KR102564062B1 - 드론을 이용한 묘목 식재 시스템, 및 동 시스템에 사용되는 묘목 식재를 위한 묘목카트리지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템(1)은, 몸체(110)에 다수의 로터(120)를 구비하여 상하전후좌우 자유로이 비행할 수 있고, 원격으로 조종되는 드론(100); 식재대상지(2)의 토양(3)에 박히는 첨예부(211)가 하부에 형성되어 있고 내부가 중공된 탄알 형태의 묘목하우징(210), 뿌리(221)가 배양토(230)에 착근되어 있고 묘목하우징(210)의 내부공간에 내장되며 식재대상지(2)의 토양(3)에 식재되는 묘목(220), 묘목하우징(210)의 배양토(230)의 하부에 내장되고 식재대상지(2)에 식재된 묘목(220)의 토양(3)에 대한 초기 착근을 위한 물(241)이 밀봉되어 있는 워터팩(240), 묘목하우징(210)의 워터팩(240)의 하부에 내장되고 외력이 가해질 때 워터팩(240)을 천공하여 물(241)이 흘러나가게 하는 천공부재(250), 워터팩(240)과 천공부재(250) 사이의 묘목하우징(210)에 내장되고 외력이 가해지지 않은 상태에서는 천공부재(250)가 워터팩(240)을 천공하지 못하게 차단하는 차단판(260), 및 묘목하우징(210)의 개방된 상부를 밀폐하는 커버부(270)를 포함하는, 묘목카트리지(200); 및 드론(100)의 하부에 결합되고, 묘목카트리지(200)가 장착되며, 장착된 묘목카트리지(200)를 식재대상지(2)의 상공에서 방출시킴으로써, 묘목카트리지(200)의 묘목(220)이 식재대상지(2)의 토양(3)에 식재되게 하는 묘목방출기구(300); 를 포함하고, 묘목방출기구(300)에 묘목카트리지(200)를 장착한 상태에서, 드론(100)을 조종하여, 식재대상지(2)의 상공을 비행하면서, 묘목방출기구(300)로부터 묘목카트리지(200)를 식재대상지(2)로 방출함으로써, 묘목(220)을 식재대상지(2)의 토양(3)에 식재하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 묘목 식재 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 드론을 이용하여 묘목을 식재하는 시스템과 이런 시스템에 사용되는 묘목 식재용 묘목카트리지에 관한 것이다.
산이나 들에 나무를 심고 보호함으로써 산야에 초목이 무성하게 하는 녹화사업은, 생태계 보존 및 복원, 녹지 조성, 쾌적한 환경 조성, 임산자원 확보, 수자원 보호, 대기오염과 소음공해 및 홍수피해의 저감, 야생동식물 보호, 토사유출방지, 온실가스흡수, 대기 질 개선, 사막화 방지 등 다양한 목적을 위해 필요한 사업으로서, 대한민국을 비롯하여 많은 국가에서 국책 사업으로 널리 추진하고 있다.
대한민국은, 해방 이후 식목일을 지정하고 산림청을 설치하는 등, 지속적으로 산림녹화사업을 추진한 결과, 전쟁을 겪었음에도 불구하고, 전 세계적으로 유래가 없을 정도의 성공적인 산림녹화를 달성하고 있다.
그러나 산업화에 따른 도시개발 등으로 인한 훼손으로 산지면적이 계속적으로 감소되고 있는 실정이므로, 조림을 통한 산림녹화사업은 여전히 중요한 사업이라 아니할 수 없다.
‘자율 항법에 의하여 자동 조종되거나 무선 전파를 이용하여 원격 조종되는 무인 비행체’인 드론은, 그 사용 목적에 따라 다양한 구조와 형태로 개발되고 있고, 예를 들어 대한민국 특허 제10-2076205호의 ‘완충수단이 구비된 드론 적재대’, 대한민국 특허 제10-2226752호의 ‘현수막 광고장치가 구비된 드론’, 대한민국 특허 제10-2162127호의 ‘무빙조명을 구비한 드론’, 대한민국 특허 제10-2019634호의 ‘유리닦이와 물류배송을 겸용한 드론’ 등 여러 산업분야에 광범위하게 적용되고 있으며, 특히 임산과 농업 분야에 있어서도, 예를 들어 대한민국 특허 제10-2210471호의 ‘드론 살포장치’, 대한민국 특허 제10-2090170호의 ‘드론을 이용한 산불 감시 장치 및 산불 감시 시스템’, 및 대한민국 특허 제10-1968577호의 ‘산림재해용 다목적 드론’ 등과 같이 다양하게 개발되어 있다.
산림녹화에는, 대상지에 진입하여 각종 식물의 종자를 파종하거나 묘목을 식재하는 작업이 수반되는 바, 예를 들어 대한민국 특허 제10-0335993호의 ‘항공 파종 녹화에 적합한 식생 기반재의 제조 방법’, 대한민국 특허 제10-1775379호의 ‘항공 직파 방법 및 항공 직파 장치’, 및 대한민국 공개특허 제10-2019-0075473호의 ‘드론을 이용한 직파장치’, 등에서와 같이, 임업과 농업의 분야에는, 종자의 파종에 드론이나 항공기를 이용하여 공중(항공)에서 파종하는 기술이 널리 알려져 있다.
그러나 산림조성, 원예 및 조경 등의 분야에서 ‘종자’가 아닌 ‘묘목’을 식재하는 경우에는, 작업자가 직접 토양에 묘목을 식재하는 전통적인 방법이 주로 사용되고 있을 뿐, 드론을 이용하는 기술은 개발되고 있지 않다.
본 발명의 목적은, 전술한 기술적 배경에서, 드론을 이용하여 묘목을 식재하는 시스템과 이런 시스템에 사용하여 묘목을 식재하기 위한 묘목카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 드론을 이용하여 묘목을 식재하는 시스템과 이런 시스템에 사용되는 묘목카트리지를 제공함으로써, 작업자가 직접 토양에 묘목을 식재하지 아니하고, 드론에 의해 묘목을 식재할 수 있음에 따라, 묘목의 식재에 소요되는 인건비 등의 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 작업자가 접근하기 쉽지 않거나 안전사고의 위험이 있는 험지에 대한 식재 작업도 보다 용이하게 실행할 수 있다.
본 발명에 따라 드론을 이용한 묘목 식재 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템은, 드론, 묘목카트리지 및 묘목방출기구를 포함한다.
상기 드론은, 몸체에 다수의 로터를 구비하여 상하전후좌우 자유로이 비행할 수 있고, 원격으로 조종된다.
상기 묘목카트리지는, 묘목하우징과 묘목을 포함한다.
상기 묘목하우징은, 식재대상지의 토양에 박히는 첨예부가 하부에 형성되어 있고, 내부가 중공되어 있는, 탄알 형태의 하우징이다.
상기 묘목은, 뿌리가 배양토에 착근되어 있고, 상기 묘목하우징의 내부공간에 내장되며, 상기 식재대상지의 상기 토양에 식재된다.
상기 묘목방출기구는, 상기 드론의 하부에 결합되고, 상기 묘목카트리지가 장착되며, 장착된 상기 묘목카트리지를 상기 식재대상지의 상공에서 방출시킴으로써, 상기 묘목카트리지의 상기 묘목이 상기 식재대상지의 상기 토양에 식재되게 한다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템은, 상기 묘목방출기구에 상기 묘목카트리지를 장착한 상태에서, 상기 드론을 조종하여, 상기 식재대상지의 상공을 비행하면서, 상기 묘목방출기구로부터 상기 묘목카트리지를 상기 식재대상지로 방출함으로써, 상기 묘목을 상기 식재대상지의 상기 토양에 식재한다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템은, 상기 묘목카트리지가 상기 묘목방출기구에 장착된 구속 상태를 유지하고, 의도된 때에만 상기 묘목카트리지가 상기 묘목방출기구의 구속으로부터 해제되게 하는 잠금기구를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템은, 상기 묘목의 식재작업을 할 때, 상기 식재대상지의 주변에 식재작업이 있음을 경고하기 위한 경고기구르 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템은, 상기 식재대상지 중에서 실재로 식재작업이 진행되고 있는 식재영역을 시각적으로 표시하는 레이저 광선을 조사하는 레이저 발광기구를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템은, 상기 식재대상지를 촬영하기 위한 카메라모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 드론을 이용한 묘목 식재 시스템에 사용되는 묘목카트리지가 제공된다.
본 발명에 따른 묘목카트리지는, 식재대상지의 토양에 박히는 첨예부가 하부에 형성되어 있고, 내부가 중공된, 탄알 형태의 묘목하우징; 및 상기 묘목하우징의 내부공간에 내장되고, 배양토에 뿌리가 착근되어 있으며, 상기 식재대상지의 상기 토양에 식재되는 묘목; 을 포함한다.
본 발명에 따른 묘목카트리지는, 워터팩, 천공부재, 및 차단판 및 커버부를 더 포함한다.
상기 워터팩은, 상기 묘목하우징의 상기 배양토의 하부에 내장되고, 상기 식재대상지에 식재된 상기 묘목의 상기 토양에 대한 초기 착근을 위한 물이 밀봉되어 있다.
상기 천공부재는, 상기 묘목하우징의 상기 워터팩의 하부에 내장되고, 외력이 가해질 때 상기 워터팩을 천공하여 상기 물이 흘러나가게 한다.
상기 차단판은, 상기 워터팩과 상기 천공부재 사이의 상기 묘목하우징에 내장되고, 외력이 가해지지 않은 상태에서는 상기 천공부재가 상기 워터팩을 천공하지 못하게 차단한다.
상기 커버부는, 상기 묘목하우징의 개방된 상부를 밀폐한다.
본 발명에 따른 묘목카트리지에서, 상기 묘목, 상기 배양토 및 상기 물을 제외한 부재들은, 파손 및 분해 가능한 소재인, 굽지 않은 토기, 녹말, 목재, 종이 및 생분해성 플라스틱 중에서 선택되는 어느 하나의 소재로 형성할 수 있다.
본 발명에 따라, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템에 사용되는 묘목방출기구가 제공된다.
상기 묘목방출기구는, 장전통, 가스공급관, 개폐밸브 및 가스탱크를 포함할 수 있다.
상기 장전통은, 묘목카트리지가 상하 이동이 구속된 상태로 삽입 장착되고, 외력이 가해지면 상기 묘목카트리지의 구속 상태가 해제되어 방출되게 하는, 상하 개방된 관-형상의 통이다.
상기 장전통에 장착되는 상기 묘목카트리지는, 상기 식재대상지의 상기 토양에 박히는 첨예부가 하부에 형성되어 있고 내부가 중공된 탄알 형태의 묘목하우징에, 배양토에 뿌리가 착근된 묘목이 내장되어 있다.
상기 가스공급관은, 상기 장전통의 상부에 일단이 연결되고, 상기 장전통에 고압의 가스를 공급한다.
상기 개폐밸브는, 상기 가스공급관에 설치되고, 상기 장전통으로의 가스 공급을 단속한다.
상기 가스탱크는, 상기 가스공급관의 타단에 연결되고, 상기 가스공급관에 가스를 공급한다.
상기 묘목방출기구에 의하면, 상기 장전통에 상기 묘목카트리지를 장착하고 드론의 하부에 결합한 상태에서, 상기 드론을 조종하여, 식재대상지의 상공을 비행하면서, 상기 가스탱크의 가스를 상기 장전통에 공급하면, 고압의 가스에 의해 외력이 가해져서 상기 장전통에 장전된 상기 묘목카트리지가 상기 식재대상지의 토양으로 방출되고, 방출된 상기 묘목카트리지는 상기 식재대상지의 상기 토양에 박히게 됨으로써, 상기 묘목이 상기 토양에 식재된다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템은, 상기 묘목방출기구에 상기 묘목카트리지를 장착한 상태에서, 상기 드론을 조종하여, 상기 식재대상지의 상공을 비행하면서, 상기 묘목방출기구로부터 상기 묘목카트리지를 상기 식재대상지로 방출함으로써, 상기 묘목을 상기 식재대상지의 상기 토양에 식재하는 시스템이므로, 묘목의 식재에 소요되는 인건비 등의 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 작업자가 접근하기 쉽지 않거나 험지에 대한 식재 작업도, 안전사고의 위험 없이 보다 용이하게 실행할 수 있으므로, 산림녹화, 원예 및 조경 분야 등의 식재 작업에 널리 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
도1은 본 발명에 따른 예시적인 묘목 식재 시스템의 개략 사시도.
도2는 본 발명에 따른 예시적인 묘목 식재 시스템의 개략 단면도.
도3은 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 사용되는 예시적인 묘목카트리지의 단면도.
도4는 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 사용되는 장전통에 묘목카트리지가 장착된 상태의 예시적인 단면도.
도5는 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 사용되는 예시적인 장전통의 사시도.
도6은 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 적용된 예시적인 레이저 발광기구의 사용상태도.
도7은, 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 의해 묘목이 식재되는 과정의 예시적인 개략도.
도2는 본 발명에 따른 예시적인 묘목 식재 시스템의 개략 단면도.
도3은 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 사용되는 예시적인 묘목카트리지의 단면도.
도4는 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 사용되는 장전통에 묘목카트리지가 장착된 상태의 예시적인 단면도.
도5는 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 사용되는 예시적인 장전통의 사시도.
도6은 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 적용된 예시적인 레이저 발광기구의 사용상태도.
도7은, 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템에 의해 묘목이 식재되는 과정의 예시적인 개략도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 아니한다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템(1)은, 드론을 이용하여 식재대상지의 토양에 묘목을 식재하는 시스템으로서, 도1 내지 도7에 예시적으로 도시된 바와 같이, 드론(100), 묘목카트리지(200) 및 묘목방출기구(300)를 기본적으로 포함한다.
상기 드론(100)은, 예를 들어 몸체(110)에 다수(예: 4개 내지 8개)의 로터(120)가 설치됨으로써, 상하전후좌우 자유롭게 비행할 수 있고, 조종기(도시생략)와의 사이에 조종데이터를 무선(예, 2.4GHz)으로 송수신함으로써, 원격으로 조종할 수 있는, 널리 알려진 무인 비행체이다.
드론(100)은, 널리 알려진 바와 같이, 비행 등 전체의 작동을 제어하는 컨트롤러와 함께, 무선송수신모듈, GPS 모듈, 관성측정모듈 등 각종 모듈(도시 생략)을 구비함으로써, 조종기를 사용하여 상하전후좌우 자유로운 비행을 할 수 있고, 위치와 자세를 제어할 수 있으며, 정지비행(호버링) 등을 할 수 있도록 구성할 수 있다.
본 발명에 적용되는 드론(100)의 조종, 비행, 출력, 크기 등의 특성은, 드론에 관한 공지의 기술을, 본 발명의 특성에 맞게 적절히 선택하여 적용할 수 있으므로, 드론 자체에 관한 상세한 설명은 생략한다.
상기 묘목카트리지(200)는, 도3, 도4 및 도7에 예시적으로 도시된 바와 같이, 식재대상지(2)의 토양(3)에 식재할 묘목(220)이, 뿌리(221)가 배양토(230)에 착근된 상태로 장착되는, 카트리지 형태의 구성으로서, 본 발명에 따른 묘목 식재 시스템(1)의 주요 특징 중의 하나이다.
묘목카트리지(200)는, 도3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 묘목하우징(210), 및 뿌리(221)가 배양토(230)에 착근된 상태의 묘목(220)과 함께, 워터팩(240), 천공부재(250), 차단판(260) 및 커버부(270) 등을 추가적으로 포함한다.
상기 묘목하우징(210)은, 묘목(220)과 배양토(230) 등을 감싸서 보호하는 부재로서, 하부에는 콘 형태로 아래로 뾰족한 첨예부(211)가 돌출 형성되어 있고, 내부가 중공된 상태로 상하로 길게 신장된, 예를 들어 탄알 형태의 부재이다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템(1)은, 후술하는 묘목방출기구(300)에 묘목카트리지(200)를 장착한 상태에서, 드론(100)을 조종하여, 식재대상지(2)의 상공을 비행하면서, 묘목방출기구(300)로부터 묘목카트리지(200)를 식재대상지(2)로 방출(예, 고압의 가스를 이용한 발사 또는 자유낙하)함으로써, 묘목(220)을 식재대상지(2)의 토양(3)에 식재하는 시스템이므로, 묘목하우징(210)의 하부에는, 토양(3)에 박혀 정착될 수 있도록, 탄알의 탄두와 같이 아래로 뾰족한 첨예부(211)가 형성되어 있으며, 묘목하우징(210)의 내부는 묘목(220) 등이 안전하게 수용될 수 있도록, 관-형상으로 중공되어 있다.
묘목하우징(210)은, 내장된 묘목(220)과 배양토(230) 등을 보호하면서, 첨예부(211)가 토양(3)에 박혀 묘목(220)이 배양토(230)와 함께 토양(3)에 식재된 이후에는, 식재대상지(2)의 토양(3)에 그대로 폐기되는 부재이므로, 운반, 비행 및 방출 과정에서는 내장된 묘목(220) 등을 보호하기 충분하고, 첨예부(211)는 토양(3)에 박힐 수 있을 정도의 강도를 가지며, 토양(3)에 박히는 과정에서는 쉽게 파손될 수 있으면서, 묘목(220)이 식재된 후에는 자연친화적으로 토양(3)의 일부가 됨으로써, 오염물로 남거나 묘목(220)의 성장을 방해하지 않을 필요가 있다.
따라서 묘목하우징(210)의 소재로는, 파손될 수 있는 있으나 상당한 정도의 강도를 가짐으로써, 운반, 비행 및 방출 과정에서는 그 형태를 보존하지만, 식재 과정에서는 파손될 수 있고, 식재 이후에는 분해될 수 있는 소재가 바람직하며, 예를 들어 굽지 않은 토기, 녹말, 목재, 판지와 같은 종이 및 생분해성 플라스틱 등을 적용할 수 있다.
도시된 구체예는, 묘목하우징(210)의 횡단면이 원형인 관-형상인 것으로 예시하고 있으나, 묘목(220) 등을 내장할 수 있고, 묘목방출기구(300)에 대해 장착 및 방출할 수 있은 형태라면 특히 제한되지 아니하며, 아울러 의도하지 않은 파손과 배양토(230)의 유실을 방지할 수 있는 범위에서, 전체적으로 또는 부분적으로, 묘목하우징(210)에 망상이나 슬릿 형태의 다수의 구멍(213: 도2 참조)을 형성함으로써, 통기가 가능하게 하고, 파손 및 분해가 용이하도록 할 수 있다.
상기 묘목(220)은, 식재대상지(2)의 토양(3)에 식재하기 위한, 배양토(230)에 뿌리(221)가 착근된 상태의 어린 식물이며, 묘목(220)은 그 뿌리(221)가 착근된 상태로 배양토(230)와 함께 묘목하우징(210)의 내부공간(212)에 내장된다.
본 발명의 시스템(1)에 적용될 수 있는 묘목(220)의 수종은, 식재대상지(2)의 토양(3)에 식재할 수 있는 어린 식물이라면 특히 제한되지 아니하며, 식재대상지(2)와 토양(3)의 특성에 따라 다양하게 선택할 수 있다.
예를 들어 묘목(220)으로는, 경제적 가치가 높은 낙엽송이나 편백나무 등의 1-2 년생 ‘교목’을 적용할 수 있고, 무궁화 등의 ‘관목’도 적용할 수 있으며, 여러해살이식물 등의 ‘초본’의 적용도 배제되지 아니한다.
묘목(220)의 크기는, 묘목하우징(210)에 내장할 수 있는 정도의 크기로서, 예를 들어, 수고(나무의 높이)는 200mm 내외이고, 뿌리의 길이는 100mm 내외로 할 수 있으며, 묘목하우징(210)의 크기는 내장되는 묘목(220)에 의존됨은 당연하다.
묘목(220)은, 고사방지를 위해 뿌리(221)가 배양토(230)에 착근된 상태로 묘목하우징(210)에 장착되므로, 예를 들어 이식(옮겨심기)을 목적으로 온실 등 시설재배를 통하여 일정한 크기의 ‘용기’에 심어서 활착률을 높게 재배한, 배양토(230)를 포함한 ‘용기묘’를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
양묘가 쉽고 묘목 생산성이 높은 낙엽송의 1년생 용기묘를 본 발명에서의 묘목(220)으로 사용할 경우, 식재(조림) 3년 후 약 85%가 생존하는 활착률을 보임으로써, 양묘, 식재 및 조림 효율을 높이고 관련 비용을 절감할 수 있다.
상기 워터팩(240)은, 묘목(220)을 식재대상지(2)에 식재한 직후 토양(3)에 대한 뿌리(221)의 초기 착근과 활착률을 높일 목적으로 사용되는 물(241)이 수용된 팩이다.
워터팩(240)은, 묘목하우징(210)에 내장하되, 배양토(230)의 하부에 내장된다.
워터팩(240)은, 보관, 운반 및 장착 등의 과정에서는 쉽게 파손되지 아니하나, 식재과정에서의 토양(3)과의 충돌에 의한 충격이나 천공부재(250)에 의해서 파손될 수 있는 소재로 형성할 수 있으며, 예를 들어 알긴산나트륨과 젖산칼슘을 함유한 생분해성 함성수지 조성물로 성형한 팩을 적용할 수 있다.
워터팩(240)의 투입되는 물(241)의 용량은, 식재된 부위의 토양을 적셔줄 수 있는 정도의 양으로서, 묘목(200)과 토양(3)에 맞게 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 100-300ml 정도로 할 수 있으며, 이에 제한되지 아니한다.
상기 천공부재(250: puncher)는, 묘목하우징(210)에 내장되되, 워터팩(240)의 하부에 내장되고, 외력(토양에 충돌할 때 발생하는 충력 등)이 가해질 때, 워터팩(240)을 천공하여 워터팩(240)에서 물(241)이 흘러나오게 하는 부재이다.
천공부재(250)는, 토양(3)에의 충돌로 워터팩(240)의 하중이 아래로 가해질 때, 워터팩(250)을 천공할 수 있는 형태라면 특히 제한되지 아니한다.
상기 차단판(260)은, 묘목하우징(210)에 내장되되, 워터팩(240)과 천공부재(250) 사이에 내장되는 칸막이 부재로서, 외력이 가해지지 않은 상태에서 의도하지 않게 천공부재(250)가 워터팩(240)을 천공하지 못하게 차단하는 작용을 한다.
식재 과정에서 묘목카트리지(200)가 토양(3)에 충돌하면, 배양토(230)와 워터팩(240) 등의 하중과 관성에 의해, 워터팩(240)과 차단판(260)이 하강하게 되면서, 천공부재(250)가 차단판(260)을 관통하여 워터팩(240)을 천공하게 되고, 이로써 워터팩(240)의 물(241)이 밖으로 흘어 나오게 된다.
워터팩(240)에서 흘러나온 물은, 주변의 배양토(230)와 토양(3)에 스며들게 되고, 식재 직후에 묘목(220)의 뿌리(221)에 공급되어, 식재 초기에 뿌리(221)가 토양(3)에 착근하고 활착하는 것에 사용된다.
토양(3)에 대한 식재된 묘목의 양호한 착근과 활착을 위해서는, 자연적인 강우나 인위적인 살수에 의해 식재대상지(2)의 토양(3)에 충분한 수분이 존재하는 상태에서 식재하거나, 식재 후에 인위적인 살수로 급수할 필요가 있으나, 본 발명에 의하면 묘목카트리지(200)에 워터팩(240), 천공부재(250) 및 차단판(260)이 포함되어 있으므로, 강우나 살수가 없어도 식재된 묘목에 급수가 이루어지므로, 식재한 묘목의 토양(3)에 대한 뿌리(221)의 초기 착근과 활착률을 높일 수 있다.
상기 커버부(270)는, 묘목하우징(210)의 개방된 상부 입구를 닫는 부재이다.
묘목하우징(210)의 상부는, 묘목(220) 등의 내장이 편리하도록 개방된 관-형태로 형성되어 있는 바, 커버부(270)는 개방된 묘목하우징(210)의 상부를 덮는 작용과 함께, 후술하는 바와 같이, 묘목방출기구(300)에서의 묘목카트리지(200)의 방출에 고압의 가스를 이용하는 경우, 커버부(270)는 고압가스의 압력이 가해지는 부분으로서의 작용도 한다.
자연낙하로 묘목카트리지(200)를 묘목방출기구(300)에서 방출할 경우에는, 가스의 압력을 받을 필요가 없으므로, 커버부(270)는 형성하지 않을 수도 있다.
이상과 같은 묘목카트리지(200)에 의하면, 비행하는 드론(100)에서 묘목방출기구(300)로부터 방출된 묘목카트리지(200)는, 도7에 예시적으로 도시된 바와 같이, 식재대상지(2)의 토양(3)으로 낙하하고, 묘목카트리지(200)의 자중과 선택적으로 고압의 가스 압력에 의한 발사에 의해, 묘목하우징(210)의 첨예부(211)가 토양(3)에 충돌하게 되면서, 첨예부(211)가 토양 속에 박힘과 아울러, 묘목하우징(210)이 파손됨에 따라, 배양토(230)에 착근된 상태의 묘목(220)이 토양(3)에 식재되고, 워터팩(240)에서 흘러나온 물(241)이 묘목(220)에 급수됨으로써, 묘목은 효율적으로 토양에 착근하고, 상당히 높은 활착률로 성장할 수 있게 된다.
상기 묘목방출기구(300)는, 드론(100)의 몸체(110)의 하부에 결합되고, 묘목카트리지(200)가 장착되며, 장착된 묘목카트리지(200)를 식재대상지(2)의 상공에서 방출시킴으로써, 묘목카트리지(200)의 묘목(220)이 토양(3)에 식재되게 하는 기구이다.
묘목방출기구(300)에서의 묘목카트리지(200)의 방출은, 고압의 가스 등을 이용한 강제 발사를 적용할 수도 있고, 묘목카트리지(200)의 하중에 의한 자유낙하를 적용할 수도 있다.
묘목카트리지(200)의 첨예부(211)가 식재대상지(2)의 토양(3)에 박히게 되는 힘은, 전자의 강제 발사의 경우 묘목카트리지(200)가 받는 중력과 가스 압력의 합력이 되고, 후자의 자유낙하의 경우 묘목카트리지(200)가 받은 중력이 된다. 따라서 묘목카트리지(200)의 하중이 상대적으로 가벼운 경우 강제 발사가 바람직하고, 묘목카트리지(200)의 하중이 충분한 경우 자유낙하만으로 가능할 수 있다.
도1과 도2의 구체예는, 고압의 가스 압력에 의해 묘목카트리지(200)를 발사하는 구조를 예시적으로 도시한 것이다.
묘목방출기구(300)는, 도2에 예시된 바와 같이, 장전통(310), 가스공급관(320), 개폐밸브(330) 및 가스탱크(340)를 포함할 수 있으며, 이들 구성은 내부가 중공되고 하부가 개방된 적절한 방출기구하우징(301)에 내장할 수 있다. 가스탱크(340) 등과 같은 장전통(310)을 제외한 구성은, 드론(100)의 몸체(110)나 다른 하우징에 장착할 수도 있다.
묘목방출기구(300)는, 예를 들어 방출기구하우징(301)과 드론(100)의 몸체(110) 사이에 고정볼트(303) 등과 같은 공지의 체결수단을 적용함으로써, 드론(100)에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.
도2에 도시된 구체예는, 방출기구하우징(301)의 상단 둘레에 플렌지(302)를 형성하고, 플렌지(302)를 드론(100)의 몸체(110)에 고정볼트(303) 등으로 탈착가능하게 결합한 예이다.
상기 장전통(310)은, 도4에 예시적으로 도시된 바와 같이, 배양토(230)에 뿌리(221)가 착근된 상태의 묘목(220)이 묘목하우징(210)에 내장되어 있는 탄알 형태의 묘목카트리지(200)가, 삽입 장착되는, 상하 관통된 관-형상의 부재이다.
묘목카트리지(200)는 장전통(310) 내에 상하 이동 가능하게 삽입 장착되고, 장착된 후에는 외력이 가해지지 않은 의도하지 않은 상태에서는, 상기 상하 이동이 제한된 구속 상태가 된다.
장전통(310)에 장착된 묘목카트리지(200)는, 지상에 대기 중이거나 비행 중일 때에는 의도하지 않게 장전통(310)으로부터 분리되어서는 아니 되고, 식재를 위해 묘목카트리지(200)를 묘목방출기구(300)에서 방출하고자 할 때에만 분리되어야 하는 바, 이를 위해 묘목카트리지(200) 및/또는 묘목방출기구(300)에는, 묘목카트리지(200)가 상기 묘목방출기구(300)에 장착된 구속 상태를 유지하되, 의도된 때에만 묘목카트리지(200)가 묘목방출기구(300)로부터 구속이 해제되어 묘목카트리지(200)가 묘목방출기구(300)로부터 방출되도록 하는, 잠금기구(400)를 포함할 수 있다.
잠금기구(400)로서는, 전기적으로 또는 기계적으로 묘목카트리지(200)를 장전통(310)에 구속시키고, 전기신호나 외력에 의해 구속 상태를 해제시킬 수 있는 기구라면 특히 제한되지 아니하며, 전기적으로는 예를 들어 솔레노이드 방식의 잠금기구를 적용할 수 있고, 기계적으로는 예를 들어 탄성의 잠금기구를 적용할 수 있다.
도4의 구체예는, 잠금기구(400)로서, 탄성 걸림턱(410)이나 솔레노이드식의 잠금돌기(420)를 적용할 수 있음을 도시한 것이다.
전자의 탄성 걸림턱(410)은, 서로 접하고 있는 묘목하우징(210)의 상측 외주면과 이에 대응하는 장전통(310)의 내주면에, 실리콘고무와 같은 탄성의 걸림턱(410)과 걸림홈(411)을 각각 형성함으로써, 외력(예, 고압가스의 압력)이 작용하지 않을 때에는 걸림턱(410)이 걸림홈(421)에 걸려 구속 상태를 유지하고, 외력이 작용할 때에는 걸림턱(410)의 탄성을 극복하고 구속이 해제되도록 한 예이다. 이런 탄성 걸림턱(410)은 묘목카트리지(200)를 강제 발사로 방출할 때 적용할 수 있다.
후자의 솔레노이드 잠금돌기(420)는, 예를 들어 묘목하우징(210)의 첨예부(211)의 상측에 인접한 위치의 장전통(310)에 설치할 수 있고, 평상시에는 묘목하우징(210)이 돌출된 잠금돌기(420)에 걸려 구속 상태를 유지하고, 묘목하우징(210)의 발사 신호를 받으면 잠금돌기(420)가 후퇴함으로써 구속이 해제되도록 한 예이다. 잠금돌기(420)는 묘목카트리지(200)를 자유낙하나 강제 발사로 방출할 때 적용할 수 있다.
묘목방출기구(300)에 적용되는 장전통(310)의 개수는, 특히 제한되지 아니하며, 방출기구하우징(301)의 크기와 묘목카트리지(200)의 크기 등에 맞게 적절히 선택할 수 있고, 드론(100)의 1회 비행으로 식재할 수 있는 묘목(220)의 최대 수는, 묘목방출기구(300)의 장전통(310)의 개수에 의존하게 된다.
도5의 구체예는, 방출기구하우징(301) 내에 예를 들어 36개(6×6)의 장전통(310)을 가로세로의 배열로 설치한 경우를 도식적으로 예시한 것이며, 도면부호 311은 장전통(310)들을 일체로 방출기구하우징(301)에 고정하기 위한 고정판이다.
상기 가스공급관(320)은, 각각의 장전통(310)의 상부에 일단(예, 하단)이 기밀하게 연결됨으로써 장전통(310)에 고압의 가스를 공급하는 관이다. 도면부호 312는 가스공급관(320)의 하단을 장전통(310)에 기밀하게 연결하는 연결판이다.
상기 개폐밸브(330)는, 각각의 가스공급관(320)에 설치되는 밸브로서, 각각의 장전통(310)으로의 가스 공급을 단속하는 밸브이다.
묘목카트리지(200)의 발사는 트론(100)의 조종기에서 원격으로 조종할 수 있어야 하므로, 개폐밸브(330)로서는, 전기적 신호에 의해 작동하는 솔레노이드밸브를 적용할 수 있다.
상기 가스탱크(340)는, 가스공급관(320)의 타단(예, 상단)에 연결되고, 가스공급관(320)을 경유하여 장전통(310)에 고압의 가스를 공급하는 탱크이다.
묘목방출기구(300)에 적용하는 고압의 가스로서는, 예를 들어 이산화탄소를 적용할 수 있다.
가스탱크(340)는, 고압의 가스가 저장되는 상류의 저장탱크(341)와, 저장탱크(341)로부터 유입된 고압의 압축가스를 팽창시켜 가스공급관(320)으로 공급하는 팽창탱크(342)로 구성할 수 있으며, 이에 제한되지 아니한다.
이상과 같이 예시된 묘목방출기구(300)에 의하면, 묘목카트리지(200)가 장착된 묘목방출기구(300)를 드론(100)의 하부에 결합한 상태에서, 드론(100)을 조종하여, 식재대상지(2)의 상공을 비행하면서, 가스탱크(340)의 가스를 장전통(310)에 공급하면, 고압의 가스에 의해 장전통(310)에 장전된 묘목카트리지(200)가 식재대상지(2)의 토양(3)으로 발사되고, 발사된 묘목카트리지(200)가 식재대상지(2)의 토양(3)에 박히게 됨으로써, 묘목(220)을 토양(3)에 식재할 수 있게 된다. 아울러 묘목방출기구(300)에서 묘목카트리지(200)를 자유낙하로 방출하는 것에 의해서도, 중력에 의하여 묘목(220)을 토양(3)에 식재할 수 있다.
본 발명에 따른 묘목 식재 시스템(1)을 이용한 묘목의 식재 작업은, 상공에서 묘목카트리지(200)가 낙하되는 작업을 수반하므로, 식재대상지(2)의 주변에 사람 등이 있을 경우 안전사고의 위험이 있다.
따라서 본 발명의 시스템(1)은, 드론(100)을 이용하여 묘목(220)을 식재하는 작업을 할 때, 식재대상지(2)의 주변에 식재작업이 있음을 경고하기 위한 경고기구(500)를 포함할 수 있다. 도1과 도2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 경고기구(500)로서는 경광을 발하는 경광등(510)이나 경음(경고음 또는 안내방송)을 발하는 경음기(520)를 포함할 수 있다.
이와 같은 경고기구(500)에 의하면, 식재 작업을 하기 전이나 작업 중에 식재대상지(2)의 주변에 경고를 발함으로써, 예기치 않은 안전사고를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 묘목 식재 시스템(1)을 이용한 묘목의 식재할 때, 식재대상지(2) 중에서 현재 식재가 이루어지고 있는 식재영역(2a)이 어디인지를 작업자(드론조종자)에게 정확하게 알려주면 유용할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 시스템(1)은, 도1과 도6에 예시적으로 도시된 바와 같이, 식재대상지(2) 중에서 실재로 식재작업이 진행되고 있는 식재영역(2a)을 시각적으로 표시하도록, 인지 가능한 레이저 광선(601)을 조사하는 레이저 발광기구(600)를 포함할 수 있다.
이와 같은 레이저 발광기구(600)에 의하면, 작업자는 레이저 광선(601)을 보고 식재 작업이 진행되고 있는 식재영역(2a)을 시각적으로 확인하면서 작업할 수 있다.
본 발명에 따른 묘목 식재 시스템(1)을 이용하여 묘목의 식재작업을 할 때, 비행하는 드론(100)의 시각에서 보이는 식재대상지(2) 등의 영상을 작업자(조종자)에게 실시간으로 제공할 경우, 식재를 계획하고 실행하는 것에 유용할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 시스템(1)은, 도2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 식재작업을 할 때, 식재대상지(2) 등을 촬영하기 위한 카메라모듈(700)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 드론을 이용한 묘목 식재 시스템(1)에서, 드론(100), 전기식 개폐밸브(330), 전기식 잠금돌기(420), 경고기구(500), 레이저 발광기구(600) 및 카메라모듈(700) 등의 전기 전자적 기구들을, 본 발명의 목적에 맞게 조종 및 조작하기 위한 컨트롤러의 회로는, 해당 기술분야의 널리 알려진 제어기술을 이용하여, 본 발명에 맞게 적절히 구축할 수 있고, 제어회로 그 자체는 본 발명의 특징이 아니므로, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
1: 본 발명의 시스템 2: 식재대상지
2a: 식재영역 3: 토양
100: 드론 110: 몸체
120: 로터 200: 묘목카트리지
210: 묘목하우징 211: 첨예부
212: 내부공간 213: 구멍
220: 묘목 221: 뿌리
230: 배양토 240: 워터팩
241: 물 250: 천공부재
260: 차단판 270: 커버부
300: 묘목방출기구 301: 방출기구하우징
302: 플렌지 303: 고정볼트
310: 장전통 311: 고정판
312: 연결판 320: 가스공급관
330: 개폐밸브 340: 가스탱크
341: 저장탱크 342: 팽창탱크
400: 잠금기구 410: 걸림턱
411: 걸림홈 420: 잠금돌기
500: 경고기구 510: 경광등
520: 경음기 600: 레이저 발광기구
700: 카메라모듈
2a: 식재영역 3: 토양
100: 드론 110: 몸체
120: 로터 200: 묘목카트리지
210: 묘목하우징 211: 첨예부
212: 내부공간 213: 구멍
220: 묘목 221: 뿌리
230: 배양토 240: 워터팩
241: 물 250: 천공부재
260: 차단판 270: 커버부
300: 묘목방출기구 301: 방출기구하우징
302: 플렌지 303: 고정볼트
310: 장전통 311: 고정판
312: 연결판 320: 가스공급관
330: 개폐밸브 340: 가스탱크
341: 저장탱크 342: 팽창탱크
400: 잠금기구 410: 걸림턱
411: 걸림홈 420: 잠금돌기
500: 경고기구 510: 경광등
520: 경음기 600: 레이저 발광기구
700: 카메라모듈
Claims (9)
- 몸체(110)에 다수의 로터(120)를 구비하여 상하전후좌우 자유로이 비행할 수 있고, 원격으로 조종되는 드론(100);
식재대상지(2)의 토양(3)에 박히는 첨예부(211)가 하부에 형성되어 있고 내부가 중공된 탄알 형태의 묘목하우징(210),
상기 묘목하우징(210)의 내부공간에 내장되고 뿌리(221)가 배양토(230)에 착근되어 있으며 상기 식재대상지(2)의 상기 토양(3)에 식재되는 묘목(220), 상기 묘목하우징(210)의 상기 배양토(230)의 하부에 내장되고 상기 식재대상지(2)에 식재된 상기 묘목(220)의 상기 토양(3)에 대한 초기 착근을 위한 물(241)이 밀봉되어 있는 워터팩(240), 상기 묘목하우징(210)의 상기 워터팩(240)의 하부에 내장되고 외력이 가해질 때 상기 워터팩(240)을 천공하여 상기 물(241)이 흘러나가게 하는 천공부재(250), 상기 워터팩(240)과 상기 천공부재(250) 사이의 상기 묘목하우징(210)에 내장되고 외력이 가해지지 않은 상태에서는 상기 천공부재(250)가 상기 워터팩(240)을 천공하지 못하게 차단하는 차단판(260), 및 상기 묘목하우징(210)의 개방된 상부를 밀폐하는 커버부(270)를 포함하는, 묘목카트리지(200); 및
상기 드론(100)의 하부에 결합되고, 상기 묘목카트리지(200)가 장착되며, 장착된 상기 묘목카트리지(200)를 상기 식재대상지(2)의 상공에서 방출시킴으로써, 상기 묘목카트리지(200)의 상기 묘목(220)이 상기 식재대상지(2)의 상기 토양(3)에 식재되게 하는 묘목방출기구(300); 를 포함하고,
상기 묘목방출기구(300)에 상기 묘목카트리지(200)를 장착한 상태에서, 상기 드론(100)을 조종하여, 상기 식재대상지(2)의 상공을 비행하면서, 상기 묘목방출기구(300)로부터 상기 묘목카트리지(200)를 상기 식재대상지(2)로 방출함으로써, 상기 묘목(220)을 상기 식재대상지(2)의 상기 토양(3)에 식재하는 것을 특징으로 하는, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 묘목카트리지(200)가 상기 묘목방출기구(300)에 장착된 구속 상태를 유지하고, 의도된 때에만 상기 묘목카트리지(200)가 상기 묘목방출기구(300)의 구속으로부터 해제되게 하는 잠금기구(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 묘목(220)의 식재작업을 할 때, 상기 식재대상지(2)의 주변에 식재작업이 있음을 경고하기 위한 경고기구(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 식재대상지(2) 중에서 실재로 식재작업이 진행되고 있는 식재영역(2a)을 시각적으로 표시하는 레이저 광선을 조사하는 레이저 발광기구(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 식재대상지(2)를 촬영하기 위한 카메라모듈(700)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템. - 식재대상지(2)의 토양(3)에 박히는 첨예부(211)가 하부에 형성되어 있고, 내부가 중공된, 탄알 형태의 묘목하우징(210);
상기 묘목하우징(210)의 내부공간에 내장되고, 배양토(230)에 뿌리(221)가 착근되어 있으며, 상기 식재대상지(2)의 상기 토양(3)에 식재되는 묘목(220);
상기 묘목하우징(210)의 상기 배양토(230)의 하부에 내장되고, 상기 식재대상지(2)에 식재된 상기 묘목(220)의 상기 토양(3)에 대한 초기 착근을 위한 물(241)이 밀봉되어 있는 워터팩(240);
상기 묘목하우징(210)의 상기 워터팩(240)의 하부에 내장되고, 외력이 가해질 때 상기 워터팩(240)을 천공하여 상기 물(241)이 흘러나가게 하는 천공부재(250);
상기 워터팩(240)과 상기 천공부재(250) 사이의 상기 묘목하우징(210)에 내장되고, 외력이 가해지지 않은 상태에서는 상기 천공부재(250)가 상기 워터팩(240)을 천공하지 못하게 차단하는 차단판(260); 및
상기 묘목하우징(210)의 개방된 상부를 밀폐하는 커버부(270);
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템에 사용되는 묘목카트리지. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 묘목(220), 상기 배양토(230) 및 상기 물(241)을 제외한 부재들은, 파손 및 분해 가능한 소재인, 굽지 않은 토기, 녹말, 목재, 종이 및 생분해성 플라스틱 중에서 선택되는 어느 하나의 소재로 형성된 것을 특징으로 하는, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템에 사용되는 묘목카트리지. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 묘목방출기구(300)는,
상기 묘목카트리지(200)가, 상하 이동이 구속된 상태로 삽입 장착되고, 외력이 가해지면 상기 묘목카트리지(200)의 구속 상태가 해제되어 방출되게 하는, 상하 개방된 관-형상의 장전통(310);
상기 장전통(310)의 상부에 일단이 연결되고, 상기 장전통(310)에 고압의 가스를 공급하는 가스공급관(320);
상기 가스공급관(320)에 설치되고, 상기 장전통(310)으로의 가스 공급을 단속하는 개폐밸브(330); 및
상기 가스공급관(320)의 타단에 연결되고, 상기 가스공급관(320)에 가스를 공급하는 가스탱크(340); 를 포함하고,
상기 장전통(310)에 상기 묘목카트리지(200)를 장착하고 상기 드론(100)의 하부에 결합한 상태에서, 상기 드론(100)을 조종하여, 상기 식재대상지(2)의 상공을 비행하면서, 상기 가스탱크(340)의 가스를 상기 장전통(310)에 공급함으로써, 고압의 가스에 의해 외력을 가하여 상기 장전통(310)에 장전된 상기 묘목카트리지(200)를 상기 식재대상지(2)의 상기 토양(3)으로 방출하고, 방출된 상기 묘목카트리지(200)가 상기 식재대상지(2)의 상기 토양(3)에 박히게 함으로써 상기 묘목(220)이 상기 토양(3)에 식재되게 하는 것을 특징으로 하는, 드론을 이용한 묘목 식재 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020210046175A KR102564062B1 (ko) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | 드론을 이용한 묘목 식재 시스템, 및 동 시스템에 사용되는 묘목 식재를 위한 묘목카트리지 |
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| KR1020210046175A KR102564062B1 (ko) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | 드론을 이용한 묘목 식재 시스템, 및 동 시스템에 사용되는 묘목 식재를 위한 묘목카트리지 |
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