KR20150038957A

KR20150038957A - 식물재배장치 및 그 작동방법

Info

Publication number: KR20150038957A
Application number: KR20130117380A
Authority: KR
Inventors: 박아론
Original assignee: 농업회사법인 만나씨이에이 주식회사
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2015-04-09
Also published as: KR101551748B1

Abstract

본 발명의 실시예는, 하나의 펌프로 물의 순환과 어류에 산소공급을 동시에 할 수 있고, 설치 및 이동이 용이한 아쿠아포닉스를 위한 식물재배장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.

Description

식물재배장치 및 그 작동방법{Plant Culture Appratus and Operating Method thereof}

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

유기농 식물재배에는 여러 가지 방식이 있다. 그 중 아쿠아포닉스(aquaponics)는 양어를 의미하는 acuaculture와 식물의 수경재배를 의미하는 hydroponics를 합친 말로서, 어류의 배설물을 식물의 영양분으로 사용하고, 식물의 생물학적 작용에 의해 자연정화된 물을 어류의 양식에 사용하는 인공 식물재배의 한 방식이다. 아쿠아포닉스는 친환경적인 방식으로 어류의 양식과 식물의 수경재배를 동시에 하면서 유기농 식물을 재배할 수 있다는 점에서 최근 각광받는 식물재배 방식이다.

한편, 어류의 배설물은 인간 또는 다른 동물과 다르게 암모니아 또는 암모늄이 주성분을 이루고 있다. 특히, 암모니아는 물과 혼합되면 물이 포함하는 수소이온 또는 옥소늄 이온과 결합하여 암모늄을 형성하기도 한다.

이러한 암모늄 또는 암모니아는 인간 또는 다른 동물이 분비하는 요소와 달리 식물의 영양분으로 바로 사용하기는 부적합하다. 따라서, 어류의 배설물에 포함되는 암모늄 또는 암모니아를 식물의 영양분으로 사용하기 위해서는 화학적, 생물학적인 메커니즘을 이용하여 질산염으로 변환해야 하는데, 이러한 변환을 이루어주는 장치로 바이오필터(bio filter)가 있다. 바이오필터는 박테리아들이 서식할 수 있는 환경을 제공하고 박테리아들을 이용하여 암모늄 또는 암모니아를 질산염으로 바꾸는 역할을 하고, 아쿠아포닉스에 일반적으로 사용된다.

이러한 아쿠아포닉스 장치는 식물재배와 양어를 동시에 할 수 있는 장점으로 인해 일반가정, 오피스 빌딩의 사무실 등에 관상용으로 설치하여 사용하면 환경개선에 도움이 될 수 있다.

그러나, 아쿠아포닉스 장치는 어류가 서식하는 수조, 식물에 양액을 공급하기 위해 필요한 바이오필터 등이 일반적으로 대형인 점에서 설치 및 유지에 시간, 비용이 많이 든다. 특히, 펌프의 경우 수조와 식물재배부위 사이에서 물을 순환시키는 물펌프와 수조의 어류에 산소를 제공하기 위한 공기펌프를 동시에 사용해야 한다. 이로 인해, 아쿠아포닉스 장치는 가정, 사무실에서 사용하기에 부담이 될 정도로 넓은 면적을 차지하는 단점이 있으며, 두 종류의 펌프 사용으로 인해 전기료가 상승하는 단점이 있다.

물펌프는 일반적으로 수조 내부에 설치되는 경우가 많은데 이 경우 물펌프에 전력을 공급하는 전기배선이 누전될 경우 수조 내부에 전기가 흘러 수조에 서식하는 어류를 폐사시키거나, 물펌프의 고장을 일으킬 수가 있다.

따라서, 본 발명의 실시예는, 하나의 펌프로 물의 순환과 어류에 산소공급을 동시에 할 수 있고, 설치 및 이동이 용이한 아쿠아포닉스를 위한 식물재배장치 및 그 작동방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

식물재배장치의 일 실시예는, 어류가 서식하는 수조; 상기 수조의 상부에 배치되되, 상기 수조에 담긴 물 가운데 일부를 상기 수조 외부로 배출하는 펌프, 상기 수조 외부로 배출되는 물을 정화하는 필터, 상기 수조 외부로 배출되는 물의 적어도 일부가 함침되며 식물이 재배되는 배지를 구비하는 트레이; 및 상기 수조와 상기 트레이가 일체로 이동가능하도록 결합시키는 결합부를 포함할 수 있다.

상기 펌프는 상기 수조에 공기를 주입하는 공기펌프로 구비되고, 일단은 상기 공기펌프에 연결되고, 타단은 상기 수조에 잠기어 상기 공기펌프로부터 펌핑되는 공기가 기포를 형성하여 상승함에 따라 상기 수조의 물의 일부를 상기 수조 외부로 배출하는 배관을 더 포함하는 것일 수 있다.

상기 배관은, 일단이 상기 공기펌프에 연결되고 타단이 상기 수조에 잠기어 상기 공기펌프로부터 펌핑되는 공기가 상기 수조로 유입되는 통로를 제공하는 소경관; 및 상단이 상기 트레이 상부와 연결되고 하단이 상기 수조에 잠기며, 상기 소경관의 일부를 둘러싸도록 설치되고, 상기 공기펌프로부터 유입되는 공기가 형성하는 기포 및 상기 기포와 함께 상기 수조 외부로 배출되는 물이 상승하는 통로를 제공하는 대경관을 포함하는 것일 수 있다.

식물재배장치의 다른 실시예는, 어류가 서식하는 수조; 상기 수조에 공기를 펌핑하는 공기펌프; 일단은 상기 공기펌프와 연결되고 타단은 상기 수조에 잠기며, 상기 공기펌프로부터 공기를 상기 수조에 공급하되 상기 수조의 물을 상기 수조 외부로 배출하는 배관; 및 상기 수조의 상부에 배치되고, 상기 공기펌프가 설치되며, 상기 수조 외부로 배출되는 물을 정화하는 필터와 상기 필터에서 정화된 물의 적어도 일부를 배양액으로 하여 식물을 재배하는 배지를 구비한 트레이를 포함할 수 있다.

식물재배장치 작동방법의 일 실시예는, 공기펌프로부터 수조에 공기가 유입되는 단계; 상기 공기펌프로부터 상기 수조에 유입된 공기가 기포를 형성하여 상승함에 따라 상기 수조의 물 일부가 상기 수조 외부로 배출되는 단계; 상기 수조 외부로 배출된 물의 일부는 상기 수조 상부에 배치된 필터로 유입되고, 나머지 물은 상기 수조 상부에 배치된 배지에 함침되는 단계; 상기 필터로 유입된 물은 적어도 일부가 박테리아들에 의해 정화되는 단계; 상기 필터를 통과한 물이 상기 수조로 유입되는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 실시예의 식물재배장치 및 그 작동방법은, 하나의 펌프로 물의 순환과 어류에 산소공급을 동시에 할 수 있어 전기 사용량을 줄일 수 있고, 아쿠아포닉스를 위한 각종의 장치들이 일체화되어 설치됨으로써 설치 및 이동이 용이하며, 펌프가 수조 외부에 설치되어 누전으로 인한 어류 폐사, 펌프의 고장을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치를 나타낸 정면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나타낸 식물재배장치에 사용되는 배관의 일부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나타낸 식물재배장치에서 상판이 제거된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치에서 배지와 상기 배지에 식물이 재배되는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 작동방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치를 나타낸 정면 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나타낸 식물재배장치에 사용되는 배관(400)의 일부를 나타낸 부분 단면도이다.

식물재배장치는 수조(100), 트레이(200), 결합부(300) 및 배관(400)을 포함한다.

수조(100)는, 어류가 서식하는 공간이고, 어류가 서식할 수 있도록 물이 적어도 일부에 물이 채워진다. 수조(100)에 채워진 물은 공기펌프(210)에 의해 트레이(200)에 배치된 필터(220)와 배지(230)를 통과하고, 필터(220)에 서식하는 박테리아와 배지(230)에 재배되는 식물에 의해 물에 발생하는 어류의 배설물 등이 정화되어 다시 수조(100)로 유입된다. 따라서, 식물재배장치에서는 수조(100)의 물을 어류가 서식할 수 있도록 하기 위해 전부 갈아주는 작업을 자주 할 필요가 없다.

트레이(200)는, 수조(100)의 상부에 배치되고, 결합부(300)에 의해 수조(100)와 일체로 이동가능하도록 결합하며, 공기펌프(210), 필터(220), 배지(230)가 구비되는 부위이며, 케이싱(240), 하판(250), 상판(260) 및 유로안내부(270)를 포함한다.

공기펌프(210)는 트레이(200)에 구비되어 수조(100)에 공기를 주입하는 역할을 하고, 수조(100)에 주입된 공기에 의해 수조(100)에 채워진 물의 적어도 일부는 대경관(420)을 통해 수조(100) 외부로 배출되어 트레이(200)에 유입되고, 트레이(200)에 유입된 물은 필터(220) 또는 배지(230)를 거쳐 다시 수조(100)로 유입된다.

본 발명의 식물재배장치는 공기펌프(210)를 사용하여 수조(100)의 물을 식물재배와 정화를 위해 식물재배장치 전체에 반복적으로 순환하도록 함과 동시에, 수조(100)에 어류의 생존과 성장에 필요한 산소를 공급한다. 따라서, 산소공급을 위한 공기펌프(210)와 물의 순환을 위한 물펌프를 각각 사용하는 경우에 비해 전력소비효율, 공간효율, 설치비용, 유지비용 등에서 유리하다.

필터(220)는 트레이(200)에 구비되어 수조(100) 외부로 배출되는 물에 포함된 배설물을 정화하는 역할을 한다. 필터(220)에는 박테리아들이 서식하고, 박테리아들은 어류의 배설물에 포함된 암모니아, 암모늄 등을 아질산염 또는 질산염으로 변환한다. 아질산염은 배지(230)에 재배되는 식물의 영양분이 되는 유기물이다.

구체적으로, 필터(220)에 서식하는 박테리아들은 수조(100)로부터 유입되는 물에 포함되는 암모늄 또는 암모니아를 아질산염으로 변환하고, 상기 아질산염을 질산염으로 변환하는 역할을 한다. 이때, 암모늄 또는 암모니아를 아질산염으로 변환하는 박테리아는 예를 들어 니트로소모나스(nitrosomonas)가 있고, 아질산염을 질산염으로 변환하는 박테리아는 예를 들어 니트로스피라(nitrospira)가 있다. 따라서, 충전물에는 니트로소모나스, 니트로스피라 등 다양한 종류의 박테리아들이 서식할 수 있다.

필터(220)는 물을 함유할 수 있도록 침습성 재질로 형성되고, 비용이 저렴하고, 물과 유기물에 쉽게 부식되지 않으며, 쉽게 교체가 가능하고, 박테리아가 서식할 수 있는 공간이 확보되도록 다공질 재료를 사용하는 것이 적절하다. 예를 들어 고무, 합성수지 등의 재료로 제조된 스펀지를 필터(220)로 사용하는 것이 적절하다.

배지(230)는 트레이(200)에 구비되어 수조(100) 외부로 배출되는 물의 적어도 일부가 함침되며 식물이 재배되는 부위이다. 배지(230)의 구조와 역할에 관한 보다 상세한 내용은 도 5를 참조하여 후술한다.

케이싱(240)은 공기펌프(210) 및 필터(220)가 배치되는 부위이고, 양측이 결합부(300)에 결합되어, 케이싱(240)을 포함하는 트레이(200)와 수조(100)가 일체화되어 일반적인 아쿠아포닉스 식물재배장치에 비해 보다 콤팩트하고 이동이 편리한 본 발명의 식물재배장치를 구성할 수 있다.

하판(250)은 케이싱(240)의 하단에 결합하고, 공기펌프(210) 및 필터(220)가 놓이는 부위이고, 제1대경관삽입홀(251)이 형성된다. 하판(250)은 상판(260)과 달리 케이싱(240)과 분리할 필요성이 거의 없는 구조이므로 케이싱(240)과 일체로 형성될 수도 있다. 제1대경관삽입홀(251)은 하판(250)에 형성되며, 대경관(420)이 삽입되는 부위이다.

상판(260)은 케이싱(240)의 상부를 폐쇄하고, 그 상측에 배지(230)가 설치되는 부위이며, 제2대경관삽입홀(261)과 액체유입구(262)를 구비한다.

제2대경관삽입홀(261)은 상판(260)에 형성되고, 제1대경관삽입홀(251)과 함께 대경관(420)이 삽입되는 부위이다. 즉, 대경관(420)은 제1대경관삽입홀(251)과 제2대경관삽입홀(261)을 각각 관통하여 상판(260)의 상면으로 수조(100)의 물을 배출한다.

액체유입구(262)는 상판(260)에 구비되고, 대경관(420)으로부터 배출되는 물이 필터(220)로 유입되는 부위이다. 대경관(420)으로 배출되는 물의 적어도 일부는 상판(260)을 따라 흐르고 액체유입구(262)를 통해 상판(260) 하부에 위치하는 필터(220)로 유입되고, 필터(220)에 유입된 물은 박테리아들에 의해 전술한 바와 같이 생화학적으로 정화된다. 액체유입구(262)는 필터(220)로 유입되는 물의 유량, 식물재배장치의 크기 등에 따라 적절한 크기 및 개수로 구비될 수 있다.

유로안내부(270)는 제2대경관삽입홀(261)과 액체유입구(262) 사이에 설치되며, 대경관(420)으로부터 배출되는 물이 필터(220) 또는 배지(230)가 설치된 부위로 흐르도록 안내하는 역할을 하고, 액체관통홀(271)을 구비한다. 또한, 유로안내부(270)는 바(bar) 형태로 상판(260) 위에서 상판(260)을 가로질러 배치되어 케이싱(240)과 함께 배지(230)가 설치되는 부위를 형성하는 역할을 한다.

액체관통홀(271)은 대경관(420) 상단으로부터 배출되어 액체유입구(262)로 흐르는 수조(100)의 물이 통과하는 부위이다. 액체관통홀(271)은 유로안내부(270)의 길이방향을 따라 복수로 형성되는데, 이러한 구조는 케이싱(240)과 유로안내부(270)에 의해 형성되는 부위에 설치되는 배지(230)에 물을 고르게 공급하기 위한 것이다.

결합부(300)는, 수조(100)와 트레이(200)가 일체로 이동가능하도록 결합시키는 역할을 한다. 결합부(300)에 의해 수조(100)와 공기펌프(210), 필터(220), 배지(230)가 설치된 트레이(200)가 일체적으로 결합함으로써 본 발명의 식물재배장치는 일반적인 아쿠아포닉스 식물재배장치에 비해 이동성이 더욱 향상된다.

배관(400)은, 일단은 공기펌프(210)에 연결되고, 타단은 수조(100)에 잠기어 상기 공기펌프(210)로부터 펌핑되는 공기가 기포(B)를 형성하여 상승함에 따라 수조(100)의 물의 일부를 수조(100) 외부로 배출하는 역할을 하고, 소경관(410)과 대경관(420)을 포함한다.

소경관(410)은 일단이 공기펌프(210)에 연결되고 타단이 수조(100)에 잠기어 공기펌프(210)로부터 펌핑되는 공기가 수조(100)로 유입되는 통로를 제공하며, 그 통로는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 소경관로(411)를 말한다.

대경관(420)은 상단이 트레이(200) 상부의 상판(260)과 연결되고 하단이 수조(100)에 잠기며, 소경관(410)의 일부를 둘러싸도록 설치되고, 공기펌프(210)로부터 유입되는 공기가 형성하는 기포(B) 및 기포(B)와 함께 수조(100) 외부로 배출되는 물이 상승하는 통로를 제공하며, 그 통로는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 대경관로(421)를 말한다.

공간부(430)는, 소경관(410)은 대경관(420)을 길이방향으로 관통하여 설치되고, 소경관(410)의 하단은 대경관(420)의 하단보다 상측에 위치하여, 소경관(410)의 하단과 대경관(420)의 하단 사이에 형성되는 공간이며, 공기펌프(210)로부터 수조(100)로 유입되는 공기가 형성하는 기포(B)가 대경관(420)을 통해 상승하도록 하는 역할을 한다.

공기펌프(210)로부터 수조(100)에 유입되는 공기는 수조(100)의 물과 만나면 기포(B)를 형성하여 소경관로(411)를 통과한다. 소경관로(411)의 하단에 형성된 공간부(430)로 인해 기포(B)는 수조(100)로 광범위하게 확산되지 않고 대경관로(421)를 통해 상승한다. 기포(B)가 상승함에 따라 기포(B)에 인접한 물도 함께 상승하고, 기포(B)가 대경관(420)의 상단으로 배출됨에 따라 기포(B)에 인접한 물도 대경관(420) 상단으로 배출되어 트레이(200)의 상판(260) 위로 흘러 배지(230) 또는 필터(220)로 들어간다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나타낸 식물재배장치에서 상판(260)이 제거된 모습을 나타낸 사시도이다.

대경관(420)의 외경은 하판(250)에 형성되는 제1대경관삽입홀(251)은 내경보다 작고, 대경관(420)의 외경과 제1대경관삽입홀(251)의 내경의 차이는 공극(C)을 형성하고, 공극(C)은 필터(220)로부터 배출되는 물이 수조(100)로 유입되는 통로의 역할을 한다. 한편, 배지(230)를 통과한 물도 액체유입구(262)를 통해 필터(220)를 통과한 후 공극(C)을 통해 수조(100)로 유입된다.

따라서, 필터(220) 또는 배지(230)를 통과한 물은 모두 공극(C)을 통해 수조(100)로 유입되는데, 공극(C)의 폭을 적절히 조절하여 수조(100)로 유입되는 물이 대경관(420)의 외면을 타고 흘러내리도록 한다. 이러한 구조의 경우 물은 정숙을 유지하고 수조(100)로 흘러내리기 때문에, 수조(100)에 물방울이 튀는 현상을 현저히 줄일 수 있다. 수조(100)에 물방울이 튀게 되면 튀어오른 물방울이 식물재배장치 외부로 떨어지게 되고, 외부로 떨어진 물방울은 식물재배장치 외부환경에 미관을 훼손하거나 위생을 해할 우려가 있다. 또한, 튀어오른 물방울이 수조(100)에서 물이 차지않은 유리벽 등에 달라붙게 되면 그 부위에 녹조류 등이 서식할 수 있고 이로 인해 수조(100)의 미관을 훼손하고 수조(100)에 서식하는 어류의 건강을 해칠 수도 있다. 본 발명의 식물재배장치는 물방울이 튀는 현상을 현저히 줄일 수 있으므로 전술한 여러 단점들을 현저히 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치에서 배지(230)와 상기 배지(230)에 식물이 재배되는 모습을 나타낸 사시도이다.

배지(230)에는 물이 함침되고, 함침된 물은 질삼염을 함유하고, 질산염을 양분으로 하여 식물을 키울 수 있다. 배지(230)는 함침된 물을 오랫동안 함유할 수 있는 침습성 재질로 형성되고, 비용이 저렴하고, 물과 유기물에 쉽게 부식되지 않으며, 쉽게 교체가 가능하고, 식물의 뿌리가 고착될 수 있는 것이 적절하다. 예를 들어 솜 형태의 합성수지가 적절하고, 더욱 바람직하게는 솜 형태의 폴리에틸렌을 사용하는 것이 적절하다.

배지(230)에는 필터(220)에 의해 질산염이 생성된 물이 수조(100), 배지(230) 및 필터(220)를 반복적으로 순환하게 되므로, 이로 인해 식물을 재배하기에 충분한 양의 질산염을 함유하는 물이 배지(230)에 공급될 수 있다.

본 발명의 식물재배장치는 다양한 종류의 다양한 식물을 재배할 수 있다. 다만, 본 발명의 효과 가운데 하나인 이동성과 콤팩트한 구성을 살리기 위해서는, 본 발명의 식물재배장치는 다량의 대형식물을 재배하는 것보다 떡잎이 생긴 이후이고 성숙하지 않은 어린 식물을 재배하는 것이 더욱 적절하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 작동방법을 나타낸 순서도이다.

식물재배장치의 작동방법은 수조(100)에 공기가 유입되는 단계(S110), 수조(100)의 물이 외부로 배출되는 단계(S120), 물이 필터(220)로 유입 및 배지(230)에 함침되는 단계(S130), 필터(220)로 유입된 물이 정화되는 단계(S140) 및 필터(220)를 통과한 물이 수조(100)로 유입되는 단계(150)를 포함한다.

수조(100)에 공기가 유입되는 단계(S110)에서는, 공기펌프(210)로부터 소경관로(411)를 통해 수조(100)로 공기가 유입된다.

수조(100)의 물이 외부로 배출되는 단계(S120)에서는, 공기펌프(210)로부터 수조(100)에 유입된 공기가 기포(B)를 형성하여 소경관로(411), 공간부(430)를 통과하여 대경관로(421)를 통해 상승함에 따라 수조(100)의 물 일부가 수조(100)의 상부에 위치한 상판(260)으로 배출된다.

물이 필터(220)로 유입 및 배지(230)에 함침되는 단계(S130)에서는, 수조(100) 외부로 배출된 물의 일부는 수조(100) 상부에 배치된 필터(220)로 유입되고, 나머지 물은 수조(100) 상부에 배치된 배지(230)에 함침된다.

필터(220)로 유입된 물이 정화되는 단계(S140)에서는, 필터(220)로 곧바로 유입되거나 배지(230)를 통과하여 필터(220)로 유입되는 물의 적어도 일부가 함유하는 암모니아, 암모늄의 적어도 일부가 박테리아들에 의해 질산염으로 변환된다. 이때, 배지(230)를 통과한 물은 재배되는 식물에 의해 어류의 건강을 해치는 다양한 물질이 일부 정화된다.

필터(220)를 통과한 물이 수조(100)로 유입되는 단계(150)에서는, 상기 필터(220)로 유입된 물이 정화되는 단계(S140)를 거친 물이 필터(220)를 통과하여 공극(C)을 통해 수조(100)로 다시 유입된다.

전술한 단계를 반복적으로 거치게 되면 배지(230)에는 식물의 영양분이 되는 질산염이 축적되고, 수조(100)에는 어류의 배설물에 함유된 독성물질이 적어도 일부 제거된다.

본 발명의 실시예와 관련하여 상기와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

100: 수조 200: 트레이
210: 공기펌프 220: 필터
230: 배지 240: 케이싱
250: 하판 251: 제1대경관삽입홀
260: 상판 261: 제2대경관삽입홀
262: 액체유입구 270: 유로안내부
271: 액체관통홀 300: 결합부
400: 배관 410: 소경관
411: 소경관로 420: 대경관
421: 대경관로 430: 공간부
B: 기포 C: 공극

Claims

어류가 서식하는 수조;
상기 수조의 상부에 배치되되, 상기 수조에 담긴 물 가운데 일부를 상기 수조 외부로 배출하는 펌프, 상기 수조 외부로 배출되는 물을 정화하는 필터, 상기 수조 외부로 배출되는 물의 적어도 일부가 함침되며 식물이 재배되는 배지를 구비하는 트레이; 및
상기 수조와 상기 트레이가 일체로 이동가능하도록 결합시키는 결합부
를 포함하는 식물재배장치.
제1항에 있어서,
상기 펌프는 상기 수조에 공기를 주입하는 공기펌프로 구비되고,
일단은 상기 공기펌프에 연결되고, 타단은 상기 수조에 잠기어 상기 공기펌프로부터 펌핑되는 공기가 기포를 형성하여 상승함에 따라 상기 수조의 물의 일부를 상기 수조 외부로 배출하는 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제2항에 있어서,
상기 배관은,
일단이 상기 공기펌프에 연결되고 타단이 상기 수조에 잠기어 상기 공기펌프로부터 펌핑되는 공기가 상기 수조로 유입되는 통로를 제공하는 소경관; 및
상단이 상기 트레이 상부와 연결되고 하단이 상기 수조에 잠기며, 상기 소경관의 일부를 둘러싸도록 설치되고, 상기 공기펌프로부터 유입되는 공기가 형성하는 기포 및 상기 기포와 함께 상기 수조 외부로 배출되는 물이 상승하는 통로를 제공하는 대경관
을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제3항에 있어서,
상기 소경관은 상기 대경관을 관통하여 설치되고, 상기 소경관의 하단은 상기 대경관의 하단보다 상측에 위치하여, 상기 소경관의 하단과 상기 대경관의 하단 사이에 상기 공기펌프로부터 수조로 유입되는 공기가 형성하는 기포가 상기 대경관을 통해 상승하도록 하는 공간부를 형성하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제3항에 있어서,
상기 트레이는,
상기 공기펌프 및 상기 필터가 배치되는 케이싱;
상기 케이싱의 하단에 결합하고, 상기 공기펌프 및 상기 필터가 놓이는 하판;
상기 케이싱의 상부를 폐쇄하고, 상측에 상기 배지가 설치되는 상판; 및
상기 대경관으로부터 배출되는 물이 상기 필터 또는 상기 배지가 설치된 부위로 흐르도록 안내하는 유로안내부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제5항에 있어서,
상기 하판은,
상기 대경관이 삽입되는 제1대경관삽입홀이 형성되고, 상기 대경관의 외경은 상기 제1대경관삽입홀의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제6항에 있어서,
상기 필터 또는 상기 배지를 통과한 물은, 상기 대경관의 외경과 상기 제1대경관삽입홀의 내경 사이에 형성되는 공간을 통과하여 상기 수조에 유입되되, 상기 대경관의 외면을 타고 흘러내려 상기 수조로 유입되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제5항에 있어서,
상기 상판은,
상기 대경관이 삽입되는 제2대경관삽입홀이 구비되고, 상기 대경관으로부터 배출되는 물이 상기 필터로 유입되는 액체유입구가 적어도 하나 구비되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제8항에 있어서,
상기 유로안내부는,
상기 제2대경관삽입홀과 상기 액체유입구 사이에 설치되며, 상기 제2대경관삽입홀에 삽입된 상기 대경관 상단으로부터 배출되어 상기 액체유입구로 흐르는 상기 수조의 물이 통과하는 액체관통홀이 적어도 하나 구비되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제1항에 있어서,
상기 필터는,
침습성 재질로 형성되고, 어류의 배설물에 포함된 암모니아 또는 암모늄을 아질산염 또는 질산염으로 변환하는 박테리아들을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제10항에 있어서,
상기 박테리아들 중 암모늄 또는 암모니아를 아질산염으로 변환하는 것은 니트로소모나스(nitrosomonas)이고, 아질산염을 질산염으로 변환하는 것은 니트로스피라(nitrospira)인 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
제1항에 있어서,
상기 배지는,
침습성 폴리에틸렌 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
어류가 서식하는 수조;
상기 수조에 공기를 펌핑하는 공기펌프;
일단은 상기 공기펌프와 연결되고 타단은 상기 수조에 잠기며, 상기 공기펌프로부터 공기를 상기 수조에 공급하되 상기 수조의 물을 상기 수조 외부로 배출하는 배관; 및
상기 수조의 상부에 배치되고, 상기 공기펌프가 설치되며, 상기 수조 외부로 배출되는 물을 정화하는 필터와 상기 필터에서 정화된 물의 적어도 일부를 배양액으로 하여 식물을 재배하는 배지를 구비한 트레이
를 포함하는 식물재배장치.
공기펌프로부터 수조에 공기가 유입되는 단계;
상기 공기펌프로부터 상기 수조에 유입된 공기가 기포를 형성하여 상승함에 따라 상기 수조의 물 일부가 상기 수조 외부로 배출되는 단계;
상기 수조 외부로 배출된 물의 일부는 상기 수조 상부에 배치된 필터로 유입되고, 나머지 물은 상기 수조 상부에 배치된 배지에 함침되는 단계;
상기 필터로 유입된 물은 적어도 일부가 박테리아들에 의해 정화되는 단계;
상기 필터를 통과한 물이 상기 수조로 유입되는 단계
를 포함하는 식물재배장치 작동방법.