KR20110001752A - 농작물 살포용 은수용액 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농작물 살포용 은수용액 제조 장치에 관한 것으로서 농작물에 공급하기 위한 은이온수를 전기분해에 의해 생성하는 은이온수 생성기와, 은이온수 생성기에서 생성된 은이온수를 살포 대상 농작물로 공급하는 은이온수 공급부를 구비하며, 은이온수 생성기에 의해 생성된 은이온수에는 제올라이트 또는 이산화티탄이 함유되어 있다. 이러한 농작물 살포용 은수용액 제조 장치 및 방법에 의하면, 지하수를 이용하여 제조되는 은수용액의 은이온 농도를 높일 수 있어 은수용액의 생산효율을 높일 수 있는 장점을 제공한다.

은수용액, 전기분해, 제올라이트

Description

농작물 살포용 은수용액 제조 장치 및 방법{Silver ionized water producing apparatus for agriculture crops and method of producing the same}

본 발명은 농작물 살포용 은수용액 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 제조되는 은수용액의 은이온 농도를 높일 수 있도록 처리하는 농작물 살포용 은수용액 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

노지 또는 비닐하우스에서 재배되는 농작물 예를 들면, 딸기, 토마토, 오이, 호박, 배추, 채소 등은 병해충에 의해 피해를 줄이기 위해 농약을 살포한다.

그런데 인공적으로 제조한 화학 농약의 경우 토양 및 하천의 오염과 인체에 해로운 유독 성분이 농작물에 잔류하는 문제점이 부각되기 시작하면서, 최근에는 점차적으로 농약 사용을 줄이거나 대체할 수 있는 유기 농법에 다시 관심을 기울이기 시작하고 있는 실정이다.

한편, 살균 효과가 있는 것으로 알려진 은수용액의 경우 살균 및 비료용으로 농가에서 사용되고 있지만, 은수용액 제조시 사용되는 지하수의 경우 증류수와는 다르게 다양한 종류의 음이온이 존재하여 제조되는 은수용액의 은이온 농도가 증류수에 비해 훨씬 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 제조되는 은수용액의 은이온 농도를 높일 수 있게 처리할 수 있는 농작물 살포용 은수용액 제조 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 농작물 살포용 은수용액 제조 장치는 농작물에 공급하기 위한 은이온수를 전기분해에 의해 생성하는 은이온수 생성기와; 상기 은이온수 생성기에서 생성된 은이온수를 살포 대상 농작물로 공급하는 은이온수 공급부;를 구비하며, 상기 은이온수 생성기에 의해 생성된 은이온수에는 제올라이트 또는 TiO₂가 함유된다.

바람직하게는 상기 제올라이트는 지하수 100중량부에 대해 0.1 내지 5중량부로 함유된다.

상기 은이온수 생성기는 지하수를 펌핑하는 제1펌프와; 상기 지하수를 유입받을 수 있도록 배관된 은수용액 제조탱크와; 상기 은수용액 제조탱크의 수위를 검출하는 제1수위 검출기와; 상기 은수용액 제조탱크로 상기 제올라이트를 공급할 수 있도록 된 제올라이트 공급기와; 상기 은수용액 제조탱크에 장착된 은봉과; 상기 은봉으로 전력을 공급하는 전력공급부와; 은이온수 공급모드로 설정되면 상기 지하수가 상기 은수용액 제조탱크로 공급되도록 상기 제1펌프를 제어하고, 상기 제1수 위 검출기에서 검출된 수위가 설정된 레벨에 도달하면 상기 제1펌프의 구동을 차단하고, 상기 전력공급부를 제어하여 상기 은봉에 전력이 공급되게 하고, 상기 은수용액 제조탱크로 설정된 제올라이트 투입량이 투입되게 상기 제올라이트 공급기를 제어하는 제어부;를 구비한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 농작물 살포용 은수용액 제조 방법은 가. 은수용액 제조탱크 내에 저수된 지하수에 제올라이트를 투입하는 단계와; 나. 상기 은수용액 제조탱크내에 삽입된 은봉에 전위를 인가하여 은수용액을 생성하는 단계와; 다. 상기 제올라이트가 투입된 은수용액을 교반하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 농작물 살포용 은수용액 제조 장치 및 방법에 의하면, 지하수를 이용하여 제조되는 은수용액의 은이온 농도를 높일 수 있어 은수용액의 생산효율을 높일 수 있는 장점을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 농작물 살포용 은수용액 제조 장치 및 방법을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 농작물 살포용 은수용액 제조 장치를 나타내보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 농작물 살포용 은수용액 제조 장치(100)는 은이온수 생성기와 은이온수 공급부(150)를 구비한다.

은이온수 생성기(110)는 재배대상 농작물에 공급하기 위한 은이온수를 전기분해에 의해 생성한다.

은이온수 생성기(110)는 제1펌프(112), 은수용액 제조탱크(121), 제1수위 검출기(131), 제올라이트 공급기(140), 은봉(123), 전력공급부(143), 제어부(145)를 구비한다.

제1펌프(P)(112)는 지하수를 펌핑하여 제1관로(113)을 통해 송출할 수 있도록 설치되어 있다.

참조부호 114는 제1관로를 통해 송출되는 지하수를 처리하는 환원수기로서 상세구조는 국내공개특허 제2007-0034020호에 개시되어 있어 상세구조에 대한 설명은 생략한다.

참조부호 115는 제어부(145)에 제어되는 제1밸브로서 환원수기를 통과한 지하수를 은수용액 제조탱크와 혼합탱크 중 어느 한측으로의 이송을 선택적으로 제어할 수 있도록 되어 있다.

은수용액 제조탱크(121)는 제1밸브(115)를 통해 유입되는 지하수를 저수할 수 있게 형성되어 있다.

제1수위검출기(131)는 은수용액 제조탱크(121)의 수위를 검출하여 제어부(145)에 출력한다.

은봉(123)은 은수용액 제조탱크(121)에 상호 이격되게 복수개가 장착되어 있다.

은봉(123)은 사용경과에 따라 전력공급부(143)와 릴레이(미도시)에 의한 제 어에 의해 선택적으로 접속될 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

전력공급부(143)는 제어부(145)에 제어되어 선택된 은봉(123)에 전원을 인가한다.

바람직하게는 전력공급부(143)에 의해 은봉(123)에 인가되는 전압은 24V가 적용된다.

교반기(135)는 은수용액 제조탱크(135)내에 저수된 용액을 교반할 수 있도록 설치되어 있다.

교반기(135)의 모터(M)(135a) 구동은 제어부(145)에 의해 제어된다.

제올라이트 공급기(140)는 첨가물질 공급기로서 적용된 것으로서, 은수용액 제조탱크(121)로 제올라이트를 공급할 수 있도록 되어 있다.

제올라이트 공급기(140)는 제올라이트 분말이 수용된 용기(미도시) 내에 설치되어 제어부(145)에 의해 구동이 제어되는 스크류의 회전에 의해 토출구를 통해 설정된 양의 제올라이트 분말이 토출될 수 있는 정량 공급기가 적용되는 것이 바람직하다.

이와는 다르게 첨가물질로서 이산화 티탄(TiO₂)을 적용하는 경우 제올라이트 공급기(140) 대신 이산화티탄 공급기가 적용될 수 있다.

바람직하게는 은수용액 제조시 제올라이트 공급기(140)에 의해 공급되는 제올라이트 양은 지하수 1000그램당 1 내지 50그램 즉 중량비로서 지하수 100중량부에 대해 0.1 내지 5중량부로 적용된다.

여기서, 첨가되는 제올라이트 양이 지하수 1000그램당 1그램 미만이면 은이온수 제조시 은이온의 포화농도를 증가시키는 효율이 떨어지고, 50그램 이상이 적용되는 경우 은이온수 제조 시간이 길어진다.

첨가물질이 이산화 티탄(TiO₂)이 적용되는 경우에도 지하수 1000그램당 1그램 내지 50그램 즉 중량비로서 지하수 100중량부에 대해 0.1 내지 5중량부로 적용되는 것이 바람직하다.

혼합탱크(122)는 제1밸브(115)를 통해 유입되는 지하수를 저수할 수 있게 되어 있다.

또한, 혼합탱크(122)는 은수용액 저장탱크(121)에서 생성된 은수용액을 유입받을 수 있도록 제어부(145)에 제어되는 제2밸브(116)를 통해 은수용액 저장탱크(121)와 배관되어 있다.

제2수위검출기(132)는 혼합탱크(122)의 수위를 검출하여 제어부(145)에 출력한다.

은이온수 공급부(150)는 은이온수 생성기(110)에서 생성된 은이온수를 살포 대상 농작물로 공급할 수 있도록 되어 있다.

도시된 예에서 은이온수 공급부(150)는 혼합탱크(122)에 저수된 용액을 제2펌프(151)를 통해 농작물로 이어지는 공급 배관(153)을 통해 공급할 수 있도록 되어 있다.

습도센서(171)는 농작물이 심겨진 땅에 매립되어 측정된 습도정보를 제어 부(145)에 출력한다.

입력부(147)는 은이온수 공급모드, 지하수 단독공급모드, 수동모드 등 모드를 선택할 수 있는 조작키가 마련되어 있다.

또한, 입력부(147)는 은이온수 공급모드에 대해 설정된 시간마다 공급될 수 있도록 공급시간을 설정할 수 있도록 된 것이 바람직하다.

제어부(145)는 지하수 단독공급모드에서는 제1펌프(112)에 의해 펌핑된 지하수가 제1밸브(115)를 통해 혼합탱크(122)로 공급되게 하고, 혼합탱크(122)에 저수된 지하수를 공급배관(153)을 통해 농작물로 공급되도록 제2펌프(151)를 제어한다.

또한, 제어부(145)는 은이온수 공급모드로 설정되면, 지하수가 은수용액 제조탱크(121)로 공급되도록 제1펌프(112)와 제1밸브(115)를 제어하고, 제1수위 검출기(131)에서 검출된 수위가 설정된 레벨에 도달하면 제1펌프(112)의 구동을 차단하고, 전력공급부(143)를 제어하여 은봉(123)에 전력이 공급되게 하고, 은수용액 제조탱크(121)로 설정된 제올라이트 투입량이 투입되게 제올라이트 공급기(140)를 제어한다.

또한, 제어부는 교반기(140)가 회전되게 제어한다.

여기서, 제어부(145)는 은수용액 제조탱크(121)에 저수된 지하수 1000그램당 제올라이트가 1 내지 50램 범위내에서 설정된 투입량이 투입되게 제어한다.

제어부(145)는 설정된 전력 인가시간 동안 전력공급부(143)로부터 은봉(123)에 전력이 인가되게 제어하고 바람직하게는 70분 내지 90분정도로 적용된다.

이러한 과정을 거쳐 은수용액이 제조되면, 은수용액이 혼합탱크(122)로 이송 되게 제어부(145)는 제2밸브(116)를 제어한다.

제2밸브(116)가 설치된 배관상에는 제어부(145)에 제어되어 은수용액을 혼합탱크(122)로 이송하기 위한 펌프(미도시)가 더 설치될 수 있음은 물론이다.

제어부(145)는 혼합탱크(122)로 은수용액이 이송이 완료되면 제2밸브(116)가 차단되게 제어하고, 설정된 희석비율의 은수용액이 제조되도록 제1밸브(115)를 통해 혼합탱크(122)에 지하수가 설정된 수위레벨까지 채워지도록 제1밸브(115) 및 제1펌프(112)를 제어하며, 제2수위검출기(132)로부터 설정된 수위에 도달한 신호가 수신되면 제1펌프(112)의 구동을 중단한다.

이 과정에서 혼합탱크(122)에 마련된 교반기(136)는 가동된다.

여기서 희석비율은 적용되는 농작물에 따라 적절하게 적용할 수 있다.

이후 희석된 은이온수의 생성이 완료되면 제어부(145)는 제2펌프(151)를 가동하여 혼합탱크(122)에 저수된 은수용액을 공급배관(153)을 통해 농작물로 공급한다.

한편, 은이온수는 적용되는 물의 종류에 따른 포화농도가 다르며, 인가전압 24V, 은봉의 간격 2cm로 적용하여 증류수와 지하수에 대해 생성되는 은이온농도는 도 2에 도시된 바와 같이 증류수는 60분까지는 계속 은이온 농도가 증가하다가 55ppm정도에서 포화되기 시작하는 반면, 지하수는 20분까지 증가하다가 포화되기 시작하고 포화농도가 20ppm정도로 증류수 보다 훨씬 낮으며 20분 경과시의 포화농도에 도달한 이후에는 은이온 농도가 더 떨어지는 특성이 나타난다. 이러한 원인은 지하수에 여로 종류의 음이온이 존재하여 은이온과 함께 염을 생성시켜 석출되기 때문으로 판단된다.

한편, 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 발명에서는 제올라이트를 음이온수 생성과정에서 투입하게 되면 포화농도가 지하수를 단독으로 적용하는 경우보다 40 내지 50%정도 향상되며, 과잉 생산된 은이온이 제올라이트에 흡착되어 과포화를 억제하고 나중에 수용액 내의 은이온이 소모되면 제올라이트에 흡착된 은이온이 방출되어 은이온 저장고 역할은 한다.

또한, 제올라이트를 첨가하여 제조된 은수용액의 살균능력을 알아보기 위하여 아래와 같은 실험을 하였다.

먼저, 비교대상으로 제조된 5종류의 용액은 1) 지하수단독 2) 은이온수 제조기로 지하수를 10분간 가동하여 제조한 은수용액, 3)지하수1000그램에 제올라이트 2그램을 첨가하여 은이온수 제조기로 70분간 가동하여 제조한 은수용액, 4) 은이온수 제조기로 지하수 단독으로만 70분 가동하여 제조한 은수용액에 별도로 제올라이트에 은이온을 흡착시켜 건조한 제올라이트 분말을 은수용액 1000그램당 2그램의 비율로 홉합한 수용액, 5) 지하수1000그램에 페수 슬러지에서 회수한 TiO₂분말 2그램을 첨가하여 은이온수 제조기로 70분간 가동하여 제조한 은수용액 각각을 같은 부피의 물과 첨가하여 50%희석하여 제조된 것을 대장균(E-Coli)에 대해 살균 실험한 결과가 도 3에 도시되어 있다.

도 3에서 O.D는 optical density 로서 값이 높을 수록 대장균이 많은 것을 나타낸다.

도 3의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 3)번 은수용액의 살균효과가 가장 뛰어남을 알 수 있다.

한편, 도 3의 결과에서 살균효과는 제올라이트를 은수용액 제조과정에서 투압한 은수용액이 가장 높게 나타났고, 다음으로는 TiO₂분말을 투입한 것도 살균효과가 뛰어남을 알 수 있다.

은수용액에 TiO₂분말을 투입하는 경우, 실제 사용환경에서는 자외선과 반응하는 광촉매 역할에 의해 실험환경에서의 살균능력보다 더 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 농작물 살포용 은수용액 제조 장치를 나타내보인 도면이고,

도 2는 은이온수 생성시 적용되는 지하수와 증류수에 대한 은이온 농도를 나타내 보인 그래프이고,

도 3은 본 발명에 따라 제조된 은수용액과 비교대상 수용액과의 살균실험 결과를 나타내 보인 그래프이다.

Claims (5)

1. 농작물에 공급하기 위한 은이온수를 전기분해에 의해 생성하는 은이온수 생성기와;

   상기 은이온수 생성기에서 생성된 은이온수를 살포 대상 농작물로 공급하는 은이온수 공급부;를 구비하며,

   상기 은이온수 생성기에 의해 생성된 은이온수에는 제올라이트 또는 TiO₂가 함유된 것을 특징으로 하는 농작물 살포용 은수용액 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제올라이트는 지하수 100중량부에 대해 0.1 내지 5중량부로 함유된 것을 특징으로 하는 농작물 살포용 은수용액 제조장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 은이온수 생성기는

   지하수를 펌핑하는 제1펌프와;

   상기 지하수를 유입받을 수 있도록 배관된 은수용액 제조탱크와;

   상기 은수용액 제조탱크의 수위를 검출하는 제1수위 검출기와;

   상기 은수용액 제조탱크로 상기 제올라이트를 공급할 수 있도록 된 제올라이트 공급기와;

   상기 은수용액 제조탱크에 장착된 은봉과;

   상기 은봉으로 전력을 공급하는 전력공급부와;

   은이온수 공급모드로 설정되면 상기 지하수가 상기 은수용액 제조탱크로 공급되도록 상기 제1펌프를 제어하고, 상기 제1수위 검출기에서 검출된 수위가 설정된 레벨에 도달하면 상기 제1펌프의 구동을 차단하고, 상기 전력공급부를 제어하여 상기 은봉에 전력이 공급되게 하고, 상기 은수용액 제조탱크로 설정된 제올라이트 투입량이 투입되게 상기 제올라이트 공급기를 제어하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한느 농작물 살포용 은수용액 제조장치
4. 가. 은수용액 제조탱크 내에 저수된 지하수에 제올라이트를 투입하는 단계와;

   나. 상기 은수용액 제조탱크내에 삽입된 은봉에 전위를 인가하여 은수용액을 생성하는 단계와;

   다. 상기 제올라이트가 투입된 은수용액을 교반하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 농작물 살포용 은수용액 제조 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 제올라이트는 상기 지하수 100중량부에 대해 0.1 내지 5중량부로 함유된 것을 특징으로 하는 농작물 살포용 은수용액 제조 방법.

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