방향은 균일한 방향의 흐름과 균일하지 않은 방향의 흐름 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이고, 시간과 간격이 균일하거나 균일하지 않은 임의 값으로 선택되어 조정된 상태로 유동되도록 할 수 있다.
회오리유속형성부(6000)는 재배콘트롤부(3300)에 해당 제어신호에 의하여 유속과 흐름방향을 임의 선택된 값으로 균일하게 발생되도록 수정 제어할 수 있고, 또한, 지정된 시간과 간격마다 각각 임의 선택된 값으로 불균일하게 발생되도록 수정 제어할 수 있다.
회오리유속형성부(6000)는 유로(6400)로 유입된 영양액 또는 액체를 회오리 유체 형상으로 변환시키면서 유속과 유랭을 높은 값으로 변환시켜 배출하는 제 3 제트기류부(6100), 재배콘트롤부(3300)의 해당 제어신호에 의하여 회전동작하면서 회전축에 설치된 프로펠러에 의하여 영양액 또는 액체를 일방향이면서 지정된 유속으로 이동시키는 유속발생부(6200), 유로(6400)를 통하여 유입된 영양액 또는 액체를 회오리 유체 형상으로 변환시키면서 유속과 유량을 높은 값으로 변환시켜 배출하는 제 4 제트기류부(6300), 재배콘트롤부(3300)의 해당 제어신호에 의하여 유로(6400)에 유입되는 영양액 또는 액체에 자외선(UV)를 조사하므로 해당 영양액 또는 액체를 살균 또는 멸균 처리하는 제 3 자외선 살균등(6500), 재배콘트롤부(3300)의 해당 제어신호에 의하여 유로(6400)로부터 배출되는 영양액 또는 액체에 자외선(UV)를 조사하므로 해당 영약액 또는 액체를 살균 또는 멸균 처리하는 제 4 자외선 살균등(6600)을 포함하는 구성이다.
여기서 풍속발생부(5200)와 유속발생부(6200)를 구성하는 모터(motor)는 속도제어가 비교적 용이한 스텝(step) 모터류로 구성하는 것이 비교적 바람직하다.
제 1 제트기류부(5100)와 제 2 제트기류부(5200)와 제 3 제트기류부(6100)와 제 4 제트기류부(6200)(이하, 설명의 간단화와 이해를 쉽게하기 위하여 ‘제트기류부(800)’라 하고 설명한다.)는 유입되는 액체 또는 기체를 회오리 형상의 액체 또는 기체와 같은 유체이동 형상으로 변화시키면서 유속 또는 풍속과 유량 또는 풍량을 각각 증가시키는 구성이다.
이하 설명과 이해를 간단하고 쉽게 하기 위하여 제트기류부(800)에 유입되고 유출되는 것을 공기로 설명하기로 한다.
제트기류부(800)는 유입되는 공기의 풍속과 풍량을 증가시키는 구성이며, 내부가 전체적 또는 부분적으로 원통형상을 하고, 제 1 감압부(810), 제 2 감압부(820), 사이클론홀(830), 제 1 증압부(840), 제2 증압부(850)를 포함하는 구성이다.
제 1 감압부(810)는 원통 형상으로 비어 있는 공간이며, 유입되는 공기를 1차로 압축시키는 기능을 하고, 내부 벽면에 100 분에 5로 경사도로 경사진 2 개 이상 다수의 제 1 제트기류돌기(811)가 원주 내벽면을 따라 균일한 간격과 균일한 크기로 형성되어 있다.
제 1 감압부(810)와 제 2 증압부(850)는 지름이 3 내지 6 센티미터(cm) 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값으로 이루어지고 4 센터미터의 지름 값으로 이루어지는 것이 바람직하다.
지름 값이 4 센티미터 이상인 경우는 풍속이 충분히 빠르지 못하며, 4 센티미터 이하의 지름 값인 경우는 풍속의 증감 확인이 비교적 어려운 문제가 있다.
제트기류부(800)의 외곽 형상과 몸체를 구성하는 전체적인 두께 및 크기는 큰 문제되지 않으나 도면에서는 전체적으로 원통형상으로 도시하여 이해와 설명을 간편하게 한다.
제 1 제트기류돌기(811)와 제 4 제트기류돌기(851)는 폭 3 밀리미터에 높이가 1 내지 3 밀리미터(mm)의 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값으로 이루어지고, 높이는 2 밀리미터의 값으로 이루어지는 것이 내구성을 위하여 비교적 매우 바람직하다.
각 제 1 제트기류돌기(811)와 제 1 제트기류돌기(811) 사이의 간격 또는 거리는 돌기가 가지는 자체 폭의 2 내지 2.5 배수 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값에 의하여 균등한 간격으로 반복 구성하는 것이 매우 바람직하다.
이하, 제 1 제트기류돌기(811)와 제 2 제트기류돌기(821), 제 3 제트기류돌기(841), 제 4 제트기류돌기(851)에 의한 각 돌기가 배치되는 간격 값은 각 돌기의 폭 값에 2 내지 2.5 배수 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값에 의하여 균등한 간격으로 반복 구성되는 것으로 동일한 기준이 적용된다.
제 2 감압부(820)와 제 1 증압부(840)는 깔때기 형상을 하며, 깔때기 형상에 의한 큰 외경의 지름은 2 내지 4 센티미터(cm) 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값으로 이루어지고, 작은 외경의 지름은 1 내지 3 센티미터 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값으로 이루어지며, 큰 외경은 3 센터미터의 지름 값으로 이루어지고 작은 외경은 2 센티미터의 지름 값으로 이루어지는 것이 비교적 매우 바람직하다. 이러한 기준값보다 큰 경우는 유속이 충분히 빠르지 못하며, 작은 경우는 이물질에 의하여 막히는 경우가 자주 발생하면서 유속의 변화가 크지 않았다.
사이클론홀(830)은 제 2 감압부(820)와 제 1 증압부(840)의 작은 외경과 접속하므로 작은 외경의 값과 대응되는 직경으로 이루어지는 원통형상이며, 더 작은 값인 경우에는 이물질에 의하여 막히는 경우가 자주 발생하는 문제가 있다. 한편, 사이클론홀(830)의 길이는 지름 값의 1.5 배수 내지 2 배수 중에서 선택된 어느 하나의 값으로 이루어진다.
제트기류부(800) 구성에 의하여 컨테이너(110) 내부의 공기와 침적조(170) 내부의 영양액은 정체되지 않고 계속 유동되어 신선함을 유지하는 장점이 있다.
재배환경검출부(7000)는 재배환경온도센서부(7100)와 이산화탄소감지센서부(7200)와 매직이산화탄소발생부(7300)와 제 2 기압센서부(7400)와 재배환경습도센서부(7500)를 포함하는 구성이다.
재배환경온도센서부(7100)는 컨테이너(110) 내부의 지정된 일부분에 하나 또는 하나 이상 다수가 설치되고 해당 제어신호에 의하여 컨테이너(110) 내부의 온도를 검출하여 재배콘트롤부(3300)에 통보한다.
이산화탄소감지센서부(7200)는 재배콘트롤부(3300)에 연결되고 컨테이너(110) 내부의 지정된 일부분에 설치되며 해당 제어신호에 의하여 컨테이너(110) 내부의 이산화탄소 농도를 검출한다.
매직이산화탄소발생부(7300)는 재배콘트롤부(3300)에 연결되고 컨테이너(110) 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너(110) 내부의 산소와 반응하고 이산화탄소를 발생하는 구성이며, 일반적으로 알 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
제 2 기압센서부(7400)는 재배콘트롤부(3300)에 연결되고 컨테이너(110) 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너(110) 내부의 기압과 풍속과 풍향 풍량을 검출한다.
재배환경습도센서부(7500)는 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너(110) 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너(110) 내부의 습도를 검출한다.
재배장치(100)에 구비된 크린룸(1000)과 각종 청정시설에 의하여 컨테이너(110)의 내부는 전자회사나 식품가공회사 등에서 이용하는 FS(Federal Standard) Class 100 - 10,000 수준의 무균화 환경이 조성된다.
재배콘트롤부(3300)는 컨테이너(110) 내부의 온도를 설정된 온도대비 섭씨 0.3 도 범위 이내에서 안정적으로 유지되도록 제어와 감시하고, 습도는 60 내지 90 % 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값이 항상 일정하게 유지되도록 제어하고 감시한다. 필요한 경우는 액체 분사노즐 또는 관수용 노즐을 컨테이너(110)의 내부에 하나 또는 하나 이상 다수를 더 구비하여 습도를 일정하게 유지한다.
재배콘트롤부(3300)는 매직이산화탄소발생부(7300)를 제어하여 컨테이너(110) 내부에서 필요로 하는 이산화탄소 농도의 80 % 정도를 공급하고, 나머지 20 % 정도는 액체이산화탄소봄베부(3200)를 제어하여 공급되도록 한다.
한편, 광원(120)은 식물의 성장에 적합하고 태양광과 거의 동일한 파장 또는 205 내지 900 나노미터(nm) 파장의 광을 발생하는 트루라이트를 사용하고, 밝기는 300 내지 15,000 룩스 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값이 유지되도록 구성하며 재배콘트롤부(3300)에 의하여 감시되고 해당 안내 또는 경고 메시지가 재배콘트롤부(3300)의 해당 표시부를 통하여 표시되는 동시에 관리자 또는 작업자의 데이터 단말기에 전송되도록 제어와 감시한다.
이러한 구성은 최소한의 비용과 시간을 소모하면서도 식물의 잎, 뿌리, 줄기에 각각 좋은 영향을 미치므로 식물의 생산량, 작물의 수확량이 매우 커지는 장점이 있다.
그리고 수확된 작물, 식용을 위한 축산물 또는 성장중인 작물 등에 전장을 인가하여 전자의 미세진동을 발생시키므로 영상 5도 내지 영하 5도 범위에서 물분자의 고체화 또는 동결이 발생되지 않는 상태로 냉장(chilled) 환경을 조성하는 최신첨단냉장 기술이 적용되며, 작물에 수중식물이 포함도는 것은 매우 당연하다.
물분자는 낮은 온도에 의하여 액체상태로부터 고체 상태로 변하는 경우 일반적으로 알려진 서리 또는 성에(frost) 모양으로 변화하면서 고체화된다.
물분자가 서리 또는 성에와 같이 고체화되는 과정은 일반적으로 잘 알려진 것으로 육각모양 또는 나무잎 모양 등과 같이 모서리의 끝 부분이 날카로운 형태를 유지하면서 성장하게 된다.
모든 동식물은 물분자를 포함하며 이러한 동식물은 영하의 낮은 온도에 장시간 방치되면 포함된 액체의 물분자가 고체화되면서 모서리 끝 부분의 날카로운 형태가 해당 세포를 파괴하게 되어 해동되어도 정상적인 원상복구가 불가능하게 되는 문제가 있다.
그러나 상기의 최신첨단냉장 기술은 영하의 온도에서도 물 분자가 고체화되지 않으므로 작물 또는 축산물의 세포가 파괴되지 않게 되어 신선도가 유지되는 장점이 있다.
상기의 구성은 컨테이너 전체에 전장을 인가하여 성장중인 작물이 영하의 온도에서도 동결되지 않으면서 성장하도록 하는 최신첨단냉장기능부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 도면의 간단화를 위하여 최신첨단냉장기능부를 도면에 도시하지 않고 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 재배장치 110 : 컨테이너
111 : 공기입구 130 : 컨베이어
150 : 트레이 161 : 컷터
165 : 이송수단 170 : 침적조
180 : 영양액저장조 1000 : 크린룸
2000 : 머드분리부 3000 : 재배조정실
4000 : 기압조절부 5000 : 순환기류형성부
6000 : 회오리유속형성부 7000 : 재배환경검출부
111 : 공기입구 130 : 컨베이어
150 : 트레이 161 : 컷터
165 : 이송수단 170 : 침적조
180 : 영양액저장조 1000 : 크린룸
2000 : 머드분리부 3000 : 재배조정실
4000 : 기압조절부 5000 : 순환기류형성부
6000 : 회오리유속형성부 7000 : 재배환경검출부
Claims (7)
- 공기입구와 배출구를 구비하면서 일정한 온도와 습도조건을 구비토록 설치되는 컨테이너의 내측에 무한 회전되는 컨베이어상에 종자들이 담겨지면서 다공상으로 이루어진 복수의 트레이가 이송토록 설치되고, 컨테이너의 하측에 영양액이 공급되면서 초음파진동자를 갖는 침적조가 구비되어 트레이가 침적하면서 이동토록 설치되며, 컨테이너는 내측에 적어도 하나 이상의 구획공간이 더 구비되고, 구획공간은 조도를 통하여 온도및 습도가 조절토록 설치되며, 공기입구에는 헤파필터와 자외선램프와 환기팬이 구비되어 살균된 공기를 일정 압력으로 공급하고, 침적조는 영양액저장조가 연결되고, 영양액저장조는 산도의 조절에 의해 살균된 살균수가 저장되면서 쿨러와 히터를 통하여 온도가 일정하게 조절되고, 컨테이너는 내측으로 일정공간에만 조도를 공급토록 반사판을 갖는 광원이 구비되고, 컨테이너는 일측에 컷터와 컨베이어가 구비되는 수거유니트가 에어실린더와 랙/피니언 중에서 선택된 이송수단을 통하여 전,후 이송가능토록 설치되는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템에 있어서,
상기 컨테이너의 입구 앞에 밀폐된 상태로 설치되고 에어 샤워시켜 출입하는 작업자와 물체의 외부에 뭍은 이물질을 제거하고 자외선으로 각종 세균을 살균 처리하는 크린룸;
상기 컨테이너 입구와 상기 크린룸 사이에 밀폐된 상태로 설치되고 출입자가 재배장치 전체를 제어하는 해당 명령신호를 각각 입력하며 컨테이너 안에 공급할 산소와 이산화탄소를 각각 저장하도록 구비된 재배조정실;
상기 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 외부 기압 대비 양압 상태로 유지시키는 기압조절부;
상기 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 컨테이너 내부의 공기가 강제 순환되도록 회오리 기류를 형성하는 순환기류형성부;
상기 침적조의 내부 바닥 일부분에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 상기 영양액이 강제 순환되도록 회오리 유속을 형성하는 회오리유속형성부; 및
상기 컨테이너 내부의 지정된 위치에 각각 설치되고 해당 제어신호에 의하여 주변환경의 상태를 검출하는 재배환경검출부; 를 포함하되,
상기 순환기류형성부는
상기 순환기류형성부의 입구부분에 설치되어 유입되는 공기를 회오리 바람의 형상으로 변환시켜 풍속과 풍량을 증가시키는 제 1 제트기류부;
상기 제 1 제트기류부의 다음 단에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 바람을 출구 방향으로 진행시키는 풍속발생부;
상기 풍속발생부의 다음 단에 설치되고 유입되는 공기를 회오리 바람의 형상으로 변환시켜 풍속과 풍량을 증가시키는 제 2 제트기류부; 를 포함하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 크린룸은
상측 벽면과 전후좌우측 벽면에 각각 1 개 이상 다수 개가 설치되고 해당 제어신호에 의하여 각각 시간당 풍속 70 키로미터 이상의 바람을 1 분 이상 지속적으로 배출하는 에어샤워노즐;
상기 에어샤워노즐의 인근에 각각 설치되고 해당 제어신호에 의하여 10 와트급 이상의 자외선을 생성 방출하는 자외선살균부;
그물 형상의 바닥면 하측부에 설치되고 상기 에어샤워노즐에 의하여 분리된 이물질을 진공으로 흡입하여 배출하는 진공흡입노즐; 을 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 재배조정실은
상기 재배장치의 내부에 공급할 산소를 액화 상태로 저장하고 해당 제어신호에 의하여 배출하는 액체산소봄베부;
상기 재배장치의 내부에 공급할 이산화탄소를 액화 상태로 저장하고 해당 제어신호에 의하여 배출하는 액체이산화탄소봄베부;
상기 재배장치의 외부 벽면에 설치되거 구비된 각 센서와 구동부에 연결되어 운용상태를 감시하며 각 구동부에 해당 제어신호를 각각 출력하는 재배콘트롤부;
상기 재배콘트롤부에 연결되며 천정면 외부 상측에 노출된 상태로 설치되어 주변기압을 체크하는 제 1 기압센서부; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 재배환경검출부는
상기 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 컨테이너 내부의 온도를 검출하여 재배콘트롤부에 통보하는 재배환경온도센서부;
상기 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되며 해당 제어신호에 의하여 컨테이너 내부의 이산화탄소 농도를 검출하는 이산화탄소감지센서부;
상기 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너 내부의 산소와 반응하고 이산화탄소를 발생하는 매직이산화탄소발생부;
상기 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너 내부의 기압과 풍속과 풍향을 검출하는 제 2 기압센서부;
상기 재배콘트롤부에 연결되고 컨테이너 내부의 지정된 일부분에 설치되어 컨테이너 내부의 습도를 검출하는 재배환경습도센서부; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 회오리유속형성부는
상기 회오리유속형성부의 입구부분에 설치되어 유입되는 영양액을 회오리 형상으로 변환시켜 유속과 유량을 증가시키는 제 3 제트기류부;
상기 제 3 제트기류부의 다음 단에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 영양액을 출구 방향으로 진행시키는 유속발생부;
상기 유속발생부의 다음 단에 설치되고 유입되는 영양액을 회오리 형상으로 변환시켜 유속과 유량을 증가시키는 제 4 제트기류부; 를 포함하 는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 영양액은
수용성 이온 칼슘, 수용성 이오닉 미네랄, 수용성 리듀 미네랄 중 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상이 포함되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 수경 무균 식물재배 시스템.
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| KR1020190052406A KR102216890B1 (ko) | 2019-05-03 | 2019-05-03 | 친환경 수경 무균 식물재배 시스템 |
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2019
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