KR102544547B1 - 배양액 공급이 자동화된 스마트 수경재배장치 - Google Patents

배양액 공급이 자동화된 스마트 수경재배장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배양액 공급이 자동화된 스마트 수경재배장치에 관한 것으로서, 제1배양액과 제2배양액이 공급되어 혼합되는 배양액공급탱크; 상기 배양액공급탱크로부터 배양액이 공급되는 재배베드; 및 상기 배양액공급탱크 및 상기 재배베드에 연통된 상태에서 상기 배양액공급탱크로부터 유동되는 배양액이 상기 재배베드로 유동되도록 구성된 배양액공급관을 포함하는 스마트 수경재배장치에 관한 것이다.

Description

배양액 공급이 자동화된 스마트 수경재배장치{A smart hydroponics with automated nutrient solution supply}
본 발명은 배양액 공급이 자동화된 스마트 수경재배장치에 관한 것으로서, 칼슘 성분 등의 적정 배양액성분의 농도, 적정 산소 농도, 적정 pH 값 등 적정 필요조건이 충족된 상태의 배양액이 재배베드에서 재배되는 식물에 공급됨에 있어서, 펌프의 고장 또는 오작동에 불구하고 배양액 공급이 지속적으로 이루어질 있는 스마트 수경재배장치에 관한 것이다.
일반적으로 각종 식물은, 수분 및 산소가 잘 통하며 양분이 있는 토양으로 이루어지는 논과 밭 등의 노지에서 씨앗을 파종하거나 모종을 심어서 재배한다.
그런데 최근에는 토양과 무관하게 액체상태인 배양액을 사용하여 식물을 재배하는 수경재배에 관한 기술이 각광을 받고 있다. 이러한 수경재배는 각종 성장촉진제 및 영양제를 희석시킨 배양액을 공급함으로써 각종 병충해로부터 식물을 보호할 수 있고, 식물의 성장속도를 인위적으로 촉진시켜 인체에 유해한 농약을 사용하지 않고도 단기간 내에 많은 수확량을 얻을 수 있는 이점이 있어 현재 널리 이용되고 있다.
통상의 수경재배장치는 원수에 배양분 농축액을 혼합하여 배양분이 희석된 상태의 배양액을 형성하고, 형성된 배양액을 식물 쪽으로 공급한 후 배수된 배양액을 다시 식물 쪽으로 펌핑시키는 배양액 순환방식을 채용하는 경우가 많다.
종래기술인 대한민국 공개특허번호 제10-2018-0002113호를 살펴본다. 종래기술은 식물의 재배에 부합하는 배양액을 자동적으로 조성하여 공급할 수 있는 스마트 수경재배장치에 관한 것이다.
그러나, 상술한 종래기술은 배양액을 조성함에 있어 원료 배양액이 자동적으로 혼합되는 기술적 특징만이 개시되어 있을 뿐, 자원 또는 에너지 측면에서 효율적으로 배양액의 적정 필요조건을 어떻게 충족시킬 수 있는지에 대한 기술적 특징을 개시하고 있지 않다.
다른 종래기술인 대한민국 공개특허번호 제10-2022-0091077호를 살펴본다. 종래기술은 식물의 생장에 따른 크기 변화에 따라 이웃한 식물과의 이격 거리를 변화시킬 수 있는 수경재배장치에 관한 것이다.
그러나, 상술한 다른 종래기술은 어느 한 종류의 식물 재배에만 적용될 수 있도록 구성되어 있으며, 생장의 형태가 다른 식물에 적용되기 위해서는 구성요소의 변경되어야 하는 문제점이 있다. 즉, 생장의 형태가 다른 다종류의 식물에 적용될 수 있는 기술적 특징을 개시하고 있지 않다.
또 다른 종래기술인 대한민국 공개특허번호 제10-2021-0085661호를 살펴본다. 종래기술은 모듈화된 수경재배장치로서, 주변환경과 공간에 맞춰 선택적으로 수경재배장치를 제조할 수 있고, 세척시 수경재배장치를 모듈별로 분리하여 원활한 세척이 이루어질 수 있는 기술적 특징을 개시하고 있다.
그러나, 상술한 또 다른 종래기술에서는 세척시 수경재배장치를 모듈별로 분리해야 하는 수고스러움이 따르게 되는 문제점이 있으며, 나아가 일단 설치되면 고정된 상태에서 장기간 지속되어야 하는 대형 수경재배장치에서는 그 적용에 한계가 있다.
나아가, 기존 종래기술에 따라 배양액이 자동으로 순환되는 방식으로 식물에 배양액을 공급하고 있지만, 자동으로 배양액이 순환되는 과정을 전제로 하고 있을 뿐, 자동 순환 과정 중 문제가 발생된 경우에 이를 대처할 보조수단 등에 대한 기술적 특징을 전혀 개시하고 있지 않다.
따라서, 생장의 형태나 뿌리의 길이 등이 다른 다종류의 식물 재배에 적용될 수 있고, 설치된 상태에서 재배베드의 세척이 효율적으로 진행될 수 있고, 배양액 자동순환 과정 중에 문제가 발생된 경우 이를 자동적으로 제어부의 판단으로 대처할 수 있으며, 나아가 효율적으로 배양액의 적정 필요조건을 충족시킬 수 있는 등 전체적으로 자동화된 수경 재배장치에 대한 기술적 특징이 절실히 필요한 실정이다.
상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 생장의 형태나 뿌리의 길이 등이 다른 다종류의 식물 재배에 적용될 수 있고, 설치된 상태에서 재배베드의 세척이 효율적으로 진행될 수 있고, 배양액 자동순환 과정 중에 문제가 발생된 경우 이를 자동적으로 제어부의 판단으로 대처할 수 있으며, 나아가 자원 또는 에너지 측면에서 효율적으로 배양액의 적정 필요조건을 충족시킬 수 있는 등 전체적으로 자동화된 수경 재배장치를 제안하고자 한다.
상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는, 제1배양액과 제2배양액이 공급되어 혼합되는 배양액공급탱크(100); 상기 배양액공급탱크(100)로부터 배양액이 공급되는 재배베드(200); 및 상기 배양액공급탱크(100) 및 상기 재배베드(200)에 연통된 상태에서 상기 배양액공급탱크(100)로부터 유동되는 배양액이 상기 재배베드(200)로 유동되도록 구성된 배양액공급관(120)을 포함하며,
상기 배양액공급관(120)은, 상기 배양액공급탱크(100)에 연통된 제1지류공급관(121) 및 제2지류공급관(122); 및 상기 제1지류공급관(121) 및 상기 제2지류공급관(122)에 연통된 본류공급관(124)을 포함하며,
상기 제1지류공급관(121) 또는 상기 제2지류공급관(122)으로부터 유동된 배양액이 상기 본류공급관(124)으로 유동되어 상기 재배베드(200)로 유동될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1지류공급관(121)과 제2지류공급관(122)은 서로 분리된 상태로 각각 상기 배양액공급탱크(100)에 연통될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1지류공급관(121)에 장착된 제1지류공급펌프(121-1) 및 제1지류공급전자밸브(121-2); 상기 제2지류공급관(122)에 장착된 제2지류공급펌프(122-1) 및 제2지류공급전자밸브(122-2); 상기 제1지류공급관(121)에 장착되되, 상기 제1지류공급펌프(121-1)와 상기 제1지류공급전자밸브(121-2) 사이에 장착되는 제1지류공급수압센서(121-3); 상기 제2지류공급관(122)에 장착되되, 상기 제2지류공급펌프(122-1)와 상기 제2지류공급전자밸브(122-2) 사이에 장착되는 제2지류공급수압센서(122-3); 및 상기 제1지류공급펌프(121-1), 제1지류공급전자밸브(121-2), 제2지류공급펌프(122-1), 제2지류공급전자밸브(122-2), 제1지류공급수압센서(121-3) 및 제2지류공급수압센서(122-3)에 전기적으로 연결된 제어부(500)를 더 포함하며,
상기 제1지류공급관(121)으로 유동되는 배양액이 상기 제1지류공급펌프(121-1), 제1지류공급수압센서(121-3) 및 제1지류공급전자밸브(121-2)를 순차적으로 거치면서 유동되는 상태에서, 상기 제1지류공급수압센서(121-3)에 의해 측정된 수압이 기설정된 수압 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부(500)의 제어에 의해 상기 제1지류공급펌프(121-1)의 작동이 중지되고 상기 제1지류공급전자밸브(121-2)가 폐쇄되면서, 상기 제2지류공급펌프(122-1)가 작동되고 상기 제2지류공급전자밸브(122-2)가 개방되어 상기 제2지류공급관(122)으로 배양액이 유동될 수 있다.
바람직하게는, 일단이 상기 제1지류공급관(121)에 연통되되 상기 제1지류공급펌프(121-1)와 상기 제1지류공급전자밸브(121-2) 사이의 제1지류공급관(121)에 연통되고, 타단이 상기 배양액공급탱크(100)에 연통되는 제1피드백관(121-4); 및 상기 제1피드백관(121-4)에 장착된 제1피드백전자밸브(121-5)를 더 포함하며,
상기 제1피드백전자밸브(121-5)가 전기적으로 상기 제어부(500)에 연결되며,
상기 제1지류공급수압센서(121-3)에 의해 측정된 수압이 기설정된 수압 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부(500)의 제어에 의해 상기 제1피드백전자밸브(121-5)가 개방되어 상기 제1지류공급관(121)에서 상기 제1피드백관(121-4)으로 배양액이 유동될 수 있다.
바람직하게는, 상기 재배베드(200)의 하우징(20)에 장착된 온습도센서(22); 및 상기 하우징(20)에 장착되어 상기 재배베드(200)에 위치된 식물의 상태를 촬영하는 카메라(24)를 더 포함하며,
상기 온습도센서(22) 및 카메라(24)가 전기적으로 제어부(500)에 연결되며,
식물 상태에 대한 데이터가 상기 제어부(500)에 저장된 상태에서, 상기 카메라(24)로 촬영된 식물의 상태와 상기 제어부(500)에 저장된 식물의 상태가 상기 제어부(500)에서 비교되어, 상기 카메라(24)로 촬영된 식물의 상태와 상기 제어부(500)에 저장된 식물의 상태에 일정 범위의 차이가 발생되었다고 상기 제어부(500)에서 판단되는 경우, 또는 상기 온습도센서(22)에서 센싱된 온도 및 습도 중 어느 하나 이상이 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부(500)의 제어에 의해 상기 제1지류공급펌프(121-1)의 작동이 중지되고 상기 제1지류공급전자밸브(121-2)가 폐쇄되면서, 상기 제2지류공급펌프(122-1)가 작동되고 상기 제2지류공급전자밸브(122-2)가 개방되어 상기 제2지류공급관(122)으로 배양액이 유동될 수 있다.
본 발명에 따라, 배양액의 적정 필요조건을 충족시키는데 있어서, 자동으로 배출된 배양액이 순환되어 효율적으로 사용될 뿐만 아니라, 재배베드로 공급되기 직전의 배양액에 에어가 혼합되도록 하는 바, 자원 또는 에너지 측면에서 효율적으로 충족시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 재배베드를 구성하는 구성요소로 인하여 하나의 재배베드에서 생장의 형태나 뿌리의 길이 등이 다른 다종류의 식물이 재배될 수 있어 수경재배장치의 효율성이 더욱 증대된다.
나아가, 고정된 상태로 설치된 상태에서 재배베드 상으로 베드세척부가 이동되면서 재배베드가 세척되는 바, 수경재배장치의 세척이 효율적으로 진행될 수 있다.
나아가, 식물의 생장 상태, 온습도 또는 배양약공급관의 수압 등으로 배양액 순환 과정 중의 문제점을 자동적으로 파악할 수 있고, 문제점에 대한 대처 수단이 구비되어 그러한 문제점이 자동적으로 해결될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 수경재배장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에서 재배베드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 다종류의 식물 재배에 적용될 수 있는 재배베드의 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에서 재배베드의 위에 설치되어 재배베드의 내측을 세척하는 베드세척부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 배양액이 지속적으로 재배베드에 공급될 수 있도록 구성된 배양액의 공급에 필요한 구성요소를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 다단 형태의 재배베드가 수경재배프레임에 장착되는 상태와 식재판이 안착되는 재배베드의 안착대가 변경되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 스마트 수경재배장치의 구성요소를 설명한다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 배양액공급탱크(100), 재배베드(200), LED등(300), 배출배양약저장탱크(400), 제어부(500) 및 베드세척부(600)를 포함할 수 있다.
배양액공급탱크(100)에서 혼합된 배양액이 식물이 재배되는 재배베드(200)에 공급되고, 재배베드(200)에서 재배되는 식물에 LED등(300)에 의한 빛이 조사되고, 재배베드(200)를 거친 후 재배베드(200)에서 배출된 배양액이 배출배양액저장탱크(400)로 유동될 수 있다. 제어부(500)는 본 발명에 따른 스마트 수경재배장치의 작동을 제어하며, 베드세척부(600)의 작동에 의해 재배베드(200)의 내측이 세척될 수 있다.
도 1을 참조하여 칼슘 성분 등의 적정 배양액성분의 농도, 적정 산소 농도, 적정 pH 값 등 식물 생장에 필요한 적정 필요조건을 갖춘 배양액을 자원 및 에너지 측면에서 효율적으로 구비시킬 수 있는 기술적 특징에 대해서 설명한다.
각각 펌프의 작동으로 배양액공급탱크(100)에 제1배양액저장부(102)로부터 공급되는 제1배양액 및 제2배양액저장부(103)로부터 공급되는 제2배양액이 공급될 수 있다. 제1배양액 및 제2배양액은 배양액A 및 배양액B일 수 있다.
나아가, 각각 펌프의 작동으로 pH조절제저장부(104)에서 pH조절제가 배양액공급탱크(100)로 공급될 수 있으며, 원수저장탱크(101)에 저장된 원수가 배양액공급탱크(100)에 공급될 수 있다.
이러한 원수, 제1배양액, 제2배양액 및 pH조절제가 배양액공급탱크(100)로 공급되어 혼합될 수 있다.
상술한 각각의 펌프는 제어부(500)의 전기적으로 연결되어 제어부(500)에 의해 그 작동이 제어될 수 있음은 물론이다.
배양액공급탱크(100)에는 전기전도도센서, pH센서, 배양액저장탱크수위센서 및 UV살균장치가 장착될 수 있으며, 각각 전기적으로 제어부(500)에 연결될 수 있다.
전기전도도센서에 의해 배양액공급탱크(100)에서 혼합된 제1배양액과 제1배양액이 혼합된 상태의 배양액의 농도가 센싱될 수 있다. 배양액에는 칼슘성분이나 황성분 등 식물의 생장에 필요한 배양액성분이 식물에 맞게 적정 농도로 포함되어야 하는 바, 배양액공급탱크(100)에 혼합된 배양액에 이러한 배양액성분이 적정 수준의 농도로 포함되어 있는지 센싱될 필요가 있다.
마찬가지로 배양액공급탱크(100)에 혼합된 배양액은 적정 pH를 유지할 필요가 있는데, pH센서에 의해 배양액공급탱크(100)에서의 배양액의 pH가 센싱될 수 있다.
배양액저장탱크수위센서에서 센싱된 배양액공급탱크(100)의 수위, 전기전도도센서에 의해 센싱된 전기전도도 값, pH센서에 의해 센싱된 pH가 제어부(500)에 전송되고, 전송된 수위, 전기전도도 값, pH에 따라 제어부(500)의 제어가 진행되어 상술한 각각의 펌프가 작동되어 원수, 제1배양액, 제2배양액 및 pH조절제 중 어느 하나 이상이 배양액공급탱크(100)로 공급될 수 있다.
배양액공급탱크(100)에는 UV살균장치가 구비되어, 배양액공급탱크(100)로 공급된 배양액이 살균처리될 수 있다. 나아가, 배양액에서 불필요한 미생물의 번식을 위해 배양액의 온도는 18℃ 정도로 유지될 필요가 있는데, 이에 배양액공급탱크(100)에 냉각기가 장착되어 배양액공급탱크(100)에서 공급되어 혼합된 배양액을 일정 온도로 유지시킬 수 있다.
나아가, 제어부(500)는 소정의 통신단말기와 유무선 통신이 가능하도록 구성되어 소정의 통신단말기에 의해 제어부(500)의 제어가 진행될 수 있다.
배양액공급탱크(100)에서 식물 생장에 필요한 적정 필요조건이 갖추어진 배양액이 식물이 재배되는 재배베드(200)로 공급될 수 있으며, 나아가 식물 생장에 필요한 배양액에는 적정 수준의 산소가 포함될 필요가 있다. 이러한 적정 수준의 산소 농도 또한 식물 생장에 필요한 적정 필요조건일 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 배양액공급탱크(100)에 위치된 적정 필요조건을 갖춘 배양액이 재배베드(200)로 유동되는 과정 중에 에어가 공급되도록 구성될 수 있다.
즉, 배양액공급탱크(100)에 장착된 에어공급장치(130)에서 공급된 에어가 배양액공급탱크(100)에 공급되도록 구성될 수 있지만, 부피가 큰 배양액공급탱크(100) 전체에 적정 수준의 산소 농도를 유지하기 위해서 많은 양의 에어가 지속적으로 공급되도록 에어공급장치(130)가 작동될 필요가 있다.
상술한 문제점을 해결하고자, 본 발명에서는 배양액공급탱크(100)에 연통된 부속배양액공급탱크(150)가 구비될 수 있고, 부속배양액공급탱크(150)에 장착된 에어공급장치(130)에서 공급된 에어가 이러한 부속배양액공급탱크(150)로 곧바로 공급될 수 있도록 구성될 수 있다.
재배베드(200)로 배양액이 공급되도록 배양액이 유동되는 배양액공급관(120)이 이러한 부속배양액공급탱크(150)에 연통될 수 있다. 즉, 재배베드(200)로 공급되는 배양액이 배양액공급탱크(150)에서 부속배양액공급탱크(150)를 거쳐 배양액공급관(120)으로 유동되어 재배베드(200)에 공급될 수 있다.
따라서, 에어공급장치(130)에서 배양액공급탱크(100)로 에어를 공급하기보다는 배양액공급탱크(100)의 부피보다 작은 부피의 부속배양액공급탱크(100)로 에어가 공급되도록 함으로써, 그리고 재배베드(200)로 공급되기 위해 배양액이 배양액공급관(120)을 유동되기 직전에 에어가 공급되도록 함으로써, 적정 수준의 자원과 에너지가 사용되어 적정 수준의 산소 농도의 배양액이 재배베드(200)로 공급될 수 있다.
이러한 부속배양액공급탱크(150)가 배양액공급탱크(100)에 연통된 상태에서, 배양액공급탱크(100)로부터 부속배양액공급탱크(150)로 배양액이 유동될 수 있다. 즉, 배양액공급탱크(100)에서 산소 농도 이외의 적정 필요조건을 갖춘 배양액이 재배베드(200)로 공급되기 위해서 부속배양액공급탱크(150)로 유동되고, 부속배양액공급탱크(150)로 유동된 이후 에어가 공급되어 혼합된 상태의 배양액이 부속배양액공급탱크(150)에서 배양약공급관(120)으로 유동되어 재배베드(200)에 공급될 수 있다.
바람직하게는, 이러한 부속배양액공급탱크(150)는 배양액공급탱크(100)의 내측에 위치될 수 있다. 따라서, 배양액공급탱크(100)와 부속배양액공급탱크(150) 사이에서 배양액이 유동될 수 있도록 구성될 수 있다. 배양액이 배양액공급관(120)으로 유동되도록 펌프가 작동되는 경우, 배양액이 배양액공급탱크(100)에서 부속배양액공급탱크(150)로 유동되어 배양액공급관(120)으로 유동되는 바, 대부분의 배양액은 배양액공급탱크(100)에서 부속배양액공급탱크(150) 쪽으로 유동될 수 있다.
즉, 배양액공급탱크(100)에서 원수, 제1배양액, 제2배양액, pH조절제가 혼합되어 적정 배양액성분 농도, pH 등이 적정 수준으로 유지된 이후, 혼합된 배양액이 부속배양액공급탱크(150) 쪽으로 유동되도록 구성될 수 있다.
부속배양액공급탱크(150)에는 산소 농도를 측정할 수 있는 DO센서가 장착될 수 있으며, 이러한 DO센서에서 배양액공급관(120)으로 유동되기 직전의 배양액의 산소 농도가 센싱될 수 있다. DO센서 또한 제어부(500)와 전기적으로 연결된 상태에서, DO센서에서 센싱된 값에 따라 제어부(500)의 제어에 따라 에어공급장치(130)의 작동이 제어될 수 있다.
적정 수준의 농도 등을 유지하기 위해 원수, 제1배양액, 제2배양액 및 pH조절제가 일정한 시간 동안 혼합될 필요가 있어 이러한 혼합은 배양액공급탱크(100)에서 이루어질 필요가 있으나, 배양액에 에어를 공급하여 적정 수준의 산소 농도를 유지하기 위해서는 상대적으로 짧은 시간이 필요한 바, 에어 공급이 배양액이 배양액공급관(120)으로 유동되기 직전의 부속 배양액공급탱크(150)에 이루어지더라도 적정 수준의 산소 농도가 충분히 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 재배베드(200)로부터 배출된 배양액이 저장되는 배출배양액저장탱크(400)와 폐양액저장탱크(450)를 더 포함할 수 있다.
재배베드(200)에 공급된 배양액 중에서 식물의 생장에 사용되고 남은 배양액이 재배베드(200)에서 배출되어 배출배양액저장탱크(400)에 저장될 수 있다. 이러한 배출배양액저장탱크(400)에 저장된 배양액은 다시 배양액공급탱크(100)로 유동될 수 있다.
배출배양액저장탱크(400)로 배출되는 배양액의 배양액성분 농도, pH, 산소 농도 등은 재배베드(200)를 거치면서 변경될 수 있으며, 이렇게 농도 등이 변경된 배양액이 배출배양액저장탱크(400)으로 유동된다.
나아가, 배출배양액저장탱크(400)로 유동되는 배양액의 배양액성분 농도, pH, 산소 농도 등은 배양액을 배출하는 재배베드(200)의 위치에 따라 달라질 수밖에 없다. 즉, 다수의 단위 재배베드(200)가 장착된 상태에서, 보다 위에 위치된 재배베드(200)에서 배출된 배양액의 농도 등과 아래에 위치된 재배베드(200)에서 배출된 배양액의 농도 등이 다를 수 있으며, 이렇게 농도 등이 서로 다른 배양액이 배출되어 배출배양액저장탱크(400)로 유동될 수 있다.
배출배양액저장탱크(400)로 유동되자마자 곧바로 배출배양액저장탱크(400)에서 배양액공급탱크(100)로 배양액이 공급되는 경우라면, 시시각각 농도 등이 일정하지 않은 배양액이 배양액공급탱크(100)로 공급될 수 있다.
이에, 시시각각 농도 등이 다른 배출된 배양액이 배양액공급탱크(100)로 유동됨에 따라, 배양액공급탱크(100) 내의 배양액에서도 시시각각 농도 등이 변경될 수 있다. 상술한 바와 같이 센서들의 센싱값에 따라 제어부(500)의 제어에 의해 펌프가 작동되어 원수, 제1배양액, 제2배양액 및 pH조절제가 배양액공급탱크(100)에 공급된다 하더라도, 배출된 배양액이 추가로 유동되어 공급되는 바 배양액의 적정 필요조건을 만족시키기에는 그 한계가 있을 수 있으며, 이에 따라 부속배양액공급탱크(150)를 거쳐 배양액공급관(120)으로 유동되는 배양액에 있어서, 농도 등이 시시각각 달라지는 배양액이 공급되는 문제점이 발생될 수 있다.
이에, 배출배양액저장탱크(400)에 장착된 수위센서로 센싱된 배출배양액저장탱크(400)의 수위가 일정 이상인 경우에만 일정량의 배양액이 한꺼번에 배양액공급탱크(100)로 유동되도록 구성될 수 있다.
배출배양액저장탱크(400)의 수위가 일정 수위에 도달되기 전까지 농도 등이 다른 배출된 배양액이 배출배양액저장탱크(400)에 저장되면서 혼합되어 배출배양액저장탱크(400)에 저장된 배양액 농도 등이 전체적으로 어느 정도 평준화 수준에 이르게 된다.
이후, 일정 이상의 수위에 이르러 배출배양액저장탱크(400)에 저장된 배양액이 한꺼번에 일정량으로 배양액공급탱크(100)로 유동되며, 이후 배양액공급탱크(100)에서는 일정량으로 유동된 배양액과 배양액공급탱크(100)에 남아있던 배양액이 혼합되는 과정을 거치고, 배출된 배양액과 남아있던 배양액이 혼합된 상태에서, 이후 전기전도도센서, pH센서 및 배양액저장탱크수위센서의 센싱값에 따라, 각각의 펌프가 작동으로 필요에 따라 제1배양액, 제2배양액, pH조절제 및 원수 중 어느 하나 이상이 배양액공급탱크(100)로 유동되도록 하여 적정 필요조건을 갖는 배양액이 조성될 수 있으며, 이러한 적정 필요조건을 갖춘 배양액이 에어가 공급되는 부속배양액공급탱크(150)를 거쳐 배양액공급관(120)으로 유동되어 다시 재배베드(200)에 공급될 수 있다.
배양액공급관(120)에는 필터 및 UV살균장치가 장착될 수 있어, 배양액공급관(120)으로 유동된 배양액이 여과되거나 살균될 수 있다.
배출된 배양액을 다시 사용하되, 농도 등이 서로 다른 배양액을 다시 혼합하되, 효율적으로 혼합하여 적정 필요조건는 갖는 배양액이 조성되도록 할 수 있다.
배출배양액저장탱크(400)에서 일정량씩 한꺼번에 배양액이 배양액공급탱크(100)로 유동된 이후, 남은 잔존 배양액(침전물 등)은 폐양액저장탱크(450)로 유동되어 처리될 수 있다.
재배베드(200)에서 배출된 배양액이 배출배양액저장탱크(400)로 유동되는 과정 중 필터를 거친 후 배출배양액저장탱크(400)로 유동될 수 있음은 물론이다.
배출배양액저장탱크(400)에 장착된 수위센서 및 배출배양액저장탱크(400)에서 배양액공급탱크(100)로 배양액을 유동시키는 펌프 등은 제어부(500)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 다종류의 식물 재배에 적용될 수 있는 스마트 수경재배장치를 설명한다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 다종류의 식물 재배에 적용될 수 있다. 뿌리가 상대적으로 길거나 짧은 식물, 배양액에 담겨진 상태에서 생장하거나 분무된 배양액으로만 생장하는 식물, 뿌리 끝부분에만 배양액이 닿은 상태에서 생장하는 식물, LED등에 의한 빛에 의해 광합성이 일어나되 상대적으로 짧은 파장으로 또는 긴 파장으로 광합성이 진행되는 식물 등 생장 조건을 달리하는 다종류의 식물이 재배될 수 있다.
재배베드(200)에 배양액이 공급되는 방식으로 크게 담수식, 박막식 및 분무식으로 구분될 수 있다. 이는 식물의 생장 형태에 따라 담수식으로, 박막식으로, 분무식으로 또는 병행하여 적용될 수 있다.
재배베드(200)의 내측에서 일정한 높이까지 차오른 상태에서 배양액이 체류되는 담수식의 경우, 미생물 번식이 쉽고, 배양액이 많이 소요되며, 재배베드(200)의 무게를 증가시킨다는 문제점이 있다.
재배베드(200)의 내측 바닥면에 근접하여 배양액이 유동되도록 하는 박막식의 경우, 사용되는 배양액의 양을 최소화할 수 있으며, 재배베드(200)의 무게를 최소화한다는 장점이 있으나, 지속적으로 배양액이 공급되어야 한다는 문제점이 있다.
재배베드(200)의 내측 바닥면에서 위 방향으로 장착된 배양액분무노즐(240)로 배양액을 분무 형태로 식물 뿌리에 공급하는 분무식의 경우, 미생물 번식을 최소화할 수 있으나 배양액분무노즐(240)을 장착하는데 어려움이 따르며, 고장이 잦다는데 그 문제점이 있다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 상술한 담수식, 박막식 및 분무식 모두 적용될 수 있고, 식재판(250)이 안착되는 높이를 조절할 수 있어 다종류의 식물재배에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 식물이 식재되도록 재배베드(200)에 안착될 수 있는 식재판(250)과, 안착된 식재판(250)의 아래에 위치되되, 재배베드(200)의 내측 바닥면으로부터 위 방향으로 장착된 상태로 위치되어, 식재판(250)에 식재된 식물의 뿌리를 향하여 배양액을 분무하는 배양액분무노즐(240)을 더 포함할 수 있다.
나아가, 이러한 재배베드(200)의 측면에는 일정한 높이 차이를 두고 다수의 배양액수위조절홀(211,212)이 형성될 수 있다. 즉, 다수의 배양액수위조절홀(211,212)은 재배베드(200)의 바닥면보다 높게 위치되도록 형성된 제1배양액수위조절홀(211) 및 제1배양액수위조절홀(211)보다 높게 형성된 제2배양액수위조절홀(212)을 포함할 수 있다.
제1배양액수위조절홀(211)로 배출되는 배양액은 제1배양액수위조절홀(211)에 연통된 제1배출관(221)으로 배출되고, 제1배출관(221)에 장착된 제1배출전자밸브(221-1)가 개방되는 경우, 제1배출관(221)으로 배양액이 배출될 수 있다.
제2배양액수위조절홀(212)로 배출되는 배양액은 제2배양액수위조절홀(212)에 연통된 제2배출관(222)으로 배출되고, 제2배출관(222)에 장착된 제2배출전자밸브(222-1)가 개방되는 경우, 제2배출관(222)으로 배양액이 배출될 수 있다.
이에 따라, 재배베드(200)의 내측에서 유동되는 배양액을 박막식으로 유지하고자 하는 경우, 재배베드(200)의 내측에 장착된 배양액분무노즐(240)로 배양액을 분무한 상태에서 제1배출전자밸브(221-1)를 개방하면, 재배베드(200)의 바닥면보다 약간 높게 형성된 제1배양액수위조절홀(211)을 통해 배양액이 제1배출관(221)으로 배출될 수 있다. 이때, 배양액분무노즐(240)에서 배양액이 분무된 상태에서 박막식으로 유지되는 바, 결국 박막식과 분무식이 동시에 적용될 수 있다.
재배베드(200)의 내측에서 유동되는 배양액을 담수식으로 유지하고자 하는 경우, 재배베드(200)의 내측에 장착된 배양액분무노즐(240)로 배양액을 분무한 상태에서 제1배출전자밸브(221-1)를 폐쇄한 상태에서 제2배출전자밸브(222-1)를 개방하면, 제1배양액수위조절홀(211)보다 높게 형성된 제2양액수위조절홀(221)로 배양액이 배출될 때까지 배양액이 재배베드(200)의 내측에서 차오르는 바, 결국 일정한 수위를 갖는 배양액으로 담수식이 유지될 수 있다. 일정한 수위 이상으로 차오르는 배양액은 제2양액수위조절홀(221)을 통해 제2배출관(222)으로 배출될 수 있다. 이때, 배양액분무노즐(240)에서 배양액이 분무된 상태에서 담수식으로 유지되는 바, 결국 박막식과 분무식이 동시에 적용될 수 있다.
재배되는 식물의 종류에 따라 담수식, 박막식 또는 분무식이 적용되는 바, 다종류의 식물 재배에 적용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 재배베드(200)의 위에 장착되어 식재판(250)에 빛을 조사하는 다수의 LED등(300)을 더 포함할 수 있다. 즉, LED등(300)에서 빛이 조사되어 식재판(250)에 식재된 식물에 도달됨에 따라, 이러한 빛으로 식물의 광합성이 이루어질 수 있다.
이때, 다수의 LED등(300) 중 어느 하나의 LED등(320)의 파장과 다른 하나의 LED등(340)의 파장이 서로 다를 수 있다. 즉, 식물의 종류에 따라 LED등(300)에서 조사되는 빛의 파장이 달라질 수 있는 바, 이러한 다종류의 식물 재배에 적용될 수 있도록 서로 파장이 다른 LED등(300)이 적용될 수 있다.
제1배출전자밸브(221-1), 제2배출전자밸브(222-1) 및 LED등(300)은 제어부(500)에 전기적으로 연결되어, 제어부(500)의 제어에 의해 작동될 수 있다.
제어부(500)의 제어에 의해, 식재판(250)에 식재되는 식물의 종류에 따라, 배양액분무노즐(240)에서 배양액이 분무된 상태에서, 제1배출전자밸브(221-1) 및 제2배출전자밸브(222-1) 중 어느 하나 이상의 작동에 의해 재배베드(200)에서 배양액의 수위가 조절될 수 있으며, 식재판(250)에 식재되는 식물의 종류에 따라 LED등(300)의 파장이 변경될 수 있다.
도 5, 도 8 내지 도 10을 참조하여 재배되는 식물의 종류에 따라 식재판(250)의 높이를 달리할 수 있는 기술적 특징을 설명한다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치에서는 재배베드(200)의 내측에서의 배양액의 유동 방식을 담수식, 박막식 또는 분무식으로 할 수 있을 뿐만 아니라, 담수식, 박막식 또는 분무식 방식에서도 재배베드(200)에 안착되는 식재판(250)의 높이가 조절될 수 있다. 재배되는 식물의 종류에 따라 재배베드(200)에 안착되는 식재판(250)의 높이가 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치에서, 재배베드(200)에는 상단과 하단 사이에 식재판(250)이 안착되는 하나 이상의 안착단(230)이 형성되되, 위에 형성된 안착단(230)에서 아래에 형성된 안착단(230)으로 갈수록 대면하는 측면 간의 폭이 좁아지도록 형성될 수 있다.
재배베드(200)에 형성된 다수의 안착단(230) 중 어느 하나의 안착단(230)에 안착되는 식재판(250)의 폭과 다른 하나의 안착단(230)에 안착되는 식재판(250)의 폭이 서로 다른 상태에서, 어느 하나의 안착단(230)에 안착된 식재판(250)이 제거된 이후 다른 하나의 안착단(230)에 식재판(250)이 안착되도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 식재판(250)에 식재되는 식물의 종류에 따라, 식재판(250)이 안착되는 재배베드(200)의 안착단(230)이 변경될 수 있다. 일례로, 뿌리가 긴 식물의 경우 재배베드(200)의 상단에 식재판(250)이 안착되도록 하고, 뿌리가 짧은 식물의 경우 재배베드(200)의 내측에 형성된 안착단(230) 중에서 가장 낮은 안착단(230)에 식재판(250)이 안착되도록 할 수 있다.
다수의 안착단(230)으로 구성된 재배베드(200)에 담수식이 적용되는 경우, 재배베드(200)의 외측면에 배양액의 수압이 가해질 수 있어 재배베드(200)의 파손을 야기할 수 있다.
이에 수압에 따른 재배베드(200)의 파손을 최소화하기 위해, 재배베드(200)의 외측면에는 길이방향으로 연장되되, 외측 방향으로 돌출된 상태로 연장된 돌출지지대(260)가 형성될 수 있다.
특히, 재배베드(200)가 다수의 안착단(230)으로 단계별로 구분된 상태에서, 다수의 안착단(230) 중 어느 하나의 안착단(230)과 어느 하나의 안착단(230)의 바로 아래에 위치된 다른 하나의 안착단(230)의 사이의 외측면에 적어도 하나 이상의 상기 돌출지지대(260)가 형성될 수 있다.
어느 하나의 안착단(230)과 그 바로 아래에 위치된 다른 하나의 안착단(230) 사이에 위치되는 재배베드(200)의 외측면에 강한 수압이 미치더라도 이러한 돌출지지대(260)에 의해 그 외측면이 지지되어 수압에 견딜 수 있도록 구성될 수 있다.
나아가, 재배베드(200)의 상부에서도 담수식에 따른 수압이 강하게 가해질 수 있고, 재배베드(200)의 하부보다도 상부에서 파손의 위험이 더 커질 수 있다.
이러한 문제점을 예방하고자 본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 재배베드(200)가 장착되는 수경재배프레임(10), 수경재배프레임(10)의 일측에 장착되되 재배베드(200)의 길이방향으로 장착된 고정바(12)를 더 포함할 수 있다.
재배베드(200)는 수경재배프레임(10)에 의해 형성된 일정한 받침대(14)에 놓인 상태일 수 있고, 재배베드(200)의 상단이 고정바(12)에 안착된 상태일 수 있다.
이에 따라, 재배베드(200)의 상단과 재배베드(200)의 상단의 바로 아래에 위치된 안착단(230) 사이의 외측면이 고정바(12)에 측면에 접촉될 수 있다.
이에 재배베드(200)의 상부 외측면에 외측 방향으로 배양액의 수압이 가해지더라도 이러한 고정바(12)에 의해 지지되는 바, 재배베드(200)의 상부 부분에서 수압에 의한 파손을 최소화할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 재배베드(200)의 내측을 세척할 수 있는 기술적 특징에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는 재배베드(200) 위에 위치된 상태에서 재배베드(200)의 상단을 따라 이동되면서 재배베드(200)의 내측을 세척할 수 있는 베드세척부(600)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 베드세척부(600)는, 한 쌍의 가이드레일(610), 한 쌍의 지지대(620), 고압수공급관(630), 브러쉬(640), 밀대(650), 메인모터(660) 및 이송체인(670)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 가이드레일(610)은 재배베드(200)의 양측면에 장착될 수 있다. 바람직하게는 재배베드(200)의 양측면 또는 상단에 결합된 상태로 장착될 수 있다.
한 쌍의 지지대(620)는 이러한 한 쌍의 가이드레일(610)을 따라 이동되도록 구성될 수 있는데, 이러한 한 쌍의 지지대(620) 중 어느 하나의 지지대가 어느 하나의 가이드레일(610)을 따라 이동되도록 구성됨과 동시에, 이송체인(670)에 결합된 상태에서 이동되도록 구성될 수 있다.
이러한 이송체인(670)은 메인모터(660)에 장착된 상태에서 메인모터(660)의 작동에 의해 전후진 이동될 수 있도록 구성될 수 있는 바, 결국 메인모터(660)의 작동으로 이송체인(670)이 전후진 이동되며, 이송체인(670)의 전후진 이동으로 한 쌍의 지지대(620)가 한 쌍의 가이드레일(610)을 따라 이동될 수 있다.
한 쌍의 지지대(620)의 이동은 상술한 메인모터(660)의 작동으로 인한 이송체인(670)의 전후진 이동으로 이루어질 수 있지만, 이는 일례에 불과하며 한 쌍의 지지대(620)를 이동시킬 수 있는 통상의 기술자에게 자명한 수단이라면 그 어떤 수단도 적용될 수 있음은 물론이다.
한 쌍의 지지대(620)에는 고압수가 유동되는 고압수공급관(630), 회전모터(641)와 회전모터(641)의 작동에 의해 회전되는 소정의 회전축(642), 소정의 회전축(642)의 회전에 의해 회전되면서 재배베드(200)의 내측에 접촉되는 브러쉬(640), 식재판(250)을 한 쪽 방향으로 밀어내는 밀대(650)가 장착될 수 있다.
고압수공급관(630)에는 일정한 간격으로 고압수노즐(632)이 장착될 수 있다. 이러한 고압수노즐(632)에서 분사된 고압수가 재배베드(200)의 내측면 및 바닥면까지 분사될 수 있다.
이러한 고압수공급관(630)과 일정한 간격을 유지한 채, 회전되면서 재배베드(200)의 바닥면까지 접촉되는 브러쉬(640)가 한 쌍의 지지대(620)에 장착될 수 있다. 브러쉬(640)는 소정의 회전축(642)에 장착되고, 이러한 회전축(642)은 한 쌍의 지지대(620)에 장착된 회전모터(641)의 작동으로 회전될 수 있다.
브러쉬(640)와 일정한 간격을 유지한 채, 식재판(250)에 접촉된 상태의 밀대(650)가 이동되면서 식재판(250)을 한 쪽 방향으로 밀어낼 수 있다.
이러한 밀대(650)는 재배베드(200)의 다수의 안착단(230) 중 어느 하나의 안착단(230)에 안착된 식재판(250)을 밀어내는 바, 아래 방향으로 연장되되 재배베드(200)에 형성된 하나 이상의 안착단(230)에 대응되는 형태로 연장될 수 있다. 다라서, 재배베드(200)의 상단에 안착된 식재판(250)은 밀대(650)의 상부에 접촉된 상태로 밀리고, 상단 아래의 안착단(230)에 안착된 식재판(250)은 밀대(650) 중 이에 대응되는 부분에 접촉된 상태로 밀리게 되도록 구성될 수 있다.
즉, 베드세척부(600)가 재배베드(200)의 상단을 따라 이동되면서 밀대(650)가 재배베드(200)에 안착된 식재판(250)을 밀어냄과 동시에, 브러쉬(640)가 회전되면서 재배베드(200)의 내측면과 바닥면에 접촉되고, 브러쉬(640)가 접촉된 재배베드(200)의 바닥면으로 고압수노즐(632)에서의 고압수가 분사되면서 재배베드(200)의 내측면이 세척될 수 있다.
재배베드(200)의 내측면이 세척되기 위해 재배베드(200)의 내측으로 분사된 고압수는 재배베드(200)의 바닥면에 형성된 배양액배출홀(213)을 통하여 배양액배출홀(213)에 연통된 제3배출관(223)으로 배출될 수 있다.
제3배출관(223)에 제3배출전자밸브(223-1)가 장착될 수 있는데, 세척시 이러한 제3배출전자밸브(223-1)가 개방됨에 따라, 재배베드(200)의 바닥면으로 분사된 고압수가 제3배출관(223)으로 유동될 수 있다.
일반적으로 식물 생장에 필요한 배양액이 재배베드(200)에 공급된 이후, 배출된 배양액이 배출배양액저장탱크(400)에 저장되는 것과 달리, 세척시 분사된 고압수 및 이물질은 배출배양액저장탱크(400)가 아닌 별도의 저장탱크로 유동될 수 있도록 구성될 수 있다.
브러쉬(640)는 유연성이 뛰어난 재질로 배양액분무노즐(240)에 접촉되어도 배양액분무노즐(240)의 파손이 발생될 정도의 압력이 미치지 않으나, 소정의 회전축(642)이 회전되면서 배양액분무노즐(240)에 접촉되는 경우 배양액분무노즐(240)의 파손이 발생될 여지가 있는 바, 재배베드(200)의 바닥면에서 소정의 회전축(642)까지의 높이는 상기 배양액분무노즐(240)의 높이보다 더 높을 필요가 있다.
또한, 세척시 재배베드(200)의 내측으로 분사된 고압수와 이물질이 자연스럽게 배양액배출홀(213)로 배출될 수 있도록, 재배베드(200)의 바닥면 타측이 배양액배출홀(213)이 형성된 재배베드(200)의 바닥면 일측에서 멀어질수록 재배베드(200)의 바닥면의 일측보다 그 높이가 더 높아지도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일반적으로 식물 생장에 필요한 배양액이 재배베드(200)에 공급된 이후, 배출된 배양액이 배출배양액저장탱크(400)에 저장되는 것과 달리, 세척시 분사된 고압수 및 이물질은 배출배양액저장탱크(400)가 아닌 별도의 저장탱크로 유동될 수 있도록 구성될 수 있음은 상술한 바와 같다.
결국, 메인모터(660)의 작동으로 한 쌍의 지지대(620)가 한쪽 방향으로 이동되면서 밀대(650)가 식재판(250)을 밀어내고, 회전축(642)이 장착되는 회전모터(641)의 작동으로 브러쉬(640)가 회전되면서 식재판(250)이 제거된 상태의 재배베드(200)의 바닥면에 접촉되고, 제3배출전자밸브(223-1)가 개방된 상태에서 재배베드(200)의 바닥면으로 분사된 고압수가 재배베드(200)의 바닥면을 따라 유동되어 배양액배출홀(213)로 유동되어 별도의 저장탱크로 유동될 수 있다.
도 7을 참조하여, 배양액 자동순환 과정 중에 문제가 발생된 경우라도 재배베드(200)로의 배양액 공급이 지속적으로 이루어질 수 있는 기술적 특징에 대해서 설명한다.
일정 시간 동안 배양액 공급이 차단된 경우 재배되는 식물이 죽게 될 위험이 있기 때문에, 배양액은 지속적으로 재배베드(200)에 공급되어야 한다. 구체적으로, 펌프의 작동으로 배양액공급탱크(100)에서 배양액공급관(120)으로 배양액이 지속적으로 유동되어 재배베드(200)에 공급되도록 해야 한다.
본 발명에 따른 스마트 수경재배장치에서는 펌프의 작동으로 배양액공급탱크(100)에서 부속배양액공급탱크(150)를 통해 배양액공급관(120)으로 배양액이 유동되도록 구성될 수 있지만, 본 발명에 따른 다른 실시예로 부속배양액공급탱크(150)를 통하는 과정없이 배양액공급탱크(100)에서 배양액공급관(120)으로 배양액이 공급될 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 부속배양액공급탱크(150)를 통하는 과정없이 배양액공급탱크(100)에서 배양액공급관(120)으로 배양액이 공급될 수 있는 실시예에 대해서 설명하고, 부속배양액공급탱크(150)가 구비된 상태에서도 이러한 부속배양액공급탱크(150)가 배양액공급탱크(100)에 포함된 것으로 보고, 전체적으로 배양액공급탱크(100)에서 배양액공급관(120)으로 배양액이 공급되는 것으로 보고 실시예로 설명한다.
펌프의 작동으로 배양액공급탱크(100)에서 배양액공급관(120)으로 배양액이 공급되는데, 펌프가 작동되지 않거나 오작동으로 배양액이 공급되지 않거나 너무 과도한 수압으로 공급되는 경우, 재배되는 식물이 죽거나 배양액공급관(120) 또는 배양액분무노즐(240) 등이 파손될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는, 배양액공급탱크(100) 및 재배베드(200)에 연통된 상태에서 배양액공급탱크(100)로부터 유동되는 배양액이 재배베드(200)로 유동되도록 구성된 배양액공급관(120)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 배양액공급관(120)은 제1지류공급관(121), 제2지류공급관(122) 및 본류공급관(124)을 포함할 수 있다.
이러한 제1지류공급관(121) 및 제2지류공급관(122)의 일측이 배양액공급탱크(100)에 연통된 상태일 수 있으며, 타측이 본류공급관(124)에 연통된 상태일 수 있다.
즉, 배양액공급탱크(100)에서 유동된 배양액이 제1지류공급관(121) 또는 제2지류공급관(122)으로 유동되고, 이후 이러한 제1지류공급관(121) 및 제2지류공급관(122)에 연통된 본류공급관(124)으로 유동되어 재배베드(200)로 유동될 수 있다. 본류공급관(124)으로 유동되는 배양액은 제1지류공급관(121)에서 유동된 배양액이 유동되거나 또는 제2지류공급관(122)에서 유동된 배양액이 유동될 수 있다.
배양액공급탱크(100)에서 유동되는 배양액은 제1지류공급관(121)으로 유동되거나 제2지류공급관(122)으로 유동될 수 있을 뿐, 동시에 제1지류공급관(121)과 제2지류공급관(122)으로 유동되지 않도록 구성될 수 있다.
이러한 제1지류공급관(121)과 제2지류공급관(122)은 서로 분리된 상태로 각각 상기 배양액공급탱크(100)에 연통될 수 있다. 정상적인 상태에서 배양액은 제1지류공급관(121)을 거쳐 본류공급관(124)으로 유동될 수 있으나, 제1지류공급관(121)에서 배양액 유동에 문제가 발생된 경우 제1지류공급관(121)으로의 배양액 유동이 차단되고 제2지류공급관(122)으로 배양액이 유동되도록 구성될 수 있다.
제1지류공급관(121)에는 제1지류공급펌프(121-1) 및 제1지류공급전자밸브(121-2)가 장착될 수 있고, 제2지류공급관(122)에는 제2지류공급펌프(122-1) 및 제2지류공급전자밸브(122-2)가 장착될 수 있다.
나아가, 제1지류공급관(121)에 제1지류공급수압센서(121-3)가 장착될 수 있는데, 이러한 제1지류공급수압센서(121-3)는 제1지류공급펌프(121-1)와 상기 제1지류공급전자밸브(121-2) 사이에 장착될 수 있다.
마찬가지로, 제2지류공급관(122)에 제2지류공급수압센서(122-3)가 장착될 수 있는데, 이러한 제2지류공급수압센서(122-3)는 제2지류공급펌프(122-1)와 제2지류공급전자밸브(122-2) 사이에 장착될 수 있다.
이러한 제1지류공급펌프(121-1), 제1지류공급전자밸브(121-2), 제2지류공급펌프(122-1), 제2지류공급전자밸브(122-2), 제1지류공급수압센서(121-3) 및 제2지류공급수압센서(122-3)에 전기적으로 제어부(500)에 연결될 수 있다.
나아가, 재배베드(200)의 하우징(20)에 온습도센서(22)가 장착되어 재배베드(200)에서의 온도와 습도가 센싱될 수 있고, 하우징(20)에 카메라(24)가 장착되어 재배베드(200)에 위치된 식물의 상태가 촬영될 수 있다.
이러한 온습도센서(22) 및 카메라(24)는 전기적으로 제어부(500)에 연결될 수 있다.
일단 제1지류공급펌프(121-1)의 작동으로 제1지류공급전자밸브(121-2)가 개방된 상태에서 배양액공급탱크(100)로부터의 배양액이 제1지류공급관(121)으로 유동될 수 있는데, 이 경우 제2지류공급관(122)으로의 배양액 유동이 차단된 상태일 수 있다. 온습도센서(22)에서 재배베드(200)의 온도와 습도가 지속적으로 센싱되고, 카메라(24)에 의해 식물의 상태가 지속적으로 촬영될 수 있다.
식물 상태에 대한 데이터가 제어부(500)에 저장된 상태에서, 카메라(24)로 촬영된 식물의 상태와 제어부(500)에 저장된 식물의 상태가 제어부(500)에서 비교되어, 카메라(24)로 촬영된 식물의 상태와 제어부(500)에 저장된 식물의 상태에 일정 범위의 차이가 발생되었다고 제어부(500)에서 판단되는 경우, 또는 온습도센서(22)에서 센싱된 온도 및 습도 중 어느 하나 이상이 기설정된 범위를 벗어난 경우, 제어부(500)에서는 제1지류공급펌프(121-1)의 고장이나 오작동으로 배양액이 재배베드(200)로 공급되지 않은 것으로 판단하고, 배양액이 지속적으로 재배베드(200)에 공급될 수 있도록 제어부(500)의 제어에 의해 제1지류공급펌프(121-1)의 작동이 중지되고 제1지류공급전자밸브(121-2)가 폐쇄되면서 제1지류공급관(121)으로의 배양액 유동이 차단될 수 있다. 동시에, 제어부(500)의 제어에 의해 제2지류공급펌프(122-1)가 작동되고 제2지류공급전자밸브(122-2)가 개방되어 제2지류공급관(122)으로 배양액이 유동되도록 구성될 수 있다.
재배베드(200)의 온습도나 식물의 생장 상태를 센싱하여 펌프의 고장이나 오작동에 따른 문제점을 파악하고 조치하여, 이러한 펌프의 고장이나 오작동에 의한 피해를 최소화할 수 있다.
나아가, 제1지류공급관(121)으로 유동되는 배양액이 제1지류공급펌프(121-1), 제1지류공급수압센서(121-3) 및 제1지류공급전자밸브(121-2)를 순차적으로 거치면서 유동되는 상태에서, 제1지류공급수압센서(121-3)에 의해 측정된 수압이 기설정된 수압 범위를 벗어난 경우, 제어부(500)에서는 제1지류공급펌프(121-1)의 고장이나 오작동으로 배양액이 재배베드(200)로 공급되지 않은 것으로 판단하고, 배양액이 지속적으로 재배베드(200)에 공급될 수 있도록, 제어부(500)의 제어에 의해 제1지류공급펌프(121-1)의 작동이 중지되고 제1지류공급전자밸브(121-2)가 폐쇄되면서 제1지류공급관(121)으로의 배양액 유동이 차단될 수 있다. 동시에, 제2지류공급펌프(122-1)가 작동되고 제2지류공급전자밸브(122-2)가 개방되어 제2지류공급관(122)으로 배양액이 유동되도록 구성될 수 있다.
배양액이 유동되는 배양액공급관(120)의 수압을 센싱하여 펌프의 고장이나 오작동에 따른 문제점을 파악하고 조치하여, 이러한 펌프의 고장이나 오작동에 의한 피해를 최소화할 수 있다.
또 다른 문제점으로 펌프의 오작동으로 일정 이상의 수압으로 배양액이 배양액공급관(120)으로 유동될 수 있는데, 수압이 과도하게 높은 경우 상술한 바와 같이 배양액공급관(120)이나 재배베드(200)의 배양액분무노즐(240)이 파손될 수 있고, 나아가 재배베드(200)의 내측면이 파손될 수 있다.
이러한 문제점을 최소화하기 위하여 본 발명에 따른 스마트 수경재배장치는, 제1피드백관(121-4), 제1피드백전자밸브(121-5), 제2피드백관(122-4) 및 제2피드백전자밸브(122-5)를 포함할 수 있다.
제1피드백관(121-4)의 일단은 제1지류공급관(121)에 연통되되 제1지류공급펌프(121-1)와 제1지류공급전자밸브(121-2) 사이의 제1지류공급관(121)에 연통되고, 타단은 배양액공급탱크(100)에 연통될 수 있다.
제2피드백관(122-4)의 일단은 제2지류공급관(122)에 연통되되 제2지류공급펌프(122-1)와 제2지류공급전자밸브(122-2) 사이의 제2지류공급관(122)에 연통되고, 타단은 배양액공급탱크(100)에 연통될 수 있다.
제1피드백전자밸브(121-5)는 제1피드백관(121-4)에 장착될 수 있으며, 제2피드백전자밸브(122-5)는 제2피드백관(122-4)에 장착될 수 있다. 제1피드백전자밸브(121-5) 및 제2피드백전자밸브(122-5)는 전기적으로 제어부(500)에 연결될 수 있다.
이러한 구성요소로 인하여, 제1지류공급수압센서(121-3)에 의해 측정된 수압이 기설정된 수압 범위를 벗어난 경우, 제어부(500)의 제어에 의해 제1피드백전자밸브(121-5)가 개방되어 제1지류공급관(121)으로 유동된 배양액 중 일부가 제1피드백관(121-4)으로 유동되도록 하여 배양액공급관(120)으로 유동되는 배양액의 수압이 적정 수준으로 맞춰질 수 있다.
마찬가지로, 제1지류공급관(121)으로 배양액이 유동되지 못하여 제2지류공급관(122)을 배양액이 유동되는 경우, 제2지류공급수압센서(122-3)에 의해 측정된 수압이 기설정된 수압 범위를 벗어난 경우, 제어부(500)의 제어에 의해 제2피드백전자밸브(122-5)가 개방되어 제2지류공급관(122)으로 유동된 배양액 중 일부가 제2피드백관(124-4)으로 유동되도록 하여 배양액공급관(120)으로 유동되는 배양액의 수압이 적정 수준으로 맞춰질 수 있다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 수경재배프레임 12: 고정바 14: 받침대
20: 하우징 22: 온습도센서 24: 카메라
100: 배양액공급탱크
120: 배양액공급관
121, 122: 지류공급관 121-1, 122-1: 지류공급펌프
121-2, 122-2: 지류공급전자밸브 121-3, 122-3: 지류공급수압센서
121-4, 122-4: 피드백관 121-5, 122-5: 피드백전자밸브
124: 본류공급관
130: 에어공급장치
140: 냉각기
150: 부속배양액공급탱크
200: 재배베드
211, 212: 배양액수위조절홀 213: 배양액배출홀
221, 222, 223: 배출관
221-1, 222-1, 223-1: 배출전자밸브
230: 안착판 240: 배양액분무노즐
250: 식재판 260:돌출지지대
300: LED등
400: 배출배양액저장탱크
500: 제어부
600: 베드세척부
610: 한 쌍의 가이드레일 620: 한 쌍의 지지대
630: 고압수공급관 632: 고압수노즐
640: 브러쉬 641: 회전모터 642: 회전축
650: 밀대 660: 메인모터 670: 이송체인

Claims (5)

  1. 제1배양액과 제2배양액이 공급되어 혼합되는 배양액공급탱크(100);
    상기 배양액공급탱크(100)로부터 배양액이 공급되는 재배베드(200); 및
    상기 배양액공급탱크(100) 및 상기 재배베드(200)에 연통된 상태에서 상기 배양액공급탱크(100)로부터 유동되는 배양액이 상기 재배베드(200)로 유동되도록 구성된 배양액공급관(120)을 포함하며,
    상기 배양액공급관(120)은,
    상기 배양액공급탱크(100)에 연통된 제1지류공급관(121) 및 제2지류공급관(122); 및
    상기 제1지류공급관(121) 및 상기 제2지류공급관(122)에 연통된 본류공급관(124)을 포함하며,
    상기 제1지류공급관(121) 또는 상기 제2지류공급관(122)으로부터 유동된 배양액이 상기 본류공급관(124)으로 유동되어 상기 재배베드(200)로 유동되며,
    상기 제1지류공급관(121)에 장착된 제1지류공급펌프(121-1) 및 제1지류공급전자밸브(121-2);
    상기 제2지류공급관(122)에 장착된 제2지류공급펌프(122-1) 및 제2지류공급전자밸브(122-2);
    상기 제1지류공급관(121)에 장착되되, 상기 제1지류공급펌프(121-1)와 상기 제1지류공급전자밸브(121-2) 사이에 장착되는 제1지류공급수압센서(121-3); 및
    상기 제1지류공급펌프(121-1), 제1지류공급전자밸브(121-2), 제2지류공급펌프(122-1), 제2지류공급전자밸브(122-2) 및 제1지류공급수압센서(121-3)에 전기적으로 연결된 제어부(500)를 더 포함하며,
    상기 제1지류공급관(121)으로 유동되는 배양액이 상기 제1지류공급펌프(121-1), 제1지류공급수압센서(121-3) 및 제1지류공급전자밸브(121-2)를 순차적으로 거치면서 유동되는 상태에서, 상기 제1지류공급수압센서(121-3)에 의해 측정된 수압이 기설정된 수압 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부(500)의 제어에 의해 상기 제1지류공급펌프(121-1)의 작동이 중지되고 상기 제1지류공급전자밸브(121-2)가 폐쇄되면서, 상기 제2지류공급펌프(122-1)가 작동되고 상기 제2지류공급전자밸브(122-2)가 개방되어 상기 제2지류공급관(122)으로 배양액이 유동되며,
    일단이 상기 제1지류공급관(121)에 연통되되 상기 제1지류공급수압센서(121-3)와 상기 제1지류공급전자밸브(121-2) 사이의 제1지류공급관(121)에 연통되고, 타단이 상기 배양액공급탱크(100)에 연통되는 제1피드백관(121-4); 및
    상기 제1피드백관(121-4)에 장착된 제1피드백전자밸브(121-5)를 더 포함하며,
    상기 제1피드백전자밸브(121-5)가 전기적으로 상기 제어부(500)에 연결되며,
    상기 제1지류공급수압센서(121-3)에 의해 측정된 수압이 기설정된 수압 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부(500)의 제어에 의해 상기 제1피드백전자밸브(121-5)가 개방되어 상기 제1지류공급관(121)에서 상기 제1피드백관(121-4)을 거쳐 상기 배양액공급탱크(100)로 배양액이 유동되며,
    하우징(20)에 장착되어 상기 재배베드(200)에 위치된 식물의 상태를 촬영하는 카메라(24)를 더 포함하며,
    상기 카메라(24)가 전기적으로 상기 제어부(500)에 연결되며,
    식물 상태에 대한 데이터가 상기 제어부(500)에 저장된 상태에서, 상기 카메라(24)로 촬영된 식물의 상태와 상기 제어부(500)에 저장된 식물의 상태가 상기 제어부(500)에서 비교되어, 상기 카메라(24)로 촬영된 식물의 상태와 상기 제어부(500)에 저장된 식물의 상태에 일정 범위의 차이가 발생되었다고 상기 제어부(500)에서 판단되는 경우, 상기 제어부(500)의 제어에 의해 상기 제1지류공급펌프(121-1)의 작동이 중지되고 상기 제1지류공급전자밸브(121-2)가 폐쇄되면서, 상기 제2지류공급펌프(122-1)가 작동되고 상기 제2지류공급전자밸브(122-2)가 개방되어 상기 제2지류공급관(122)으로 배양액이 유동되는 스마트 수경재배장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1지류공급관(121)과 제2지류공급관(122)은 서로 분리된 상태로 각각 상기 배양액공급탱크(100)에 연통되는 스마트 수경재배장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2지류공급관(122)에 장착되되, 상기 제2지류공급펌프(122-1)와 상기 제2지류공급전자밸브(122-2) 사이에 장착되는 제2지류공급수압센서(122-3)를 더 포함하며,
    상기 제2지류공급수압센서(122-3)가 전기적으로 상기 제어부(500)에 연결되는 스마트 수경재배장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 재배베드(200)의 하우징(20)에 장착된 온습도센서(22)를 더 포함하며,
    상기 온습도센서(22)가 전기적으로 상기 제어부(500)에 연결되며,
    상기 온습도센서(22)에서 센싱된 온도 및 습도 중 어느 하나 이상이 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부(500)의 제어에 의해 상기 제1지류공급펌프(121-1)의 작동이 중지되고 상기 제1지류공급전자밸브(121-2)가 폐쇄되면서, 상기 제2지류공급펌프(122-1)가 작동되고 상기 제2지류공급전자밸브(122-2)가 개방되어 상기 제2지류공급관(122)으로 배양액이 유동되는 스마트 수경재배장치.
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