KR102492425B1

KR102492425B1 - 식물 재배 시스템

Info

Publication number: KR102492425B1
Application number: KR1020200119195A
Authority: KR
Inventors: 이호재
Original assignee: 이호재
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2023-01-27
Also published as: KR20220036686A

Abstract

본 발명은 식물 재배 시스템에 관한 것으로, 상기 식물 재배 시스템은 외주면에 식물을 재배할 수 있는 재배구를 구비하고, 중공 구조를 갖는 복수의 단이 수직 방향으로 적층된 포트타워를 구비하여 좁은 면적에서도 많은 양의 식물을 경제적으로 재배할 수 있으며, 초음파 진동체부를 이용하여 기화된 양액을 상기 포트타워에 공급함으로써 적은 양의 양액으로 높은 재배율을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 종래 펌프 등의 사용으로 인한 소음 발생을 방지할 수 있고, 이동이 용이한 이점이 있다.

Description

식물 재배 시스템{System for plant cultivation}

본 발명은 식물 재배 시스템이다.

일반적으로 산업발달에 의한 농경지의 감소와 농산물의 생산시기(계절)에 관계없이 사계절 소비화의 경향에 대응하기 위해 사계절 경작에 의한 농산물의 대량생산, 무공해재배, 신선도유지를 도모할 수 있는 수경재배법이 확산되고 있는 실정이다.

이러한 농산물의 수경재배법은 토양을 이용하지 않고 각종 필요 양분을 용해시킨 물만을 이용하여 식물을 재배하는 수경재배는 묘판에서 모종을 길러 적당한 크기로 성장하면 이를 재배판을 이식한 상태에서 영양액 재배하는 것으로 상기 재배판은 일반적인 경질의 합성수지 또는 그래스 울과 같은 흡수성 재질을 판 형상으로 성형하여 구성되며 재배판에는 식물의 뿌리부분을 삽입, 고정할 수 있도록 된 컵 형상의 재식공을 형성시켜 식물을 고정할 수 있다.

따라서, 별도의 지지 프레임을 이용하여, 상기 재배판을 지면의 상측, 소정높이에 고정설치하고, 상기 재배판에 식물을 심은 후, 재배판의 하측에 배영양액을 공급함으로써, 식물을 수경 재배할 수 있는 것으로, 이러한 수경재배에 이용되는 기존의 수경 재배장치는 식물이 실제적으로 수용, 배양되며 배수수단이 갖추어진 일정규격의 기판상에 영양액 공급관을 통하여 영양액을 공급하여 충만된 상태에서 천천히 흐르게 하고 그 위에 재식공을 통하여 작물이 이식된 재배판을 근접되게 배치시켜서 작물의 뿌리가 영양액에 함침되어 양분을 흡수할 수 있도록 하고 있다.

종래의 수경재배 장치는 작물의 뿌리가 영양액에 상시 담긴 상태로 영양분을 공급받도록 되어 있어 뿌리의 호흡작용을 저해하고 뿌리 부분이 부패하여 작물의 성장이 극히 저조한 문제점이 있다.

또한, 영양액의 흐름이 매우 완만하고 영양액의 수면과 재배판의 이격 공간이 매우 협소하여 환기성이 불량하고, 이로 인해 하절기와 같은 고온기에는 영양액 및 재배판 저부의 공간의 온도가 과도하게 상승되어 각종 병균의 활동 조건을 양호하게 하여 작물의 뿌리가 괴사되거나 병충해를 입기 쉬우며, 이를 방지하기 위해서 별도의 열 교환기 설치 등의 온도조절 작업이 요구되어 시설비의 증가로 인해 채산성이 악화되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 설비구조가 복잡하고 비대해져 관리에 어려움이 있다.

나아가, 종래의 수경재배 장치는 영양액의 순환을 위해 큰 동력장치가 요구되었고, 영양액의 소독이나 가열, 여과, 냉각 등 영양액의 관리에 많은 시간과 인력의 소모되어 유지 관리비의 증가와 작업능률을 저하시키는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1386665호

이에, 본 발명의 목적은 좁은 면적에서도 많은 양의 식물을 경제적으로 재배할 수 있으며, 식물을 재배하기 위한 배양액을 적게 사용하면서 식물을 높은 효율로 재배할 수 있는 식물 재배 시스템을 제공하는데 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은 일실시예로서,

중공을 갖는 복수의 단이 수직 방향으로 적층된 포트타워;

상기 포트타워의 하부에 유체 연결되어 기화된 양액을 공급하는 양액 공급관;

상기 양액 공급관과 유체 연결되고, 양액을 저장하는 양액 저장소; 및

상기 양액 저장소 내에 구비되는 초음파 진동체부를 포함하고,

상기 복수의 단은 외주면에 식물이 구비되도록 상측으로 경사지게 형성되는 재배구를 구비하는 것을 특징으로 하는 식물 재배 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 재배구는 각 단에 2~6개씩 마련되되, 각 단의 외주면에 서로 상이한 높이로 이격 배치될 수 있다.

또한, 상기 각 단은 외주면에 구비된 재배구가 인접한 단의 재배구와 동일선 상에 위치하지 않도록 적층될 수 있다.

아울러, 상기 재배구는 식물이 수직으로 성장할 수 있도록 단부에 포트타워와 수평이 되도록 구비된 포트구를 더 포함하고, 상기 포트구는 내부가 흡습성 소재로 구성된 3차원 메쉬망 구조체로 채워진 구조를 가질 수 있다.

상기 포트구는 수직으로 성장한 식물을 고정시킬 수 있도록 외주면에 줄기고정부를 더 포함할 수 있다.

나아가, 상기 양액 공급관은 양액 저장소를 기준으로 5~30°의 경사각을 갖도록 포트타워 하부에 연결될 수 있다.

한편, 상기 포트타워는 내벽에 요철을 포함할 수 있다.

나아가, 식물 재배 시스템은 포트타워와 이격되어 재배구에 구비된 식물에 빛을 조사하는 조명기기를 더 포함할 수 있으며,

상기 포트타워는 하부에 포트타워를 회전시키는 회전부를 더 포함할 수 있다. 상기 포트타워는 2~4개가 양액 공급관으로 양액 저장소와 유체 연결되어 모듈을 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 식물 재배 시스템은 외주면에 식물을 재배할 수 있는 재배구를 구비하고, 중공 구조를 갖는 복수의 단이 수직 방향으로 적층된 포트타워를 구비하여 좁은 면적에서도 많은 양의 식물을 경제적으로 재배할 수 있으며, 초음파 진동체부를 이용하여 기화된 양액을 상기 포트타워에 공급함으로써 적은 양의 양액으로 높은 재배율을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 종래 펌프 등의 사용으로 인한 소음 발생을 방지할 수 있고, 이동이 용이한 이점이 있다.

상기의 효과 및 추가적 효과에 대하여 아래에서 자세히 서술한다.

도 1은 본 발명에 따른 식물 재배 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모듈형 식물 재배 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 식물 재배 시스템의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 식물 재배 시스템에 구비된 포트구 및 상기 포트구에 장착되는 씨앗패키지의 형태를 예시한 단면도이다.
도 5는 식물 재배 시스템에 구비된 포트구 및 포트구 내부 구조를 예시한 단면도이다.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 발명에서, "또는" 또는 "및"의 사용은 별도의 표시가 없으면 "및/또는"을 의미한다. 게다가, "동반하는"이라는 용어뿐만 아니라 다른 형태, 예를 들어 "동반하다" 및 "동반되는"의 사용은 제한되지 않는다. 본 발명에 사용되는 섹션의 제목은 단지 체계화하기 위한 것이며 기술된 대상 물질을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 일실시예에서,

중공을 갖는 복수의 단이 수직 방향으로 적층된 포트타워;

도 1은 본 발명에 따른 식물 재배 시스템을 나타낸 구조도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 식물 재배 시스템은 중공을 갖는 복수의 단(110~130)이 수직 방향으로 적층되어 하나의 타워를 이루는 포트타워(100)를 포함하고, 상기 포트타워(100)에 양액을 공급하는 양액 공급관(200)과; 양액이 저장되고 상기 양액 공급관(200)과 연결된 양액 저장소(300)를 포함한다.

이때, 상기 복수의 단(110~130)은 1~1.5m의 평균 높이를 가질 수 있고, 외주면에 식물이 구비되도록 중공을 갖고 상측으로 경사지게 형성된 재배구(111)를 구비한다. 상기 재배구(111)는 각 단(110~130)에 2~6개씩 마련되되, 각 단(110~130)의 외주면에 서로 상이한 높이로 이격 배치될 수 있고, 단(110~130)의 수평 원주방향으로도 상호 이격될 수 있다. 구체적으로, 상기 재배구(111)는 단(110~130)의 외주면에 상측으로 30~60°의 각도를 이루도록 경사지게 분기될 수 있고, 각 단(110~130)에 2~5개, 바람직하게는 3~5개 구비될 수 있다. 하나의 예로서, 상기 재배구(111)는 각 단(110~130)에 45°로 기울어져 상측을 향하도록 4개가 서로 다른 위치에서 단(110~130)의 수평 원주 방향으로 90±5°의 각도로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 재배구(111)는 각 재배구(111)의 수평 및 대각선으로 심어진 식물간 이격거리를 최대로 확보할 수 있으므로, 하절기와 같은 고온기에도 재배구(111)와 포트타워 내부 공간의 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 재배구(111)가 구비된 각 단(110~130)은 외주면에 구비된 재배구(111)가 인접한 다른 단의 재배구(111)와 동일선 상에 위치하지 않도록 적층될 수 있다. 구체적으로, 재배구(111)를 구비하는 단(120)은 인접한 단(110 및 130), 즉, 위·아래에 적층된 단(110 및 130)의 재배구(111)가 동일선 상에 위치하지 않게 하기 위하여, 외주면에 구비된 재배구(111)와 인접한 단의 재배구(111)가 40~50°로 틀어져 위치하도록 적층될 수 있다. 경우에 따라서 인접한 단(110 및 130)의 재배구(111)와 동일선 상에 위치할 수 있으나, 이 경우 동일선 상에 위치한 재배구(111)들은 서로 일정한 간격, 구체적으로 이들 사이에서 식물이 자라는데 충분한 자리를 마련할 수 있는 거리 만큼 수직 방향으로 이격되어 있을 수 있다.

아울러, 상기 재배구(111)는 식물이 수직으로 성장할 수 있도록 단부에 포트타워와 수평이 되도록 구비된 포트구(112)를 더 포함할 수 있다. 상기 포트구(112)는 실제로 식물이 재배되는 영역으로서, 도 4에 나타낸 바와 같이 코코넛 배제 등을 포함하는 수경재배용 인공토양부(114)와 재배대상 식물의 씨앗을 포함하는 씨앗 식재(115)를 구비하는 씨앗패키지(116)를 상기 포트구(112)에 장착 및/또는 고정하여 식물을 재배할 수 있다. 이 경우, 상기 씨앗 식재(115)에 포함된 씨앗의 발아, 성장 및 수확까지 일괄적으로 수행 가능하고, 수확 후 씨앗패키지(116)를 교체함으로써 다른 종류의 식물을 재배할 수 있다.

또한, 상기 포트구(112)는 경우에 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이 식물의 뿌리를 고정하는 한편, 고정된 뿌리에 양액을 공급할 수 있도록 흡습성 소재로 구성된 3차원 메쉬망 구조체(119)로 내부가 채워질 수 있다. 여기서, 상기 흡습성 소재로는 경질의 합성수지 및/또는 그래스 울 등을 들 수 있다. 상기 포트구(112)는 흡습성 소재로 구성된 3차원 메쉬망 구조체(119)를 내부에 구비하여 양액을 오랜 시간 보유할 수 있으므로, 식물에 양액을 공급하는 효율이 증가할 수 있고, 교체가 가능하므로 식물 재배 시스템의 수명을 개선할 수 있다. 아울러, 상기 포트구(112)의 단부에는 식물을 고정시키고 동시에 양액이 외부로 유출되는 것을 방지하는 고정부재(118)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 고정부재(118)는 식물이 심어진 이전에 미리 구비될 수 있고, 경우에 따라서는 식물이 심어진 이후에 식물을 고정시키기 위하여 사용될 수 있다. 아울러, 상기 고정부재(118)는 상측면이 코팅된 형태를 가질 수 있으며, 이때 상기 코팅은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.

한편, 상기 3차원 메쉬망 구조체(119) 및 고정부재(118)에는 습도센서(미개시)가 구비될 수 있고, 상기 습도센서는 일정 시간 간격으로 포트구(112) 내의 습도를 측정할 수 있다.

상기 포트구(112)는 수직으로 성장한 식물을 고정시킬 수 있도록 외주면에 줄기고정부(113)를 더 포함할 수 있다. 상기 줄기고정부(113)는 하단의 포트구(112)에서 재배된 식물이 상단의 포트구(112)까지 자라는 경우 상기 식물의 줄기를 고정시키는 역할을 하며, 이를 통해 자라난 식물의 줄기가 무게를 못 이겨 꺾이거나 생육에 방해되는 것을 방지할 수 있으며, 외관을 보다 좋게 할 수 있다.

이와 더불어, 상기 포트타워는 내벽에 요철(117)을 포함할 수 있고, 구체적으로는 상기 포트타워를 구성하는 각 단(110~130), 보다 구체적으로는 각 단(110~130)에 구비된 재배구(111)와 포트구(112)의 내벽에는 요철(117)을 포함할 수 있다. 상기 요철(117)은 기화된 양액이 닿으면 액체로 변화시키는 기능을 하며, 액체로 변화된 양액은 포트타워 하부로 바로 떨어지지 않고 내벽에 머무르게 하는 효과를 구현할 수 있다. 이때, 상기 요철(117)은 포트타워 내벽에 일정한 거칠기를 부여할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로는 격자형, 그물형 등의 요철(117)을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 식물 재배 시스템은 상기 포트타워의 하부에 유체 연결되어 기화된 양액을 공급하는 양액 공급관(200)을 포함한다.

상기 양액 공급관(200)은 기화된 양액을 포트타워에 공급하는 기능을 수행하며, 이를 위하여 상기 포트타워(100)와 양액 저장소(300)에 유체 연결된 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 양액 공급관(200)은 포트타워(100)에서 재배되는 식물이 흡수하지 못한 양액이 포트타워(100) 아래로 흘러내리면 이를 다시 사용할 수 있도록 양액 저장소(300)를 기준으로 5~30°의 경사각을 갖도록 포트타워 하부에 연결될 수 있다. 본 발명은 양액 공급관(200)의 연결 경사각을 상기와 같이 제어함으로써 별도의 펌프나 장치없이 남은 양액을 용이하게 양액 저장소(300)로 포집시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 식물 재배 시스템은 식물에 공급될 양액을 저장하는 양액 저장소(300)를 포함한다. 상기 양액 저장소(300)는 양액을 보충시키기 위한 양액 주입구(301)를 구비할 수 있고, 수조 내부의 양액 양을 체크할 수 있는 수위센서(미개시)를 더 포함할 수 있다.

아울러, 상기 양액 저장소(300)는 초음파 진동체부(302)를 포함하고, 상기 초음파 진동체부(302)는 양액 저장소 (300)에 저장된 양액을 기화시키는 기능을 수행한다.

본 발명은 양액 저장소 (300)에 초음파 진동체부(302)를 구비하여 기화된 양액을 식물에 공급하는 구성을 가짐으로써 사용되는 양액의 양을 현저히 절감할 수 있어 식물 재배 시스템의 소형화가 가능하고, 종래 양액을 공급하기 위하여 사용된 펌프 등과 비교하여 소음을 방지하는 효과가 높은 이점이 있다.

나아가, 본 발명에 따른 식물 재배 시스템은 식물 재배 시스템 외부에 설치되고, 상기 포트구(112)의 습도센서와; 양액 저장소 (300)의 초음파 진동체부(302) 및 수위센서와 전기적으로 연결된 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 양액 저장소 (300)에 구비된 초음파 진동체부(302)의 운전을 모니터링 및 제어하는 한편, 양액 저장소 (300)의 수위센서가 측정한 값에 따라 양액의 공급여부를 출력부를 통해 사용자에게 안내하는 기능을 수행할 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 포트구(112)에 구비된 습도센서가 측정한 습도값에 따라 양액 저장소 (300)의 초음파 진동체부(302)의 운전여부를 결정하고 운전을 제어할 수 있다. 예컨대, 습도센서(미개시)에서 측정된 습도값이 기설정된 값 미만인 경우 양액 저장소 (300)의 초음파 진동체부(302)의 운전시간(예컨대, 10분 간격), 운전 강도 등을 증가시켜 기화된 양액을 포트타워에 즉각적으로 공급할 수 있으며; 측정된 습도값이 기설정된 값 초과하는 경우 초음파 진동체부(302)의 운전을 중단시킬 수 있다. 여기서, 상기 기설정값은 식물 재배 시스템에서 재배되는 식물의 종류나 계절 등에 따라 적절하게 적용될 수 있다. 아울러, 상기 제어부는 무선 제어가 가능할 수 있으며, 이를 위해 어플리케이션 등과 연동될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 식물 재배 시스템은 포트타워와 이격되어 재배구(111)에 구비된 식물에 빛을 조사하는 조명기기(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 조명기기는 포트타워에서 재배되고 있는 식물 중 포트타워에 가리어 부족한 광량을 보충하는데 사용될 수 있으며, 이러한 조명기기(500)로는 LED 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

아울러, 상기 포트타워는 상기 조명기기(500)에서 조사되는 광을 보다 균일하게 식물에 제공하기 위하여 포트타워를 회전시키는 회전부(400)를 포트타워 하단에 더 포함할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 식물 재배 시스템은 포트타워를 단독으로 포함하거나, 2~4개의 포트타워(101 내지 104)가 양액 공급관 (200)으로 양액 저장소 (300)와 유체 연결되어 모듈을 형성할 수 있다.

상기 모듈형의 식물 재배 시스템은 1개의 양액 저장소 (300)에 복수의 포트타워가 연결되어 좁은 면적에서도 다량의 식물을 재배할 수 있는 이점이 있다.

Claims

중공을 갖는 복수의 단이 수직 방향으로 적층된 포트타워;
상기 포트타워의 하부에 유체 연결되어 기화된 양액을 공급하는 양액 공급관;
상기 양액 공급관과 유체 연결되고, 양액을 저장하는 양액 저장소; 및
상기 양액 저장소 내에 구비되는 초음파 진동체부를 포함하고,
상기 복수의 단은 외주면에 식물이 구비되도록 상측으로 경사지게 형성되는 재배구를 구비하고,
상기 재배구는 식물이 수직으로 성장할 수 있도록 단부에 포트타워와 수평이 되도록 구비된 포트구를 더 포함하고,
상기 포트구는 내부가 흡습성 소재로 구성된 3차원 메쉬망 구조체로 채워진 구조를 갖고,
상기 포트타워는 내벽에 요철을 포함하는 식물 재배 시스템.
제1항에 있어서,
상기 재배구는 각 단에 2~6개씩 마련되되, 각 단의 외주면에 서로 상이한 높이로 이격 배치되는 식물 재배 시스템.
제1항에 있어서,
재배구가 구비된 단은 외주면에 구비된 재배구가 인접한 단의 재배구와 동일선 상에 위치하지 않도록 적층되는 식물 재배 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 포트구는 수직으로 성장한 식물을 고정시킬 수 있도록 외주면에 줄기고정부를 더 포함하는 식물 재배 시스템.
제1항에 있어서,
상기 양액 공급관은 양액 저장소를 기준으로 5~30°의 경사각을 갖도록 포트타워 하부에 연결되는 식물 재배 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
식물 재배 시스템은 포트타워와 이격되어 재배구에 구비된 식물에 빛을 조사하는 조명기기를 더 포함하는 식물 재배 시스템.
제1항에 있어서,
상기 포트타워는 하부에 포트타워를 회전시키는 회전부를 더 포함하는 식물 재배 시스템.
제1항에 있어서,
상기 포트타워는 2~4개가 양액 공급관으로 양액 저장소와 유체 연결되어 모듈을 구성하는 식물 재배 시스템.