KR102618645B1

KR102618645B1 - 식물 재배 시스템

Info

Publication number: KR102618645B1
Application number: KR1020210004479A
Authority: KR
Inventors: 백문호
Original assignee: 백문호
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2023-12-27
Also published as: KR20220102292A

Abstract

본 발명은 지하수 및 온실을 이용하여 각종 식물을 재배할 수 있는 식물 재배 시스템에 관한 것으로서, 식물을 재배하기 위한 재배지; 상기 재배지에 물을 공급 순환시키는 물 순환부; 상기 재배지에 지하수를 이동시켜서 다시 지하로 회수되게 하는 지하수 순환부; 상기 재배지에 온실을 제공하는 온실부; 를 포함하고,상기 지하수 순환부를 통해 순환하는 지하수의 열원을 상기 재배지에서 일정한 온도로 활용하는 식물 재배 시스템이 제공될 수 있다.

Description

식물 재배 시스템{Plant Cultivation System}

본 발명은 지하수 및 온실을 이용하여 각종 식물을 재배할 수 있는 식물 재배 시스템에 관한 것이다.

대표적인 저온성 과채류인 딸기를 재배하기 위해서는 생육에 적합한 온도를 항상 유지하는 것이 무엇보다도 중요하다. 하지만 연중 서늘한 온도를 유지해야 하는 일은 냉 난방비 및 유지 보수비용이 많이 들어 경제성이 현저히 떨어진다.

종래의 딸기 재배용 수경 재배 기술은 생장에 필요한 양분 및 광원을 제공할 수는 있었지만, 위와 같은 이유로 생장에 필요한 온도를 항상 유지할 수 없었다. 이 때문에 한여름이나 한겨울에는 딸기 재배를 중단하는 경우가 많았다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 3중 구조의 온실을 통해 햇빛의 광량은 최대화하면서 창 개폐 및 환기 장치를 구비하여 방열 및 보온을 극대화하는 데 있다. 특히 온실 내부 수경 재배지는 지하수의 지열을 주된 열원으로 이용하면서 냉각기 및 히터를 보조적으로 사용하여 식물 생장에 적합한 온도를 일정하게 유지하고, 이를 통해 에너지 소비를 최소화할 수 있는 식물 재배 시스템을 제공한다.

본 발명의 해결 수단은, 식물을 재배하기 위한 재배지; 상기 재배지에 물을 공급 순환시키는 물 순환부; 상기 재배지에 지하수를 이동시켜 다시 지하로 회수되게 하는 지하수 순환부; 상기 재배지에 온실을 제공하는 온실부; 를 포함하고, 상기 지하수 순환부를 통해 순환하는 지하수의 열원을 상기 재배지에서 일정한 온도로 활용하는 식물 재배 시스템이 제공될 수 있다.

이와 같이 본 발명은, 3중 구조의 온실을 통해 햇빛은 충분히 통과시키면서 더운 공기는 배출하고 차가운 공기는 재배지 내부로 가두거나 데울 수 있어, 에너지 소비를 최소화하면서 식물 생장에 적합한 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명은 재배지 내부에 지하수 이동관과 방열판을 설치하여 지하수 온도가 열교환을 통해 재배지 내 물에 직접 전달될 수 있어 더욱 효과적으로 딸기 생장에 필요한 온도를 제공할 수 있다.

본 발명은 재배지의 내부 수면 하부에서 브로워에 의한 공기를 공급하여 기포를 생성시키고, 따라서 가온 또는 냉각된 물 및 산소가 상하부가 개방된 재배지 덮개 구멍을 통과하여 재배 포트에 식재된 딸기의 뿌리는 물론, 식물 전체에 고르게 전달되어 생장을 촉진시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 식물 재배 시스템의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 온실 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 식물 재배 시스템의 온실 내부 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 지하수 순환부의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 재배지의 상세 구조를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 물 순환부의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 식물 재배 시스템의 상세 결합 단면도이다.
도 8은 본 발명의 식물 재배 시스템의 물 순환부의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 식물 재배 시스템의 지하수 순환부 및 물 순환부를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 식물 재배 시스템에서 봄, 가을 등의 온실부 일부 개방 상태를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 식물 재배 시스템에서 봄, 가을, 밤 등의 온실부 일부 개방 상태를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 식물 재배 시스템에서 여름 등의 온실부 전부 개방 상태를 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 식물 재배 시스템에서 겨울 등의 온실부 전부 폐쇄 상태를 나타낸 예시도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 식물 재배 시스템의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 식물 재배 시스템(10)은 딸기와 같은 식물을 재배하기 위한 재배지(100), 재배지(100)의 물을 공급 순환시키는 물 순환부(200), 재배지(100)에 지하수를 이동시켜 다시 지하로 회수되게 하는 지하수 순환부(300), 재배지(100)에 온실을 제공하는 온실부(400)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 식물은 딸기에 한정되지 않고 다른 다양한 수경 재배용 식물 등에 적용될 수 있다.

재배지(100)는 도 5 및 도 7을 참조하면, 식물의 수경 재배를 위해 물이 저장되는 물 저장부(110), 물 저장부(110) 상부에 덮혀지는 덮개판(120), 덮개판(120)에 착탈 가능하게 구비되고 딸기와 같은 식물을 식재할 수 있는 재배 포트(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 재배 포트(130)는 구멍이 복수로 뚫려 물이 통과할 수 있는 구조이고, 수납 공간이 마련되어 식물을 삽입하여 식재할 수 있고, 식물 뿌리 부분은 덮개판(120)을 관통하여 물 저장부(110) 안의 물에 담궈질 수 있다.

물 순환부(200)는 물 저장부(110)로 물을 공급해주는 저수조(210), 저수조(210)의 물을 물 저장부(110)와 연결된 물 공급관(212)을 통해 공급하는 워터 펌프(220)를 포함할 수 있다.

또한, 물 순환부(200)는 저수조(210) 안의 물에 양액을 공급해주는 양액 공급기(230)가 저수조(210)의 일측 소정 위치에 마련된 것을 포함할 수 있다.

워터 펌프(220)의 일측에는 저수조(210)의 물이 통과되면서 가온 또는 냉각이 이루어지도록 하는 히터 또는 냉각기(260)가 마련될 수 있다.

또한, 물 저장부(110)는 지면으로부터 지지대에 의해 소정의 높이에 지지되는 상태로 설치될 수 있고, 재배지(100)의 일측에는 공기를 공급해주는 브로워(240)가 구비될 수 있다. 브로워(240)에 의해 생성되는 공기는 공기 공급관(242)을 통해 물 저장부(110) 내부의 물 속으로 공급되어서 기포를 생성시켜 물 저장부 내 수온을 식물에게 원활하게 전달할 수 있다.

물 저장부(110) 내부에는 물 저장부(110) 안의 물이 소정의 수위로 유지되도록 하고, 소정의 수위를 초과하면 오버플로우되어서 저수조(210) 안으로 회수되게 하는 물 배수관(250)이 연결될 수 있다. 회수된 물은 워터 펌프(220)와 물 공급관(212)을 거쳐 다시 물 저장부(110)에 공급되는 순환 과정을 거칠 수 있다.

덮개판(120)은 불투명한 재질로 이루어질 수 있고, 햇빛을 차단하여 물 저장부(110) 내부에 녹조가 발생하지 않도록 할 수 있다. 또한, 덮개판(120)은 물 저장부(110)를 이루는 하우징 상부에 착탈 가능하게 마련될 수 있고, 물 저장부(110)의 청소 등을 위해 용이하게 분리할 수 있다.

덮개판(120)에는 지하수에 의해 열이 전달된 물 저장부(110) 내 물의 온도를 식물 상부까지 전달하는 통기공(122)이 복수로 형성될 수 있다.

이때 브로워(240)에서 발생한 공기는 물 저장부(110) 내부의 공기 공급관(242)을 거쳐 통기공(122)을 통해 덮개판(120) 상부에 있는 식물 부분에 공급되어, 물 저장부(110) 수온이 식물에 전달되게 할 수 있다.

물 공급관(212)은 워터 펌프(220)의 작동으로 저수조(210)의 물을 물 저장부(110)로 공급해줄 수 있고, 물 저장부(110)를 지나 일측에 형성된 복수의 유입관(214)을 통해 물 저장부(110) 상부로 물을 공급해줄 수 있다. 유입관(214)에는 물 공급량을 조절할 수 있는 밸브가 각각 마련될 수 있다.

저수조(210)는, 연결된 양액 공급기(230)를 통해 식물 생육에 필요한 양액을 공급받아 저수조(210) 안의 물과 희석한 다음 식물의 양분으로 공급할 수 있고, 별도의 히터나 냉각기와 연결되어 지하수 지열을 이용하는 식물 재배 시스템을 보조할 수 있다.

지하수 순환부(300)는 지하수를 지상으로 이동시켜 저수조(210) 또는 재배지(100)를 거친후 지하로 되돌아가도록 마련된 것으로, 지하에 존재하는 지하수(GW)에 삽입되는 지하수 유입관(310), 지하수 유입관(310)과 연통되게 연결되고 지상으로 배치되는 제1 지하수 이동관(320), 제1 지하수 이동관(320)과 연결되고 지하수의 열을 재배 공간의 냉방 및 난방에 활용하는 열교환 배관(330), 열교환 배관(330)과 연결되고 저수조(210) 또는 재배지(100)의 물 저장부(110) 안을 거쳐 지하수의 열을 저수조(210) 또는 재배지(100) 안의 물에 전달하면서 나오도록 마련되는 지하수 통로관(340), 지하수 통로관(340)과 연통되게 연결되고 지하수를 이동시키는 제2 지하수 이동관(350), 제2 지하수 이동관(350)과 연통되게 연결되고 지하수(GW)에 삽입되는 지하수 배출관(360)을 포함하여 구성될 수 있다.

지하수 유입관(310)에는 제1 밸브(312)가 마련될 수 있고, 제1 지하수 이동관(320)에는 별도의 물을 주입할 수 있는 제1 물 주입관(322)과, 지하수 유입관(310) 및 제1 지하수 이동관(320) 안의 공기를 외부로 배출시키는 제1 공기 배출관(324)이 구비될 수 있다.

또한, 제1 지하수 이동관(320)에는 물 순환용 펌프(326)가 구비될 수 있다.

열교환 배관(330) 또는 지하수 통로관(340)에는 각 배관 내부의 공기를 강제로 배출하기 위한 공기 배출용 펌프가 소정의 위치에 구비될 수 있다. 열교환 배관(330)은 지하수(GW)를 통과시키면서 지하수의 열 에너지를 얻어 재배 공간을 냉각 또는 가온하는 장치로 활용할 수 있다. 지하수는 일정한 수온을 유지하기 때문에 여름철 또는 겨울철에 각각 냉방용 또는 난방용으로 활용할 수 있다.

열교환 배관(330)의 소정 위치에는 공기를 배출할 수 있는 제3 공기 배출관(334)이 마련될 수 있다.

또한, 열교환 배관(330)과 연결되고, 저수조(210) 또는 물 저장부(110) 안으로 삽입되게 설치되는 지하수 통로관(340)의 유입측 통로관(341)과 배출측 통로관(343)에는 각각 지하수의 공급량 및 배출량을 조절하기 위한 조절 밸브(342)(344)가 마련될 수 있다.

또한, 물 저장부(110) 안에 배치되는 지하수 통로관(340)의 하부에는 방열판(336)이 마련될 수 있다. 지하수 통로관(340) 안으로 유입되는 지하수의 열은 지하수 통로관(340)의 하부에 구비된 방열판(336)으로 전달되도록 대면되고, 지하수 통로관(340)과 방열판(336)은 착탈 가능하게 설치될 수 있다.

제2 지하수 이동관(350)에는 별도의 물을 공급하기 위한 제2 물 주입관(352), 지하수 배출관(360)과 제2 지하수 이동관(350) 안의 공기를 외부로 배출할 수 있는 제2 공기 배출관(354)이 마련될 수 있다.

지하수 배출관(360)에는 제2 밸브(362)가 마련될 수 있다.

제1 밸브(312)와 제2 밸브(362)는 모두 지하수(GW) 안 또는 근처에 배치될 수 있다.

제1 밸브(312)는 체크 밸브 또는 개폐 가능한 전자 밸브(예를 들어 노멀 오픈 전자 밸브 등)로 이루어질 수 있고, 제2 밸브(362)는 개폐 가능한 전자 밸브(예를 들어 노멀 오픈 전자 밸브 등)로 이루어질 수 있다.

도 2를 참조하면, 온실부(400)는 제1 온실(410), 제2 온실(420), 제3 온실(430)의 3중 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 온실부(400)의 측창과 천창에 마련된 개폐 장치, 온실부(400)에 설치된 온도 센서의 값에 따라 개폐 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 온도 센서에 의해 측정된 온도 신호를 제어부에서 인가받아서 적절한 온도를 유지하기 위해 제1 온실(410), 제2 온실(420) 및 제3 온실(430)의 개폐 장치를 제어하여 각각 최적의 식물 성장 조건을 구현하기 위해 천창 및 측창을 개폐시킬 수 있다.

제1 온실(410), 제2 온실(420) 및 제3 온실(430)의 측창 및 천창은 개폐가능하게 마련될 수 있다.

제1 온실(410)은 최외곽에 배치될 수 있고, 빛이 통과할 수 있는 투명한 재질로 구성될 수 있으며, 양쪽 측창이 개폐 가능하도록 마련될 수 있으며, 최상부에는 환기 장치로서 하나 이상의 제1 열 배출구(411), 제1 열 배출구(411)에는 유동팬 또는 전동 댐퍼를 포함되어 구성될 수 있다.

제2 온실(420)은 빛이 통과할 수 있는 투명한 재질로 구성될 수 있으며, 제1 온실(410)의 안쪽에 간격을 두고 마련될 수 있고, 천창은 개폐 가능하도록 마련될 수 있으며, 제2 온실(420)의 최상부에는 하나 이상의 제2 열 배출구(421)를 구비하고 제2 열 배출구(421)에는 유동팬 또는 전동 댐퍼를 포함되어 구성될 수 있다.

제3 온실(430)은 빛이 통과할 수 있는 투명한 재질로 구성되며, 제2 온실(420)의 안쪽에 간격을 두고 마련될 수 있고, 양쪽 측창이 개폐 가능하도록 마련될 수 있으며, 상기 제3 온실(430)의 최상부에는 하나 이상의 제3 열 배출구(431)를 구비하고, 제3 열 배출구(431)에는 유동팬 또는 전동 댐퍼를 포함되어 구성될 수 있다.

3중의 온실로 이루어진 온실부(400)의 측창과 천장 및 각 열 배출구를 활용하면, 제3 온실(430) 내의 열을 외부로 방출하거나 보관하는 데 유리할 수 있다. 특히, 지하수의 지열을 재배지(100) 내부로 직접 끌어와서 주된 열원으로 사용하면서 가온 장치와 냉각 장치를 보조적으로 사용하면 제3 온실(430) 내의 온도가 딸기 수경 재배에 적합한 온도로 일정하게 유지될 수 있고, 외부 기온 및 재배지 온도의 변화에 따라 인버터 펌프의 가동량 조절로 재배지 내부의 수온 조절, 유동팬 또는 전동 댐퍼의 가동, 제1 온실(410)의 측창 개폐 조절, 제2 온실(420)의 천창 개폐 조절, 제3 온실(430)의 측창 개폐 조절 등의 제어를 통해 제3 온실(430) 내의 온도를 딸기 생육에 적합하도록 일정하게 유지할 수 있다.

이와 같은 구조는, 난방이 필요한 한겨울뿐만 아니라 온도가 많이 올라가는 한여름에도 지하수의 열을 최대한 이용하고 히터 또는 보일러와 냉각기 등의 장치를 보조적으로 활용하여 제3 온실 내부의 온도를 딸기 재배에 적합한 온도인 12~20도(℃)로 유지할 수 있다.

상기 온실부(400) 내에는 온도를 감지하는 온도 감지 센서가 부착되어 있고, 온도 감지 센서의 값에 따라 측창 및 천장의 개폐 여부 그리고 유동팬 또는 전동 댐퍼를 작동시키는 제어부가 구비되어 있어, 상기 재배지 내부 수온에 따라 상기 제1 온실(410)의 측창, 제2 온실(420)의 천창, 제3 온실(430)의 측창에 설치한 개폐가능한 장치 및 각 온실의 유동팬 또는 전동 댐퍼가 작동되도록 구성될 수 있다.

이러한 구성을 가지는 본 발명은, 냉난방에 필요한 지하수(GW)의 원활한 순환을 위해 사이펀의 원리를 응용하여 구현하는 것이 효율적이다. 이를 위해서는 먼저 지하수 순환부(300) 배관 안의 공기를 제거하고 물로 채워야 한다.

지하수 유입관(310) 상부 측인 제1 지하수 이동관(320)에 마련된 제1 공기 배출관(324)을 개방하고, 제1 물 주입관(322)을 통해 별도 마련한 외부의 물을 주입하여 지하수 유입관(310) 안을 채울 수 있다. 이 때, 지하수 유입관(310)에 구비된 제1 밸브(312)는 미리 폐쇄된 상태로 둘 수 있다. 제1 밸브(312)를 체크 밸브로 마련한 경우에는 지하수 유입관(310) 안에 물이 채워지면 물이 지하수(GW)로 배출되지 않도록 할 수 있고, 제1 밸브(312)를 전자 밸브로 마련한 경우에는 닫힌 상태를 유지할 수 있다.

제1 밸브(312)가 폐쇄된 상태에서 지하수 유입관(310) 안으로 물을 공급하여 채우면, 지하수 유입관(310) 안에 포함되어 있던 공기는 공급되는 물에 밀려 개방된 제1 공기 배출관(324)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

지하수 유입관(310)은 제1 지하수 이동관(320)과 연통되게 연결되어 있으므로, 지하수 유입관(310) 안에 채워지는 물은 제1 지하수 이동관(320) 안에도 채워질 수 있다.

이와 동시에, 지하수 배출관(360)에 마련된 제2 밸브(362)는 전자 밸브인 경우 닫힌 상태로 유지하고, 제2 공기 배출관(364)은 개방하며, 제2 물 주입관(352)을 통해 별도로 마련된 외부의 물을 주입하여 채울 수 있다. 지하수 배출관(360) 안으로 물이 채워지면서 지하수 배출관(360) 안의 공기는 밀려 개방된 제2 공기 배출관(354)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

물 주입관은, 필요에 따라 지하수 순환부(300) 배관 최상층부에 위치하는 지하수 통로관(340) 소정 위치에 설치하여 별도로 마련된 물을 주입할 수 있다. 이때 공기 배출관은 물 주입관을 통해 주입되는 물이 넘치지 않는 위치에 마련될 수 있다.

열교환 배관(330) 상에 마련된 제3 공기 배출관(334)도 개방하여 물이 채워지면서 열교환 배관(330) 안의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다. 이와 같은 방식으로 지하수 통로관(340) 내부도 공기를 제거하고 물을 채울 수 있다. 공기가 빠지지 않는 부분은 공기 배출용 펌프(332)를 가동하여 강제로 제거할 수 있다.

따라서, 지하수 순환부(300) 배관 안을 공기를 제거하고 물이 채워진 상태로 가두어 둘 수 있다. 공기를 모두 뺀 상태에서 제1 공기 배출관(324), 제2 공기 배출관(354), 제3 공기 배출관(334), 제1 물 주입관(322) 및 제2 물 주입관(352)은 모두 폐쇄할 수 있다.

물론, 제1 공기 배출관(324), 제2 공기 배출관(354), 제3 공기 배출관(334), 제1 물 주입관(322) 및 제2 물 주입관(352)에는 개폐 가능한 밸브 및 조작 핸들이 마련될 수 있다.

이런 다음에, 물 순환용 펌프(326)를 가동하고 지하수 배출관(360)의 제2 밸브(362)를 개방하면, 물 순환용 펌프(326)의 힘에 의해 지하수 유입관(310)으로 유입되는 지하수는 제1 지하수 이동관(320), 열교환 배관(330) 및 지하수 통로관(340)를 거쳐 재배지(100)의 물 저장부(110)안으로 유입되고 순환한 다음, 다시 나와서 지하수 배출관(360)을 통해 지하로 배출될 수 있다.

지하수 유입관(310)의 제1 밸브(312)가 체크 밸브인 경우에는 지하수 유입관(310)에서 제1 지하수 이동관(320) 방향으로 체크 밸브는 개방되므로, 지하수(GW)는 지하수 유입관(310)으로 유입되어 제1 지하수 이동관(320) 및 열교환 배관(330), 지하수 통로관(340)을 통해 물 저장부(110)의 내부를 거쳐고, 지하수 배출관(360)을 통해 다시 지하의 지하수(GW)로 복귀될 수 있다.

지하수 유입관(310)과 지하수 배출관(360)은 각각 지하를 파서 지하수 안으로 삽입하기 위한 통로를 통과할 수 있고, 지하수 유입관(310)에 작용하는 대기압은 통로 안에 삽입된 지하수 배출관(360)에 작용하는 대기압과 동일하게 작용하는 동일 수위의 지하수에 배치되고, 미리 별도의 물을 채운 상태이므로 지하수를 끌어 올릴 필요가 없어, 지하수를 순환시키는데 필요한 힘 만을 사용하는 물 순환용 펌프(326)를 작동시켜 지하수(GW) 순환을 구현할 수 있다.

다시 말해서, 지하수 유입관(310)에 작용하는 대기압과 지하수 배출관(360)에 작용하는 대기압이 동일하게 유지되면, 지하수 순환부(300)를 구성하는 각 배관의 내부에서 발생할 수 있는 증기압 및 저항 보다 지하수를 순환시키는 물 순환용 펌프(3260)의 힘이 커져서, 지하수를 배관을 통해 쉽게 순환시킬 수 있기 때문에 최소한의 전기 에너지로 식물 재배 시스템을 작동시킬 수 있다.

본 발명은 유입하는 지하수를 모두 같은 지점으로 회수되게 함으로써, 중요한 자원인 지하수의 유출이 없을 뿐더러 지하수 고갈로 인한 식물 재배 시스템의 정지, 지반의 침하 또는 하천의 건천화와 같은 문제를 일으키지 않을 수 있다.

따라서 본 발명은, 일반적인 지열 또는 지하수를 이용하는 식물 재배 시스템에 비하여 크게 향상된 에너지 효율과 설치, 유지 관리 비용의 절감 효과를 얻을 수 있으며, 환경의 훼손 없이 안전하고 반영구적으로 지열을 이용한 식물 재배를 할 수 있다.

본 발명의 식물 재배 시스템은 딸기 재배 외에 지하수의 지열을 이용할 수 있는 다양한 식물의 수경 재배에 폭넓게 적용할 수 있다.

본 발명은 3중 구조의 온실부(400)가 마련되어 있기 때문에, 계절별, 아침 또는 저녁 등 다양한 온도 변화 조건에 따라 적절하게 천창 및 측창을 개방하여 온도 조절을 수행할 수 있다.

① 제1, 제2, 제3 온실(410)(420)(430)의 측창 및 천장이 모두 닫혀 있는 상태, ② 모두 닫히고 제1 온실(410)의 측창만 개방한 상태, ③ 제1 온실(410)의 측창과 제2 온실(420)의 천창만 개방한 상태, ④ 제1 온실(410)의 측창과 제2 온실(420)의 천창 그리고 제3 온실(430)의 측창이 모두 개방한 상태, ⑤ 제1 온실(410)의 측창이 닫히고 제2 온실(420)의 천창 그리고 제3 온실(430)의 측창이 개방된 상태, ⑥ 제1 온실(410)의 측창과 제2 온실(420)의 천창은 닫히고 제3 온실(430)의 측창만 개방한 상태, ⑦ 제1 온실(410)의 측창은 닫히고 제2 온실(420)의 천창은 개방하고 제3 온실(430)의 측창은 닫힌 상태 등의 형태로 적용될 수 있다.

이와 더불어, 제1, 제2, 제3 온실(410)(420)(430)의 상부에 위치한 각 열 배출구 내의 유동팬 또는 전동 댐퍼의 개폐 여부를 조합하여 제3 온실 내 온도를 제어할 수 있다.

기온에 따른 예시로서, 온실부(400)의 제1, 제2, 제3 온실(410)(420)(430)의 측창 및 천창 개폐 여부를 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한다.

도 10은 봄, 가을에 적용할 수 있는 상태로서, 제1 온실(410)의 측창을 개방하고, 제2 온실(420)의 천창을 개방하며, 제3 온실(430)의 측창을 개방한 상태일 수 있다.

이 경우, 식물 재배에 적합한 외부의 기온이 최대한 재배지에 전달되도록 할 수 있다.

도 11은 봄, 가을의 밤에 적용할 수 있는 상태로서, 제1 온실(410)은 모두 닫은 상태에서 제2 온실(420)의 천창을 개방하고, 제3 온실(430)의 측창을 개방한 상태일 수 있다. 봄 및 가을은 여름철에 비해 기온이 낮고, 겨울철에 비해 기온이 높지만, 특히 밤에는 기온이 낮에 비해 떨어지므로, 이를 감안하여 제1 온실(410)은 모두 닫고, 제2 온실(420)의 천창을 개방한 상태에서 제3 온실(430)의 측창을 개방하여 외부 기온을 일부만 차단하면서 제3 온실(430) 내부의 온도를 최대한 유지할 수 있다.

도 12는 여름철에 적용할 수 있는 상태로서, 제1 온실(410)의 측창 및 제2 온실(420)의 천창을 개방하고, 제3 온실(430)은 모두 닫은 상태일 수 있다.

여름철에는 낮에 기온이 많이 상승하므로 제2 온실(420)의 천창 및 제1 온실(410)의 측창을 개방하고, 제1 열 배출구(411) 및 제2 열 배출구(421)를 가동하여 온실 내 열기를 신속하게 배출할 수 있다. 이때 제3 온실(430)의 천창 및 측창은 모두 닫은 상태를 유지하는데, 이 구조는 제3 온실(430) 내부 재배지(100)를 순환하는 지하수 온도를 최대한 가두어 둘 수 있다. 이 때 제3 온실 내부의 온도가 올라가면 유동팬 또는 전동 댐퍼를 가동하거나 냉각기 등을 가동할 수 있다.

도 13은 겨울철에 적용할 수 있는 상태로서, 제1 온실(410), 제2 온실(420) 및 제3 온실(430)을 모두 닫은 상태일 수 있다.

겨울철에는 보온을 위해 제1 온실(410), 제2 온실(420) 및 제3 온실(430)의 측창 및 천창을 모두 닫고, 제3 온실(430) 내부를 순환하는 지하수 열원을 최대한 보존함으로써, 재배지(100)에 식재된 딸기와 같은 식물의 성장이 원활하게 이루어질 수 있다.

10... 식물 재배 시스템
100... 재배지 110... 물 저장부
120... 덮개판 122... 통기공
130... 재배 포트 200... 물 순환부
210... 저수조 212... 물 공급관
214... 유입관 220... 워터 펌프
230... 양액 공급기 240... 브로워
242... 공기 공급관 250... 물 배수관
260... 히터 또는 냉각기
300... 지하수 순환부 310... 지하수 유입관
312... 제1 밸브 320... 제1 지하수 이동관
322... 제1 물 주입관 324... 제1 공기 배출관
326... 물 순환용 펌프 330... 열교환 배관
334... 제3 공기 배출관 336... 방열판
340... 지하수 통로관 341... 유입측 통로관
342,344... 조절 밸브 343... 배출측 통로관
350... 제2 지하수 이동관 352... 제2 물 주입관
354... 제2 공기 배출관 360... 지하수 배출관
362... 제2 밸브 364... 제2 공기 배출관
400... 온실부 410... 제1 온실
411... 제1 열 배출구 420... 제2 온실
421... 제2 열 배출구 430... 제3 온실
431... 제3 열 배출구
GW... 지하수

Claims

식물을 재배하기 위한 재배지;
상기 재배지에 물을 공급 순환시키는 물 순환부;
상기 재배지로 지하수를 이동시켜 다시 지하로 회수되게 하고, 상기 지하수의 열원을 상기 재배지에서 일정한 온도로 활용하는 지하수 순환부;
상기 재배지에 온실을 제공하는 온실부; 를 포함하고,
상기 온실부는,
최외곽에 마련되는 제1 온실,
상기 제1 온실의 내부에 간격을 두고 마련되는 제2 온실, 및
상기 제2 온실의 내부에 간격을 두고 마련되는 제3 온실을 포함하고,
상기 제3 온실의 내부에 상기 재배지가 구비되며,
상기 제1 온실, 제2 온실 및 제3 온실은 온실 내부 온도 변화에 따라 측창 및 천창을 개폐시키고,
상기 재배지에는 물 저장부가 마련되며,
상기 재배지의 외부에는 공기를 공급해주는 브로워가 구비되고,
상기 물 저장부 안에는,
상기 물 저장부 내 수온을 식물에게 용이하게 전달하기 위해 상기 브로워에 의해 공급되는 공기를 물 저장부 내부로 공급하여 기포가 발생하도록 하는 공기 공급관이 구비되며,
상기 물 순환부는 상기 물 저장부 안을 통과하는 지하수 통로관이 구비되며,
상기 지하수 순환부는,
지하수를 유입시키는 지하수 유입관, 상기 지하수 통로관을 거친 지하수를 다시 회수시키는 지하수 배출관을 포함하고,
상기 지하수 유입관과 상기 지하수 배출관은 각각 작용하는 대기압이 같은 동일 수위의 지하수에 배치되며,
상기 지하수 순환부는 상기 지하수 유입관으로부터 상기 지하수 배출관으로 지하수를 순환시키는 물 순환용 펌프를 포함하고,
지하수 순환부의 내부에서 발생하는 증기압 및 저항보다 지하수를 순환시키는 상기 물 순환용 펌프의 힘이 커서 상기 물 순환용 펌프를 가동하면 상기 지하수 유입관으로부터 상기 지하수 배출관으로의 지하수 이동 및 순환이 용이하게 이루어지는 식물 재배 시스템.
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제1 항에 있어서,
상기 제1 온실의 상부에는 하나 이상의 제1 열 배출구가 마련되고,
상기 제2 온실의 상부에는 하나 이상의 제2 열 배출구가 마련되며,
상기 제3 온실의 상부에는 하나 이상의 제3 열 배출구가 마련되고,
상기 제1 열 배출구, 제2 열 배출구, 제3 열 배출구의 내부에는 유동팬 또는 전동 댐퍼가 마련되어 내부의 열기를 외부로 방출시키는 식물 재배 시스템.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 재배지는,
상기 물 저장부의 상부에 덮혀지는 덮개판과,
상기 덮개판에 착탈 가능하게 구비되고 식물을 식재할 수 있는 복수의 재배 포트를 포함하는 식물 재배 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 덮개판에는 지하수의 열 또는 재배지 내 수온이 상기 덮개판 상부에 위치하는 식물에 전달되게 하는 통기공이 하나 이상 형성되는 식물 재배 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 물 순환부는,
상기 물 저장부 안에 물을 공급, 배출하는 물 공급관 및 물 배수관과 연결되어 마련되는 저수조와,
상기 저수조의 물을 상기 물 저장부와 연결된 물 공급관을 통해 공급하는 워터 펌프를 포함하는 식물 재배 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 물 순환부는 상기 저수조 안의 물에 양액을 공급해주는 양액 공급기가 마련되는 식물 재배 시스템.
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제1 항에 있어서,
상기 지하수 순환부는,
상기 지하수 유입관과 연통되게 연결되어 지상으로 배치되고, 물 순환용 펌프가 마련되는 제1 지하수 이동관,
상기 재배지의 물 저장부 또는 저수조 안을 거쳐서 나오도록 마련되는 지하수 통로관,
상기 지하수 통로관과 연통되게 연결되고 지하수를 이동시키는 제2 지하수 이동관을 포함하고,
상기 지하수 유입관은 지하수에 삽입되고 제1 밸브가 마련되며,
상기 지하수 배출관은 상기 제2 지하수 이동관과 연통되게 연결되고 지하수에 삽입되면서 제2 밸브가 마련되는 식물 재배 시스템.
제10 항에 있어서,
상기 제1 지하수 이동관과 제2 지하수 이동관 사이에는,
상기 지하수를 상기 물 저장부, 또는 상기 물 저장부 안에 물을 공급 및 배출하는 물 공급관 및 물 배수관과 연결되어 마련되는 저수조로 보내고 다시 상기 지하수 배출관으로 보내도록 연결되는 열교환 배관이 마련되고,
상기 열교환 배관은 지하수를 통과시키면서 열 에너지를 얻는 식물 재배 시스템.
제10 항에 있어서,
상기 제1 지하수 유입관에는 제1 밸브가 마련되고,
상기 제1 지하수 이동관에는,
별도의 물을 주입할 수 있는 제1 물 주입관과 상기 지하수 유입관 및 제1 지하수 이동관 안의 공기를 외부로 배출시키는 제1 공기 배출관이 구비되며,
상기 제2 지하수 이동관에는,
별도의 물을 주입할 수 있는 제2 물 주입관과, 상기 지하수 배출관 및 제2 지하수 이동관 안의 공기를 외부로 배출시키는 제2 공기 배출관이 마련되는 식물 재배 시스템.
제11 항에 있어서,
상기 열교환 배관에는 각 배관 내부의 공기를 배출하기 위한 공기 배출용 펌프와, 공기를 배출할 수 있는 제3 공기 배출관이 마련되는 식물 재배 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 지하수 통로관의 하부에는 상기 지하수 통로관 안으로 유입되는 지하수의 열이 전달되도록 방열판이 지하수 통로관과 대면되게 마련되는 식물 재배 시스템.
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