KR102515375B1 - 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 공간의 활용을 통해 친환경적으로 영농을 실행할 수 있도록 된 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스는 시설 하우스(10)와, 상기 시설 하우스(10)의 하측 지중에 설치됨과 더불어 콘크리트 구조물로 이루어지는 공간부(20)를 포함하여 구성되고, 상기 공간부(20)의 상측에는 파이프 설치를 위한 설치공(21)이 형성되고, 상기 설치공(21)에는 시설 하우스(10)와 공간부(20)의 내부를 연통하기 위한 파이프(31, 32)가 설치되며, 상기 파이프는 시설 하우스(10)로부터 공간부(20)로 공기를 인입하기 위한 인입관(31)과, 공간부(20)로부터 시설 하우스(10)로 공기를 배출하기 위한 배출관(32)을 포함하고, 상기 인입관(31)에는 공기의 송풍을 위한 송풍기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스{ECO-FRIENDLY FACILITY HOUSE USING UNDERGROUND SPACE}

본 발명은 농업 등에 사용되는 시설 하우스에 관한 것으로, 특히 지하 공간의 활용을 통해 친환경적으로 영농을 실행할 수 있도록 구성된 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스에 관한 것이다.

최근에 이르러 작물이나 화훼 등을 시설 하우스에서 재배하는 영농 방식이 증가하고 있다. 시설 하우스는 노지 이외의 영농을 위한 시설이나 설비를 칭한다. 대표적인 시설 하우스로서 비닐 하우스나 온실 등이 있고, 최근에는 스마트팜의 확산과 더불어 공장형 농장 등이 주목받고 있다. 일반적으로 시설 하우스는 금속이나 합성수지 등의 견고한 재질로 프레임을 구성하고, 광투과성이 우수한 비닐이나 유리 등으로 외벽을 형성한 구조로 이루어진다.

일반적으로 식물의 성장에는 광, 물 및 영양분과 더불어 온도와 바람(통풍) 등이 요구된다. 이들은 노지 환경에서 자연적으로 식물에게 주어지는 것이다. 시설 하우스에서는 상기한 조건들을 잘 파악하여 부족한 경우에 이를 인위적으로 제공하게 된다. 통상 시설 하우스는 외벽을 투광성이 우수한 재질로 구성하고, 필요에 따라 추가적으로 LED 등의 보광등을 설치하게 된다. 또한, 관리자가 토양에 적정량의 비료를 공급함과 더불어 급수 시스템을 통해 안정적으로 물을 공급하게 된다. 따라서 시설 하우스는 오히려 노지 보다 식물의 성장 환경을 최적의 상태로 유지할 수 있다.

또한, 시설 하우스에서는 필요에 따라 난방 시설을 구비하여, 계절에 관계 없이, 즉 주위의 온도 환경과 무관하게 항상 작물을 재배할 수 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1348922호(명칭: 히트펌프를 이용한 시설하우스 냉난방 재배 시스템), 등록특허 제10-1371684호(명칭: 유체열 발생장치를 이용한 시설하우스 난방장치) 및 공개특허 제10-2022-0014155호(명칭: 시설하우스의 난방 보일러 시스템) 등에는 시설 하우스에 히트 펌프나 보일러를 설치하고, 이들로부터 발생되는 열을 이용하여 시설 하우스에 난방 기능을 제공하는 설비에 대하여 개시하고 있다.

또한, 등록특허 제10-1557787호(명칭: 지하수 열을 이용한 수막재배 시설하우스용 수막용수 재활용 시스템)와 공개특허 제10-2017-0061289호(명칭: 지하수 열원을 이용하여 냉난방을 수행하는 시설하우스 및 그 방법), 등록특허 제10-2179626호(명칭: 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 및 이 시공 방법) 및 등록특허 제10-1992308호(명칭: 스마트팜과 건축물 냉난방을 위한 단일 급수방식을 이용한 지열시스템 및 이의 시공 방법) 등에는 지하수 열을 이용하여 시설 하우스의 냉난방을 실행하는 시스템에 대하여 개시하고 있다.

그러나, 시설 하우스에 설치되는 냉난방 시스템은 대부분 전기나 화석 연료에 의존하기 때문에 설비의 유지 및 보수에 많은 비용이 소요되는 단점이 있다. 특히 이러한 냉난방 비용은 시설 하우스의 크기가 커짐에 따라 비약적으로 상승하여 농가에 과중한 부담을 주게 된다. 또한 지하수 열을 이용하는 냉난방 시스템의 경우에는 지하수를 열원으로서 사용하기 때문에 송배수관과 열교환기 등의 복잡한 설비가 요구되고, 열원으로부터 제공되는 에너지량에 한계가 존재하므로 대형의 시설 하우스에 적용하는데 한계가 존재한다.

특히 상기한 종래의 냉난방 시스템은 주로 식물의 온도 조건만을 고려하기 때문에 식물의 성장에 오히려 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 상기한 바와 같이 식물의 성장에는 온도와 더불어 통풍도 매우 중요하다. 시설 하우스는 냉난방을 실행하는 경우 에너지 손실을 막기 위해 시설 하우스 내부를 외부 환경과 최대한 차단하게 된다. 따라서 시설 하우스 내부에서는 공기의 유동, 즉 통풍이 거의 일어나지 않게 된다. 식물은 광이 제공되면 광합성을 실행한다. 광합성 작용에서 식물은 기공을 통해 이산화탄소를 흡수하고 산소와 수분을 배출하게 된다. 식물에 대해 통풍이 이루어지지 않으면 공기의 정체로 인하여 이산화탄소 부족이 발생되고, 이는 식물의 생장활동 저하를 초래할 수 있다. 더우기 식물의 생장 활동이 저하되면 식물의 증산 활동이 억제되고, 이는 뿌리를 통한 수분의 흡수력을 저하시킴으로써 식물의 과습 피해를 초래할 수 있다.

상기한 사정을 고려하여, 시설 하우스 내부에 별도로 송풍기를 설치하여 강제적으로 공기를 순환시키도록 하는 시스템이 소개된 바 있다. 그러나 전기나 화석 에너지를 이용한 냉난방은 기본적으로 시설 하우스의 내부 습도를 저하시킬 수 있고, 이러한 상태에서 강제 통풍까지 실행하게 되면 전체적으로 과도한 습도 저하가 초래될 수 있다. 식물은 주변 습도가 낮아지게 되면 기공을 닫아 수분 증발을 억제하게 되는데, 이는 식물의 수분 대사를 억제하여 과습 피해를 초래할 수 있다.

또한, 시설 하우스를 위한 냉난방 시스템은 통상 냉방을 위한 설비와 난방을 위한 설비가 개별적으로 요구되고, 특히 냉방을 위한 에너지 비용은 난방을 위한 것에 비해 많이 소요된다. 따라서 대부분의 시설 하우스의 경우에는 주로 난방 시스템만을 채용하고, 냉방 시스템의 경우에는 비교적 제한적으로 사용된다. 그런데, 시설 하우스는 비닐이나 유리 등에 의해 내부 환경이 외부와 상당부분 차단되어 통풍이 매우 제한되므로 특히 여름철의 경우 내부 온도가 과도하게 상승될 우려가 있다. 온도는 식물의 탄소동화작용, 호흡작용, 증산작용 등 생리적 작용에 영향을 준다. 식물의 생육 온도가 일정 온도, 예컨대 30도 이상으로 상승하게 되면 식물의 저장양분의 소모가 많아져서 웃자람이 발생되고 식물체가 약해진다.

한편, 등록특허 제10-1933491호(명칭: 시설 하우스용 냉 방풍 순환 시스템)에는 지열을 이용하여 시설 하우스의 온도를 조절하는 시스템이 개시되어 있다. 이는 시설 하우스의 하측 1.2~1.5m 깊이의 지중에 THP관으로 이루어지는 열교환관을 매설하고, 이 열교환관을 통해 시설 하우스의 실내 공기를 순환하도록 구성한 것이다. 그러나 상기 특허는 시설 하우스의 내부 공기를 열교환관을 통해 순환시키는 방식으로 순환 공기의 온도를 조절하게 되므로 시설 하우스의 온도 조절 능력에 제한이 존재한다. 즉, 상기 특허는 시설 하우스의 하부에 열교환관을 매설하게 되므로, 열교환관의 길이는 시설 하우스의 크기에 따라 정해진다. 따라서 시설 하우스의 크기가 작은 경우에는 열교환관의 길이가 작아지게 됨으로써 충분한 열교환 기능을 제공하지 못하게 된다. 또한, 상기 특허는 열교환관을 통해 송풍되는 공기의 양이 일정 이하로 제한되므로 시설 하우스의 크기가 일정 이상으로 커지는 경우에 효과적으로 대응할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 상기 특허는 시설 하우스 내부의 통풍을 효과적으로 실행할 수 없다는 문제가 있다. 즉, 시설 하우스의 효과적인 통풍을 위해서는 시설 하우스 내부를 통해 유동되는 공기의 양을 적절하게 조정하는 것이 필요하다. 그런데 상기 시스템은 효과적인 통풍을 위해 유동되는 공기의 양이나 그 유동 속도를 증가시키게 되면 열교환관을 통해 순환되는 공기의 유동 속도가 높아져서 열교환 능력이 현저하게 저하되는 문제가 있게 된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안해서 창출된 것으로서, 계절에 관계없이 작물에 대해 항상 최적의 생장 환경을 제공할 수 있는 시설 하우스를 제공함에 주된 기술적 목적이 있다.

또한, 본 발명은 지열을 이용하여 친환경적으로 시설 하우스의 온도를 적절하게 조정할 수 있는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스를 제공함에 다른 기술적 목적 있다.

또한, 본 발명은 시설 하우스 내부의 공기 유동을 효과적으로 실행할 수 있는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스를 제공함에 또 다른 기술적 목적 있다.

또한, 본 발명은 매우 간단한 구조로 이루어지고, 그 시공 및 유지 보수를 용이하게 실행할 수 있는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스를 제공함에 또 다른 기술적 목적 있다.

또한, 본 발명은 시설 하우스의 온도 및 통풍 제공과 더불어 영농을 위한 다양한 목적으로 활용할 수 있는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스를 제공함에 또 다른 기술적 목적 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스는 친환경적으로 작물을 재배할 수 있는 친환경 시설 하우스에 있어서, 시설 하우스와, 상기 시설 하우스의 하측 지중에 설치됨과 더불어 콘크리트 구조물로 이루어지는 공간부를 포함하여 구성되고, 상기 공간부의 상측에는 파이프 설치를 위한 설치공이 형성되고, 상기 설치공에는 시설 하우스와 공간부의 내부를 연통하기 위한 파이프가 설치되며, 상기 파이프는 시설 하우스로부터 공간부로 공기를 인입하기 위한 인입관과, 공간부로부터 시설 하우스로 공기를 배출하기 위한 배출관을 포함하고, 상기 인입관에는 공기의 송풍을 위한 송풍기가 구비되며, 상기 공간부는 1개 이상의 모듈화된 콘크리트 블록을 포함하여 구성되고, 상기 콘크리트 블록은 내부가 중공된 정방형 또는 장방형의 육면체로 구성되는 제1 내지 제3 콘크리트 블록 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제1 콘크리트 블록은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면에 각각 공기의 유동을 위한 통기공이 구비되고, 상기 제2 콘크리트 블록은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면 중 3개의 측면에 각각 통기공이 구비되며, 상기 제3 콘크리트 블록은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면 중 인접하는 2개의 측면에 각각 통기공이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 친환경 시설 하우스는 시설 하우스의 내부 온도를 측정하기 위한 온도센서와, 상기 온도센서의 검출 결과를 근거로 송풍기를 구동 제어하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인입관 또는 배출관은 공간부의 내측으로 연장되면서 설치되고, 상기 인입관과 배출관의 연장 길이는 상호 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인입관 또는 배출관은 상하 방향으로 가동이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출관에는 공기 정화용 살균필터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공간부에는 저장고가 추가로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공간부에는 저장고의 출입을 위한 도어가 구비되고, 공간부의 외측에는 상기 도어와 연결되는 진입로가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공간부의 내부에는 시설 하우스의 내측과 연결되는 진입로가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 친환경 시설 하우스는 집수정 또는 심정과, 상기 집수정 또는 심정과 연결되는 급수 파이프, 상기 집수정 또는 심정으로부터 급수 파이프를 통해 물을 펌핑하기 위한 펌프, 상기 급수 파이프와 연결되는 분기 파이프 및, 상기 분기 파이프에 설치되는 1개 이상의 노즐을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 급수 파이프에는 정수용 살균 필터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

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상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 시설 하우스의 하부 지중에 공간부가 구비된다. 공간부는 지열을 축적하고 시설 하우스에 지열을 공급하기 위한 지열 공급수단으로서 활용된다. 시설 하우스와 공간부는 파이프를 통해 연통되고, 파이프 중 적어도 하나의 파이프에는 시설 하우스로부터 공간부로 공기를 이송하기 위한 송풍기가 구비된다. 송풍기가 구동되면 시설 하우스와 공간부를 경유하면서 공기의 순환 흐름이 생성되고, 시설 하우스에는 공간부로부터 지열에 상당하는 온도를 갖는 공기가 공급된다. 이에 따라 시설 하우스는 별도의 에너지원을 사용하지 않고서도 내부 온도를 적절하게 유지할 수 있게 된다. 또한 시설 하우스를 통해 유동되는 공기의 흐름은 시설 하우스에서 재배되는 작물에 통풍 기능을 제공하게 된다.

첨부된 도면은 본 발명과 그 실시 예를 설명하기 위한 것이다. 따라서 발명의 효과적인 설명을 위해서 일부 구성이 과장되게 묘사되거나 생략될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스의 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에서 하우스(10)에 설치되는 파이프(31, 32)의 배치 구조의 일례를 나타낸 평면도.
도 3 및 도 4는 제1 실시 예의 변형 예를 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 7은 지하공간(20)을 구성하기 위한 콘크리트 블록(70: 70a~70c)의 일례를 나타낸 사시도.
도 8은 도 7에 나타낸 제1 내지 제3 콘크리트 블록(70a~70c)을 이용하여 공간부(20)를 구성하는 방법을 설명하기 위한 평면도.
도 9는 시설 하우스(10)와 공간부(20)의 다른 설치 예를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 10은 시설 하우스(10)와 공간부(20)의 또 다른 설치 예를 개략적으로 나타낸 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 설명한다. 다만 이하에서 설명하는 실시 예는 본 발명의 바람직한 구현 예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시 예의 예시는 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 실시할 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도면에서 토지(100)의 지면상에는 시설 하우스(10)가 설치된다. 본 발명에서 시설 하우스(10)의 구조 및 형상은 특정되지 않는다. 이하에서는 편의상 시설 하우스(10)를 하우스와 혼용하기로 한다. 시설 하우스(10)의 하측 지중에는 공간부(20)가 형성된다. 바람직하게 공간부(20)는 내부가 중공된 정방형 또는 장방형의 육면체 형상으로 구성되고, 그 면적은 시설 하우스(10)의 그것에 비해 동등 이상으로 설정된다. 공간부(20)는 바람직하게 콘크리트 등의 구조물로 형성된다, 여기서 공간이라는 용어는 공간부(20)의 구조적 특징을 물리적으로 표현한 것으로서, 공간부(20)는 기능적으로 지열을 저장 또는 축적하기 위한 지열 축적수단, 또는 시설 하우스(10)에 지열을 공급하기 위한 지열 공급수단으로서 채용된 것이다. 공간부(20)에 의한 지열 공급능력은 공간부(20)의 면적과 깊이, 즉 공간부(20)의 부피에 의해 설정된다. 공간부(20)의 크기를 크게 할수록 지열의 공급 능력은 제고될 것이다.

공간부(20)의 상측에는 하우스(10)의 내측 가장자리 부분을 따라 다수개의 설치공(21)이 마련되고, 여기에 통기를 위한 파이프(31, 32)가 설치된다. 파이프(31, 32)는 하우스(10)와 공간부(20) 사이의 원활한 공기 흐름을 위한 것으로서, 그 길이는 적절하게 설정된다. 바람직하게 파이프(31, 32)의 상측 단부는 물이나 흙 등의 이물질이 인입되지 않도록 하우스(10)의 상측으로 일정 길이 이상 돌출되도록 배치된다. 파이프(31, 32)의 지면으로부터의 높이는 하우스(10)에서 재배되는 작물의 크기나 작물에 작용하는 통풍 등을 고려하여 적절하게 설정된다. 또한, 바람직하게 파이프(31, 32)의 하측은 공간부(20) 내측으로 연장되어 그 단부는 공간부(20) 내부에 배치된다.

파이프(31, 32) 중 일측 파이프, 예컨대 파이프(31)에는 송풍팬(도시되지 않음)이 설치된다. 송풍팬은 바람직하게 하우스(10)로부터 공간부(20) 측으로 공기를 송풍할 수 있도록 설치 및 구동된다. 이하에서는 편의상 공간부(20)를 기준으로 하여, 송풍팬이 구비되어 하우스(10)로부터 공간부(20)로 공기를 인입하는 파이프(31)를 인입관이라 칭하고, 공간부(20)로부터 하우스(10)측으로 공기가 배출되는 파이프(32)를 배출관이라 칭한다.

도 2는 하우스(10)에 설치되는 파이프(31, 32)의 배치 구조의 일례를 나타낸 평면도이다. 도 2에서 하우스(10) 내부 가장자리 부분에는 다수개의 설치공이 마련되면서, 여기에 인입관(31)과 배출관(32)이 설치된다. 인입관(31)과 배출관(32)의 설치 위치나 그 설치 개수는 특정되지 않는다. 인입관(31)과 배출관(32)의 위치와 개수는 하우스(10) 내부의 온도 조절 능력과 통풍 방향을 고려하여 적절하게 설정된다. 또한, 도면에 구체적으로 나타내지 않았으나, 하우스(10) 내부에는 온도 센서와 송풍팬의 구동을 위한 콘트롤러가 구비된다. 콘트롤러는 온도 센서를 통해 하우스(10)의 내부 온도를 판정하고, 그 판정 결과에 근거해서 송풍팬을 적절하게 구동 제어하게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현 예에서 상기 배출관(32)에는 그 단부에 착탈가능하게 결합되는 마개가 구비될 수 있다. 마개는 배출관(32)의 단부를 선택적으로 차폐하는 방식으로 하우스(10) 내부의 통풍 방향이나 바람의 유동 세기를 조절하는데 활용될 수 있다. 또한, 다른 바람직한 구현 예에서, 상기 배출관(32)에는 공기 정화용 살균필터가 구비될 수 있다. 이러한 살균 필터는 특히 공간부(20) 내부에 존재할 수 있는 곰팡이균 등의 세균류가 하우스(10) 내부로 유입되는 것을 차단하는데 유효하게 적용될 수 있다.

도 1에서 인입관(31)에 구비되는 송풍팬이 구동되면, 하우스(10) 내부로부터 공간부(20)로 공기가 인입되면서 공간부(20) 내부의 공기 압력이 높아지게 된다. 공간부(20)의 공기압이 높아지게 되면 공간부(20)와 하우스(10)의 공기압 차이에 따라 공간부(20)로부터 하우스(10) 측으로 공기의 흐름이 발생된다. 인입관(31)을 통해서는 지속적으로 공기의 유입이 이루어지므로 이러한 공기 흐름은 배출관(32)을 통해서 이루어지게 된다. 한편, 하우스(10) 내부에서는 인입관(31)을 통해서 하우스(10) 내부의 공기가 인출되므로 인입관(31) 주변의 공기압은 점진적으로 낮아지게 된다. 이에 대하여 배출관(32) 주변은 배출관(32)을 통해 배출되는 공기에 의해 공기압이 높아지게 된다. 따라서 이러한 공기압 차이에 의해 배출관(32) 주변부로부터 인입관(31) 주변부 측으로 공기의 흐름이 생성된다. 이에 따라 하우스(10)와 공간부(20)에서는 도면에 점선으로 나타낸 바와 같이 인입관(31)과 배출관(32)을 통하면서 하우스(10)와 공간부(20)를 전체적으로 순환하는 공기의 유동이 생성된다. 이때 하우스(10)와 공간부(20)를 통해 순환하는 공기의 유동량 및 유동 속도는 송풍팬의 구동 제어를 통해 적절하게 설정할 수 있다..

또한, 도 1에서 공간부(20)는 지중에 설치되므로 공간부(20)의 내부 온도는 대략 지열과 동일한 수준, 즉 대략 15도 정도로 유지된다. 따라서 공간부(20)로부터 하우스(10)로 공급되는 공기, 즉 하우스(10) 내부를 순환하는 공기는 대략 15도 내외의 온도를 갖게 된다. 공간부(20)의 크기가 충분히 크다면 하우스(10)로 공급되는 공기의 온도는 그 공급량과 관계 없이 일정하게 유지될 수 있다. 그리고 이러한 공기 흐름은 하우스의 냉난방을 위해 충분히 활용될 수 있다.

상기 실시 예에서 공간부(20)는 하우스(10)의 하측에 설치된다. 따라서 하우스(10)의 크기가 커지는 경우 공간부(20)도 그에 대응하여 크게 마련될 수 있다. 또한 하우스(10)의 크기가 매우 작은 경우에는 공간부(20)의 깊이를 크게 하는 방법으로 공간부(20)의 크기를 적정하게 유지할 수 있다. 따라서 상기 실시 예에서는 공간부(20)를 통해 하우스(10) 내측으로 충분한 양의 냉난방 공기를 제공할 수 있게 된다. 또한, 상기 실시 예에서는 공간부(20)와 하우스(10)를 경유하면서 공기의 유동이 생성되고, 이러한 공기의 유동량 및 속도는 송풍팬의 구동을 통해 적절하게 제어할 수 있게 된다. 따라서 상기 실시 예에 의하면, 하우스(10) 내부의 냉난방과 더불어 작물을 위한 효과적인 통풍 기능을 제공할 수 있게 된다. 또한, 상기 실시 예에서는 하우스(10)과 공간부(20)를 순환하는 공기의 유동 경로에 살균필터를 설치함으로써 하우스(10) 내부의 공기를 정화할 수 있게 된다. 따라서 하우스(10) 내부에 곰팡이류 등의 세균류가 번식하는 것을 억제하여 작물의 보다 효과적인 친환경 재배를 도모할 수 있게 된다.

도 3은 상술한 제1 실시 예의 변형 예를 설명하기 위한 단면도이다. 본 예에 있어서는 배출관(32a)이 공간부(20)의 하부로 연장되어 공기 인입구가 공간부(20)의 바닥면에 인접하게 배치된다. 주지된 바와 같이 온도가 높은 공기는 대류현상에 의해 상대적으로 온도가 낮은 공기에 비해 상측에 위치한다. 하절기의 경우, 즉 공간부(20)를 냉방용으로 운용하는 경우, 인입구(21)를 통해 공간부(20)로 인입되는 공기는 공간부(20) 내부에 존재하는 공기에 비해 상대적으로 온도가 높게 설정된다. 이러한 인입 공기는 공간부(20)의 상측에 위치하게 된다. 그리고 배출관(32a)을 통해서는 공간부(20)의 저부에 위치하는 공기, 즉 공간부(20) 내에서 온도가 가장 낮은 공기가 배출되게 된다. 물론, 동절기와 같이 공간부(20)를 난방용으로 운용하는 경우에는 인입관(31)의 공기 배출구를 공간부(20)의 바닥면에 근접하게 배치하고, 배출관(32a)의 공기 인입구는 공간부(20)의 상부에 배치하여 공간부(20) 내에서 가장 온도가 높은 공기가 하우스(10)측으로 배출되도록 하는 것이 바람직할 것이다. 본 구현 예에서는 인입관(31)의 공기 배출구와 배출관(32a)의 공기 인입구의 위치를 적절하게 배치함으로써 공간부(20)를 전체적이면서 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

도 4는 상술한 제1 실시 예의 다른 변형 예를 설명하기 위한 단면도이다. 본 예에 있어서는 인입관(31a)과 배출관(32a) 모두 공간부(20)의 하부로 연장되어 인입관(31a)의 공기 배출구와 배출관(32a)의 공기 인입구가 공간부(20)의 바닥면에 인접하게 배치된다. 본 구현 예는 공간부(20)를 크게 형성하는 경우에 바람직하게 적용될 수 있다. 즉, 도 3의 구현 예에서 인입관(31)은 공간부(20)의 일측 가장자리 부분에 위치하고, 배출관(32a)은 인입관(31)과 대향하는 공간부(20)의 타측 가장자리 부분에 위치한다. 따라서, 인입관(31)과 배출관(32a) 사이의 거리가 일정 이상 긴 경우, 하절기에 인입관(31)을 통해서 인입되는 공기는 공간부(20)의 상부에 위치하고, 배출관(32a)을 통해서는 그 주변의 공기 위주로 배출이 이루어지므로 인입관(31)의 하부에 위치하는 공간의 활용성이 비교적 낮게 된다. 본 예에 있어서는 인입관(31a)을 통해서 인입되는 온도가 높은 공기가 인입관(31a) 하부의 공간을 통해 상부로 대류되는 과정에서 일정 이상 냉각이 이루어지게 되므로 공간부(20)의 전체적인 공간 활용성이 제고된다.

본 발명에서 인입관(31) 및 배출관(32)의 길이와, 이들 각각의 배출구 및 인입구의 설치 위치는 특정되지 않는다. 이들은 시설 하우스(10)의 구조나, 재배하는 작물의 종류, 공간부(20)의 크기 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 바람직한 구현 예에서, 인입관(31)과 배출관(32)은 관리자가 필요에 따라 상하 방향으로 가동할 수 있도록 구성된다. 이는 예컨대 일반적인 파이프 고정용 클램프를 채용하여 용이하게 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 실시 예에 있어서는 공간부(20) 내부에 저장고(55)가 마련된다. 저장고(55)의 일측에는 관리자가 저장고(55)로 진입하기 위한 도어(51)가 마련된다. 도어(51)의 외측에는 진입로(50)로서 예컨대 계단이 설치된다. 바람직하게 진입로(50)는 공간부(20)의 외측 이외에 공간부(20)의 내측에 마련될 수 있다. 이 경우에는 관리자가 하우스(10)의 내부를 통해 저장고(55)에 접근하게 될 것이다. 상기 저장고(55)는 공간부(20)와 마찬가지로 지중에 설치되므로 저장고(55)의 온도는 대략 15도 내외에서 안정적으로 유지된다. 즉, 저장고(55)는 저온 저장고로서 활용될 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현 예에서 공간부(20)는 그 자체가 전체적으로 저장고로서 활용할 수 있다. 특히 공간부(20)는 하우스(10)와 공간부(20)를 경유하면서 전체적으로 공기의 유동이 발생되므로, 공간부(20)는 대체적으로 그 습도가 양호하게 유지된다. 공간부(20)는 매우 양호한 저온 저장고로서 활용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 실시 예에 있어서는 시설 하우스에 집수정, 보다 바람직하게는 심정(60)이 설치된다. 도면에는 심정(60)이 공간부(20)의 하측에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 심정(60)의 설치 위치는 특정되지 않는다. 심정(60)에는 집수된 물, 즉 지하수를 펌핑하기 위한 펌프(61)가 설치된다. 펌프(61)는 콘트롤러에 의해 구동이 제어된다. 펌프(61)에는 펌핑된 물을 하우스(10)로 이송하기 위한 급수관(62)이 결합된다. 다른 바람직한 구현 예에서 급수관(62)에는 급수되는 물로부터 각종 세균이나 바이러스 등을 제거하기 위한 정수용 살균필터가 설치된다. 이때 살균필터로서는 예컨대 트리아이오다이드 수지(triiodide resin)가 구비된 것을 바람직하게 채용할 수 있다. 급수관(62)은 공간부(20)의 설치공(23)을 통해서 하우스(10) 내부 공간으로 연장된다. 급수관(62)에는 적어도 1개 이상의 분기관(63)이 연결되고, 각 분기관(63)에는 다수의 노즐(65)이 설치된다. 노즐(65)로서는 바람직하게 분무 노즐이 채용된다.

심정(60)은 하우스(10) 내부의 보다 효과적인 온도 조절과, 하우스(10)의 적절한 습도 조절을 위해 사용될 수 있다. 이때 하우스(10) 내부에는 적절한 습도 조절을 위해 습도계가 구비될 수 있다. 콘트롤러는 하우스(10)의 내부 상태에 따라 펌프(61)의 구동을 적절하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 콘트롤러는 인입관(31)에 구비되는 송풍기를 구동할 때 펌프(61)를 함께 구동하거나, 또는 송풍기의 구동에도 불구하고 하우스(10) 내부의 작물이 고온 피해를 입을 우려가 있을 때 선택적으로 펌프(61)를 구동할 수 있다. 또한, 콘트롤러는 하우스(10)의 내부 습도가 일정 이하로 저하되는 경우에는 송풍기의 구동과 무관하게 펌프(61)을 구동하게 된다.

본 실시 예에 있어서는 지하공간(20)을 통해 축적된 지열과, 심정(60)을 통해서 얻어지는 지열을 복합적으로 사용하여 하우스(10)의 온도 및 습도와 더불어 그 통풍을 최적의 상태로 조절할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 6의 실시 예에서, 지하공간(20)은 다양한 방식으로 구현할 수 있다. 예를 들어, 지하공간(20)은 상기한 바와 같이 통상적인 콘크리트 구조물로 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 구현 예에서 지하공간(20)은 모듈화된 콘크리트 블록을 이용하여 구현할 수 있다, 도 7은 지하공간(20)을 구성하기 위한 콘크리트 블록(70: 70a~70c)의 일례를 나타낸 사시도이다. 도면에서 제1 내지 제3 콘크리트 블록(70: 70a~70c)은 내부가 중공된 정방형 또는 장방형의 육면체로 구성된다. 이 중, 제1 콘크리트 블록(70a)은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면에 각각 공기의 유동을 위한 통기공(71)이 설치된다. 제2 콘크리트 블록(70b)은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면 중 3개의 측면에 각각 통기공(71)이 설치된다. 그리고 제3 콘크리트 블록(70c)은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면 중 인접하는 2개의 측면에 각각 통기공(71)이 설치된다.

도 8은 상기한 제1 내지 제3 콘크리트 블록(70a~70c)을 이용하여 공간부(20)를 구성하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다. 본 실시 예에서 공간부(20)를 구성하기 위해서는 우선 시설 하우스(10)를 설치할 장소에 적절한 넓이와 깊이로 터파기 및 다지기를 실행하여 공간부(20)를 위한 설치 공간을 마련한다.

그리고 설치 공간에 도 8에 나타낸 바와 같이 콘크리트 블록(70a~70c)을 배치한다. 콘크리트 블록(70a~70c)을 배치하는 경우에는 4개의 모서리 부분에 제3 콘크리트 블록(70c)이 배치되고, 이들 제3 콘크리트 블록(70c) 사이의 외곽 부분에 제2 콘크리트 블록(70b)이 배치되도록 한다. 제2 및 제3 콘크리트 블록(70b, 70c)을 배치하는 경우에는 밀폐된 측면이 외측에 위치하도록 배치한다. 그리고 제2 및 제3 콘크리트 블록(70b, 70c)으로 에워싸여지는 내부 공간에 제1 콘크리트 블록(70a)이 배치되도록 한다.

제1 내지 제3 콘크리트 블록(70a~70c)의 배치가 종료되면, 인접하는 콘크리트 블록을 예컨대 앵커볼트 등을 이용하여 상호 견고하게 고정한다. 또한, 이때 인입관(31)과 배출관(32)의 위치를 고려하여 콘크리트 블록(70)의 상면에 설치공(21)을 형성한다. 물론, 설치공(21)은 바람직하게 콘크리트 블록(70)을 제조할 때 미리 형성할 수 있다.

이어, 설치공(21)에 인입관(31)과 배출관(32)을 위한 파이프를 체결하고, 제1 내지 제3 콘크리트 블록(70a~70c)의 상면 및 측면에 전체적으로 예컨대 방수포 등을 설치하여 콘크리트 블록(70a~70c)의 내측으로 물이나 흙 등의 오물이 침투하는 것을 방지한다. 그리고 최종적으로 제1 내지 제3 콘크리트 블록(70a~70c)의 상면 및 측면에 되메우기를 실행하여 공간부(20)를 설치하게 된다. 이후에는 공간부(20)의 상측에 통상적인 방법을 통해 시설 하우스(10)를 설치하게 된다.

한편, 본 발명에서 시설 하우스(10)와 공간부(20)는 다양한 방식으로 설치 및 결합될 수 있다. 도 9는 시설 하우스(10)와 공간부(20)의 다른 설치 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 또한, 본 도면에서 상술한 실시 예와 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다. 본 실시 예에 있어서는 복수개의 시설 하우스(10)의 하측에 단일의 공간부(20)를 형성한다. 이때 공간부(20)의 넓이는 바람직하게 모든 하우스(10)의 면적을 포함할 수 있는 크기로 설정된다. 그리고 하우스(10)와 공간부(20)의 사이에는 상술한 실시 예와 마찬가지로 각각 인입관(31)과 배출관(32)을 설치한다. 특히, 인입관(31)과 배출관(32)을 설치하는 경우에는 공간부(20)의 공간 활용성을 고려하여, 인접하는 하우스(10)는 인입관(31) 또는 배출관(32)이 상호 인접하게 배치되도록 한다. 이는 하나의 하우스(10)로부터 공간부(20)로 인입되는 공기가 바로 인접하는 하우스(10)로 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다.

본 실시 예에 있어서는 복수의 하우스(10)에 대해 단일의 공간부(20)를 구성하게 되므로, 공간부(20)의 설치 비용을 저감할 수 있게 된다. 또한 하우스(10) 사이의 유휴 공간을 포함하여 하우스(10)의 전체적인 설치면적을 근거로 공간부(20)를 구성할 수 있으므로 공간부(20)의 크기를 최대한 크게 형성할 수 있게 된다. 본 실시 예는 다수개의 시설 하우스(10)를 운용하는 경우에 효과적으로 적용할 수 있다.

도 10은 시설 하우스(10)와 공간부(20)의 또 다른 설치 예를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 이는 농가 주택에서 시설 하우스를 운용하는 경우를 고려한 것이다. 또한, 본 실시 예에서 상술한 실시 예와 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 본 실시 예에서 농가 주택(90)의 하부 지중에는 공간부(20)가 마련되고, 농가 주택(90)의 상부에는 시설 하우스(10)가 설치된다. 이때 시설 하우스(10)로서는 바람직하게 수경재배를 위한 시설 하우스가 채용된다. 그리고 시설 하우스(10)와 공간부(20)의 사이에는 농가 주택(90)을 통과하면서 인입관(31)과 배출관(22)이 설치된다. 본 실시 예에서 하우스(10)를 위한 공간부(20)의 활용은 상술한 실시 예와 동일하게 이루어진다. 더우기, 본 실시 예에서는 농가 주택(90)의 냉난방을 위해 시설 하우스(10)와 동일한 방식으로 공간부(20)를 활용할 수 있다.

이상으로 본 발명에 따른 실시 예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 다양한 방식으로 변형 및 적용이 가능하다. 예를 들어, 도 4 내지 도 6에 나타낸 변형 예 및 실시 예는 도 9 및 도 10에 나타낸 실시 예에도 동일한 방식으로 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 작물 재배를 위한 시설 하우스 이외에 축사 등의 시설 하우스에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

10: 시설 하우스, 20: 공간부,
21: 설치공, 31: 인입관,
32: 배출관, 100: 토지.

Claims (15)

1. 친환경적으로 작물을 재배할 수 있는 친환경 시설 하우스에 있어서,
   시설 하우스와,
   상기 시설 하우스의 하측 지중에 설치됨과 더불어 콘크리트 구조물로 이루어지는 공간부를 포함하여 구성되고,
   상기 공간부의 상측에는 파이프 설치를 위한 설치공이 형성되고,
   상기 설치공에는 시설 하우스와 공간부의 내부를 연통하기 위한 파이프가 설치되며,
   상기 파이프는 시설 하우스로부터 공간부로 공기를 인입하기 위한 인입관과, 공간부로부터 시설 하우스로 공기를 배출하기 위한 배출관을 포함하고,
   상기 인입관에는 공기의 송풍을 위한 송풍기가 구비되며,
   상기 공간부는 1개 이상의 모듈화된 콘크리트 블록을 포함하여 구성되고,
   상기 콘크리트 블록은 내부가 중공된 정방형 또는 장방형의 육면체로 구성되는 제1 내지 제3 콘크리트 블록 중 적어도 하나를 포함하며,
   상기 제1 콘크리트 블록은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면에 각각 공기의 유동을 위한 통기공이 구비되고, 상기 제2 콘크리트 블록은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면 중 3개의 측면에 각각 통기공이 구비되며, 상기 제3 콘크리트 블록은 상면과 하면은 밀폐되면서 4개의 측면 중 인접하는 2개의 측면에 각각 통기공이 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
2. 제1항에 있어서,
   시설 하우스의 내부 온도를 측정하기 위한 온도센서와,
   상기 온도센서의 검출 결과를 근거로 송풍기를 구동 제어하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
3. 제1항에 있어서,
   상기 인입관 또는 배출관은 공간부의 내측으로 연장되면서 설치되고,
   상기 인입관과 배출관의 연장 길이는 상호 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 인입관 또는 배출관은 상하 방향으로 가동이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
5. 제1항에 있어서,
   상기 배출관에는 공기 정화용 살균필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
6. 제1항에 있어서,
   상기 공간부에는 저장고가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
7. 제6항에 있어서,
   상기 공간부에는 저장고의 출입을 위한 도어가 구비되고,
   공간부의 외측에는 상기 도어와 연결되는 진입로가 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
8. 제1항 또는 제6항에 있어서,
   상기 공간부의 내부에는 시설 하우스의 내측과 연결되는 진입로가 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
9. 제1항에 있어서,
   집수정 또는 심정과,
   상기 집수정 또는 심정과 연결되는 급수 파이프,
   상기 집수정 또는 심정으로부터 급수 파이프를 통해 물을 펌핑하기 위한 펌프,
   상기 급수 파이프와 연결되는 분기 파이프 및,
   상기 분기 파이프에 설치되는 1개 이상의 노즐을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
10. 제9항에 있어서,
    상기 급수 파이프에는 정수용 살균필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 공간을 활용한 친환경 시설 하우스.
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