KR102450854B1 - Method for supply nutrient to support crop growth - Google Patents

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Abstract

본 발명은 작물 생육을 위한 양액 공급 장치에 관한 것으로, 이는 작물 생장을 위한 토양 또는 양액을 수용하는 베드; 플라즈마 버블을 생성 및 공급하는 플라즈마 살균 장치; 원수에 적어도 하나의 영양제를 혼입하여 양액을 제조 및 공급하는 양액 제조 장치; 및 상기 양액에 상기 베드의 배출수를 혼합시킨 후 상기 플라즈마 버블을 통해 살균 처리하여, 상기 베드에 공급하는 제1 탱크를 포함하는 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 제공한다. The present invention relates to a nutrient solution supply device for crop growth, comprising: a bed accommodating soil or nutrient solution for crop growth; a plasma sterilizer for generating and supplying plasma bubbles; a nutrient solution manufacturing device for preparing and supplying a nutrient solution by mixing at least one nutrient into raw water; and a first tank for supplying the bed to the bed by mixing the nutrient solution with the discharge water of the bed and then sterilizing it through the plasma bubble.

Description

작물 생육을 위한 양액 공급 방법{Method for supply nutrient to support crop growth}Method for supply nutrient to support crop growth

본 발명은 작물 생육을 위한 양액을 생성 및 공급하는 방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마 살균 장치를 이용하여 지속 가능한 양액 순환 시스템을 구축하며, 또한 플라즈마 살균에 따른 영향력을 추적 모니터링할 수 있도록 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of generating and supplying a nutrient solution for crop growth, and in particular, establishing a sustainable nutrient solution circulation system using a plasma sterilization device, and also tracking and monitoring the effect of plasma sterilization. It relates to a nutrient solution supply method for

작물 공장 시스템은 인공광원을 이용하여 외부 조건의 영향을 받지 않고 작물을 재배할 수 있는 것으로, 지리적 입지에 상관없이 작물을 재배할 수 있으며, 내부 환경을 정밀하게 조절할 수 있어 재배 작물의 생산성을 높이며, 품질을 향상시킬 수 있으며, 연중 생산이 가능한 장점을 가진다. The crop factory system uses artificial light sources to grow crops without being affected by external conditions. Crops can be grown regardless of geographical location, and the internal environment can be precisely controlled to increase the productivity of cultivated crops. , quality can be improved, and it has the advantage of being able to produce all year round.

작물 공장은 주로 수경 재배 환경을 통해 작물을 생장시키는 데, 이를 위해서는 작물공장의 환경조절 및 양액 공급의 최적화가 선행되어야 한다. Crop factories mainly grow crops through a hydroponics environment.

이에 수경재배를 위한 농업용수 및 양액을 대상으로 폐액 처리 및 재사용을 위한 다양한 기술들에 제안 및 개발되고 있으며, 대표적인 예로 UV, 제올라이트, 활성탄, 광촉매, Ultrafiltration 기술이 존재한다.Accordingly, various technologies for waste liquid treatment and reuse are being proposed and developed for agricultural water and nutrient solution for hydroponics, and representative examples include UV, zeolite, activated carbon, photocatalyst, and ultrafiltration technology.

UV는 간단한 설비로서 순환식 수경재배에 가장 많이 적용되는 기술로 살균제로 쓰이는 peracetic acid 또는 광촉매, 오존 등 다양한 기술과 복합적으로 적용 가능하다. 그러나 자외선 살균의 경우 미생물의 파괴가 아닌 불활성화의 특성에 따라 조사 후 특정 범위의 파장의 빛에 노출되는 경우 광회복ㅇ재활화가 되어 조사에 의한 손상이 회복될 수 있고, 에너지 소비량이 높으며 추가적으로 화학제가 첨가될 경우 운영비가 증가하는 단점을 가진다. UV is a simple facility and is the most widely applied technology in circulating hydroponics, and it can be applied in combination with various technologies such as peracetic acid used as a disinfectant, photocatalyst, and ozone. However, in the case of UV sterilization, depending on the nature of inactivation, not destruction of microorganisms, after irradiation, when exposed to light of a specific range of wavelengths, the damage caused by irradiation can be recovered due to photorecovery and regeneration, energy consumption is high, and additional chemical It has the disadvantage of increasing the operating cost when the additive is added.

활성탄 및 제올라이트, 모래여과는 필터효과를 통해 폐양액 내 유기오염물질을 정화함. 폐양액 내 축적된 유기산의 처리에 적용된 연구 사례가 있으나 균 제거를 목적으로 적용시키기에는 한계가 존재하며, 또한 이러한 여과재를 배양시스템에 적용할 경우 관리가 어렵고 복잡하며 시공경비 및 유지관리비가 높은 단점을 가진다. Activated carbon, zeolite, and sand filtration purify organic pollutants in waste nutrient solution through a filter effect. There are research cases applied to the treatment of organic acids accumulated in waste nutrient solution, but there is a limit to applying it for the purpose of removing bacteria. have

한편, 폐양액의 재이용에 적용된 기술 중 UV와 함께 Ultrafiltration(UF) 기술의 연구가 다수 존재한다. UF는 많은 연구를 통해 작물 배양 실험에 적용되며 작물에 해로운 특정 병원균 및 대장균 등의 제거 성능이 높고 다른 유기물의 제거효율 또한 높은 것으로 입증되었다. 그러나 이 또한, 처리 대상 폐양액에 고농도의 유기물 존재 시 막 파울링(fouling)에 의해 효율이 급격히 떨어질 수 있으며 필터 교체 및 설비비에 따른 고비용이 소비되는 단점을 가진다.On the other hand, among the technologies applied to reuse of waste nutrient solution, there are many studies of Ultrafiltration (UF) technology along with UV. UF is applied to crop culture experiments through many studies and has been proven to have high removal performance of specific pathogens and E. coli harmful to crops and high removal efficiency of other organic matter. However, this also has disadvantages in that, when a high concentration of organic matter is present in the waste nutrient solution to be treated, the efficiency may be sharply decreased due to membrane fouling, and high cost is consumed due to filter replacement and equipment costs.

이에 본 발명에서는 플라즈마 살균 장치를 이용하여 지속 가능한 양액 순환 시스템을 구축할 수 있도록 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법을 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention intends to provide a method for supplying a nutrient solution for crop growth that enables a sustainable nutrient solution circulation system to be established using a plasma sterilizer.

또한 플라즈마 살균에 따른 영향력을 추적 모니터링할 수 있도록 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법을 제공하고자 한다. In addition, it is intended to provide a method of supplying a nutrient solution for crop growth that can track and monitor the effect of plasma sterilization.

뿐 만 아니라 바이오 블록, 마이크로 버블, 수소수 처리 장치 등을 추가적으로 이용하도록 하며, 이들 각각의 영향력 또한 추적 모니터링할 수 있도록 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법을 제공하고자 한다. In addition, it is intended to provide a nutrient solution supply method for crop growth that allows additional use of bioblocks, microbubbles, hydrogen water treatment devices, etc.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 작물 생장을 위한 토양 또는 양액을 수용하는 베드를 이용하는 스마트 팜의 작물 생육을 위한 양액 공급 방법은 양액 제조 장치를 통해 양액을 제조하는 단계; 플라즈마 살균 장치를 통해 플라즈마 버블을 생성하는 단계; 탱크를 통해 상기 양액과 상기 베드의 배출수를 혼합한 후 상기 플라즈마 버블을 통해 살균 처리한 후 상기 배드에 공급하는 단계; 및 모니터링 장치를 통해 작물 생육 환경을 제어함과 동시에 작물 생육 환경에 따른 작물 생육 상태를 추적 모니터링함으로써, 대상 작물의 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.As a means for solving the above problems, according to an embodiment of the present invention, a nutrient solution supply method for crop growth in a smart farm using a bed containing soil or nutrient solution for crop growth is produced by using a nutrient solution production device to do; generating plasma bubbles through a plasma sterilizer; mixing the nutrient solution with the discharge water of the bed through a tank, sterilizing through the plasma bubble, and supplying the bed to the bed; and controlling the crop growth environment through the monitoring device and at the same time tracking and monitoring the crop growth state according to the crop growth environment, thereby inferring and notifying the optimal crop growth environment of the target crop.

상기 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계는 상기 베드에 작물 발하 및 생육 촉진을 위한 다수개의 바이오 블럭을 추가한 후, 바이오 블록에 의한 영향력을 추적 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The step of inferring and notifying the optimal crop growth environment further comprises the step of adding a plurality of bioblocks to the bed for crop emission and growth promotion, and then tracking and monitoring the influence of the bioblocks.

상기 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계는 바이오 블록 개수 및 배출수 배출 주기를 중 적어도 하나를 조정하면서, 바이오 블록 개수 및 배출수 배출 주기에 따른 영향력을 추적 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The step of inferring and notifying the optimal crop growth environment further comprises the step of tracking and monitoring the influence of the number of bioblocks and the discharge water discharge cycle while adjusting at least one of the number of bioblocks and the discharge water discharge cycle. .

상기 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계는 수소수 처리 장치를 통해 수소수를 생성 및 공급하여 상기 양액 공급 장치가 수소수를 이용하여 상기 양액을 제조하도록 한 후, 수소수에 의한 영향력을 추적 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the step of inferring and notifying the optimal crop growth environment, hydrogen water is generated and supplied through a hydrogen water treatment device so that the nutrient solution supply device uses hydrogen water to prepare the nutrient solution, and then the influence of the hydrogen water is traced It characterized in that it further comprises the step of monitoring.

상기 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계는 양액 공급 구간 동안 마이크로 버블 공급기를 통해 마이크로 버블을 생성한 후 상기 탱크에 공급함으로써, 상기 탱크가 상기 마이크로 버블을 이용한 세정 및 살균 처리를 추가 진행하도록 한 후, 마이크로 버블에 의한 추적 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the step of inferring and notifying the optimal crop growth environment, microbubbles are generated through a microbubble feeder during the nutrient solution supply period and then supplied to the tank, so that the tank further proceeds with cleaning and sterilization using the microbubbles. Then, it characterized in that it further comprises the step of monitoring tracking by microbubbles.

본 발명에서는 플라즈마 살균 장치를 이용한 살균 동작을 통해 양액을 지속적으로 반복 재사용하고, 플라즈마 살균에 따른 영향력을 추적 모니터링할 수 있도록 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a method of supplying a nutrient solution for crop growth, which allows the nutrient solution to be continuously and repeatedly reused through a sterilization operation using a plasma sterilization device, and the influence of plasma sterilization can be tracked and monitored.

그리고 바이오 블록, 마이크로 버블, 수소수 처리 장치 등을 이용하여 작물 생육 환경을 보다 다양하게 조정할 수 있도록 하며, 이들 각각의 영향력 또한 추적 모니터링할 수 있도록 한다. In addition, by using bio blocks, microbubbles, and hydrogen water treatment devices, it is possible to more diversify the crop growth environment, and the influence of each of these can also be tracked and monitored.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a nutrient solution supply device for crop growth according to a first embodiment of the present invention.
2 and 3 are diagrams for explaining a nutrient solution supply device for growing crops according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a nutrient solution supply device for crop growth according to a third embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a nutrient solution supply device for crop growth according to a fourth embodiment of the present invention.
6 to 8 are views for explaining a method of supplying a nutrient solution for crop growth according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.However, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Even if the terms are the same, if the indicated parts are different, it is to be said in advance that the reference numerals do not match.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 의료진의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.And the terms to be described later are terms set in consideration of the functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of medical personnel such as the experimenter and the measurer, so the definition should be made based on the content throughout the present specification.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. In this specification, terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

다르게 정의되지 않는 하, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate the overall understanding, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a nutrient solution supply device for crop growth according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 양액 공급 장치는 베드(100), 바이오 블록(150), 양액 제조 장치(200), 플라즈마 살균 장치(300), 탱크(400), 모니터링 장치(500) 및 분석 장치(600) 등을 포함한다. Referring to FIG. 1 , the nutrient solution supply device of the present invention includes a bed 100 , a bio block 150 , a nutrient solution production device 200 , a plasma sterilization device 300 , a tank 400 , a monitoring device 500 , and analysis. device 600 and the like.

베드(100)는 작물 생장을 위한 양액을 수행하며, 작물 생장에 사용되는 남는 물, 즉 배출수를 다시 탱크(400)로 재공급할 수 있도록 한다. 더하여, 베드(100)는 작물 생장을 위한 토양을 수행할 수도 있으며, 이러한 경우에는 배출수 배출 동작을 별도로 수행하지 않을 수도 있도록 한다. The bed 100 performs a nutrient solution for crop growth, and allows the remaining water used for crop growth, ie, discharged water, to be re-supplied back to the tank 400 . In addition, the bed 100 may perform the soil for crop growth, and in this case, the discharge water discharge operation may not be separately performed.

바이오 블록(150)은 황토, 게르마늄, 맥반석, 일라이트, 미네랄, 토르마린, 미네랄수소(H2) 환원 ORP 등과 같은 자연 순환에너지 소재로 제조되며, 작물 발하 및 생육을 촉진하는 방사에너지를 발생한다. 이때, 방사 에너지는 0.926㎛ 정도인 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. The bioblock 150 is made of natural circulating energy materials such as loess, germanium, elvan, illite, minerals, tourmaline, mineral hydrogen (H2) reduced ORP, and the like, and generates radiation energy that promotes crop emission and growth. At this time, the radiation energy is preferably about 0.926㎛, but is not limited thereto.

즉, 본 발명에서는 바이오 블록(150)의 항산화 기능, 촉매적 기능, 항균, 온습도 제어, 생리활성화 등의 특성을 통해 대상 작물의 생육 촉진 및 유효성분 증가를 도모하고자 한다. 또한 바이오 블록 내에서 발생되는 음이온 및 방사에너지를 통한 마이크로 버블 효과를 극대화하며, 이를 통한 살균력/성장촉진/폐수경의 오염방지 등의 기능도 확보할 수 있도록 한다. 특히, pH 변화 및 ORP 환원 특성, 용존산소 증가 공정을 통한 친환경적 In house 생육환경을 제어하며 융합된 단위공정 및 시스템을 상용화를 구축할 수도 있도록 한다. That is, in the present invention, it is intended to promote the growth of target crops and increase active ingredients through the characteristics of the bioblock 150 , such as antioxidant, catalytic, antibacterial, temperature and humidity control, and physiological activation. In addition, it maximizes the microbubble effect through negative ions and radiant energy generated within the bioblock, and through this, functions such as sterilization/growth promotion/prevention of contamination of wastewater can be secured. In particular, it controls the environment-friendly in-house growth environment through pH change, ORP reduction characteristics, and dissolved oxygen increase process, and enables commercialization of fused unit processes and systems.

양액 제조 장치(200)는 기 설정된 양액 제조 조건에 따라 원수에 적어도 하나의 영양제를 혼입하여 양액을 제조 및 공급하며, 이때의 양액 제조 조건은 작물의 종류, 작물 생육 구간, 작물 상태 등을 고려하여 다양하게 설정 또는 조정 가능하다. The nutrient solution manufacturing apparatus 200 mixes at least one nutrient solution into raw water according to preset nutrient solution manufacturing conditions to manufacture and supply a nutrient solution, and the nutrient solution manufacturing conditions at this time consider the type of crop, crop growth section, crop condition, etc. Various settings or adjustments are possible.

플라즈마 살균 장치(300)는 플라즈마 버블, 특히 저온 플라즈마 버블을 생성 및 공급한다. 이때 플라즈마 버블은 라디칼, 활성전자 등 활성종을 생성시킨 후 폐수와 반응시켜, 위해성 물질을 활발하게 산화시키는 역할을 하며, 그 결과 생태 독성 및 난분해성물질 등 위해성을 저감시킬 수 있게 된다. 이때, 플라즈마 생산 에너지는 0.3kW일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. The plasma sterilization apparatus 300 generates and supplies plasma bubbles, particularly low-temperature plasma bubbles. At this time, the plasma bubble generates active species such as radicals and active electrons and reacts with wastewater to actively oxidize hazardous substances, and as a result, it is possible to reduce risks such as ecological toxicity and difficult-to-decompose substances. In this case, the plasma production energy may be 0.3 kW, but is not limited thereto.

탱크(400)는 양액 제조 장치(200)로부터 공급되는 양액과 베드(100)의 배출수를 혼합시킨 후, 플라즈마 살균 장치(300)의 플라즈마 버블을 통해 살균 처리하여 베드(100)에 공급하도록 한다. The tank 400 mixes the nutrient solution supplied from the nutrient solution production apparatus 200 and the discharge water of the bed 100 , and then sterilizes it through plasma bubbles of the plasma sterilization apparatus 300 to supply it to the bed 100 .

이때, 양액과 배출수의 혼합 비율은 기 설정된 제어 조건 또는 사용자의 수동 개입하에 수시 조정될 수 있으며, 이에 기반하여 양액 제조 장치(200)의 양액관에 설치된 밸브(210)와 베드(100)의 배출관에 설치된 밸브(110)의 개폐량을 종속 제어할 수 있음을 물론 당연하다. At this time, the mixing ratio of the nutrient solution and the discharged water may be adjusted at any time under preset control conditions or manual intervention of the user, based on this, the valve 210 installed in the nutrient solution pipe of the nutrient solution manufacturing apparatus 200 and the discharge pipe of the bed 100 Of course, it is natural that the opening and closing amount of the installed valve 110 can be controlled dependently.

모니터링 장치(500)는 베드(100)을 향하도록 설치된 카메라(510)를 구비하고, 카메라(510)를 통해 생육되는 작물을 촬영한다. 그리고 기 설정된 영상 분석 조건에 따라 카메라 영상 각각을 영상 분석하여 작물 생육 상태를 확인 및 통보하도록 한다. 즉, 양액 공급 조건에 따른 작물 생육 상태를 소정 시간에 걸쳐 추적 모니터링하여, 대상 작물의 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하도록 한다.The monitoring device 500 includes a camera 510 installed to face the bed 100 , and photographs the crops grown through the camera 510 . Then, each camera image is analyzed according to the preset image analysis conditions to confirm and notify the crop growth status. That is, the crop growth state according to the nutrient solution supply condition is tracked and monitored over a predetermined period of time to infer and notify the optimal crop growth environment of the target crop.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a nutrient solution supply device for crop growth according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 양액 공급 장치는 베드(100), 바이오 블록(150), 수소수 처리 장치(600), 수소 양액 제조 장치(250), 플라즈마 살균 장치(300), 탱크(400), 모니터링 장치(500) 등을 포함함을 알 수 있다. Referring to FIG. 2 , the nutrient solution supply device of the present invention includes a bed 100 , a bio block 150 , a hydrogen water treatment device 600 , a hydrogen nutrient solution production device 250 , a plasma sterilization device 300 , and a tank 400 . ), it can be seen that the monitoring device 500 includes.

즉, 수소수 처리 장치(600)을 통해 수소수를 생성하고, 수소 양액 제조 장치(250)는 원수 대신에 수소수에 적어도 하나의 영양액을 혼입하여 수소 양액을 제조하도록 한다. That is, hydrogen water is generated through the hydrogen water treatment device 600 , and the hydrogen nutrient solution production device 250 mixes at least one nutrient solution with hydrogen water instead of raw water to prepare a hydrogen nutrient solution.

수소수 처리 장치(600)은 양극과 음극을 배치한 후 양극과 음극을 통해 전기를 흘려 H2O인 물을 도 3과 같이 분해함으로써, 음극에는 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨 등의 양이온과 양극에는 염산, 황산, 질산 등의 음이온을 발생하기 위한 원리로 음극 측 양이온이 생성되는 수소수를 생성한다. 이러한 수소수는 대상 작물의 대상 지표 유효물질 농축과 수확 후 선도 유지가 가능하도록 한다. Hydrogen water treatment device 600 disposes the anode and the cathode and then flows electricity through the anode and the cathode to decompose water as H 2 O as shown in FIG. , It is a principle for generating negative ions such as sulfuric acid and nitric acid, and generates hydrogen water in which negative cations are generated. This hydrogen water makes it possible to concentrate the target index active material of the target crop and maintain freshness after harvest.

이에 양액 제조 장치(200)는 원수 대신에 수소수 기반으로 양액을 생성 및 공급할 수 있게 되고, 그 결과 작물 생육 환경은 더욱 개선되어 진다.Accordingly, the nutrient solution manufacturing apparatus 200 can generate and supply a nutrient solution based on hydrogen water instead of raw water, and as a result, the crop growth environment is further improved.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a nutrient solution supply device for crop growth according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 본 발명의 양액 공급 장치는 베드(100), 양액 제조 장치(200), 플라즈마 살균 장치(300), 탱크(400), 모니터링 장치(500), 분석 장치(600), 및 마이크로 버블 장치(800)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the nutrient solution supply device of the present invention includes a bed 100 , a nutrient solution production device 200 , a plasma sterilization device 300 , a tank 400 , a monitoring device 500 , an analysis device 600 , and A microbubble device 800 may be included.

마이크로 버블 장치(800)는 직경이 0.05mm 이하의 마이크로 버블을 생성하고, 이를 이용하여 살균, 유해물질 분해, 색도 제거 작업을 추가적으로 수행한다. The microbubble device 800 generates microbubbles having a diameter of 0.05 mm or less and additionally performs sterilization, decomposition of harmful substances, and color removal by using the microbubbles.

마이크로 버블은 매우 작지만, 기포의 부상 속도가 매우 느려서 수중 체류 시간이 길며 수중 산소 전달율이 매우 높은 특징이 있다. 또한 기포간의 반발력으로 물 속에서 넓은 지역으로 확산되는 특징을 가진다. 이에 수중 오염물질(+)을 음전하(-) 성질의 마이크로 버블이 부착하여, 수면위로 천천히 부상시키고, 표면의 음전하(-)는 오염물질(통상 양전하)를 분리시킨다. 마이크로 버블은 수면 위로 서서히 상승하며 물속으로 용해되여, 수중 유해물질 분해, 호기성 미생물 성장 증대 등과 같은 작용을 하게 된다. Although microbubbles are very small, the floating rate of the bubbles is very slow, so the residence time in water is long and the oxygen transfer rate in water is very high. In addition, it has the characteristic of spreading to a wide area in the water due to the repulsive force between the bubbles. In this way, negatively charged (-) microbubbles attach to the water contaminants (+) and slowly float to the surface, and the negative (-) surface of the water separates the contaminants (usually positive charges). The microbubbles slowly rise above the water surface and dissolve into the water, decomposing harmful substances in water and increasing the growth of aerobic microorganisms.

다만, 마이크로 버블은 한정된 시간 동안 선택적으로 구동되도록 한다. 즉, 탱크가 양액 공급하는 동안, 또는 양액 공급 직전부터 양액 공급 완료시까지만 구동되는 것이 바람직하다. 이는 마이크로 버블 생성 과정에 의해 양액 온도가 비정상적으로 증가할 수 있기 때문이다. However, the microbubbles are selectively driven for a limited time. That is, it is preferable that the tank is driven only while the nutrient solution is supplied or from just before the nutrient solution is supplied until the nutrient solution supply is completed. This is because the temperature of the nutrient solution may increase abnormally due to the microbubble generation process.

도 4의 양액 공급 장치는 또한 바이오 블록(150) 및 수소수 처리 장치(600)을 선택적으로 구비할 수 있음은 물론 당연하다. Of course, the nutrient solution supply device of FIG. 4 may also optionally include a bio block 150 and a hydrogen water treatment device 600 .

한편, 도 1 및 도 2의 양액 공급 장치는 양액 기반으로 작물 생장을 지원하는 베드(100)에 적용되는 것이, 도 4의 양액 공급 장치는 토양 기반으로 작물 생장을 지원하는 베드(100)에 적용되는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. On the other hand, the nutrient solution supply device of FIGS. 1 and 2 is applied to the bed 100 supporting crop growth based on the nutrient solution, and the nutrient solution supply device of FIG. 4 is applied to the bed 100 supporting crop growth based on the soil. It is more preferable to be, but not limited thereto.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a nutrient solution supply device for crop growth according to a fourth embodiment of the present invention.

도 5을 참고하면, 본 발명의 양액 공급 장치는 제1 내지 제 3 베드(110~130), 양액 제조 장치(200), 수소수 처리 장치(600), 수소 양액 제조 장치(250), 플라즈마 살균 장치(300), 마이크로 버블 장치(700), 제1 내지 제 3 탱크(410~430), 제1 내지 제 3 베드(110~130), 및 모니터링 장치(500) 등을 포함한다. Referring to FIG. 5 , the nutrient solution supply device of the present invention includes first to third beds 110 to 130 , a nutrient solution production device 200 , a hydrogen water treatment device 600 , a hydrogen nutrient solution production device 250 , and plasma sterilization It includes an apparatus 300, a microbubble apparatus 700, first to third tanks 410 to 430, first to third beds 110 to 130, and a monitoring device 500, and the like.

즉, 제1 내지 제 3 탱크(410~430)과 제1 내지 제 3 베드(110~130)를 통해 세 가지 조건하에서 양액을 생성 및 공급하여, 작물을 생장시키도록 한다. That is, the nutrient solution is generated and supplied under three conditions through the first to third tanks 410 to 430 and the first to third beds 110 to 130 to grow crops.

먼저, 제1 탱크(410)는 양액 제조 장치(200)로부터 공급되는 양액과 제1 베드(610)의 배출수를 혼합시킨 후, 플라즈마 살균 장치(300)의 플라즈마 버블을 통해 살균 처리하여 제1 베드(110)에 공급하도록 한다. First, the first tank 410 mixes the nutrient solution supplied from the nutrient solution production apparatus 200 and the discharge water of the first bed 610 , and then sterilizes the first bed through plasma bubbles of the plasma sterilization apparatus 300 . (110) to be supplied.

그리고 제2 탱크(420)는 수소 양액 제조 장치(200)로부터 공급되는 수소 양액과 제2 베드(620)의 배출수를 혼합시킨 후, 플라즈마 살균 장치(300)의 플라즈마 버블을 통해 살균 처리하여 제2 베드(620)에 공급하도록 한다. Then, the second tank 420 mixes the hydrogen nutrient solution supplied from the hydrogen nutrient solution production apparatus 200 and the discharge water of the second bed 620 , and then sterilizes the second tank 420 through plasma bubbles of the plasma sterilization apparatus 300 . To be supplied to the bed (620).

마지막으로 제3 탱크(430)은 양액 제조 장치(200)로부터 공급되는 양액을 플라즈마 살균 장치(300)의 플라즈마 버블을 통해 1차 살균 처리한 후, 마이크로 버블 장치(700)의 마이크로 버블을 통해 2차 살균 처리하여 제3 베드(630)에 공급하도록 한다. Finally, the third tank 430 performs primary sterilization of the nutrient solution supplied from the nutrient solution production device 200 through the plasma bubbles of the plasma sterilization device 300 and then through the microbubbles of the microbubble device 700 . It is supplied to the third bed 630 by primary sterilization treatment.

이에 제1 베드(110)는 제1 탱크(410)로부터 플라즈마 살균처리된 양액과 배출수 혼압액을 제공받아 작물을 생장시키고, 제2 베드(620)는 제2 탱크(420)에 연결되어, 제2 탱크(420)로부터 플라즈마 살균처리된 수소 양액과 배출수 혼압액을 제공받아 작물을 생장시키고, 제3 베드(630)는 제3 탱크(430)에 연결되어, 제3 탱크(430)로부터 플라즈마와 마이크로 버블을 통해 중복 살균처리된 양액을 제공받아 작물을 생장시킨다. Accordingly, the first bed 110 receives the plasma sterilized nutrient solution and the exhaust water mixed pressure from the first tank 410 to grow crops, and the second bed 620 is connected to the second tank 420, the second The second tank 420 receives the plasma sterilized hydrogen nutrient solution and the discharged water mixed pressure to grow crops, and the third bed 630 is connected to the third tank 430, and from the third tank 430, the plasma and The crop is grown by receiving the nutrient solution that has been sterilized over and over through the microbubbles.

그러면, 모니터링 장치(500)은 제1 내지 제 3 카메라(510~530)를 통해 제1 내지 제 3 베드(110~130) 각각을 촬영 및 영상 분석하여, 양액 공급 조건별 작물 생장 상태를 확인 및 통보하도록 한다. 그리고 이러한 양액 공급 조건에 따른 작물 생장 상태를 소정 시간에 걸쳐 추적 모니터링하여, 대상 작물의 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하도록 한다. Then, the monitoring device 500 captures and image-analyses each of the first to third beds 110 to 130 through the first to third cameras 510 to 530, and checks the crop growth state for each nutrient solution supply condition and to notify In addition, the crop growth state according to the nutrient solution supply condition is tracked and monitored over a predetermined period of time to infer and notify the optimal crop growth environment of the target crop.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 생육을 위한 양액 공급 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 to 8 are views for explaining a method of supplying a nutrient solution for crop growth according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은 양액 제조 장치(200)를 통해 양액을 제조하는 단계(S1), 플라즈마 살균 장치(300)를 통해 플라즈마 버블을 생성하는 단계(S2), 제1 탱크(410)를 통해 양액과 제1 베드(110)의 배출수를 혼합한 후 플라즈마 버블을 통해 살균 처리한 후 제1 베드(110)에 공급하는 단계(S3), 모니터링 장치(500)를 통해 작물 생육 환경을 제어함과 동시에 작물 생육 환경에 따른 작물 생육 상태를 추적 모니터링함으로써, 대상 작물의 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계(S4)를 포함한다. First, as shown in FIG. 6 , the method of the present invention includes the steps of preparing a nutrient solution through the nutrient solution manufacturing device 200 ( S1 ), generating plasma bubbles through the plasma sterilization device 300 ( S2 ), the first After mixing the nutrient solution and the discharge water of the first bed 110 through a tank 410, sterilization is performed through plasma bubbles and then supplied to the first bed 110 (S3), through the monitoring device 500 and controlling the crop growth environment and at the same time tracking and monitoring the crop growth state according to the crop growth environment, thereby inferring and notifying the optimal crop growth environment of the target crop (S4).

즉, 도 6의 발명은 플라즈마 살균 장치의 이용에 따른 작물 생장 속도 및 정도의 변화를 추적 모니터링하고, 이로부터 사용자가 필요로 하는 최적 작물 생육 환경을 역추적할 수 있도록 한다. That is, the invention of FIG. 6 tracks and monitors changes in crop growth rate and degree according to the use of the plasma sterilization device, and from this, it is possible to trace back the optimal crop growth environment required by the user.

또한, 제1 베드(110)에 작물 발하 및 생육 촉진을 위한 다수개의 바이오 블럭을 추가한 후, 상기의 단계 S1 내지 S4를 반복 수행함으로써, 바이오 블록에 의한 영향력을 추가적으로 파악 및 통보할 수도 있도록 한다. 즉, 바이오 블록 미삽입 상태에서의 작물 생장 속도 및 정도와 바이오 블록 삽입 상태에서의 작물 생장 속도 및 정도를 비교 분석함으로써, 바이오 블록에 의한 영향력을 파악할 수 있도록 한다. In addition, after adding a plurality of bioblocks to the first bed 110 to promote crop germination and growth, the above steps S1 to S4 are repeatedly performed, so that the influence of the bioblock can be additionally identified and notified. . That is, by comparing and analyzing the rate and extent of crop growth in the state in which the bioblock is not inserted and the rate and extent of the growth in the state in which the bioblock is inserted, the influence of the bioblock can be grasped.

이에 더하여, 바이오 블록 개수 및 배출수 배출 주기를 중 적어도 하나를 조정함으로써(예를 들어, 바이오 블록 개수를 30개, 40개, 50개로, 배출수 배출 주기를 1일, 2일, 3일로 조건 가변함으로써), 바이오 블록 개수 및 배출수 배출 주기에 따른 영향력을 파악 및 통보할 수도 있도록 한다. In addition, by adjusting at least one of the number of bioblocks and the discharge cycle of the wastewater (for example, by varying the number of bioblocks to 30, 40, or 50, and the discharge cycle to 1, 2, or 3 days) ), the number of bioblocks and the impact of the discharge cycle of the effluent can be identified and notified.

그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은 수소수 처리 장치(600)와 수소 양액 제조 장치(250)를 통해 수소 양액을 제조하는 단계(S11), 플라즈마 살균 장치(300)를 통해 플라즈마 버블을 생성하는 단계(S12), 제2 탱크(420)를 통해 양액과 제2 베드(120)의 배출수를 혼합한 후 플라즈마 버블을 통해 살균 처리한 후 제2 베드(120)에 공급하는 단계(S13), 모니터링 장치(500)를 통해 수소수 추가에 따른 작물 생육 상태를 추적 모니터링한 후, 이를 단계 S4의 작물 생육 상태와 비교 분석함으로써, 수소수에 의한 영향력을 추적 모니터링하는 단계(S14)를 더 포함할 수 도 있도록 한다. And, as shown in FIG. 7 , the method of the present invention includes a step (S11) of preparing a hydrogen nutrient solution through a hydrogen water treatment device 600 and a hydrogen nutrient solution production device 250, and plasma through a plasma sterilization device 300 The step of generating bubbles (S12), mixing the nutrient solution with the discharged water of the second bed 120 through the second tank 420, sterilizing it through plasma bubbles, and supplying the nutrient solution to the second bed 120 ( S13), after tracking and monitoring the crop growth state according to the addition of hydrogen water through the monitoring device 500, and comparing and analyzing this with the crop growth state of step S4, the step of tracking and monitoring the influence of the hydrogen water (S14) to include more.

뿐 만 아니라, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은 양액 제조 장치(200)를 통해 양액을 제조하는 단계(S21), 플라즈마 살균 장치(300)를 통해 플라즈마 버블을 생성하는 단계(S22), 제3 탱크(430)를 통해 양액과 제3 베드(130)의 배출수를 혼합한 후 플라즈마 버블을 통해 1차 살균 처리하는 단계(S23), 양액 공급 구간이 되면(S24), 마이크로 버블 장치(700)를 통해 마이크로 버블을 추가 생성한 후, 양액을 2차 살균 처리한 후 제3 베드(130)에 공급하는 단계(S25), 모니터링 장치(500)를 통해 마이크로 버블 추가에 따른 작물 생육 상태를 추적 모니터링한 후, 이를 단계 S4의 작물 생육 상태와 비교 분석함으로써, 마이크로 버블에 의한 영향력을 추적 모니터링하는 단계(S26)를 더 포함할 수 도 있도록 한다. In addition, as shown in FIG. 8 , the method of the present invention includes the steps of preparing a nutrient solution through the nutrient solution production device 200 ( S21 ), and generating plasma bubbles through the plasma sterilization device 300 ( S22 ). ), mixing the nutrient solution with the discharge water of the third bed 130 through the third tank 430 and performing primary sterilization through plasma bubbles (S23), when the nutrient solution supply section (S24), microbubble device After additional microbubbles are generated through 700 , the nutrient solution is subjected to secondary sterilization and then supplied to the third bed 130 ( S25 ), and the crop growth state according to the addition of microbubbles through the monitoring device 500 . After tracking and monitoring, by comparing and analyzing this with the crop growth state of step S4, the step (S26) of tracking and monitoring the influence of microbubbles may be further included.

즉, 본 발명은 플라즈마 버블을 기본 이용하되, 바이오 블록, 마이크로 버블, 수소수 처리 장치 등을 추가적으로 이용하여 작물 생육 환경을 보다 다양화할 수 있도록 한다. That is, the present invention basically uses plasma bubbles, but additionally uses bio blocks, microbubbles, hydrogen water treatment devices, etc. to further diversify the crop growth environment.

또한 작물 생육 환경별로 작물 생육 결과를 구분하여 추적 모니터링함으로써, 바이오 블록, 마이크로 버블, 수소수 각각에 의한 영향력에 대한 구체적 정보도 획득 및 저장함으로써, 차후 다양하게 이용될 수 있도록 한다. In addition, by separately tracking and monitoring crop growth results by crop growth environment, detailed information on the influence of each bioblock, microbubble, and hydrogen water is obtained and stored, so that it can be used in various ways in the future.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (5)

물 생장을 위한 토양 또는 양액을 수용하는 베드를 이용하는 스마트 팜의 작물 생육을 위한 양액 공급 방법에 있어서,
양액 제조 장치를 통해 양액을 제조하는 단계;
플라즈마 살균 장치를 통해 플라즈마 버블을 생성하는 단계;
양액 미공급시에는 탱크를 통해 상기 양액과 상기 베드의 배출수를 혼합한 후 상기 플라즈마 버블을 통해 살균 처리한 후 상기 베드에 공급하는 단계;
양액 미공급시에는 마이크로 버블 공급기를 통해 마이크로 버블을 추가 생성하고, 상기 플라즈마 버블을 통해 살균 처리한 후, 상기 마이크로버블을 통한 세정 및 살균처리를 다시 한번 더 진행한 후, 상기 베드에 공급하는 단계; 및
모니터링 장치를 통해 작물 생육 환경을 제어함과 동시에 작물 생육 환경에 따른 작물 생육 상태를 영상 기반으로 추적 모니터링함으로써, 대상 작물의 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법. In the method of supplying a nutrient solution for crop growth in a smart farm using a bed containing soil or nutrient solution for water growth,
preparing a nutrient solution through a nutrient solution manufacturing device;
generating plasma bubbles through a plasma sterilizer;
When the nutrient solution is not supplied, mixing the nutrient solution and the discharge water from the bed through a tank, sterilizing the nutrient solution through the plasma bubble, and supplying the nutrient solution to the bed;
When the nutrient solution is not supplied, additionally generating microbubbles through a microbubble supply, sterilizing through the plasma bubbles, cleaning and sterilizing through the microbubbles once more, and supplying the bed to the bed ; and
Controlling the crop growth environment through a monitoring device and at the same time tracking and monitoring the crop growth state according to the crop growth environment based on an image, comprising the step of inferring and notifying the optimal crop growth environment of the target crop. nutrient solution supply method for 제1항에 있어서, 상기 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계는
상기 베드에 작물 발하 및 생육 촉진을 위한 다수개의 바이오 블럭을 추가한 후, 바이오 블록에 의한 영향력을 추적 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법. According to claim 1, wherein the step of inferring and notifying the optimal crop growth environment
Nutrient solution supply method for crop growth, characterized in that after adding a plurality of bio-blocks to the bed to promote crop germination and growth, tracking and monitoring the effect of the bio-blocks. 제2항에 있어서, 상기 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계는
바이오 블록 개수 및 배출수 배출 주기를 중 적어도 하나를 조정하면서, 바이오 블록 개수 및 배출수 배출 주기에 따른 영향력을 추적 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법. The method of claim 2, wherein the step of inferring and notifying the optimal crop growth environment comprises:
The method of supplying a nutrient solution for crop growth, further comprising the step of tracking and monitoring an effect according to the number of bioblocks and the discharge water discharge cycle while adjusting at least one of the number of bioblocks and the discharge cycle of the discharge water. 제1항에 있어서, 상기 최적 작물 생육 환경을 유추 및 통보하는 단계는
수소수 처리 장치를 통해 수소수를 생성 및 공급하여 상기 양액 공급 장치가 수소수를 이용하여 상기 양액을 제조하도록 한 후, 수소수에 의한 영향력을 추적 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물 생육을 위한 양액 공급 방법. According to claim 1, wherein the step of inferring and notifying the optimal crop growth environment
After generating and supplying hydrogen water through a hydrogen water treatment device so that the nutrient solution supply device prepares the nutrient solution using hydrogen water, the crop characterized in that it further comprises the step of tracking and monitoring the influence of the hydrogen water A method of supplying nutrient solution for growth. 삭제delete
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