KR20120082753A - 무동력 관수장치를 이용한 식물재배 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무동력 관수장치를 이용한 식물재배시스템에 관한 것으로서, 상기 식물재배시스템은 밸브부를 구비하며 교체 가능한 물통과, 식물이 식재된 포트, 및 상기 물통에 저장된 물 또는 양액을 상기 포트에 지속적으로 공급하도록 상기 포트와 연결되는 관수 장치를 포함하고, 상기 관수 장치는, 물 또는 양액이 고일 수 있도록 이루어지며 상기 포트와 연결되는 고임홈과, 상기 물통에 장착되며 이동부재의 이동에 의하여 개폐가능하도록 형성되는 밸브부, 및 상기 고임홈의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 상기 고임홈의 수위변화에 따라 상기 이동부재를 이동시키도록 형성되는 수위 조절부를 포함하고, 상기 포트는, 상기 물 또는 양액이 상기 포트로 유입되거나 상기 포트로부터 유출되도록 상기 포트의 일면에 형성되며 배관 또는 마개가 탈착가능하게 연결되는 연결구를 포함한다. 이를 통하여, 소면적 또는 대면적의 공간에서 공용으로 설치될 수 있는 식물재배시스템을 구현한다.

Description

무동력 관수장치를 이용한 식물재배 시스템{FERTIGATION APPARATUS OPERATABLE WITHOUT POWER FOR PLANT CULTIVATION SYSTEM}

본 발명은 식물재배 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 한 번의 공급으로 전기 또는 기계적인 에너지의 소모 없이 지속적으로 포트에 관수 및 양액을 할 수 있도록 한 무동력 관수장치를 이용한 식물재배 시스템에 관한 것이다.

경기 침체에 의한 해고 및 신규인력채용 축소 등 실업난을 맞고 있는 상황에서는 신규 고용창출이 요구된다. 개발정책은 그러한 고용창출을 증대시킨다는 점에서 필요하지만, 반대로 오염 및 지구온난화를 가속시킬 수 있다. 일 예로, 태양광, 풍력, 조력 등은 화석연료의 대체 에너지로서 각광받고 있으나, 대규모 개발이 불가피하며, 개발을 위하여 천문학적인 비용이 소요된다. 이러한 문제는 청정 개발체제(Clean Development Mechanism; CDM) 사업에 의하여 어느 정도 해결할 수 있다.

한편으로, 아스팔트와 콘크리트 건물에 갇혀 사는 도시민들에게는 휴식과 대화의 녹색공간의 확충이 절실하다. 포트 재배(Pot Cultivation)는 적절한 관수와 양액(fertilization)을 통하여 생육 조건이 충족되기 어려운 아스팔트, 콘크리트, 간척지 등의 환경에서도 초저비용 및 친환경적으로 녹화를 유도하여 다양한 부가 효과(예: 일자리의 창출, 녹색공간의 확보에 따른 탄소 배출권의 확보, 여름철 도심의 냉방전력 절감 및 전력 과부하 방지, 녹색 공간 내의 휴식 및 산업활동을 통해 도시민의 생활 수준 제고 등)를 얻을 수 있다.

포트 재배되는 작물로서 수관(Canopy) 및 엽면적이 작은 관상용 조경식물은 수일 또는 수 주일마다 한번씩 소량의 물을 관수(灌水)하여도 생육에 지장이 없다. 그러나, 수관 및 엽면적이 넓은 과수, 예를 들어, 포도, 다래 등은 한 주당 10㎡ 이상의 그늘면적을 제공할 수 있는 작물로서, 하루에도 여러 번씩 다량의 물(3ℓ이상/일)을 관수하여야 한다.

대규모 재배에서는 타이머 부착형 워터펌프 등으로 물공급이 용이하나, 가정 및 직장, 시장상가 등에서 소규모로 재배하는 경우에는 그러한 기계적인 관수장치가 오히려 번거럽고, 비용이 과다한 문제가 있다. 또한, 생육상황에 따라 다량의 비배가 요구되는 경우(예: 착과기, 비대기 등)가 있는데, 이를 위하여 즉각적이면서도 충분한 비배의 관리도 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안한 것으로, 소면적(예를 들어, 베란다) 또는 대면적(예를 들어, 옥상, 주차장)의 공간에서 공용으로 녹화 및 도시농업을 유도할 수 있는 식물재배 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명과 관련된 식물재배시스템은, 밸브부를 구비하며 교체 가능한 물통과, 식물이 식재된 포트, 및 상기 물통에 저장된 물 또는 양액을 상기 포트에 지속적으로 공급하도록 상기 포트와 연결되는 관수 장치를 포함하고, 상기 관수 장치는, 물 또는 양액이 고일 수 있도록 이루어지며 상기 포트와 연결되는 고임홈과, 상기 물통에 장착되며 이동부재의 이동에 의하여 개폐가능하도록 형성되는 밸브부, 및 상기 고임홈의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 상기 고임홈의 수위변화에 따라 상기 이동부재를 이동시키도록 형성되는 수위 조절부를 포함하고, 상기 포트는, 상기 물 또는 양액이 상기 포트로 유입되거나 상기 포트로부터 유출되도록 상기 포트의 일면에 형성되며 배관 또는 마개가 탈착가능하게 연결되는 연결구를 포함한다.

또한, 본 발명은, 밸브부를 구비하며 교체 가능한 물통과, 식물이 식재된 제1 포트, 및 상기 물통에 저장된 물 또는 양액을 상기 제1 포트에 지속적으로 공급하는 관수 장치를 포함하고, 상기 관수 장치는, 물 또는 양액이 고일 수 있도록 이루어지는 고임홈과, 상기 물통에 장착되며 이동부재의 이동에 의하여 개폐가능하도록 형성되는 밸브부, 및 상기 고임홈의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 상기 고임홈의 수위변화에 따라 상기 이동부재를 이동시키도록 형성되는 수위 조절부를 포함하고, 상기 제1 포트는, 상기 제1 포트의 일측면에 배치되며, 상기 제1 포트의 저면이 수면에 잠길 수 있게 상기 고임홈과 연결되는 제1 연결구, 및 식물이 식재된 제2 포트가 연결되도록 상기 제1 포트의 타측면에 배치되는 제2 연결구를 포함하는 식물재배시스템을 개시한다.

본 발명과 관련된 식물재배 시스템에 의하면, 배관 또는 마개가 탈착가능하게 연결되는 포트의 연결구를 이용하여, 복수의 포트들이 서로 조립식으로 연결될 수 있다. 이를 통하여, 도심의 건물옥상, 주차장, 도로의 공터 등과 같은 대면적이나, 베란다 같은 소면적에 공용으로 설치될 수 있는 포트가 구현될 수 있다.

또한, 하나의 관수장치에 복수의 포트들이 연결됨에 따라, 많은 식재에 대하여 일 회의 물 공급만으로도 일정 기간동안 추가공급없이 지속적으로 관수가 가능하게 된다. 또한, 이를 통하여, 식물재배 시스템이 무인 형태로 관리될 수 있다.

또한, 관수 및 양액을 위하여 에너지를 사용하지 않으므로(무동력), 친환경적이고 지구온난화 방지에 기여한다.

도 1은 본 발명과 관련된 식물재배 시스템을 개략적으로 보인 개념도
도 2는 본 발명과 관련된 관수 장치의 일 구성을 보인 단면도
도 3은 도 2의 관수 장치의 작동 상태도
도 4a 및 도 4b는 포트 부분의 횡단면도 및 종단면도
도 5는 본 발명과 관련된 포트의 다른 예를 보인 단면도
도 6은 본 발명과 관련된 포트를 취급하기 위하여 파레트를 이용한 상태를 보인 개념도
도 7a 내지 도 7d는 본 발명과 관련된 식물재배 시스템의 다른 예들을 보인 개념도들
도 8a 및 도 8b은 본 발명과 관련된 관수 장치의 다른 예들을 보인 단면도들

이하, 본 발명과 관련된 무동력 관수장치를 이용한 식물재배 시스템을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명과 관련된 식물재배 시스템(100)을 개략적으로 보인 개념도로서, 식물(101)이 식재된 포트(110)와, 물통(120) 그리고 물통(120)에 저장된 물이 무동력 방식으로 포트(110)에 공급될 수 있도록 하는 무동력 관수 장치(150)를 포함하고 있다. 상기 관수 장치(150)는 자동적으로 포트(110)에 물을 공급할 수 있는 것으로서, 수관(Canopy) 및 엽면적이 넓은 과수(예: 포도, 다래 등)와 같이 하루에도 다량의 물이 필요한 작물에 적용될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 관수 장치(150)는 물과 양액의 공급이 필요한 모든 종류의 식물에 적용될 수 있다.

식물은 넓은 그늘면적을 제공할 수 있으므로, 도심의 녹화에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 열섬현상을 막고 궁극적으로 지구온난화의 방지에 기여한다. 설치 장소의 면에서 식물재배 시스템(100)은 물 관리가 어려운 가정, 건물의 옥상, 주차장, 가로, 도심공원, 광장, 또는 휴게 시설 등에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도심내 콘크리트 또는 아스팔트 위에 수관(Canopy)이 넓은 덩굴성 과수작물을 500만주 재배(포도 10㎡/주)하는 경우, 전체 그늘 면적은 5000만 ㎡로서 여름철에 충분한 그늘을 제공할 수 있다.

물통(120)은 식물(101)의 물 소요 주기 및 관리인의 여건에 따라 다양한 용량으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 도심의 건물옥상, 주차장, 도로의 공터 등과 같은 대면적에서는 고정식의 대형 물통이 적용되며, 베란다 같은 소면적에서는 교체가 가능한 규격화된 형태의 물통이 적용된다.

도 2는 본 발명과 관련된 관수 장치의 일 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 도 2의 관수 장치의 작동 상태도이며, 도 4a 및 도 4b는 포트 부분의 횡단면도 및 종단면도이다.

도 2와 같이, 관수 장치(150)는 식물(101)이 식재된 포트(110)와 연결된다. 또한. 관수 장치(150)에는 물통(120)이 얹혀져 있다. 배치의 면에서, 이들 포트(110)와 물통(120)은 상호 인접되어 배치되거나 일정 거리 이상으로 떨어져 배치되는 것도 가능하다. 또한, 물통(120)은 포트(110)에 대하여 둘러쌀 수 있는 형태로 형성되는 것도 가능하다. 그러한 예로서, 물통(120)은 'ㄱ'자 형태, 'ㄴ'자 형태, 또는 도넛과 같이 완전히 둘러싼 형태 등이 가능할 수 있다.

관수 장치(150)는 프레임(151)을 포함하고 있으며, 프레임(151)은 위와 같은 포트(110)와 연결되기 위한 포트 연결부(152)와 물통(120)이 안착될 수 있는 물통 거치대(153)를 포함하고 있다. 물통 거치대(153)는 물통(120)의 장착된 밸브장치로부터 유출된 물 또는 양액이 일차적으로 고일 수 있게 홈 형태로 형성된다.

도시에 의하면, 관수 장치(150)는 물 또는 양액이 고일 수 있는 고임홈(154)을 포함한다. 고임홈(154)에 채워진 물 또는 양액은 포트(110)의 하부가 잠길 수 있을 정도로 수위가 형성된다.

고임홈(154)와 포트(110)은 연통유로(155)에 의하여 상호 연결되어 있다. 연통유로(155)는 도 2와 같이 호스 또는 그 유사한 배관 수단의 형태로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 연통유로(155)는 프레임(151)에 직접 형성될 수 있다. 이와 같이, 물통 거치대(153)에 고여진 물은 고임홈(154)을 경유하여, 포트(110)의 하부로 이동하고, 포트(110)의 하부에서 식물로 공급된다.

포트(110)가 고임홈(154)에 고여진 물 또는 양액의 수위를 일정하게 하게 유지할 수 있도록 관수 장치(150)는 수위 조절부(130)를 포함한다. 수위 조절부(130)는 물통(120)의 하부에 장착된 물통(120)의 밸브부를 열거나 닫음으로써 고임홈(154)에 고여진 물 또는 양액의 수위를 조절하여 포트(110)의 하부가 일정한 깊이로 잠길 수 있도록 한다.

도 3을 참조하면, 물통(120)의 하부에는 밸브장치가 구비된다. 밸브장치는 밸브 시트(132)와, 이동부재(140) 및 스프링(133)을 포함한다. 이러한 밸브장치는 물통 몸체(121)에 직접 형성되거나, 물통 몸체(121)에 탈착될 수 있게 형성되는 캡(131)에 형성될 수 있다. 도 2는 그 중 후자의 예를 보이고 있다. 밸브 시트(132)는 이동부재(140)의 접촉에 의하여 밀폐력을 제공할 수 있도록 고무 또는 실리콘 고무와 같은 연질재에 의하여 형성될 수 있으며, 수압에 의하여 강한 밀폐성을 얻을 수 있게 외측으로 갈수록 직경이 좁아들도록 경사면을 가질 수 있다.

이동부재(140)는 그 일단은 밸브 시트(132) 내에 위치되어 있어 밸브 시트(132)와 밀폐작용을 할 수 있게 되어 있으며, 타단은 물통(120)의 외측에 위치되어 있고 버튼과 같은 형태로 형성되어 있다. 이동부재(140)의 외측 단부와 캡(131) 사이에는 스프링(133)이 배치되어 있어 이동부재(140)가 외측으로 이동하려는 쪽으로 탄성력을 받고 있다. 이에 따라, 이동부재(140)의 타단을 누르면 이동부재(140)의 내측 단부가 밸브 시트(132)로부터 멀어짐으로써 밸브 시트(132)의 개구를 개방하게 되고, 이동부재(140)를 누르고 있던 힘을 제거하면 스프링(133)의 작용에 이동부재(140)를 반대방향으로 이동시키므로 밸브 시트(132)의 내측 단부가 밸브 시트(132)의 개구를 폐쇄시킨다.

수위 조절부(130)는 이와 같은 밸브 장치의 개폐를 조절함으로써 고임홈(154)에 고인 물 또는 양액의 수위를 일정하게 유지시킨다. 구체적으로, 수위 조절부(130)는 플로터(161)와 작동부재(162)를 포함할 수 있다. 플로터(161)는 고임홈(154)에 고인 물 또는 양액의 수면에 뜰 수 있게 형성된다. 플로터(161)는 내부가 빈 통체 또는 밀도가 낮은 수지 물질에 의하여 형성될 수 있으며, 고임홈(154)의 수면을 따라 부상하거나 수면이 하강하면 함께 하강한다.

도 3에 의하면, 플로터(161)는 작동부재(162)에 의하여 연결되어 있으며, 작동부재(162)는 그 일 위치가 프레임(151)에 피봇(163)에 의하여 구속된 형태로 되어 있다. 따라서, 플로터(161)가 상승하게 되면 작동부재(162)는 피봇(163)을 중심으로 시계방향으로 회전하게 되고, 반대로 플로터(161)가 하강하게 되면 작동부재(162)는 피봇을 중심으로 반시계방향으로 회전한다. 작동부재(162)의 끝단부에는 위에서 설명한 이동부재(140)의 외측 단부(141)를 밀거나 누름 해제될 수 있는 누름부재(164)가 구비된다. 작동부재(162)가 반시계방향으로 회전하면 누름부재(164)는 이동부재(140)의 외측 단부(141)를 밀어 밸브 장치가 개방되고, 반대로 작동부재(162)가 시계방향으로 회전하면 누름 부재(164)가 이동부재(140)의 외측 단부를 밀고 있던 힘이 제거되고, 스프링(133)의 탄성력에 의하여 밸브 장치를 폐쇄시킨다.

이와 같은 수위 조절부(130)의 작용에 의하여 물통(120)에 저장된 물 또는 양액은 고임홈(154)의 일정한 수위를 유지하도록 공급 된다. 따라서, 포트(110) 내에 공급되는 물은 포트(110)의 상태에 맞게 조절되며, 이에 따라 지속적인 무인 관리가 가능하게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 포트(110)는 연결구(111a, 111b)를 포함한다. 연결구구(111a, 111b)는 상기 물 또는 양액이 상기 포트(110)로 유입되거나 상기 포트(110)로부터 유출되도록 상기 포트(110)의 일면에 형성된다.

보다 구체적으로, 제1 연결구(111a)에는 관수 장치(150)의 포트 연결부(152)와 배관(102)에 의하여 연결된다. 제2 연결구(111b)는 제1 연결구(111a)의 반대측에 배치되며, 마개(103)가 탈착가능하게 연결된다. 포트(110)는 마개(103)를 열면, 다른 포트의 연결구와 배관 등을 통하여 서로 연결될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 포트들이 그물망처럼 연결된 식물재배시스템(400, 도 7a 참조)이 구현될 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 포트(110)는 토양층(112), 받침대(113) 및 베이스부(114)를 포함한다.

토양층(112)은 포트(110)의 상층을 형성하며, 토양층(112)의 토양에 식물(101)이 식재된다. 받침대(113)는 토양층(112)에 하부에서 상기 토양층(112)을 받쳐주도록 이루어진다. 받침대(113)에는 복수의 관통홀들(113a)을 형성된다. 받침대(113)가 수평을 유지할 수 있도록 포트(110)의 내부에는 받침대(113)를 받쳐주는 요철기둥(미도시)이 설치될 수 있다. 요철기둥은, 예를 들어 받침대(113)의 바닥 귀퉁이와 중간부위에 설치될 수 있다.

보다 구체적으로, 받침대(113)에는 베이스부(114)를 향하여 리세스되는 복수의 안착홈(113b)이 형성된다. 도시에 의하면, 안착홈(113b)에는 흡습소재(115)가 안착되며, 상기 안착홈(113b)의 바닥에는 하부로부터 공급되는 물을 흡수할 수 있도록 관통홀들(113a)이 형성된다.

흡습소재(115)는 토양층(112)이 베이스부(114)에 수용된 물 또는 양액과 집적 접촉하는 것을 제한하도록 상기 토양층(112)과 상기 베이스부(114)의 사이에 배치된다. 흡습소재(115)는, 물의 흡수성을 높일 수 있도록 예를 들어 스폰지, 암면, 폴리우레탄락울 등이 될 수 있다.

도 4b를 참조하면, 안착홈(113b)은 복수로 구비되어 특정간격으로 평행하도록 배열된다. 이에 따라, 흡습소재(115)도 특정간격으로 배치된다. 다시 도 4a를 참조하면, 베이스부(114)는 포트(110)의 하부에 형성되며, 관통홀들(113a)에 상기 물 또는 양액이 공급되도록 포트(110)의 제1 연결구(111a)와 연통된다. 베이스부(114)의 바닥은 물이 고일수 있도록 평평하게 이루어진다.

이와 같은 구조에 의하여, 물 또는 양액은 물통(120), 고임홈(154), 베이스부(114) 및 흡습소재(115)를 경유하여 에너지의 소비없이(무동력으로) 토양층(112)에 공급된다.

도 5는 본 발명과 관련된 포트(210)의 다른 예를 보인 단면도이다.

도시에 의하면, 포트(210)는 받침대(213)와 수직으로 세워지는 격벽(216)을 포함한다. 격벽(216)에 의하여, 토양층(212)은 복수의 영역으로 구획될 수 있다.

이러한 구조에 의하면, 토양층(212)의 두께가 영역마다 조절될 수 있으며, 하나의 포트(210) 내에서 재배작물이 보다 다양해질 수 있다.

또한, 상기 포트(210)는 고정식으로 구성되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 이동식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이동식의 포트는 포트 몸체의 하면의 일측에 적어도 한 쌍의 바퀴를 구비하여 이동될 수 있다.

도 6은 본 발명과 관련된 포트를 취급하기 위하여 파레트를 이용한 상태를 보인 개념도이다.

도시된 것과 같이, 포트(310)는 운반 및 관리가 용이하도록 규격화된 것을 보이고 있다. 즉, 포트(310)는 대체로 사각 형태로 되어 있으며, 하단부는 적층이 용이하도록 끼움홈(316)이 마련되어 있다. 끼움홈(316)은 다른 포트몸체(311)의 상단 테두리에 삽입될 수 있는 정도로 형성된다.

포트는 복수 개가 그룹을 이루어 하나의 파레트(P)에 적재될 수 있도록 구성할 수 있다. 이를 위하여 파레트(P)는 복수의 포트 안착부(352)를 포함하고 있으며, 적재된 포트(310)를 한꺼번에 이동하기 용이하도록 포크리프트 홈(358)이 형성될 수 있다. 파레트(P)는 용량에 따라, 대형, 중형, 소형 등과 같은 규격을 가질 수 있으며, 각 규격에는 적재될 수 있는 포트를 매칭시킬 수 있다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명과 관련된 식물재배 시스템(400, 600, 700)의 다른 예들을 보인 개념도들이다.

도 7a를 참조하면, 복수의 포트들(410, 510)은 그물망처럼 서로 연결되며, 하나의 물통(420)에 의하여 공급받을 수 있도록 배치된다. 물통 거치대에 용량이 큰 물통(420)이 거치됨으로써, 여러 포트들(410, 510)에 대하여 한꺼번에 관수 및 양액을 공급할 수 있게 된다.

포트들(410, 510)은 두개의 그룹으로 나뉘어진다. 제1 포트(410)는 물통(420)에 저장된 물 또는 양액을 지속적으로 공급하는 관수 장치(450)와 연결되고, 제2 포트(510)는 제1 포트(410)와 연결되어 제1 포트(410)로부터 상기 물 또는 양액을 공급받는다.

예를 들어, 제1 포트(410)는 복수로 구비되며, 상기 복수의 제1 포트들(410)은 각각 상기 관수장치(450)로부터 물 또는 양액을 공급받도록 이루어진다. 또한, 서로 인접하는 제1 포트들(410)은 배관(402)에 의하여 서로 연결된다.

포트들(410, 510)은 포트들(410, 510)의 반대방향으로 바라보는 양측면에 각각 배치되는 제1 및 제2 연결구(411a, 411b, 511a, 511b)를 구비한다. 나아가, 제1 및 제2 연결구(411a, 411b)는 각각 한 쌍으로 구비되며, 이를 통하여 연결구는 포트의 4개의 측면들에 각각 형성될 수 있다.

도시에 의하면, 제1 포트의 제1 연결구(411a)는 제1 포트(410)의 저면이 수면에 잠길 수 있게 고임홈(미도시)과 연결되고, 제2 연결구(411b)는 제2 포트(510)의 저면이 잠길 수 있게 제2 포트(510)의 제1 연결구(511a)와 연결된다. 이를 위하여, 연결구들(411b, 511a)의 사이에는 연결구들(411b, 511a)을 서로 연결하는 배관(402)이 배치된다.

배관(402)에는 상기 물 또는 양액의 공급이 조절되도록 개폐밸브(404)가 장착된다. 이를 통하여, 물 공급을 원하지 않는 포트나, 식물이 재배되지 않는 포트의 물공급을 차단시킬 수 있게 된다.

또한, 제2 포트(510)의 제2 연결구(511b)에는 마개가 장착되어, 포트의 연결을 마감시킬 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 연결구(511b)는 또 다른 포트와 연결될 수 있다.

포트의 연결구가 포트들(410, 510)의 4개의 측면들에 각각 형성되고, 배관 또는 마개가 연결구에 장착됨에 따라 포트들(410, 510)은 조립식으로 전체 크기의 조절이 가능하게 된다. 즉, 식물재배시스템(400)은 설치 위치의 크기와 모양에 따라, "ㄱ"자, "ㄴ"자 등이 가능하며, 4면의 연결구를 이용하여 블록 짜맞추기 형태로 조립될 수 있다. 또한 이를 통하여 소면적 또는 대면적에 공용으로 설치될 수 있는 식물재배시스템(400)이 구현된다.

예를 들어, 베란다 같은 소면적에서는 제1 포트가 단독으로 이용되거나, 일방향 연결시스템이 적용될 수 있다. 일방향 연결시스템은 포트들이 일렬로 배열되고 서로 직렬로 연결되는 시스템을 의미한다. 또한, 도심의 건물옥상, 주차장, 도로의 공터 등과 같은 대면적에서는 도 7a와 같은 다방향 연결시스템이 적용된다.

상기 예시와 같이, 식물재배시스템(400)은 하나의 물통 및 관수장치에 복수의 포트들이 네트워크 형태로 연결되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 각각의 포트에 고임홈이나, 플로터 등이 설치되는 구조도 될 수 있다.

도 7b 및 도 7c를 참조하면, 포트(610)의 상부에는 식물을 지지하는 지주대(617)가 삽입되도록 적어도 하나의 삽입홈(618)이 형성된다. 예를 들어, 지주대(617)는 과채류 등의 재배시에 과채류의 줄기가 타고 성장할 수 있도록 이루어진다(도 7b 참조). 삽입홈(618)은 포트(610)의 상부 테두리에 형성되며, 지주대는 "1"자, "U"자, "ㄷ"자 형태로 이루어진다. 또한, 지주대(617)는 포트(610)의 가로, 세로 및 대각선 방향으로 설치될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 지주대(617)는 고추 등의 채소류가 성장시에 쓰러지지 않도록 버팀대 역할을 하도록 형성될 수 있다(도 7c 참조).

도 7b의 도시에 의하면, 포트(610)에는 식물에 광을 조사하는 광원장치(618)가 장착된다. 광원장치(618)는, 예를 들어 발광다이오드(LED) 등의 광원을 구비하며, 일사량이 부족한 곳에서 보광용으로 이용된다. 광원은 지주대(617)에 매달리거나, 별도의 기둥에 장착될 수 있다. 또한, 타이머와 광센서 등과 같은 보조장치가 별도로 구비될 수 있다.

도 7d를 참조하면, 식물재배시스템(700)은 경관성 등을 고려하여 자동차, 가옥 또는 동물등의 외관으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 물통(720)과 관수장치(750)가 자동차의 앞부분이 되고, 포트들(710a, 710b)이 뒷부분이 될 수 있다. 이 경우에, 이동이 가능하도록 상기 관수장치(750), 포트(710a) 및 다른 포트(710b)에는 각각 바퀴가 장착된다.

도 8a 및 도 8b은 본 발명과 관련된 관수 장치의 다른 예들을 보인 단면도들이다.

도 8a에 도시된 관수 장치(850)는 포트(미도시)에 공급되는 물 또는 양액의 수위가 일정하기 유지되기 위한 또다른 기술원리를 포함하고 있다. 즉, 본 실시예에 포함된 무동력 관수 장치(850)는 물통(820)에 결합되는 캡(831)을 포함하고 있으며, 캡(831)에는 밸브장치 및 수위조절부(830)가 구비된다.

밸브장치는 물통(820)의 개구를 형성하는 밸브시트(832)와, 이동 부재(840), 탄성부재(833)를 포함한다. 이동부재(840)는 그 일단은 밸브 시트(832) 내에 위치되어 있어 밸브 시트(832)와 밀폐작용을 할 수 있게 되어 있으며, 타단은 물통(820)의 외측에 위치되어 있고 버튼과 같은 형태로 형성되어 있다. 이동부재(840)의 외측 단부(841)와 캡(831) 사이에는 스프링(833)이 배치되어 있어 이동부재(840)가 외측으로 이동하려는 쪽으로 탄성력을 받고 있다. 이에 따라, 이동부재(841)의 외측 단부(841)를 누르면 이동부재(840)의 내측 단부가 밸브 시트(832)로부터 멀어짐으로써 밸브 시트(832)의 개구를 개방하게 되고, 이동부재(840)를 누르고 있던 힘을 제거하면 스프링(833)의 작용에 이동부재(840)를 반대방향으로 이동시키므로 밸브 시트(832)의 개구를 폐쇄시킨다.

수위 조절부(830)는 스프링(833)의 주위에 캡(831)으로부터 일정 길이로 연장된 스커트부(845)를 포함하고 있으며, 스커트부(845)의 적어도 일측은 개방홀(846)을 포함하고 있다. 개방홀(846)은 주위의 공기가 물통(820)의 내부로 들어갈 수 있는 통로가 된다. 만약, 수위가 개방홀(846)보다 높게 위치하면 공기가 개방홀(846)을 통하여 물통(820)의 내부로 들어갈 수 없으나, 반대로 수위가 개방홀(846)보다 낮게 위치하면 공기가 개방홀(846)을 통하여 물통(820)의 내부로 들어갈 수 있다. 후자의 경우, 물통 내에 있는 수압(중력)이 작용하더라도 물통의 상부 공간에 형성되는 진공에 의하여 힘의 평형을 맞추게 되므로, 물통(820)의 외부로 유출되지 않는다. 따라서, 이렇게 개방홀(846)과 수위의 차이 및 물통(820) 내의 진공과 물통 내의 물의 중력의 평형관계에 의하여 수위가 일정하게 유지된다.

물통(820)은 사용중에 내부에 진공을 유지할 필요가 있으나, 물통(820) 내의 물의 보충시에는 진공 상태를 유지할 수 없다. 이를 위하여, 이동 부재(840)의 외측 단부(841)를 누르고 있던 돌출부(864)를 임의로 하강시켜 이동 부재(840)가 밸브 시트(832)를 막을 수 있도록 구성할 수 있다. 그러한 방법으로서 돌출부(864)는 캠장치(867)에 의하여 구성할 수 있으며, 외부에서 레버(868)를 일 방향으로 돌리면 돌출부(864)가 하강하고 반대로 돌리면 상승하여 이동 부재(840)를 밸브 시트(832)로부터 개방시키도록 할 수 있다. 물통의 물 보충시에는 이러한 돌출부(864)의 조절을 통하여 물이 임의로 쏟아지는 것을 방지할 수 있다.

도 8b는 본 발명과 관련된 관수 장치(950)의 또 다른 예를 보인 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 관수 장치(950)는 밸브부(930) 및 수위 조절부(940)를 포함하며, 이들의 조합에 의하여 포트(미도시)가 고임홈(954)에 고여진 물 또는 양액의 수위를 일정하게 하게 유지할 수 있도록 이루어진다.

밸브부(930)는 물통(920)의 하부에 형성된다. 밸브부(930)는 밸브 몸체(931)와 이동부재(932)를 포함한다.

밸브 몸체(931)는 물통(920)의 하부를 관통하도록 배치되며, 물통 몸체(921)에 탈착될 수 있도록 형성된다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 물통(120)의 다른 위치에 배치되거나 물통 몸체(921)에 직접 형성될 수 있다.

밸브 몸체(931)는, 예를 들어 합성수지나 합금 등과 같이 물속에서 녹이 슬지 않는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 밸브 몸체(931)는 원형으로 이루어지며, 수압에 대한 영향이 적도록 상부가 직경이 점차적으로 작아지는 방향으로 경사질 수 있다.

밸브 몸체(931)는 내부에는 관통홀(933)이 형성된다. 즉, 밸브 몸체(931)는 관통홀(933)을 통하여 물통(920)에서 물 또는 양약이 배출시키는 배출구(934)를 형성하게 된다.

이동부재(932)는 관통홀(933)에 배치되며 일단이 배출구(934)를 막도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 이동부재(932)는 그 일단은 관통홀(933) 내에 위치되어 관통홀(933)의 일단(관통홀의 형상면의 일단)과 밀폐작용을 할 수 있게 되어 있다.

이와 같은 구조에 의하면, 물통(920) 내에서 배출구(934)로 유입되는 물 또는 양액의 흐름을 방해하는 요소가 없어, 물 또는 양액의 공급이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

이동부재(932)의 일단과 관통홀(933)의 일단은 접촉면적을 보다 늘리기 위하여 서로 대응되는 경사면으로 이루어질 수 있다. 뿐만 아니라, 이동부재(932)의 일단에는 관통홀(933)의 일단과 접촉에 의하여 강한 밀폐력을 제공할 수 있도록 고무 또는 실리콘 고무와 같은 연질부재(미도시)가 장착될 수 있다.

이동부재(932)는 물통(920)의 외부 방향으로 이동됨으로써 배출구(934)를 개방할 수 있게 형성된다. 이동부재(932)는 물통(920)의 수압에 의하여 배출구(934)를 개방시키는 방향으로 이동되는 것이 일반적이나, 물통(920)의 수압이 약한 경우에도 용이하게 이동되도록 적정 중량으로 이루어질 수 있다. 이러한 이동부재(932)의 일 예로, 이동부재(932)는 니들밸브가 될 수 있다.

도시에 의하면, 이동부재(932)의 타단(배출구를 막는 일단의 반대단)은 관통홀(933)의 외측에 위치되어 있다. 이동부재(932)의 타단은 수위 조절부(940)에 의하여 지지되며, 지지점의 위치변화를 통하여 이동부재(932)는 배출구(934)를 막는 상태 및 개방시킨 상태의 사이에서 이동될 수 있다.

수위 조절부(940)는 고임홈(954)의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 밸브부(930)의 개폐를 조절할 수 있게 구성된다. 보다 구체적으로, 수위 조절부(940)는 이동부재(932)를 가압하여 물통(920)의 배출구를 열거나 닫고, 이를 통하여 고임홈(954)에 고여진 물 또는 양액의 수위를 조절하며 포트의 하부가 일정한 깊이로 잠길 수 있도록 한다.

예를 들어, 수위 조절부(940)는 플로터(941), 작동부재(942) 및 스토퍼(943)를 포함한다.

플로터(941)는 고임홈(954)에 고인 물 또는 양액의 수면에 뜰 수 있게 형성된다. 플로터(941)는 내부가 빈 통체 또는 밀도가 낮은 수지 물질에 의하여 형성될 수 있으며, 고임홈(954)의 수면을 따라 부상하거나 수면이 하강하면 함께 하강한다.

도시에 의하면, 플로터(941)는 작동부재(942)에 회전력을 가하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 작동부재(942)의 일단은 플로터(941)에 고정되며, 타단은 밸브 몸체(931)에 회전가능하게 연결된다. 밸브 몸체(931)에 회전가능하게 연결되는 예로서, 작동부재(942)의 타단은 밸브 몸체(931)에 피봇 결합될 수 있다.

밸브 몸체(931)의 하부에는 중공체로 이루어지는 하단 돌출부(935)가 형성된다. 작동부재(942)는 하단 돌출부(935)의 일측벽에 피봇 결합되며, 하단 돌출부(935)의 타측벽에 형성되는 개구를 관통하여 고임홈(954)을 향하여 연장된다.

작동부재(942)는 플로터(941)가 기준 수위 이상으로 뜨는 경우 이동부재(932)가 배출구(934)를 막는 방향으로 이동되도록 양단 사이에서 이동부재(932)를 지지한다. 작동부재(942)와 이동부재(932)의 지지점은 하단 돌출부(935)의 중공부분에 형성된다.

이러한 구조에 의하면, 플로터(941)가 수면을 따라 하강할 때에 작동부재(942)는 피봇(944)을 중심으로 반시계방향으로 회전하게 되고, 반대로 플로터(941)가 상승할 때에 작동부재(942)는 피봇(944)을 중심으로 시계방향으로 회전하게 된다.

작동부재(942)가 반시계방향으로 회전하면 작동부재(942)와 이동부재(932)의 지지점이 후퇴하며 밸브부(930)가 개방되고, 반대로 작동부재(942)가 시계방향으로 회전하면 작동부재(942)가 이동부재(932)를 밀어 밸브부(930)를 폐쇄시킨다.

이와 같은 수위 조절부(940)의 작용에 의하여 물통(920)에 저장된 물 또는 양액은 고임홈(954)에 일정한 수위를 유지하게 된다. 따라서, 포트 내에 공급되는 물은 포트의 상태에 맞게 지속적으로 무인 관리가 가능하게 된다. 또한, 수위 조절부(940)는 중력 및 수압에 의하여만 밸브부(930)를 개폐시키므로 보다 친환경적인 무동력 관수 장치가 구현될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 무동력 관수장치를 이용한 식물재배 시스템을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 개시된 실시의 적어도 하나 이상이 조합될 수 있으며, 본 고안의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (12)

1. 밸브부를 구비하며, 교체 가능한 물통;
   식물이 식재된 포트; 및
   상기 물통에 저장된 물 또는 양액을 상기 포트에 지속적으로 공급하도록 상기 포트와 연결되는 관수 장치를 포함하고
   상기 관수 장치는,
   물 또는 양액이 고일 수 있도록 이루어지며, 상기 포트와 연결되는 고임홈;
   상기 물통에 장착되며 이동부재의 이동에 의하여 개폐가능하도록 형성되는 밸브부; 및
   상기 고임홈의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 상기 고임홈의 수위변화에 따라 상기 이동부재를 이동시키도록 형성되는 수위 조절부를 포함하고,
   상기 포트는, 상기 물 또는 양액이 상기 포트로 유입되거나 상기 포트로부터 유출되도록 상기 포트의 일면에 형성되며, 배관 또는 마개가 탈착가능하게 연결되는 연결구를 포함하는 식물재배시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 포트는,
   상기 식물이 식재되는 토양층;
   상기 토양층에 하부에서 상기 토양층을 받쳐주며, 복수의 관통홀들을 구비하는 받침대;
   상기 포트의 하부에 형성되며, 상기 관통홀들에 상기 물 또는 양액이 공급되도록 상기 연결구와 연통되는 베이스부; 및
   상기 토양층이 상기 베이스부에 수용된 물 또는 양액과 집적 접촉하는 것을 제한하도록 상기 토양층과 상기 베이스부의 사이에 배치되는 흡습소재를 포함하는 식물재배시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 받침대에는 상기 베이스부를 향하여 리세스되는 복수의 안착홈이 형성되고,
   상기 안착홈에는 상기 흡습소재가 안착되며, 상기 안착홈의 바닥에는 상기 관통홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 식물재배시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 포트는,
   상기 토양층을 구획하도록 상기 받침대와 수직으로 세워지는 격벽을 더 포함하는 식물재배시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 연결구에는 다른 포트와 연결되는 배관이 장착되고,
   상기 연결구는 상기 다른 포트가 선택적으로 연결되도록 상기 포트의 측면들에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 식물재배시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 배관에는 상기 물 또는 양액의 공급이 조절되도록 개폐밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 식물재배시스템.
7. 제5항에 있어서,
   이동이 가능하도록 상기 관수장치, 포트 및 다른 포트에는 각각 바퀴가 장착되는 것을 특징으로 하는 식물재배시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 포트의 상부에는 상기 식물을 지지하는 지주대가 삽입되도록 적어도 하나의 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 식물재배시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 포트에는 상기 식물에 광을 조사하는 광원장치가 장착되는 것을 특징으로 하는 식물재배시스템.
10. 밸브부를 구비하며, 교체 가능한 물통;
    식물이 식재된 제1 포트; 및
    상기 물통에 저장된 물 또는 양액을 상기 제1 포트에 지속적으로 공급하는 관수 장치를 포함하고,
    상기 관수 장치는,
    물 또는 양액이 고일 수 있도록 이루어지는 고임홈;
    상기 물통에 장착되며 이동부재의 이동에 의하여 개폐가능하도록 형성되는 밸브부; 및
    상기 고임홈의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 상기 고임홈의 수위변화에 따라 상기 이동부재를 이동시키도록 형성되는 수위 조절부를 포함하고,
    상기 제1 포트는,
    상기 제1 포트의 일측면에 배치되며, 상기 제1 포트의 저면이 수면에 잠길 수 있게 상기 고임홈과 연결되는 제1 연결구; 및
    식물이 식재된 제2 포트가 연결되도록 상기 제1 포트의 타측면에 배치되는 제2 연결구를 포함하는 식물재배시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 포트는 복수로 구비되며, 상기 복수의 제1 포트들은 각각 상기 관수장치로부터 상기 물 또는 양액을 공급받도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물재배시스템.
12. 제11항에 있어서,
    서로 인접하는 상기 제1 포트들은 배관에 의하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 식물재배시스템.

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