KR20000055296A - 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법 및 장치에 관한 것이다. 양액재배에 있어, 양액중의 용존산소 부족 현상은 특히 여름철 고온시에 잘 나타나는데 이것은 양액의 온도 상승으로 인한 양액 중의 용존산소 감소와 강한 일조에 따른 고온으로 뿌리의 호흡작용이 왕성하게 일어나므로 뿌리 부분의 용존산소량이 부족되어 뿌리 세포 내의 산소 수준이 현저히 떨어지며, 이에 따라 작물의 생육에 심각한 지장이 초래된다. 또한, 겨울철 저온기에도 근권부의 온도가 낮아 생육환경이 적합한 수준으로 유지되지 못함으로써 생육에 지장이 초래된다. 본 발명은 배지가 담기고 급액관을 설치되는 양액재배용기, 공기를 냉각 및 가열시키기 위한 전열유체 온도변환기와, 공기를 압축시켜 전열유체 온도변환기에 공급하여 냉각 및 가열시키고 이 공기를 근권부까지 공급하기 위한 공기압축기와, 냉각 및 가열된 공기의 통로가 되는 공기 공급관, 공기가 근권에 직접 닿지 않도록 하고 양액의 배액통로 역할을 하는 제1,제2 통기절연층, 뿌리가 하부로 자람을 제한하고 배액통로 역할을 하는 통기성 근침투차단막, 공기의 원활한 순환을 위한 골판지로 된 통로부재, 근권부의 온도를 감지하기 위한 온도 감지수단과, 양액재배용기의 상부를 덮어 가리기 위한 커버로 구성되어 있다. 이러한 본 발명은 근권부의 온도 조절과 산소 공급을 동시에 실현함으로써 혹서기 및 혹한기에도 생육에 지장을 받지 않으면서 작물을 재배할 수 있어 고품질의 상품을 생산할 수 있고, 년중 상품출하를 통하여 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있다.

Description

양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법 및 장치{METHOD AND APPARUTUS TO ADJUST GLOWING THROUGH COOLING AND HEATING ROOT PART FOR HYDRO CULTURE}

본 발명은 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 여름철 고온기와 겨울철 저온기에 작물의 생육에 적합한 환경을 조절하기 위하여 근권부를 냉각시키거나 가열하여 근권부의 온도를 조절하도록 함으로써 고품질의 상품을 생산할 수 있고, 년중 상품출하를 통하여 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있도록 한 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 양액재배 농가의 실태를 보면, 여름철 고온시에 양액의 온도 상승으로 인한 양액 중의 용존산소가 감소되고, 강한 일조에 따른 고온으로 뿌리의 호흡작용이 왕성하게 일어나므로 뿌리 부분의 용존산소량이 부족되어 뿌리 세포 내의 산소 수준이 현저히 떨어지며, 이와 같이 근권의 용존산소가 부족하게 됨으로써 뿌리의 생육이 현저히 불량해져 작물이 갈변되거나 질식사하여 전체 작물의 생육에 막대한 지장이 초래되고 있고, 예를들어 장미의 경우 여름철에 고품질의 상품 생산이 불가능한 것으로 여겨지고 있으며, 일본의 경우에는 증류수에 관산화수소를 용해시켜 양액과 혼합함으로써 이러한 문제 해결을 시도하고 있으나, 작업이 번거롭고 어려울 뿐아니라, 대단위 농가에는 적합하지 못한 문제점이 있었다.

일반적으로 온도가 10℃ 상승함에 따라 뿌리의 호흡은 수배로 증가하게 되고, 온도가 올라갈수록 양액 중의 용존산소량은 다음표 및 도 9에 도시한 바와 같이, 감소되므로 근권의 산소 부족 현상이 일어나게 되며, 뿌리의 용존산소가 2ppm 이하가 되면 생육이 현저히 불량하게 되고, 0.5ppm 이하로 되면 성장이 대개 정지되어 뿌리의 끝부분이 말라 죽게 되므로 상품 생산성이 현저히 저하된다.

일반 농가에서 여름철 고온기에 온실 전체에 설비된 냉난방시설을 이용하여 지하수를 돌리고 있으나, 냉방의 경우 근권부의 온도 조절효과가 너무 미흡할 뿐이며, 양액 탱크 자체에 기포발생기를 이용하여 강제적인 방법으로 용존산소량을 높히려 하고 있으나 실제적인 효과를 보지 못하고 있다.

이외에도 팬엔드패드(pan and pad)방식의 냉방방법은 온실을 전체적으로 밀폐시키고 냉방을 하게 되므로 송풍장치가 정전으로 정지되는 경우에는 밀폐된 내부의 온도가 과도하게 상승되어 작물이 열기에 의해 고사되는 단점이 있으며, 막대한 비용이 요구되므로 농가의 현실과는 거리가 멀어 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 겨울철의 저온기에 주간에는 실내 온도가 23℃ 내지 25℃로 유지되나,야간에는 온도가 통상 18℃로 유지됨으로써 주,야간의 온도 차이가 크고, 예를들어 장미의 경우에는 근권부가 20℃ 내지 26℃로 유지되어야 하나 이 온도가 유지되지 못하므로 생육이 불량하게 되는 문제점이 있었으며, 주간 중에도 급액관을 통하여 양액을 공급하면서 양분을 찬물에 혼합한 양액을 공급함으로써 근권부의 온도가 떨어지게 되어 성장에 지장이 초래되는 문제점이 있었다.

그리고, 온실의 내부공간을 전체적으로 난방하는 통상의 난방방식에 의해 작물의 생육에 필요한 근권부의 온도를 맞춰주기 위해서는 실내 온도를 전체적으로 올려야하나, 이 때에는 난방비용이 과도하게 요구되어 경제적으로 불리한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 여름철 고온기에 공기 공급관과 같은 열전달재에 의해 전달되는 냉기를 양액재배용기의 내부에 공급하여 냉각을 행함으로써 작물의 근권부의 호흡에 필요한 용존산소량을 증가시킴으로써 작물의 생육환경을 적합하게 조절하고, 이에 의해 여름철 고온기에도 생육에 지장을 받지 않으면서 작물을 재배할 수 있어 고품질의 상품을 생산할 수 있게 되는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 겨울철 저온기에는 열전달재에 의해 전달되는 온기를 양액재배용기의 내부에 공급하여 근권을 가열함으로써 작물의 생육환경을 적합하게조절하고, 이에 의해 겨울철 고온기에도 생육에 지장을 받지 않으면서 작물을 재배할 수 있어 고품질의 상품을 생산할 수 있도록 하며, 년중 상품출하를 통하여 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있게 되는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 여름철 고온기 및 겨울철 저온기에 작물의 뿌리의 호흡 작용에 필요한 공기를 냉각 및 가열하여 공급관에 공급하고, 공급관에 형성된 배출공을 통하여 근권부에 분출시켜 공급함으로써 근권부의 공기 부족현상을 적극적으로 해소하여 고품질의 상품을 생산할 수 있도록 하며, 년중 상품출하를 통하여 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있게 되는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에의한 생육조절방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 8은 본 발명 장치에 관한 도면으로서,

도 1은 본 발명 장치의 개략 전체 평면도.

도 2는 본 발명 장치의 부분 절결 측면도.

도 3은 도 2의 부분 확대도.

도 4a는 본 발명 장치의 폭방향 종단면도.

도 4b는 본 발명 장치의 변형예를 보인 폭방향 종단면도.

도 5는 요부 확대 단면도.

도 6 내지 도 8은 배지셀의 부분절결사시도, 부분절결정면도 및 종단면도.

도 9는 온도에 따른 용존산소의 포화량 그래프.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 배지요소 20 : 받침대

100 : 배지수용부재 101 : 통공

110,120 : 상,하측 피복부재 130 : 배지

140 : 외피부재 141 : 절개안내부

142 : 통공 200 : 배지 지지수단

210 : 양액재배용기 220,230 : 제1,2 통기전열층

240 : 통기성 근침투차단막 250 : 커버

260 : 급액관 270 : 통로부재

271 : 통로 300 : 열전달재

310 : 공기 공급관 311 : 배출공

400 : 전열유체 발생수단 410 : 공기압축기

420 : 전열유체 온도변환기 500 : 전열유체 이송수단

510 : 이송배관 600 : 온도 감지수단

P : 작물 V : 내부공간

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배지에 작물을 심고 양액을 공급하여 양액재배함에 있어서, 작물의 생육환경에 따라 근권부 온도가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 온도 감지단계와, 설정온도를 벗어난 때에 전열유체 발생요소에 의해 냉,온 전열유체를 발생시키는 전열유체 발생단계와, 상기 전열유체를 열전달재에 전달하는 전열유체 이송단계와, 상기 열전달재에 의해 전달되는 냉,온기로 배지를 냉각 및 가열시키는 배지 냉각 및 가열단계를 포함하여 배지의 근권부를 냉각 및 가열시키면서 양액재배하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법을 제공한다.

상기 열전달재에는 냉각 및 가열된 공기가 흐를 수 있는 소정 직경을 가지는 원형관이나, 소정 폭과 두께를 가지는 장방판형 관이 이용될 수 있으며, 합성수지관 및 금속관이 이용될 수 있으며, 관의 주벽에 구멍이 형성되지 않은 형태가 이용되거나, 다수개의 구멍이 형성된 형태가 이용될 수 있다.

구멍이 형성되지 않은 열전달 관은 내부에 흐르는 전열유체가 외부로 배출되지 못하고, 다만 전열유체의 냉기 및 온기만이 외부로 전달되어 배지를 열전도에 의해 냉각 및 가열시키게 된다. 다수개의 구멍이 형성된 열전달 관은 내부에 흐르는 전열유체, 예를들어 냉각공기 및 가열공기가 다수개의 구멍을 통하여 외부로 배출됨으로써 배지를 냉각 및 가열시키게 되고, 냉각공기 및 가열공기가 직접 근권부에 전달된다.

보다 구체적으로 상기 전열유체 발생단계는 공기압축기로 압축공기를 발생시켜, 전열유체 온도변환기의 열교환기를 통과시켜 냉각 및 가열시키는 것이고, 상기 전열유체 이송단계는 상기 냉각 및 가열된 압축공기를 전열유체 공급관으로 이송시키는 것이며, 상기 배지 냉각 및 가열단계는 배지 하부에 위치하도록 양액재배용기에 내장되는 공기 공급관의 배출공으로 공기를 배출시켜 배지를 냉각 및 가열시킴과 아울러 배지와 작물에 공기를 공급하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 작물이 식재되는 배지와, 배지를 재배공간에 지탱시키기 위한 배지 지지수단과, 배지에 냉,온기를 전달하여 배지의 근권부를 냉각 및 가열시키기 위한 열전달재와, 전열유체를 발생시키는 전열유체 발생수단과, 전열유체를 열전달재에 전달하는 전열유체 이송수단과, 배지의 근권부의 온도를 측정하기 위한 온도 감지수단을 포함하여 구성되는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절 장치를 제공한다.

상기 배지 지지수단에는 반구형, 장방형, 화분형 단면을 가지는 용기가 이용될 수 있고, 주로 온실과 같은 원예작물 재배장에 배열되는 다수개의 긴 길이의 받침대위에 올려지는 홈통과 같은 용기가 이용되는 것이나, 이외에 여러가지 다른 형태로 제작하여 이용할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 배지 지지수단에는 배지를 담기 위한 홈통형의 양액재배용기가 이용되고, 열전달재에는 주벽에 다수개의 배출공이 형성된 원형 공기공급관이 이용되며, 전열유체 발생수단에는 공기를 압축시키는 공기압축기와, 압축된 공기를 냉각 및 가열시키기 위한 전열유체 온도변환기가 이용되고, 전열유체 이송수단에는 전열유체 온도변환기에 일단부가 연결되어 전열유체 온도변환기에서 배출되는 공기를 복수개의 공기 공급관에 공급하는 이송배관이 이용되어 구성된다.

전열유체 온도변환기에는 예를들어 통상의 냉각기와 보일러가 이용될 수 있으며, 각각 독립적으로 분리된 냉각기와 보일러를 설치하여, 여름철과 겨울철에 선택적으로 이송배관에 연결하여 사용할 수 있으며, 냉각기와 보일러를 하나의 하우징에 결합하고, 하나의 열교환기를 공용하도록 하면서 선택적으로 작용시키도록 하는 형태로 적용할 수도 있다.

본 발명의 장치는 필요에 따라 규격을 대형, 중형, 소형으로 변경할 수 있으며, 전열유체 온도변환기에는 여러가지 형태의 냉각장치 및 가열장치들을 이용할 수 있다. 예컨데 전열유체 온도변환기로서 열전소자(thermoelecrtic element)에 의해 냉각 및 가열기능을 겸비한 서모모듈을 설치하여, 필요에 따라 냉각기로 구동시키거나, 가열기로 구동시킬 수도 있다.

상기 양액재배용기의 내측 하부에는 공기가 작물의 근권부에 직접 접촉됨을 방지하고 양액의 배액통로 역할을 하는 제1,제2 통기절연층이 적층되고, 제1 통기전열층에 공기 공급관이 매입되며, 제1 통기전열층의 위에는 작물의 뿌리가 하부로 침투하지 못하도록 방지함과 아울러 양액의 배액통로 역할을 하는 통기성 근침투차단막이 올려지고, 이 통기성 근침투차단막이 양액재배용기의 내주면 상단부까지 연장되어 덮이도록 결합되며, 통기성 근침투차단막 위에는 제2 통기전열층이 결합되고, 제2 통기전열층 위에 배지가 담겨 구성된다.

상기 양액재배용기와 배지 위에는 내부공간이 가려지도록 커버가 씌워지고, 배지 위에는 양액을 공급하기 위한 급액관이 결합되며, 양액재배용기의 내주면과 통기성 근침투차단막의 상측부 사이에는 통로가 구비되어 공기가 원활하게 순환되도록 하는 통로부재가 결합되어 구성된다.

제1,2 통기전열층에는 자갈이 이용되고, 통기성 근침투차단막에는 부직포가 이용되며 통로부재에는 예를들어 PE(폴리에칠렌)와 같은 합성수지재 골판지가 이용되고, 커버에는 멀칭비닐이 이용되며, 공기 공급관에는 배출공이 소정 간격을 두고다수개 형성되어 구성된다.

상기 배지에는 하측부에 다수의 통공이 형성된 배지수용부재의 내부에 배지가 담겨 포장되는 배지셀이 이용될 수 있고, 이 배지셀은 어린 묘목을 배지에 식재하여 성목으로 성장시켜 공급되는 셀성목으로 공급될 수 있다.

이하, 본 발명 장치의 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 는 본 발명 장치에 관한 도면으로서, 도 1에는 본 발명 장치의 개략 전체 평면도가 도시되고, 도 2에는 본 발명 장치의 부분 절결 측면도, 도 3에는 도 2의 부분 확대도, 도 4a에는 본 발명 장치의 폭방향 종단면도가 각각 도시되어 있으며, 도 5에는 요부 확대 단면도가 도시되어 있다.

도면에서 부호 10은 배지요소를 보인 것이고, 20은 받침대를 보인 것이며, P는 배지요소(10)에 심어진 작물을 보인 것으로, 온실의 내부와 같은 원예작물 재배장에 받침대(20)가 일정한 간격을 두고 일정한 높이로 배열 설치되고, 각 받침대(20) 위에는 배지요소(10)를 재배공간에 지탱시키기 위한 배지 지지수단 (200)이 한 받침대(20)에 예를들어 2개씩 올려져 있으며, 배지요소(10)에 냉,온기를 전달하여 배지요소(10)의 근권부를 냉각 및 가열시키기 위한 열전달재(300)가 배치되어 있다.

또한, 전열유체를 발생시키는 전열유체 발생수단(400)과, 전열유체를 열전달재(300)에 전달하는 전열유체 이송수단(500)과, 배지요소(10)의 근권부의 온도를 측정하기 위한 온도 감지수단(600)이 구비되어 구성되어 있다.

상기 배지 지지수단(200)에는 배지요소(10)를 담기 위한 홈통형의 양액재배용기(210)가 이용되고, 열전달재(300)에는 주벽에 다수개의 배출공(311)이 형성된 공기 공급관(310)이 이용되며, 전열유체 발생수단(400)에는 공기를 압축시키는 공기압축기(410)와, 압축된 공기를 냉각 및 가열시키기 위한 전열유체 온도변환기 (420)가 이용되고, 전열유체 이송수단(500)에는 전열유체 온도변환기(420)에 일단부가 연결되어 전열유체 온도변환기(420)에서 배출되는 공기를 복수개의 공기 공급관(310)에 공급하는 이송배관(510)이 이용된다. 상기 공기압축기(410)의 배출부에는 유량조절변(411)이 결합되어 압축공기의 유량을 조절하도록 되어 있다.

상기 각 양액재배용기(210)의 후단부에는 배액구(710)가 구비되고, 각 배액구(710)가 배액관(700)에 연결되어 있으며, 상기 이송배관(510)과 배액관(700)은 복수개의 받침대(20)의 하측부 양단에 가로질러 설치되어 있다.

상기 배지요소(10)에는 암면 및 통상의 배지가 이용되며, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 하측부에 무수한 통공(101)이 형성된 배지수용부재(100)와, 상기 배지수용부재(100)의 내부에 담겨 포장되는 배지(130)와, 상기 배지수용부재 (100)를 포장하기 위한 외피부재(140)로 구성되는 배지셀이 이용될 수 있다.

이 원예용 배지셀은 예를 들어, 쌈지형, 용기형, 통형 배지수용부재(100)의 상,하측 피복부재(110),(120)의 양측연부의 이음부(102)를 재봉 또는 고주파 열용착 등으로 접합하여 튜브형으로 형성한 후, 그 내부에 배지(130)를 담고, 배지수용부재(100)와 외피부재(140)의 양단부를 재봉 또는 고주파 열용착 등으로 봉합(143)함으로써 결합한 구성으로 되어 있다.

이 원예용 배지셀은 펄라이트, 코코피트와 같이 고형화할 수 없는 배지(130)도 쉽게 유형화할 수 있도록 하여 배지(130) 선택의 폭을 넓히고, 작물의 재배에 맞는 다양한 배지(130)의 혼용이 가능하며, 배지수용부재(100)의 크기도 재배조건에 알맞게 조절할 수 있으므로 배지(130)의 불필요한 낭비를 줄일 수 있다.

배지수용부재(100)는 예를 들어 상측 피복부재(110)와 하측 피복부재(120)로 형성된다. 또, 상측 피복부재(110)에는 부직포를 사용하여 관수방법에 상관 없이 모세관 현상으로 작물의 지하부에 고른 관수를 유도할 수 있고, 급액량의 많고 적음에도 완충능력이 큼으로 안정적인 퇴수관리를 이룰 수 있도록 되어 있다.

하측 피복부재(120)는 모기장과 같은 신축성이 있는 미세한 망사로 형성하여 통기성, 배수성 및 물리성을 높혔고, 작물의 생육에 따른 지하부의 발달에도 유동적으로 대처하게 하였으며, 작물 지하부의 생육, 발달, 소멸과정에서 생성되는 유기물의 용출이 용이하도록 하여 유기물의 부식으로 인한 배지(130)의 오염과 오랜 사용시 공극율의 저하로 지하부 생육에 막대한 지장이 초래되는 문제점을 최소화하도하였고, 뿌리의 발달에도 능동적으로 대처할 수 있으며, 다양한 양액재배방식에 쉽게 이용할 수 있도록 되어 있다.

외피부재(140)에는 상측부에 삽입공을 절개하여 형성하기 위한 절개안내부 (141)가 형성되어 절개안내부(141)를 따내고 묘목의 종자를 파종하거나, 삽목하도록 되어있으며, 외피부재(140)의 하측부에는 복수개의 통공(142)이 예를 들어 2줄로 형성되어 양액의 공급, 통기성 및 관수방법에 따라 구벙을 내주어 작물의 생리에 알맞게 맞출 수 있도록 되어 있다. 이 외피부재(140)의 통공(142)은 저면관수를 하는 경우와 같이 필요한 경우 선택적으로 형성하고, 경우에 따라 형성하지 않을 수도 있다.

상기 배지수용부재(100)와 외피부재(140)는 이외에 비닐, 종이, 부직포, 헝겊, 또는 합성수지 등을 원료로 하여 성형될 수 있다. 외피부재(140)는 예를 들어, 외면이 백색이고 내면이 흑색인 복층으로 형성된 통상의 멀칭비닐을 이용한다.

상기 멀칭비닐은 백색의 외면이 태양광을 반사하고, 흑색의 내면이 열을 차단하기 때문에 배지의 습도 유지 및 지하부의 온도 유지에 도움이 되고, 잡초와 이끼를 차단함과 동시에 작물의 지하부, 즉 작물의 근권부의 생육에 알맞는 환경조건을 맞출수 있으며, 이에 따라 묘목이 원예농가에 보급된 후, 장기적으로 재배되는 경우에 적합하다. 상기 외피부재(140)는 필요에 따라 사용하지 않을 수도 있다.

이러한 원예용 배지셀은 재배하고자 하는 작물의 종류와 재배조건 및 환경에 따라 적합한 어느 한가지의 배지를 사용하거나, 복수의 배지를 혼합하여 사용하고, 원예용 배지셀의 크기도 구형으로 형성할 경우에는 탁구공 정도의 크기로 부터 축구공 정도의 체적을 갖는 크기로 타원형, 장방형, 구형 등으로 제작될 수 있다. 그리고, 재료 및 크기는 이에 한정되지 않고 여러가지로 변형시켜 형성할 수 있다.

이와 같은 원예용 배지셀은 원예용 배지셀만을 농가에 보급하거나, 원예용 배지셀에 묘목을 적당한 크기로 육성시켜 보급하게 된다.

육묘장에서 원예용 배지셀에 묘목을 육성시키는 경우에는 외피부재(140)의 상측부에 형성된 적당한 위치의 절개안내부(141)를 S자형으로 절개하고, 이에 형성되는 구멍으로 예를들어 접목된 장미의 어린 접목묘를 심으면 절개부안내부(141)의 양쪽 절개된 날개부가 자체 탄성에 의해 오므라지면서 구멍을 덮게되므로 습기의 증발을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 심어진 치목을 예를들어 상품으로 꽃을 바로 생산할 수 있을 정도의 성목으로 저면관수재배법 등으로 육성시킨 후, 장미의 성목이 원예용 배지셀에 심겨진 형태의 배지셀성목을 개별 화훼농가에 공급하며, 개별 농가에서 배지셀성목을 보급받아 재배함으로써 상품을 바로 출하하게 된다.

그리고, 원예용 배지셀은 하측부에 다수개의 통공(142)이 형성되어 통기성, 배수성 및 물리성이 보장되고, 생육, 발달, 소멸과정에서 생성되는 유기물의 용출이 용이할 뿐아니라, 유기물의 부식을 방지하여 배지(130)의 오염을 최소화하므로 작물이 활발하게 생육되고, 작물의 지하부가 건강하게 발달하며, 다양한 양액재배방식에 쉽게 이용할 수 있다.

또, 원예용 배지셀에 펄라이트, 코코피트와 같이 고형화할 수 없는 배지(130)도 담아 유형화하고, 이외에 다양한 배지(130)를 담아 유형화한 것이므로 다양한 양액재배를 할 수 있으며, 양액재배의 선택의 폭을 넓힐 수 있을 뿐아니라, 작물의 재배에 맞는 다양한 배지(130)의 혼용이 가능하고, 크기도 재배조건에 알맞게 조절할수 있으므로 배지(130)의 불필요한 낭비를 줄일 수 있다.

그리고, 배지수용부재(100)의 상측 피복부재(110)에 부직포를 이용한 경우에는 관수방법에 상관 없이 모세관 현상으로 작물의 지하부에 고른 관수를 유도할 수 있고, 급액량의 많고 적음에도 완충능력이 큼으로 안정적인 퇴수관리를 이룰 수 있도록 되게 되어 건강한 묘목을 육성할 수 있게 된다.

더욱이, 원예용 배지셀에 묘목을 재배하여 성묘가 된 때에 보급하게 되면, 농가의 상품 출하기일을 단축시킬 수 있게 된다.

그리고, 배지수용부재(100)의 주벽과 저면부에 형성된 통공(101)은 비료염의 축적, 유기물의 부식을 방지하여 배지(130)의 오염을 최소화함으로써 뿌리의 발달에도 도움이 된다.

이와 같은 원예용 배지셀은 배지수용부재(100) 만을 농가에 보급하거나, 배지수용부재(100)에 배지(130)를 담아 보급하거나, 배지수용부재(100)에 배지(130)를 담고 파종하여 발아된 묘목(P) 및 삽목용 묘목(P) 등을 적당한 크기로 육성시켜 보급하여, 원예농가에서 입식(초기심기), 개식(바꿔심기) 등을 행하여 재배하게 된다.

원예용 배지셀에 어린묘목(P)을 육성시키는 경우에는 트레이 포트 등을 이용하여 파종하고, 발아된 묘목 또는 접삽된 접삽묘 등의 어린묘목(P)을 1개월 내지 3개원 육성시킨 후, 배지수용부재(100) 내측의 배지(130)에 심어 소정기간 동안 저면관수 등을 행하여 육성시켜 원예농가에 공급한다.

그리고, 어린 육묘외에도 성묘까지의 이용이 가능하여 원예농가의 상품화 기간을 단축할 수 있고, 컵 모양의 원예용 배지셀를 육묘 포트로 이용하면 묘 정식을 할 때 작업상의 번거로운 문제를 최소화할 수 있다.

상기한 원예용 배지셀은 양액재배에 있어 다양한 배지를 혼용하여 유형화되고, 통기성, 퇴수성 및 물리성이 우수한 독립된 원예용 배지셀을 이용하여, 작물의 생육에 알맞는 배지의 제조가 가능함과 아울러 다변화 할 수 있고, 여러 방식의 양액 급여 형태에도 적용성이 높아 시설비가 획기적으로 절감되며 재배가 용이하고 시기와 상관 없이 적은 노동력으로 작물을 개식할 수 있으며, 원예농가에서 독립적으로 고형화된 배지에 성묘 상태의 묘를 공급받을 수 있으므로 농가의 입장에서는 육묘관리에 얽매이지 않고 상품관리에 만 지속적으로 전념할 수 있으며, 종묘 입식부터 상품 출하까지의 재배기간을 획기적으로 단축할 수 있으므르 빠른 상품 회전을 보여 농가의 자금회전 및 소득증대에 기여할 수 있다.

상기 배지요소(10)가 담기는 양액재배용기(210)의 내측 하부에는 제1 통기전열층(220)이 형성되고, 제1 통기전열층(220)에는 공기 공급관(310)이 매입되며, 제1 통기전열층(220)의 위에는 작물(P)의 뿌리가 하부로 침투하지 못하도록 방지하는 통기성 근침투차단막(240)이 올려짐과 아울러 통기성 근침투차단막(240)이 양액재배용기(210)의 내주면 상단부까지 연장되어 덮이도록 결합되고, 통기성 근침투차단막(240) 위에는 제2 통기전열층(230)이 결합되며, 제2 통기전열층(230) 위에 배지요소(10)가 담겨 있다.

양액재배용기(210)와 배지요소(10) 위에는 내부공간(V)이 가려지도록 커버(250)가 씌워져 있으며, 배지요소(10) 위에는 양액을 공급하기 위한 급액관 (260)이 결합되어 있다. 또, 양액재배용기(210)의 내주면과 통기성 근침투차단막(240)의 상측부(241) 사이에는 통로부재(270)가 결합되어 하부에서 공기가 하부에서 내부공간(V)으로 원활하게 순환되도록 통로(271)를 제공하고 있다.

제1,2 통기전열층(220),(230)은 공기 공급관(310)에서 배출되는 공기를 위로 올라가도록 하고, 배지요소(10)에서 배출되는 수분이 아래로 내려가도록 허락하며, 배지요소(10)가 공기에 의해 간접적으로 냉각되도록 한다.

예를들어, 제1,2 통기전열층(220),(230)에는 자갈이 이용되고, 공기 공급관 (310)에는 통상의 합성수지재 급수관이 이용되며, 통기성 근침투차단막(240)에는 부직포가 이용되고, 통로부재(270)에는 골판지 등이 이용되며, 커버(250)에는 멀칭비닐이 이용된다. 공기 공급관(310)에는 배출공(311)이 十자형으로 소정 간격을 두고 다수개 형성되어 있다.

상기 통기성 근침투차단막(240)의 부직포는 작물(P)의 뿌리가 하부로 침투함을 방지할 뿐아니라, 작물(P)을 도시, 공원 등의 조경용 및 전시장용으로 이동재배하기 위해서 분리할 때에 작물(P)과 배지요소(10)가 양액재배용기(210)에서 쉽게 분리되도록 하는 역할을 갖는다. 그리고, 작물(P)을 이동재배용으로 재배하는 경우에는 제2 통기절연층(230) 용으로 자갈을 사용하면 부직포를 분리시킬 때에 자갈이 따라 붙게 되어 무겁게 되고, 이때문에 작업이 어렵게 되므로, 자갈 대신 경량배지를 사용하는 것이 바람직 하다.

공기 공급관(310)에는 공기가 일단부에서 타단부에 걸쳐 고르게 배출되도록 하는 수단을 갖을 수 있으며, 이 수단은 배출공(311)을 공기가 유입되는 측에서 멀어질수록 직경이 크고 간격이 좁게 형성하기나, 배출공(311)에 배출량을 조절할 수 있는 별도의 노즐을 결합하여 사용할 수 있다.

상기 양액재배용기(210)는 도 4a와 같은 단면을 가진 홈통을 압출성형하여 형성하고, 양단부를 구부려 올리거나 양단부에 별도의 마감재를 부착시킨 형태로 가공하여 이용할 수 있다.

도 4b는 본 발명 장치의 변형예를 보인 폭방향 종단면도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 이 변형된 양액재배용기(210)는 원형 합성수지관을 반원형 단면으로 양분시킨 몸체(211)에 연장부(212)를 부착시킴과 아울러 통로부재(270)를 내면에 부착시켜 양측벽을 길게 형성하고, 통기성 근침투차단막(240)을 양액재배용기(210) 보다 폭을 짧게 형성하여 제1,제2 통기절연층(220),(230) 사이에 전체적으로 매입시킨 구성으로 되어 있다. 상기 연장부(241)는 몸체(211)와 같은 판재를 이용하거나, 통로부재(270)와 같은 골판재를 이용할 수 있다.

상기 도 1 내지 도 4에 도시한 배지요소(10)에는 도 6 내지 도 8에 도시한 배지셀이 외피부재(140)를 제거한 형태로 이용되어 있으나, 배지요소(10)에는 여러 가지 다른 형태의 배지셀을 이용할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 장치는 수동식으로 제어되거나, 자동식으로 제어될 수 있으며, 자동식 제어시스템은 작물(P)의 생육환경에 적합한 온도(예를들어 장미인 경우에는 20℃ 내지 26℃)를 설정하고, 전열유체 온도변환기(420)의 냉각기와 가열기의 가동시간 및 가동온도 등을 설정하며, 공기압축기(410)와 전열유체 온도변환기(420)의 가동을 제어하기 위한 제어부를 갖게 된다.

본 발명의 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치의 제어회로는 사용자가 작물(P)의 생육에 필요한 온도 등 제어에 필요한 데이터를 입력하기 위한 입력부와, 이 입력된 데이터를 저장하고 있는 메모리와, 작물(P)의 근권부의 온도를 감지하는 온도 감지부와, 상기 온도 감지부에 의해 감지된 온도값을 메모리에 저장된 설정온도와 비교하는 비교부와, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 전열유체 온도변환기(420)의 구동부 및 공기압축기(410) 등의 구동을 제어하기 위한 마이크로프로세서와, 상기 마이크로프로세서에서 출력된 구동제어신호에 의해 온도변환기(420)의 구동부 및 공기압축기(410) 등을 구동시키는 구동부를 포함하여 구성되며, 이와 같은 제어회로는 냉각기와 가열버너를 제어하기 위한 통상의 냉각기, 가열버너 및 양액 공급장치에 구비된 통상의 제어회로를 이용하여 구성된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명 장치는 배지요소(10) 위에 결합된 급액관(260)을 통하여 양액을 급액하여 작물(P)의 양액재배를 실시하면서, 여름철 고온기 및 겨울철 저온기와 같이, 근권부의 온도가 설정온도의 범위를 벗어난 때에 작동시키게 되며, 전열유체 온도변환기(420)에는 예를들어 냉각기와 보일러를 설치하여 고온기에는 냉각기를 가동시키고, 저온기에는 보일러를 가동시키게 된다.

이하, 구체적으로 설명하면, 여름철 고온기에 본 발명 장치를 가동시키는 경우에는 공기압축기(410)에 의해 압축된 공기가 전열유체 온도변환기(420)의 냉각기에서 발생되는 냉기에 의해 열교환기(421)를 통과하면서 냉각되고, 이송배관(510)을 통하여 공기 공급관(310)에 공급되며, 공기 공급관(310)에 형성된 다수개의 배출공(311)을 통하여 분출되어 제l 통기절연층(220)의 자갈에서 분산된다. 그리고, 통기성 근침투차단막(240)을 통하여 상승하여 제2 통기절연층(230)의 자갈에서 분산되며, 위로 상승하여 배지요소(10) 및 주변부를 통하여 커버(250)로 덥힌 양액재배용기(210)의 내부공간(V)으로 퍼지게 된다.

또, 제1 통기절연층(220)을 통과한 공기는 양액재배용기(210)와 통기성 근침투차단막(240) 사이에 결합된 통로부재(270)의 통로(271)를 타고 커버(250)로 덥힌 양액재배용기(210)의 내부공간(V)로 순환된다.

이와 같이 공기가 상승되어 분산 공급되면 양액재배용기(210)와, 그 내부에 결합된 제1,제2 통기절연층(220),(230), 통기성 근침투차단막(240) 및 배지요소 (10)가 공기에 접촉되어 냉각됨과 아울러, 또 냉기가 제1,제2 통기절연층 (220), (230)에 의해 전도되고, 내부공간(V)에서 대류됨에 의해 냉각된다.

또한, 배지요소(10)의 하측에서 상승하고, 상측의 내부공간(V)에서 퍼진 공기가 배지수용부재(100)의 망사로 형성된 하측 피복부재(120)를 통하여 배지요소 (10)에 전달되며, 배지요소(10)의 다공조직을 통하여 작물(P)의 뿌리에 전달되어 작물(P)이 흡수하게 된다.

그리고, 상기 공기압축기(410)의 유량조절변(411)은 필요에 따라 수동 또는 자동으로 조작하여 냉각기(420)에 공급되는 압축공기를 조절할 수 있다.

한편, 배지요소(10)의 상부에 배관된 급액관(260)을 통하여 공급되는 양액은 배지요소(10)에 흡수되고, 작물(P)이 흡수한 후, 배지요소(10)에서 하부로 흘러 내리게 되며, 이 배액은 제1 통기절연층(220), 통기성 근침투차단막(240) 및 제2 통기절연층(230)을 통하여 하부로 흘러 경사 구배로 설치되는 양액재배용기(210)의 저부를 타고 배액관(700)으로 배출된다.

한편, 겨울철의 저온기에 주간에는 전열유체 온도변환기(420)로서 냉각기 대신에 보일러를 가동시키게 되며, 이 때에는 공기압축기(410)에 의해 압축된 공기가 열교환기(421)에서 열교환되고, 이 가열된 공기가 상기한 유통경로를 따라 양액재배용기(210) 내측으로 공급되어 배지요소(10)를 가열시키게 됨으로써 근권부의 온도를 높이게 되며, 배액도 위와 같은 경로로 배출된다.

상기와 같이 공기가 공급되는 과정은 배지요소(10)의 근권부 온도가 온도 감지수단(600)에 의해 감지되어, 이 감지된 신호가 제어부에 전달되고, 설정온도 범위에 도달하는 경우 제어부의 제어에 의해 공기압축기(410)와 냉각기(420)의 가동이 정지된다.

또한, 상기 배지요소(10)에 식재되는 작물(P)은 재배목적에 따라 한 재배장소에서 장기재배를 하거나 단기재배를 할 수 있으며, 작물(P)이 노쇠되어 개작할 때 까지 수년간 재배하거나, 꽃 전시장의 전시용, 도시, 공원 등의 조경용으로 이동재배할 수 있다.

상기 통기성 근침투차단막(240)은 작물(P)의 뿌리가 하부로 침투되는 것을 방지할 수 있을 뿐아니라, 작물(P)을 분리할 때에 통기성 근침투차단막(240)의 부직포를 잡고 배지요소(10)와 배지요소(10)를 들어 올려 양액재배용기(210)에서 분리할 수 있으며, 이에따라 이동재배시 작물(P)의 뿌리가 절단되는 단근현상이 없이 분리할 수 있고, 쉽게 분리할 수 있으므로 이동재배에 매우 유리하게 된다.

전시장에 화초를 전시할 때에는 꽃이 만개 상태에서 전시장으로 옮겨 여러 가지 형상으로 배열 설치하여 전시하게 되므로 본 발명에 의해 재배된 작물(P)을 전시장용으로 이용하면 이동작업에 따른 비용이 절감되고, 꽃이 오래도록 유지되는 이점도 있다.

지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 여름철 고온기에 공기 공급관과 같은 열전달재에 의해 전달되는 냉기를 양액재배용기의 내부에 공급하여 근권부를 냉각시킴으로써 작물의 생육환경을 적합하게 유지할 수 있다.

또한, 겨울철 저온기에 공기 공급관과 같은 열전달재에 의해 전달되는 온기를 양액재배용기의 내부에 공급하여 근권부를 가열시킴으로써 작물의 생육환경을 적합하게 유지할 수 있다.

더욱이, 냉각공기와 가열공기룰 근권부에 분출시켜 근권부의 온도를 조절함과 아울러 공기를 직접 공급하도록 되어 있으므로 온도와 공기를 생육환경에 적합하게 유지할 수 있다.

따라서, 본 발명은 혹서기와 혹한기에도 생육에 지장을 받지 않으면서 작물을 재배할 수 있고, 적은 비용으로 고품질의 상품을 생산할 수 있으며, 년중 상품출하를 통하여 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 작물을 도시, 공원의 조경용, 꽃 전시장의 전시용으로 분리시켜 이동재배하는 경우, 작물을 분리할 때에 작물의 뿌리가 절단되는 단근현상이 없이 분리할 수 있고, 쉽게 분리할 수 있으므로 이동재배에 매우 유리하다.

Claims (10)

1. 배지에 작물을 심고 양액을 공급하여 양액재배함에 있어서, 작물의 생육환경에 따라 근권부 온도가 설정온도 범위를 벗어나는지를 감지하는 온도 감지단계와, 설정온도를 벗어난 때에 전열유체 발생요소에 의해 전열유체를 발생시키는 전열유체 발생단계와, 상기 전열유체를 열전달재에 전달하는 전열유체 이송단계와, 상기 열전달재에 의해 전달되는 냉,온기로 배지를 냉각 및 가열시키는 배지 냉각 및 가열단계를 포함하여 배지의 근권부를 냉각 및 가열시키면서 양액재배함을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전열유체 발생단계는 공기압축기로 압축공기를 발생시켜, 전열유체 온도변환기의 열교환기를 통과시켜 냉각 및 가열시키는 것이고, 상기 전열유체 이송단계는 상기 냉각 및 가열된 압축공기를 전열유체 공급관으로 이송시키는 것이며, 상기 배지 냉각 및 가열단계는 배지 하부에 위치하도록 양액재배용기에 내장되는 공기 공급관의 배출공으로 냉각 및 가열 공기를 배출시켜 배지를 냉각 및 가열시킴과 아울러 배지와 작물에 공기를 공급하는 것임을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절방법.
3. 작물(P)이 식재되는 배지요소(10)와; 배지요소(10)를 재배공간에 지탱시키기 위한 배지 지지수단(200)과; 배지요소(10)에 냉,온기를 전달하여 배지요소(10)의 근권부를 냉각 및 가열시키기 위한 열전달재(300)와; 전열유체를 발생시키는 전열유체 발생수단(400)과; 전열유체를 열전달재(300)에 전달하는 전열유체 이송수단 (500)과; 배지요소(10)의 근권부의 온도를 측정하기 위한 온도 감지수단(600)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 배지 지지수단(200)에는 배지요소(10)를 담기 위한 양액재배용기(210)가 이용되고, 열전달재(300)에는 주벽에 다수개의 배출공(311)이 형성된 공기 공급관(310)이 이용되며, 전열유체 발생수단(400)에는 공기를 압축시키는 공기압축기(410)와, 압축된 공기를 냉각 및 가열시키기 위한 전열유체 온도변환기(420)가 이용되고, 전열유체 이송수단(500)에는 복수개의 공기 공급관(310)이 연결되고, 전열유체 온도변환기(420)에 일단부가 연결되어 전열유체 온도변환기 (420)에서 배출되는 공기를 복수개의 공기 공급관(310)에 공급하는 이송배관(510)이 이용되어 구성된 것을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 양액재배용기(210)의 내측 하부에는 공기가 작물의 근권부에 직접 접촉됨을 방지함과 아울러 양액의 배액통로 역할을 하는 제1,제2 통기절연층(220),(230)이 적층되고, 제1 통기전열층(220)에 공기 공급관(310)이 매입되며, 제1 통기전열층(220)의 위에는 작물(P)의 뿌리가 하부로 침투하지 못하도록 방지함과 아울러 배액을 통과시키고 이동재배시 분리막 역할을 하는 통기성 근침투차단막(240)이 올려짐과 아울러 통기성 근침투차단막(240) 위에는 제2 통기전열층 (230)이 결합되고, 제2 통기전열층(230) 위에 배지요소(10)가 담겨 구성된 것을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 양액재배용기(210)와 배지요소(10) 위에는 내부공간 (V)이 가려지도록 커버(250)가 씌워지고, 배지요소(10) 위에는 양액을 공급하기 위한 급액관(260)이 결합되며, 양액재배용기(210)의 내주면 상측부에는 통로(271)가 구비되도록 통로부재(270)가 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 제1,2 통기전열층(220),(230)에는 자갈이 이용되어 구성된 것을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 커버(250)에는 멀칭비닐이 이용되고, 공기 공급관 (310)에는 배출공(311)이 十자형으토 소정 간격을 두고 다수개 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 통기성 근침투차단막(240)에는 부직포가 이용되어 구성된 것을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치.
10. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배지요소(10)는 하측부에 무수한 통공(101)이 형성된 배지수용부재(100)에 배지(130)가 담겨 포장된 배지셀인것 을 특징으로 하는 양액재배에서 근권부 냉각 및 가열에 의한 생육조절장치.