KR102677166B1 - 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치 - Google Patents

도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 해충포획장치는 편평한 받침판; 평면상 상기 받침판을 완전히 둘러싸고 상기 받침판과 물리적으로 연결된 돌출턱; 평면상 상기 돌출턱을 완전히 둘러싸고 상기 돌출턱과 물리적으로 연결된 경사턱; 및 상기 받침판 상에 전면적으로 형성되고 상기 받침판 상에 부착되고 소정의 점착력을 가져 해충을 포획하도록 구성된 해충포획층을 포함하고, 상기 경사턱은 해충이 기어오르도록 30도 내지 60도의 각도로 경사지도록 제공된다.

Description

도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치{Smart aquaponics system device for urban agriculture}
본 특허는 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수경재배는 흙을 사용하지 않고 식물체를 지지할 수 있는 배지를 이용하여 물과 수용성 영양분을 포함하는 배양액을 이용하여 식물을 키우는 것을 말한다. 수경재배의 장점은 외부와 차단된 시설재배가 가능하여 병충해의 오염이 방지되어 농약없이도 재배가 가능하며, 영양분을 작물에 따라 적절하게 공급할 수 있는 것이다.
아쿠아포닉스(AQUAPONICS)는 상기의 수경재배(HYDROPONICS)에 양어(AQUACULTURE)를 결합한 것이다. 수경재배에서 필요한 영양분을 어류의 배설물을 통해 공급하며, 식물의 생물학적 작용을 통해 정화된 물을 어류의 양식에 사용하는 것이다. 아쿠아포닉스는 친환경적인 방식으로 어류의 양식과 식물의 재배를 동시에 하면서 유기농으로 식물을 재배할 수 있다.
하지만 종래의 아쿠아포닉스 시스템에 의한 수경재배기는 대부분 메뉴얼로 관리되어 왔고 온도제어, 습도 제어 등 기본 센서에서 검출된 정보에 의존하여 식물의 재배를 수행하고 있으며 주로 관상용으로만 활용되었기 때문에 재배환경에 따른 즉각적인 환경 대응을 못할 뿐 아니라 활용도가 떨어져 폭넓은 사용 기대치를 충족하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
등록특허 제10-2027650호
이에 본 특허는 어류와 작물을 함께 길러, 양어 시 발생되는 유기물을 이용하여 작물을 수경 재배할 수 있는 아쿠아포닉스 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스 시스템은 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치를 구성함에 있어서, 하부에는 어류양식이 가능하도록 어항(21)이 구비되고, 상기 어항(21)의 상부에는 식물이 성장하는 식물재배포트(25)가 구비되며, 상기 어항(21)의 하부측과 식물재배포트(25)의 상부측에 연결되는 유기물공급관(29)이 구비되어, 상기 어항(21) 내에서 발생되는 배설물을 포함한 유기물이 모터(27)에 연결된 유기물공급관(29)을 통해 식물재배포트(25) 내의 흙에 공급되고, 상기 식물재배포트(25) 내의 흙에 공급된 유기물이 식물재배포트(25)에서 성장하는 식물에 의해 정화되어 어항(21) 내로 낙하공급되면서 물이 순환되도록 하는 아쿠아포닉스 본체(20); 상기 아쿠아포닉스 본체(20)에 연결되고 상기 아쿠아포닉스 본체(20)의 온도, 습도, pH, 양액농도를 검출하는 검출센서(30); 상기 검출센서(30)를 제어하는 컨트롤러부(41), 및 상기 검출센서(30)를 통해 검출된 상기 아쿠아포닉스 본체(20)의 온도, 습도, pH, 양액농도를 각각 기준치와 비교하여 상기 아쿠아포닉스 본체(20) 내 각각 항목의 이상 여부를 판단하는 이상 범위 판단부(45)를 포함하는 제어모듈(40); 및 상기 이상 범위 판단부(45)에 의해 판단된 상기아쿠아포닉스 본체(20) 내 온도, 습도, pH, 양액농도의 각각의 상기 기준치와의 오차 범위 상태를 관리자 또는 사용자에게 쉽게 알려주도록 칼라광을 발광하는 LED부를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 실시예에 의하면 어류와 작물을 함께 길러, 양어 시 발생되는 유기물을 이용하여 작물을 수경 재배할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명에 의한 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 2는 도 1에 따른 아쿠아포닉스 시스템의 검출센서를 보여주는 블록도
도 3은 도 1에 따른 아쿠아포닉스 시스템의 디스플레이부를 보여주는 도면
도 4는 도 1에 따른 아쿠아포닉스 시스템의 제어모듈을 보여주는 블록도
도 5는 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 6은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 7은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 8은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 9는 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 10은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 11은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 12는 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
도 13은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도
이하, 첨부도면을 참고하여 일 실시예의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.
일 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 일 실시예는 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 일 실시예의 개시가 완전하도록 하고, 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 특허의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 일 실시예는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 의한 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도, 도 2는 도 1에 따른 아쿠아포닉스 시스템의 검출센서를 보여주는 블록도, 도 3은 도 1에 따른 아쿠아포닉스 시스템의 디스플레이부를 보여주는 도면, 도 4는 도 1에 따른 아쿠아포닉스 시스템의 제어모듈을 보여주는 블록도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 아쿠아포닉스 시스템 장치(10)는 아쿠아포닉스 본체(20), 검출센서(30), 제어모듈(40), 및 디스플레이부(50)를 포함할 수 있다. 상기 아쿠아포닉스 본체(20)는 도 1에서와 같이 하부에 어항(21)이 구비되고, 상부에 식물재배포트(25)가 구비된다.
아쿠아포닉스는 물고기 양식(Aquaculture)과 식물의 수경재배(Hydroponics)를 결합한 신기술로, 물고기를 키우면서 발생하는 유기물을 이용해 식물을 수경 재배하는 순환형 친환경 농법을 말한다. 즉, 물고기 배설물은 미생물로 분해돼 수조 속 식물의 영양분이 되고, 식물이 질소를 흡수하고 남은 깨끗한 물은 수조로 다시 돌아가는 방식으로 이루어진다.
아쿠아포닉스는 물고기 수조와 식물의 선반을 연결한 파이프를 통해 물이 지속적으로 순환되는 시스템이다. 보통 양어장에서는 물고기의 배설물이 많아지면 이것이 독소로 작용하기 때문에 물 교체를 자주 해야 하지만, 아쿠아포닉스에서는 물을 교체해야 하는 번거로움이 없다.
또 비료와 농약이 사용되지 않는 것은 물론 버려지는 자원이 거의 없다는 점에서 친환경적인 농법이다. 아울러 물고기에게 모이를 주거나 수경재배용 파종 작업 외에는 사람이 신경 쓸 일도 거의 없기 때문에 적은 노동력으로도 가능하다는 장점이 있다. 이 방식은 물 소비량이 일반 농장의 10분의 1에 불과하다는 장점이 있는 것은 물론 최근 친환경 농법으로 주목받으면서 점차 확산되고 있는 추세다.
이러한 아쿠아포닉스 본체(20)를 상세하게 설명하면, 하부에는 어류양식이 가능하도록 어항(21)이 구비되고, 상기 어항(21)의 상부에는 식물이 성장하는 식물재배포트(25)가 구비되며, 상기 어항(21)의 하부측과 식물재배포트(25)의 상부측에 연결되는 유기물공급관(29)이 구비되어, 상기 어항(21) 내에서 발생되는 배설물을 포함한 유기물(또는 양액)이 모터(27)에 연결된 유기물공급관(29)을 통해 식물재배포트(25) 내의 흙에 공급되고, 상기 식물재배포트(25) 내의 흙에 공급된 유기물이 식물재배포트(25)에서 성장하는 식물에 의해 정화되어 어항(21) 내로 낙하공급되면서 물이 순환되도록 구성된다.
그리고, 도시하지 않았지만, 상기 아쿠아포닉스 본체(20)에 연결되어 소리를 온/오프를 할 수 있는 스피커가 더 구비될 수 있고, 상기 아쿠아포닉스 본체(20)에 연결되어 아쿠아포닉스 본체(20) 내의 온도, 습도, pH, 및 양액 농도(암모니아 농도, 양액 분자는 도 1의 OM 참조)를 검출하는 검출센서(30)가 구비되고, 컨트롤러부(41) 및 이상범위판단부(45)를 포함하는 제어모듈(40)이 구비될 수 있다. 컨트롤러부(41)는 검출센서(30)를 제어할 수 있다. 이상범위판단부(45)는 검출된 상기 아쿠아포닉스 본체(20)의 온도, 습도, pH, 양액농도를 각각 기준치와 비교하여 상기 아쿠아포닉스 본체(20) 내 각각 항목의 이상 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 식물재배포트(25) 내에 심겨진 식물의 재배를 위해 도 1에 도시되지는 않았지만, 상기 식물재배포트(25)의 상부측에 이격되어 조명등(50)이 구비되고, 이때 상기 조명등은 온도조절이 용이하도록 각기 다른 흰색군, 적색군, 청색군, 녹색군의 조합으로 형성된 LED bar 형태로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 검출센서(30)를 통해 어항(21) 내에서 검출된 온도, pH, 습도, 및 양액 농도를 포함하는 데이터는 블루투스, 지그비, WiFi 무선통신 중 어느 하나를 통해 스마트폰에 전송되어 모니터링 가능하도록 하며, 상기 데이터에 의한 위험 환경 이상발생 시 SMS 전송 및 경보신호가 작동되도록 구성함이 바람직한데, 이때, 상기 검출센서(30)에 의한 아쿠아포닉스 본체(20) 내의 적정값은 온도 18∼30℃, pH 6∼8mg/l, 양액농도(또는 암모니아 1 mg/l 이하), 습도 50~70%이 유지되도록 함이 바람직하다.
상기 아쿠아포닉스 본체(20)의 상세한 구성으로서, 도 1에서와 같이 상기 식물재배포트(25)와 어항(21) 사이에 배수정화판체(70)가 구비되어지되, 상기 식물재배포트(25)에서 배출된 순환수가 배수정화판체(70)를 거쳐 배수정화판체(70)의 일측에 형성된 통공(72)을 통해 어항(21) 내로 낙하되도록 구성한다. 이때, 상기 통공(72)은 배수정화판체(70)의 일측 테두리부 근처에 형성되며, 상기 배수정화판체(70)는 통공(72) 측으로 경사지게 형성됨으로써 식물재배포트(25)에서 배출된 순환수가 배수정화판체(70)의 경사면을 따라 통공(72) 측으로 안내되도록 구성하는 것이 바람직하고, 상기 배수정화판체(70) 상의 통공(72) 주변에는 식물재배포트(25)에서 배출된 순환수 상에서 이물질을 걸래내도록 거름망체(75)가 구비되게 하는 것이 바람직하며, 상기 식물재배포트(25), 배수정화판체(70) 및 어항(21)은 상호간에 대응 형성된 단턱부(92)에 의해 걸림 지지되도록 구성하는 것이 바람직하다.
더욱 상세히 설명하면, 검출 센서(30)는 온도 센서(31), 습도 센서(33), pH 센서(35), 및 양액 농도 센서(37)를 포함할 수 있다. 온도 센서(31)는 식물재배포트(25)에 설치되고 식물재배포트(25) 주변 온도를 센싱하는 제1 온도 센서(31a), 어항(21)에 설치되어 어항(21) 주변 온도를 센싱하는 제2 온도 센서(31b)를 포함하고, 습도 센서(33)는 식물재배포트(25)에 설치되어 식물재배포트(25) 내의 습도를 센싱하는 제1 습도 센서(33a)를 포함하고, pH 센서(35)는 식물재배포트(25) 내측벽의 토양 내에 설치되어 토양의 pH를 센싱하는 제1 pH 센서(35a), 및 어항(21)의 물 내에 설치되어 물의 pH를 센싱하는 제2 pH 센서(35b)를 포함하고, 양액 농도 센서(37)는 식물재배포트(25) 내측벽의 토양 내에 설치되어 토양의 양액 농도를 센싱하는 제1 양액 농도 센서(37a), 및 어항(21)의 물 내에 설치되어 물 내의 양액 농도를 센싱하는 제2 양액 농도 센서(37b)를 포함할 수 있다.
이상범위판단부(45)의 구체적인 작동은 아래와 같다.
이상범위판단부(45)는 제1 온도 센서(31a)를 통해 센싱된 식물재배포트(25) 주변 온도와 식물재배포트(25)의 식물을 재배하기 위해 적정한 온도(기준 온도)를 비교하여, 식물재배포트(25) 주변 온도가 상기 기준 온도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 컨트롤러부(41)는 식물재배포트(25) 주변 온도를 제어한다.
이상범위판단부(45)는 제2 온도 센서(31b)를 통해 센싱된 어항(21) 내의 온도와 양어를 위한 적정한 온도(기준 온도)를 비교하여, 어항(21) 내의 온도가 상기 기준 온도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 컨트롤러부(41)는 어항(21) 내의 온도를 제어한다.
이상범위판단부(45)는 제1 습도 센서(33a)를 통해 센싱된 식물재배포트(25) 주변 습도와 식물재배포트(25)의 식물을 재배하기 위해 적정한 습도(기준 습도)를 비교하여, 식물재배포트(25) 주변 습도가 상기 기준 습도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 컨트롤러부(41)는 식물재배포트(25) 주변 습도를 제어한다.
이상범위판단부(45)는 제1 pH 센서(35a)를 통해 센싱된 식물재배포트(25) 내 토양의 pH 농도와 식물재배포트(25)의 식물을 재배하기 위해 적정한 토양 pH 농도(기준 pH 농도)를 비교하여, 식물재배포트(25) 내 토양의 pH 농도가 상기 기준 pH 농도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 컨트롤러부(41)는 토양의 pH 농도를 제어한다.
이상범위판단부(45)는 제2 pH 센서(35b)를 통해 센싱된 어항(21) 내 물의 pH 농도와 어항(21) 내 양어를 위해 물의 pH 농도(기준 pH 농도)를 비교하여, 어항(21) 내 물의 pH 농도가 상기 기준 pH 농도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 컨트롤러부(41)는 어항(21) 내 물의 pH 농도를 제어한다.
이상범위판단부(45)는 제1 양액 농도 센서(37a)를 통해 센싱된 식물재배포트(25) 내 토양의 양액 농도와 식물재배포트(25)의 식물을 재배하기 위해 적정한 토양 양액 농도(기준 양액 농도)를 비교하여, 식물재배포트(25) 내 토양의 양액 농도가 상기 기준 양액 농도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 컨트롤러부(41)는 토양의 양액 농도를 제어한다.
이상범위판단부(45)는 제2 양액 센서(37b)를 통해 센싱된 어항(21) 내 물의 양액 농도와 어항(21) 내 양어를 위해 물의 양액 농도(기준 양액 농도)를 비교하여, 어항(21) 내 물의 양액 농도가 상기 기준 양액 농도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 컨트롤러부(41)는 어항(21) 내 물의 양액 농도를 제어한다.
이하, 다른 실시예들에 대해 설명한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 아쿠아포닉스 시스템 장치(10_1)의 아쿠아포닉스 본체(20_1)는 블로잉부(22)를 더 포함한다는 점에서, 도 1에 따른 장치(10)와 상이하다. 더욱 구체적으로 설명하면, 도 1에서 상술한 바와 같이, 상기 식물재배포트(25)에서 배출된 순환수가 배수정화판체(70)를 거쳐 배수정화판체(70)의 일측에 형성된 통공(72)을 통해 어항(21) 내로 낙하되도록 구성되는데, 순환수는 어항(21)의 유기물(양어에 의해 형성된 암모니아 OM 등)이 식물재배포트(25) 내의 흙 및 식물에 의해 정화된 물이므로, 어항(21) 내 물에 전반적으로 펴져야 양어들이 살기 좋은 환경을 제공한다. 이러한 기능을 하는 것이 블로잉부(22)로서, 블로잉부(22)는 어항(21) 내측벽에 설치되어, 어항(21)의 중앙부를 향해 바람을 불어줌으로써, 어항(21) 내에 공급된 순환수가 어항(21) 내에서 전반적으로 순환되도록 한다. 통공(72)을 통해 순환수가 어항(21)에 공급되고 통공(72)은 도 5에 도시된 바와 같이, 단면상 어항(21)의 일측(또는 좌측)에 편중되어 있으므로, 블로잉부(22) 역시 통공(72)과 실질적으로 중첩(또는 통공(72)이 형성된 식물재배포트(25)와 직접 접하는 배수정화판체(70)와 직접 접하는 어항(21)의 내측벽에 위치)하도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 6을 참조하면, 통공(72)이 복수개로 마련되고, 거름망체(75)도 복수개로 마련된다는 점에서, 도 5와 상이하다. 복수개의 통공(72)들은 각각 어항(21)의 테두리측에 위치할 수 있다. 하나의 통공(72)은 어항(21)의 일측(또는 좌측)에 위치하고, 다른 하나의 통공(72)은 어항(21)의 타측(또는 우측)에 위치할 수 있다. 통공(72)을 통해 순환수가 어항(21)에 공급되고 통공(72)은 도 6에 도시된 바와 같이, 단면상 어항(21)의 일측(또는 좌측) 및 타측(또는 우측)에 편중되어 있으므로, 복수의 블로잉부(22) 역시 통공(72)과 실질적으로 중첩(또는 하나의 통공(72)이 형성된 식물재배포트(25)와 직접 접하는 배수정화판체(70)와 직접 접하는 어항(21)의 좌측 내측벽과 다른 하나의 통공(72)이 형성된 식물재배포트(25)와 직접 접하는 배수정화판체(70)와 직접 접하는 어항(21)의 우측 내측벽에 위치(설치))하도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치(10_3)의 아쿠아포닉스 본체(20_3)는 유기물공급관(29)으로부터 식물재배포트(25)로 공급되는 유기물을 포함하는 물이 낙하하는 단부 측에 상기 유기물을 1차적으로 정화하는 유기물 분해부(29a)가 더 배치된다는 점에서, 도 1에 따른 실시예와 상이하다. 유기물 분해부(29a)는 암모늄 등의 질산화 유기물을 분해하는 박테리아나, 세균 등을 포함할 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 아쿠아포닉스 본체(20_4)의 유기물공급관(29_1, 29_2)은 어항(21)과 연결되고, 식물재배포트(25_1)의 하부에 위치하는 제1 공급관(29_1)과 제1 공급관(29_1)으로부터 분지된 제2 공급관(29_2)을 포함한다. 제1 공급관(29_1)은 어항(21)의 우측 일단과 연결되고 제1 방향(DR1)을 따라 연장되다가 제2 방향(DR2) 일측을 따라 연장되고, 다시 제1 방향(DR1) 타측으로 절곡되고, 다시 제2 방향(DR2) 타측으로 절곡되어 연결되고, 다시 제1 방향(DR1) 일측으로 절곡되어 어항(21)의 좌측 일단과 연결된다. 제2 방향(DR2) 일측을 따라 연장된 부분으로부터 제2 공급관(29_2)은 분지되고, 제1 방향(DR1) 타측으로 절곡된 부분 상에는 식물재배포트(25_1)가 배치된다. 식물재배포트(25_1)는 제1 방향(DR1) 타측으로 절곡된 부분 상에 직접 배치된 제1 포트(25_1a)와 제1 포트(25_1a) 상의 제2 포트(25_1b)를 포함한다. 제1 포트(25_1a)에는 식물 재배를 위한 토양이나, 돌, 또는 양분이 배치된다. 식물의 뿌리는 제1 포트(25_1a)의 토양, 또는 돌에 의해 착근되고, 더 나아가, 제1 공급관(29_1)의 제1 방향(DR1) 타측으로 절곡된 부분에까지 연장된다. 식물의 뿌리는 제1 공급관(29_1)의 제1 방향(DR1) 타측으로 절곡된 부분에까지 연장됨으로써, 해당 부분에서 유동하는 유기물을 포함하는 물을 흡수하고, 해당 부분의 유기물 및 물은 모세관 현상에 의해 제1 포트(25_1a)의 토양에 흡수되어, 식물의 뿌리에 제공될 수 있다. 또한, 식물에 의해 정화된 순환수는 다시, 해당 부분에 공급되어, 순환할 수 있다. 제2 포트(25_1b)는 제1 포트(25_1a) 상에 배치되어 식물의 줄기부가 외부에 의해 물리적 충격을 받지 않도록 식물의 줄기부를 지지할 수 있다. 식물의 뿌리가 제1 공급관(29_1) 내에 위치하게 되므로, 순환하는 물에 의해 식물이 물의 유동 방향을 따라 움직일 염려가 있으나, 본 실시예에 의하면, 제2 포트(25_1b)가 식물의 줄기부를 고정하고 있어, 식물 유동을 최소화할 수 있다.
제2 공급관(29_2)은 제2 방향(DR2) 일측을 따라 연장된 부분으로부터 분지되어 제1 방향(DR1) 일측을 따라 연장되다가 제2 방향(DR2)으로 절곡되어 제2 방향(DR2) 일측으로 연장되고, 다시 제1 방향(DR1) 타측으로 절곡되어 연장되다가 다시 제2 방향(DR2) 타측으로 절곡되어 연장되다가 다시 제1 방향(DR1) 일측으로 절곡되어 제1 공급관(29_1)의 제2 방향(DR2) 타측으로 절곡되어 연장된 부분과 연결된다. 제2 공급관(29_2)의 제1 방향(DR1) 일측으로 절곡되어 연장된 부분 상에는 모터(27_1)가 형성되어 있어, 제1 공급관(29_1)의 제2 방향(DR2) 일측을 따라 연장된 부분으로부터 순환수를 제2 공급관(29_2)에 제공할 수 있다. 제2 공급관(29_2)에 제공된 유기물을 포함하는 물은 유기물 분해부(29a)에 의해 정화될 수 있다. 제2 공급관(29_2)의 제1 공급관(29_1)에 연결되는 단부에는 밸브(VP)가 별도로 설치되어 있다. 본 실시예에 따른 제2 공급관(29_2) 및 유기물 분해부(29a)는 제1 공급관(29_1)에 의해 충분히 어항(21) 내 물의 양액 농도를 낮출 수 없는 경우, 빠르게 제1 공급관(29_1)으로부터 유기물을 포함하는 물을 공급받아, 물의 정화(양액 농도 낮춤)를 시킬 수 있다. 모터(27_1) 작동에 의해 제2 공급관(29_2)에 의한 물의 정화가 이루어진다. 모터(27_1)가 작동하지 않으면 제1 공급관(29_1)에 의해서만 물이 순환하며, 모터(27_1)가 작동하면 제1 및 제2 공급관(29_1, 29_2)의 동시 작동이 이루어진다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 9를 참조하면, 아쿠아포닉스 본체(20_5)는 제1 공급관(29_1) 내에 유기물 분해부(29a_1)가 더 배치된다는 점에서, 도 8에 따른 실시예와 상이하다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 아쿠아포닉스 시스템 장치(10_6)의 본체(20_6)는 도 5에 따른 블로잉부(22)가 어항(21)의 바닥부에 위치(22_2)한다는 점에서, 도 5에 따른 실시예와 상이하다.
본 실시예에 의하면, 블로잉부(22)가 어항(21)의 바닥부 중 중앙부에 위치할 수 있다.
도 1에서 상술한 바와 같이, 상기 식물재배포트(25)에서 배출된 순환수가 배수정화판체(70)를 거쳐 배수정화판체(70)의 일측에 형성된 통공(72)을 통해 어항(21) 내로 낙하되도록 구성되는데, 순환수는 어항(21)의 유기물(양어에 의해 형성된 암모니아 OM 등)이 식물재배포트(25) 내의 흙 및 식물에 의해 정화된 물이므로, 어항(21) 내 물에 전반적으로 펴져야 양어들이 살기 좋은 환경을 제공한다. 이러한 기능을 하는 것이 블로잉부(22)로서, 블로잉부(22)는 어항(21) 바닥부에 설치되고 중앙부 기준으로 좌측과 우측에 각각 바람을 불어줌으로써, 어항(21) 내에 공급된 순환수가 어항(21) 내에서 전반적으로 순환되도록 한다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 장치(10_7)의 본체(20_7)는 어항(21) 내에 필터부(FM)가 별도로 배치되고 필터부(FM)를 기준으로 어항(21)의 상단부와 하단부가 구분될 수 있다는 점에서, 도 1에 따른 실시예와 상이하다.
더욱 구체적으로 설명하면, 필터부(FM)는 확대도에 도시된 바와 같이, 유기물(OM)이 통과되도록 홀(H)을 포함하고 있으며, 홀(H)을 통해 유기물(OM)은 중력에 의해 어항(21)의 상단부로부터 하단부로 제공될 수 있으나, 어항(21)의 하단부로부터 상단부로는 제공될 수 없는 구조를 갖는다. 또한, 모터(27)에 의해서도 유기물(OM)은 어항(21)의 상단부로부터 하단부로 쉽게 제공될 수 있다. 제2 양액 농도 센서(37b_1, 37b_2)는 어항(21)의 상단부의 내측벽에 설치된 상단 양액 농도 센서(37b_1)와 하단부의 내측벽에 설치된 하단 양액 농도 센서(37b_2)를 포함한다. 상단 양액 농도 센서(37b_1)는 상단부의 양액 농도를 센싱하고, 하단 양액 농도 센서(37b_2)는 하단부의 양액 농도를 센싱한다. 센싱된 양액 농도 데이터들은 상술한 바와 같이, 제어모듈(40)의 이상범위판단부(45)에 제공된다. 본 실시예에 의하면, 필터부(FM)를 기준으로 어항(21)의 상단부와 하단부가 구분되고, 필터부(FM)는 확대도에 도시된 바와 같이, 유기물(OM)이 통과되도록 홀(H)을 포함하고 있으며, 홀(H)을 통해 유기물(OM)은 중력에 의해 어항(21)의 상단부로부터 하단부로 제공됨으로써, 양어들이 생활하는 상단부의 양액 농도를 낮출 수 있어서, 어항(21)의 물 교체 주기를 현저히 늘리고, 양어들의 생활할 수 있는 환경을 잘 조성할 수 있다. 이상범위판단부(45)는 하단 양액 농도 센서(37b_2)에 의해 센싱된 하단부의 양액 농도가 이상 수치 이상인 경우 모터(27)의 세기를 더욱 높여 순환 속도를 높여 물의 정화를 가속화하고, 센싱된 하단부의 양액 농도가 이상 수치 이하인 경우 모터(27) 가동을 잠시 멈춰 전력 소모를 줄일 수 있다는 이점이 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 장치(10_8)의 본체(20_8)는 어항(21)의 바닥부에 흡입부(IP)가 더 설치될 수 있다는 점에서 도 11에 따른 실시예와 상이하다.
흡입부(IP)는 상술한 홀(H)을 통해 유기물(OM)을 어항(21)의 상단부로부터 하단부로 제공되는 것을 더욱 용이하게 할 수 있다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치의 구성 개략 예시도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 장치(10_9)의 본체(20_9)는 필터부(FM)가 유동하도록 구성되어 어항(21)의 상단부와 하단부의 경계가 형성/미형성될 수 있다는 점에서 도 11에 따른 실시예와 상이하다.
필터부(FM)는 도 13에 도시된 바와 같이, 어항(21)의 내측벽에 형성된 공간을 통해 삽입되고 돌출되는 방식으로 유동할 수 있다. 필터부(FM)가 내측벽에 삽입되면 어항(21)의 상단부와 하단부의 경계가 없어져 경계되어 있던 어항(21)의 상단부와 하단부의 유기물(OM) 및 물이 섞일 수 있다.
본 실시예는, 하단 양액 농도 센서(37b_2)에 의해 센싱된 하단부의 양액 농도가 이상 수치 이하인 경우 필터부(FM)를 어항(21)의 내측벽에 형성된 공간에 삽입시켜 상단부와 하단부의 경계를 없애 양어들의 생활 공간을 넓힐 수 있다는 이점이 있다. 다만, 일정 시간이 지나 상단 양액 농도 센서(37b_1)에 의해 센싱된 어항(21) 내의 양액 농도가 이상 수치 이상이 되는 경우, 다시, 필터부(FM)를 어항(21)의 내측벽에 형성된 공간으로부터 돌출시켜 상단부와 하단부의 경계를 형성하여, 상단부의 양액 농도를 낮출 수 있다.
이상에서 설명한 일 실시예는, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 일 실시예의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 일 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 아쿠아포닉스 시스템 장치
20: 아쿠아포닉스 본체
30: 검출센서
40: 제어모듈

Claims (3)

  1. 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치를 구성함에 있어서,
    하부에는 어류양식이 가능하도록 어항(21)이 구비되고, 상기 어항(21)의 상부에는 식물이 성장하는 식물재배포트(25)가 구비되며, 상기 어항(21)의 하부측과 식물재배포트(25)의 상부측에 연결되는 유기물(OM)공급관(29)이 구비되어, 상기 어항(21) 내에서 발생되는 배설물을 포함한 유기물(OM)이 모터(27)에 연결된 유기물(OM)공급관(29)을 통해 식물재배포트(25) 내의 흙에 공급되고, 상기 식물재배포트(25) 내의 흙에 공급된 유기물(OM)이 식물재배포트(25)에서 성장하는 식물에 의해 정화되어 어항(21) 내로 낙하공급되면서 물이 순환되도록 하는 아쿠아포닉스 본체(20, 20_7, 20_8, 20_9);
    상기 아쿠아포닉스 본체(20, 20_7, 20_8, 20_9)에 연결되고 상기 아쿠아포닉스 본체(20, 20_7, 20_8, 20_9)의 온도, 습도, pH, 양액농도를 검출하는 검출센서(30);
    상기 검출센서(30)를 제어하는 컨트롤러부(41), 및 상기 검출센서(30)를 통해 검출된 상기 아쿠아포닉스 본체(20, 20_7, 20_8, 20_9)의 온도, 습도, pH, 양액농도를 각각 기준치와 비교하여 상기 아쿠아포닉스 본체(20, 20_7, 20_8, 20_9) 내 각각 항목의 이상 여부를 판단하는 이상 범위 판단부(45)를 포함하는 제어모듈(40); 및
    성가 이상 범위 판단부(45)에 의해 판단된 상기아쿠아포닉스 본체(20, 20_7, 20_8, 20_9) 내 온도, 습도, pH, 양액농도의 각각의 상기 기준치와의 오차 범위 상태를 관리자 또는 사용자에게 쉽게 알려주도록 칼라광을 발광하는 LED부를 포함하고,
    상기 식물재배포트(25)와 상기 어항(21) 사이에 배수정화판체(70)가 구비되어지되, 상기 식물재배포트(25)에서 배출된 순환수가 배수정화판체(70)를 거쳐 배수정화판체(70)의 일측에 형성된 통공(72)을 통해 어항(21) 내로 낙하되도록 구성되되, 상기 통공(72)은 복수개로 마련되며, 상기 복수개의 통공(72)은 평면상 배수정화판체(70)의 테두리부 근처마다에 형성되고,
    상기 배수정화판체(70) 상의 복수의 통공들(72) 주변에는 식물재배포트(25)에서 배출된 순환수 상에서 이물질을 걸래내도록 거름망체(75)가 구비되고,
    상기 이상범위판단부(45)는 제1 양액 농도 센서(37a)를 통해 센싱된 상기 식물재배포트(25) 내 토양의 양액 농도와 상기 식물재배포트(25)의 식물을 재배하기 위해 적정한 기준 양액 농도를 비교하여, 상기 식물재배포트(25) 내 토양의 양액 농도가 상기 기준 양액 농도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 상기 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 상기 컨트롤러부(41)는 토양의 양액 농도를 제어하고,
    상기 이상범위판단부(45)는 제2 양액 센서(37b_1, 37b_2)를 통해 센싱된 상기 어항(21) 내 물의 양액 농도와 상기 어항(21) 내 양어를 위해 물의 기준 양액 농도를 비교하여, 어항(21) 내 물의 양액 농도가 상기 기준 양액 농도보다 일정 이상 높거나, 낮은 경우, 상기 컨트롤러부(41)에 이상 신호를 전달하여, 상기 컨트롤러부(41)는 상기 어항(21) 내 물의 양액 농도를 제어한다.
    상기 본체(20, 20_7, 20_8, 20_9)는 상기 어항(21) 내에 필터부(FM)가 별도로 배치되고 상기 필터부(FM)를 기준으로 어항(21)의 상단부와 하단부가 구분되고,
    상기 필터부(FM)는 확대도에 도시된 바와 같이, 유기물(OM)이 통과되도록 홀(H)을 포함하고, 상기 홀(H)을 통해 유기물(OM)은 중력에 의해 어항(21)의 상단부로부터 하단부로 제공되나, 어항(21)의 하단부로부터 상단부로는 제공될 수 없는 구조를 갖고,
    제2 양액 농도 센서(37b_1, 37b_2)는 상기 어항(21)의 상단부의 내측벽에 설치된 상단 양액 농도 센서(37b_1)와 하단부의 내측벽에 설치된 하단 양액 농도 센서(37b_2)를 포함하고, 상기 상단 양액 농도 센서(37b_1)는 상단부의 양액 농도를 센싱하고, 상기 하단 양액 농도 센서(37b_2)는 하단부의 양액 농도를 센싱하고,
    상기 이상범위판단부(45)는 상기 하단 양액 농도 센서(37b_2)에 의해 센싱된 하단부의 양액 농도가 이상 수치 이상인 경우 상기 모터(27)의 세기를 높여 순환 속도를 높여 물의 정화를 가속화하고, 센싱된 하단부의 양액 농도가 이상 수치 이하인 경우 상기 모터(27) 가동을 멈춰 전력 소모를 줄이고,
    상기 본체(20, 20_7, 20_8, 20_9)는 상기 어항(21)의 바닥부에 흡입부(IP)가 더 설치되고,
    본체(20, 20_7, 20_8, 20_9)는 상기 필터부(FM)가 유동하도록 구성되고,
    상기 필터부(FM)는 상기 어항(21)의 내측벽에 형성된 공간을 통해 삽입되고 돌출되는 방식으로 유동하는 것을 특징으로 하는 도시농업용 스마트 아쿠아포닉스 시스템 장치.
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