KR20110129066A

KR20110129066A - Promote plant growth system and method thereof

Info

Publication number: KR20110129066A
Application number: KR1020100048484A
Authority: KR
Inventors: 최재현
Original assignee: 최재현; (주)애드트로닉
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2011-12-01

Abstract

PURPOSE: Cultivation system and method for plants are provided to rotate a cultivation box for plants for radiating light to the plants according to the size of the plants. CONSTITUTION: A cultivation method for plants comprises the following steps: installing artificial lightings(1,2,3,4,5,6) in a spiral shape around the circular circumference of a cultivation system; rotating a cultivation box of the plants by the growth of the plants for receiving light from the artificial lightings by the size; and harvesting the plants when the cultivation box reaches a pre-set location. The artificial lightings are light emitting diodes.

Description

Plant cultivation system and method {PROMOTE PLANT GROWTH SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 인공적으로 식물의 성장을 촉진하는 식물 재배 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a plant cultivation system and method for artificially promoting plant growth.

인공적인 식물재배는 청정재배의 필요성이 있거나 기후 조건이 안 좋은 중동이나 유럽국가 등지에서 상당히 오래전부터 시도되거나 연구되어 왔었다. 그러나 여러 면에서 채산성을 맞추기가 어려워 많은 활성화를 이루지 못하고 있다가 최근 발광다이오드(LED)의 광 변환 효율성과 경제성을 활용하여, 식물을 대량으로 양산하려는 시도가 식물공장이라고 까지 하는 형태로 발달하여 채산성을 맞춰 가고 있다. 그런데 아직은 국내보다는 일본, 미국, 중동. 유럽 등지에서 더 빠르게 진행되고 있는 상황에서 일각의 한 전문가는 앞으로 이시장이 우리나라를 먹여 살릴 수 있을 정도의 규모가 예상된다고 말하고 있긴 하지만 기존의 자연조건에 의존해서 재배되는 식물과의 타산성을 맞추기 위해서는 아직도 많은 문제를 해결해야 하는 것이 현실이다. Artificial plant cultivation has been tried and studied for quite some time in the Middle East and European countries, where there is a need for clean cultivation or poor weather conditions. However, in many respects, it is difficult to achieve profitability because it is difficult to meet profitability, but recently, attempts to mass-produce plants in large quantities using plant light conversion efficiency and economic efficiency of light emitting diodes (LEDs) have been developed as plant factories. Is going to guess. Yet Japan, the United States, and the Middle East, rather than domestic. In a faster pace in Europe and elsewhere, some experts say the market is expected to be able to feed our country in the future, but it is still necessary to match its yield with plants grown depending on existing natural conditions. The reality is that many problems must be solved.

자연 생장 조건에 의존하는 식물을 대량으로 양산하려면 인공조명,장소확보,자동화설비,인력 등 여러 가지의 경제비용을 감안해서 채산성을 맞춰야 하는데 이것에 대한 문제점을 자세히 살펴 보기로 한다. 첫째, 조명을 인공적으로 할 경우에는 많은 경제적 유지비가 요구된다. 특히 빛은 거리제곱에 반비례한다 즉, 어느 조명원이 100mm에서 수광된 빛이 100 lx 가정했을 때 200mm에서는 25 lx 가 되므로 이를 효율적으로 이용하는 것이 가장 중요한 부분일 것이다. 둘째,장소확보, 식물의 수요처는 거의 도심에 있다. 그리고 채소의 경우는 매일,매시 단위로 수요가 이뤄진다. 그러므로 수요자에게 공급을 원할 하게 하기 위해서는 수요자와 가까이 있을 필요가 있게 된다. 그러나 도심은 공간 확보 비용이 외진 곳에 비해 고가이므로 가능하면 적은 공간에서 많은 재배를 할 수 있어야 할 것이다. 둘째,자동화설비비, 대량 재배에서 설비비는 그대로 생산원가에 반영되기 때문에 이 설비비가 많은 부분을 차지한다면 이는 실현 자체가 아예 불가능할 것이다. 셋째, 인건비, 만약 인건비가 자동화에 따른 손익분기점을 넘지 못한다면 이 역시 실현할 수 없는 상태가 된다. 따라서 인공재배 방법의 성패는 이러한 문제들을 어떻게 해결하느냐에 따라 좌우된다고 볼 수 있을 것이다. In order to mass produce plants that depend on natural growth conditions, it is necessary to adjust the profitability in consideration of various economic costs such as artificial lighting, place acquisition, automation equipment, and manpower. First, when the lighting is artificial, a lot of economic maintenance costs are required. In particular, the light is inversely proportional to the square of the distance, i.e., if a light source receives 100 lx of light received at 100 mm, it is 25 lx at 200 mm. Second, the place is secured, the demand for plants is almost in the city center. In the case of vegetables, demand is made every day and every hour. Therefore, it is necessary to be close to the consumer in order to make the consumer want to supply. However, since the cost of securing space is expensive compared to remote areas, it should be possible to cultivate a lot of space in as little space as possible. Second, since the cost of automation equipment and mass cultivation is reflected in the production cost as it is, it would not be possible to realize it if the cost of equipment is a large part. Third, labor costs, if labor costs do not exceed the break-even point due to automation, this too can not be realized. Therefore, the success of artificial cultivation method depends on how to solve these problems.

따라서 본 발명은 이를 해결하기 위하여 인공광인 조명을 원둘레(도 5)를 따라 나선형태의 높이순(도 5의 1,2,3,4,5,6) (도면 5의 영문 light에서 LIGHT)으로 설치하고, 식물의 재배 상자(bed)(전체도면의 1)를 시간의 흐름에 따라 식물이 성장하는 만큼 계속 옆으로 회전시켜 식물을 항상 자신의 키 높이에 맞는 조명을 받으며 수확기에 이르게 한다. 이때, 수확의 위치와 시기는 재배자가 미리 설정한 위치(0.5,1 2,3,,,N회전)에 도달하면 수확하게 하는 것이다. 상기에서 재배 상자가 1회전 이상을 하게 되는 경우는 나선형 조명의 전체적인 높이를 1회전별로 높 혀 줘야 하는데 이에 대한 구체적인 설명은 하기에서 설명한다. 그리고 상기의 조명은 발광 다이오드(LED)가 바람직할 것이나 상황에 따라서는 다른 조명수단인 백열등,형광램프,할로겐, 나트륨 등이나 또 는 이것을 이용한 광섬유로 보조하는 조명으로 대체하여도 무방하다.Therefore, in order to solve this problem, the artificial light illuminates the helical shape along the circumference (FIG. 5) in the order of height (1, 2, 3, 4, 5, 6 in FIG. 5) (LIGHT in English light in FIG. 5). The plant's cultivation bed (1 in the overall drawing) is rotated sideways as the plant grows over time so that the plant is always harvested, illuminated by its height. At this time, the position and timing of the harvest is to be harvested when the grower reaches a preset position (0.5, 1 2, 3 ,,, N rotation). In the case where the cultivation box is one rotation or more, the overall height of the spiral light should be increased by one rotation, which will be described in detail below. In the above lighting, a light emitting diode (LED) may be preferable, but depending on the situation, other lighting means such as an incandescent lamp, a fluorescent lamp, a halogen, sodium, or the like or an optical fiber using the same may be replaced.

본 발명은 조명과 식물이 항상 가장 근접된 거리가 유지되므로 식물이 광합성작용을 해야하는 인공광 비용을 대폭 감소할 수 있다. 그리고 수확기의 위치가 자동으로 일정한 장소에 도착 되므로 자동화에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한 재배공간도 서랍 형 회전방식으로 하여, 잡초제거 등의 작업이 필요할 때는 다른 위치에 있는 것을 언제든지 임의로 작업위치(또는 수확작업위치)로 위치케 하여 해결할 수 있으므로 공간 이용의 손실을 최소화할 수 있다. 그리고 본 발명의 제품 크기를 다양화하여 전문 농장용, 식당용, 가정용 등으로 분류하여 공급하면 채소 재배의 경우 항상 신선한 채소를 손 쉽게 재배할 수 있는 등의 장점이 있게 된다. The present invention can significantly reduce the cost of artificial light, which requires plants to photosynthesize, since the distance between lighting and plants is always kept closest. And since the location of the harvester automatically arrives at a certain place, the cost of automation can be reduced. In addition, the cultivation space is also a drawer-type rotation method, when the work such as weed removal can be solved by randomly located in a different position at any time (or harvesting work position) can be minimized the loss of space use. . And by diversifying the size of the product of the present invention by supplying a specialized farms, restaurants, households, etc., there is an advantage such that you can always grow fresh vegetables easily in the case of vegetable cultivation.

도 1은 본 발명의 회전체 틀(재배상자)(bed)의 평면도
도 2는 본 발명의 구조 개략도
도 3은 본 발명의 측면도
도 4는 본 발명의 완성 입체 개략도
도 5는 본 발명의 조명설치 상세도
도 6은 본 발명에 따른 실시 예의 측면도
도 7은 본 발명의 복수 층을 이루는 또 다른 실시 예의 측면도
도 8은 본 발명의 이해를 돕기 위한 측면상세도
도 9는 재배 상자의 상세도 1 is a plan view of a rotating frame (bed) of the present invention (bed)
2 is a structural schematic diagram of the present invention
3 is a side view of the present invention
Figure 4 is a complete three-dimensional schematic diagram of the present invention
5 is a detailed view of the lighting installation of the present invention
6 is a side view of an embodiment according to the present invention;
Figure 7 is a side view of another embodiment forming a plurality of layers of the present invention
Figure 8 is a side view for better understanding of the present invention
9 is a detailed view of the cultivation box

먼저 조명(light)을 원형 나선형태의 높이순으로, 원 둘레의 지지대를 따라 고정한다(도5의 1,2,3,4,5,6,). 다음,회전을 할 수 있는 회전체 틀(도 1)을 회전중심축(C)(도2,4,6,7)에 끼운다. 다음, 재배 상자(bed)(전체도 1,2,3,4,5,6) 중에 재배 상자1번 에, 갓 싹이 난 식물을 안착한다. 그리고 그 위치에 설치된 조명(제1번위치)을 ON 한다. 그 후 시간이 지난 후 식물의 성장을 감안하여 제1번 위치에 있던 재배 상자 1번을 제2번의 위치로 이동시키면서 역시 그 위치에 해당하는 조명(제2번위치)을 ON 한다. 그런 다음 제1번 위치에서는 전에 했던 작업 즉, 또 다른 재배 상자에 갓 싹이 난 식물안착 작업을 반복한다. 이러한 작업을 3,4,5,6으로 이어지게 하면서 일 회전 하 다 보면 첫 번째, 재배 상자가 원 시작점으로 돌아오게 되는데 이 위치를 수확시점으로 설정했다면 이곳에서 수확과 시작을 지속적으로 반복하게 되는 것이다. 이러한 상황을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이해를 돕기 위하여 어느 식물이 하루에 10 mm 씩 성장하여 6일이 경과 된 후 즉,식물이 60 mm 이르면 에 수확하는 과정의 예와, 재배 상자가 하나의 원판형이 아닌 각개의 셀을 6개로 나누어 안착하는 서랍 형의 재배 상자(bed)를 사용하는 것을 예로 하여 설명한다. 그리고 숫자는 몇일 또는 몇 번째로 가정하여 설명한다. 먼저 조명장치; 조명(도 5)은 원둘레를 따라 나선형태의 높이순(도 5의 1,2,3,4,5,6 또는 도면의 영문 대문자 LIGHT 에서 영문의 소문자light)으로 점점 높은 순으로 지지대(도5)에 고정한다(단계 1).이때, 1 위치의 조명높이는 10mm, 2는 20mm, 3은 30mm, 4는 40mm, 5는 50mm, 6은 60mm 의 높이로 설치한다. 다음 회전체 틀(도1); 회전체 틀은 재배 상가자 서랍 형태로 유동할 것을 대비하여 각각의 칸마다 레일형태로 제작하는 것이 바람직할 것이다. 이렇게 제작된 회전 틀(도1)을 회전 중심축(C)(도 2,4,6,7)과 조명장치(도5)와 결합하여 완성한다.(이렇게 완성된 회전체 틀은 회전구동이 용이한 상태가 된다. 다음 재배 상자(전체도 1,2,3,4,5,6); 재배 상자는 회전체 틀(도5)의 원호의 넓이와 맞게 6개를 제작한다(1개의 재배 상자 모형은 각호에 맞는 삼각형태의 구조가 된다). 이제부터는 이 기구를 이용한 재배과정을 설명한다. 시작 첫째 날(제1번 위치), 미리 제작해 놓은 재배 상자 1 번(전체도면의1)에 갓 싹이난 식물(식물크기10mm)을 안착하고 회전체 틀(도1)에 얹는다(1단계). 그럼과 동시에 그 위치(제1번위치)에 해당하는 조명을 ON 한다(2단계). 그 후 하루가 지난 둘째 날, 회전체 틀(도1)을 움직여 제1번 위치에 있던 재배 상자 1번을 조명의 제2번 위치로 이동하며 조명을 ON 한다.(식물크기20mm)(3단계). 그런 다음 조명의 제1번 위치에서는 또 다른 재배 상자에 갓 싹 이 난 식물을 안착하고 회전체 틀(도1)에 얹는 작업을 한다. 즉, 어제 했던 작업을 반복하는 것이다(4단계). 이러한 과정을 셋째(30mm),넷째(40mm)다섯째(5omm) 날로 이어지게 반복하다 보면 여섯 번째(60mm) 날엔 수확시점과 시작점의 위치가 자동으로 맞게 된다. 즉, 재배 상자가 일 회전을 하여 원점에 이르면 모든 과정을 마치게 되는 식물 재배 시스템 및 방법 이 되는 것이다. 그리고 상기한 장치를 도 7과 같이 재배 상자를 적층(복수층) 구조로 하면 더 많은 재배가 가능한 것이다. 이때 만약 수확시기의 설정을 2회전에 이르는 시점으로 설정했다면 재배 상자가 일 회전을 종료하면 나선형 조명 전체를 그대로 비례하는 상태로 전체적으로 높 혀 주면 된다. 예를 들어 시작점을 60mm 을 기준 하여 70mm,80mm,,,,,높 혀 주면 되는데 이러한 방법은 3,4,,,,N회전으로 지속 될 수 있고 또 다른 설정으로는 일 회전이 안 되는 반 회전 만의 수확 등이 있을 수 있다. 그리고 상기의 설명에서 조명의 설치와 성장과정이 층계별(단계)로만 설명된듯하오나 실제는 층의 구분이 없는 미세한 설치와 회전이 될 수도 있는 것이다. 그리고 만약 재배과정 중간에 잡초제거 또는 해충 등을 제거할 필요성이 있을 때는 회전체 틀(도1)을 시작점으로 임의 이동시켜 작업을 끝낸 후 제자리에 원위치시키면 더욱더 편리할 것이다. 또한 상기에는 6개로 나눈 서랍 형 재배 상자를 강조했지만 도 7과 같이 시스템을 적층으로 할 경우에는 그것에 비례하는 재배 상자가 필요할 것이고, 상황에 따라서는 회전 틀 없이 재배 상자(bed)를 하나의 원판형 그릇 형태로 하고 식물의 크기를 부분별로 다르게 안착하여 회전시킬 수 있음은 당연하다. 그리고 회전에 있어서도 식물의 재배 상자를 고정하고 조명(광원)(light)이 식물크기의 역순으로 회전케 하여도 같은 효과를 얻을 수 있음은 당연하다. 또한 상기한 조명을 풀 컬러(RGB)로 콘트롤 하여 식물의 성장시기에 (꽃의 경우 개화시기)등에 따라 다른 파장 대별, 광원 밀도별의 광원제어가 필요할 수도 있겠으나 이는 선택적인 상항이므로 구체적 내용은 생략한다. 그리고 회전 구동은 사람이 직접 할 수도 있고 전체 도와 같이 motor를 컴퓨터와 연동하여 다양한 식물의 성장환경조건,양액 수경재배,온도,습도, 탄소공급,원격재배 등에 관한 것들을 프로그램화하여 제어하면 더욱더 효과적으로 재배할 수도 있을 것이나 이 역시도 통상적인 기술의 선택 사항이므로 구체적인 내용은 생략한다. 상기한 본 발명에 시스템은 적당한 크기로 세분화하여 전문 농장용, 식당 또는 가정용으로도 보급할 수도 있다. 그리고 본 발명의 조명은 보조적인 수단으로 사용할 수 있는 것이므로 외부의 광원과는 연관하지 않는다 즉, 외부의 자연광과의 병행문제는 선택적일 뿐이다. First, the lights are fixed along the support around the circle in the order of the height of the circular spiral shape (1, 2, 3, 4, 5, 6, Fig. 5). Next, the rotating body frame (Fig. 1) that can rotate is inserted into the center of rotation (C) (Fig. 2, 4, 6, 7). Next, freshly sprouted plants are placed in the cultivation box No. 1 in the cultivation beds (whole 1,2,3,4,5,6). Then turn on the lighting (position 1) installed at the position. Afterwards, in consideration of the growth of the plant, the lighting box (second position) corresponding to the position is also turned on while moving the cultivation box No. 1 located in the first position to the second position. Then, in the first position, the previous work is repeated: planting freshly sprouted in another growing box. If you turn this work to 3, 4, 5, 6, and turn around, the first, the cultivation box will return to the original starting point. If you set this position as the harvesting point, the harvesting and starting will be repeated continuously here. . This situation is described in more detail as follows. For better understanding, an example of a plant that grows 10 mm per day, 6 days later, that is, when the plant reaches 60 mm, and a growing box of six cells instead of one disc. An example of using a drawer-type cultivation bed that is divided and seated is described. And the numbers are assumed to be days or times. First lighting device; The illumination (FIG. 5) is supported in increasing order in the order of the height of the spiral along the circumference (1, 2, 3, 4, 5, 6 in FIG. 5 or the lower case light in English in the figure). At this time, the height of lighting at position 1 is 10mm, 2 is 20mm, 3 is 30mm, 4 is 40mm, 5 is 50mm and 6 is 60mm. Next rotary frame (FIG. 1); It is desirable to manufacture the rotating frame in the form of a rail for each compartment in order to flow in the form of a grower drawer. The rotating frame (FIG. 1) manufactured as described above is completed by combining the central axis of rotation (C) (FIGS. 2, 4, 6, 7) and the lighting device (FIG. 5). The following cultivation boxes (overall drawings 1,2,3,4,5,6); the cultivation boxes are made of six pieces to match the width of the arc of the rotating frame (Fig. 5) (one cultivation). The box model will be a triangular structure that fits each arc.) Now let's explain the cultivation process using this instrument: Day 1 (position 1), pre-made box 1 (1) Settle the newly sprouted plants (plant size 10mm) on the rotating frame (Figure 1) (Step 1), and at the same time turn on the lights corresponding to the location (Step 1) (Step 2). Then, on the second day after the day, move the rotating frame (Fig. 1) and move the cultivation box 1, which was in the first position, to the second position of the lighting, and turn on the lighting (plant size 20mm). Step). In the 1st position of the negative lighting, a new plant is planted in another growing box and placed on a rotating frame (Fig. 1), that is, the work done yesterday is repeated (step 4). Repeating to the 3rd (30mm), 4th (40mm) and 5th (5omm) blades, the harvesting point and the starting point are automatically aligned on the 6th (60mm) day, that is, when the cultivation box is rotated to the origin, It is a plant cultivation system and method to complete the process, and more cultivation is possible by stacking the cultivation boxes as shown in Fig. 7 above. If you set the time to reach the end of the rotation of the cultivation box is to increase the overall spiral lighting proportional state as it is, such as 70mm, 80mm ,,,, This method can be sustained with 3, 4 ,,, N rotations, and another setting could be harvesting only half a turn, which is not one rotation. And the growth process is described only as a step, but in reality it can be a microscopic installation and rotation with no distinction between floors. And if there is a need to remove weeds or pests, etc. in the middle of the cultivation process, it will be more convenient to move the rotor frame (FIG. 1) to the starting point and to return to the original position after the work is finished. In addition, although the drawer-type growth box divided into six is emphasized above, when the system is stacked as shown in FIG. 7, a growth box proportional to it will be needed. It is natural that the shape of the plant can be settled and rotated in different parts. And it is natural that the same effect can be obtained even if the planting box of the plant is fixed in rotation and the light is rotated in the reverse order of the plant size. In addition, by controlling the above lighting in full color (RGB), it may be necessary to control light sources according to different wavelength bands and light source densities according to the plant growth period (flowering time), but this is an optional situation. Omit. In addition, the rotational drive can be done by a person or by cultivating more effectively by programming and controlling the growth environment conditions, nutrient solution hydroponics, temperature, humidity, carbon supply, remote cultivation, etc. Although this may also be an option of the conventional technology, detailed descriptions are omitted. The system of the present invention described above may be subdivided into a suitable size and spread to specialized farms, restaurants or homes. In addition, since the illumination of the present invention can be used as an auxiliary means, it is not associated with an external light source. That is, the parallel problem with external natural light is only optional.

L; light(조명). T;tree(식물).1,2,3,4,5,6,(재배상자 또는 순서)(bed). Motor(동력원) 9;회전 중심축 받침대. C; 고정중심축L; light. T; tree. 1, 2, 3, 4, 5, 6, (cultivation box or order) (bed). Motor 9; Rotational central shaft support. C; Fixed center axis

Claims

A plant cultivation planted by installing a plurality of triangular growing bed beds (overall drawings 1,2,3,4,5,6 ,,) under a spiral height light (Fig. 5). Device.