KR20150041556A - 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

식물을 재배하는 배양부; 및 미세기포 함유수를 생성하는 미세기포 발생시스템; 를 포함하며, 상기 미세기포 발생시스템에 의해 생성된 미세 기포가 상기 배양부로 공급되는 것을 특징으로 하는 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배시스템이 개시된다.

Description

미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배방법 및 시스템{METHOD FOR GROWING PLANTS USING MICRO AND/OR NANO BUBBLE BASED PHYSICAL STRESS}

본 발명은 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배방법 및 시스템에 관한 것이다.

근래 기포를 이용한 기술이 다양한 분야에 활용되고 있다. 예를 들면, 아래와 같이 콩나물과 같은 식물의 재배에도 기포가 활용되고 있다.

(특허문헌 1) 한국 특허공개공보 2006-0115795호(콩나물의 재배장치 및 재배방법)

(특허문헌 2) 한국 특허공개공보 2006-0106307호(콩나물 재배 용수의 재활용 급수 장치)

하지만, 이러한 종래 문헌들의 경우, 기포의 사용 목적은, 뿌리가 썩지 않도록 하거나 산소를 공급한다고 하는 1차적인 목적에 한정될 뿐이다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 식물을 재배함에 있어서, 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배방법 및 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 식물을 재배함에 있어서, 미세기포와 같은 물리적인 스트레스를 가하여 식물의 조직 변형을 유도하여 소정의 유효한 성분을 가지도록 하는 재배방법 및 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 육묘 식물을 재배함에 있어서, 뿌리 돌림 현상을 방지함으로써 튼튼한 육묘식물을 재배할 수 있는 육묘 시스템 및 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 육묘 식물을 재배함에 있어서 미세 기포를 이용하여 살균, 세척 작용을 통해서 뿌리 근부의 활성을 제어할 수 있는 육묘 시스템 및 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 육묘 식물을 재배함에 있어서, 미세 기포를 이용하여 뿌리 근부의 활성을 제어하여 기능성 성분을 제어할 수 있는 육묘 시스템 및 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 육묘 식물을 재배함에 있어서, 미세 기포를 이용하여 뿌리 근부의 활성을 제어하여 식감을 제어할 수 있는 육묘 시스템 및 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 육묘 제조에 효율적으로 사용될 수 있는 미세 기포 발생 장치용 보텍스 노즐이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 식물을 재배하는 배양부; 및

미세기포 함유수를 생성하는 미세기포 발생시스템; 를 포함하며,

상기 미세기포 발생시스템에 의해 생성된 미세 기포가 상기 배양부로 공급되는 것을 특징으로 하는 물리적인 스트레스를 가하여 식물의 조직 변형을 유도하는 재배시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 미세 기포를 이용한 물리적 스트레스만으로, 방사선에 준하는 식물의 조직 변형을 간단하고 안전하게 유도할 수 있게 된다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 미세 기포를 이용한 물리적 스트레스를 이용하여, 원하는 조직 특성을 가지는 식물을 간단하고 안전하게 재배할 수 있게 된다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 미세 기포를 이용한 물리적 스트레스를 이용하여, 원하는 성분을 가지는 식물을 간단하고 안전하게 재배할 수 있게 된다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 육묘 식물을 재배함에 있어서, 뿌리 돌림 현상을 방지함으로써 튼튼한 육묘식물을 제배할 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 육묘 식물을 재배함에 있어서, 미세 기포를 이용하여 살균, 세척 작용을 통해서 뿌리 근부의 활성을 제어할 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 육묘 식물을 재배함에 있어서, 미세 기포를 이용하여 뿌리 근부의 활성을 제어하여 기능성 성분을 제어할 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 미세 기포 발생 장치용 보텍스 노즐은, 육묘 제조에 효율적으로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템에 의해 재배한 육묘 식물의 일 효과를 설명하기 위한 사진이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템에 의해 재배한 육묘 식물의 다른 효과를 설명하기 위한 사진이고,
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템에서의 미세기포의 역활을 설명하기 위한 도면이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 12 내지 도 17은 샘플의 뿌리 끝에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고,
도 18 내지 도 23은 샘플의 뿌리 중간 부분에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고,
도 24 내지 도 29는 샘플의 외부 잎 하단에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고,
도 30 내지 도 34는 샘플의 내부 잎 하단에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고,
도 35 내지 45는 샘플의 내부 잎 상단에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고,
도 46 내지 52는 샘플의 뿌리 연결 부위에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고,
도 53 내지 58은 샘플의 둥근 뿌리 부위에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고,
도 59 내지 도 64는 샘플로부터 성분을 추출하여 비교한 것을 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

용어의 정의

본원 명세서에서 '미세기포'(이하, 'MN 기포'라고도 함)라고 함은, 기포의 직경이 1 나노 미터 내지 999 마이크로 미터의 범위에 포함되는 것을 의미한다.

본원 명세서에서 '육묘식물'은 "작물재배나 나무를 번식시키는 데 이용되는 뿌리가 있는 어린 식물"을 의미하며, 예를 들면 벼(육묘), 베이브 리프(새싹채소), 옆채류, 과채류, 또는 약용 식물과 같은 것이 될 수 있다.

본원 명세서에서, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 부분은, 육묘 식물에 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포를 적용한 실시예에 관한 것이고, 도 10 내지 도 64를 참조하여 설명한 부분은 재배 식물-육묘를 마치고 증식단계 이후의 식물-에 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포를 적요한 실시예에 관한 것이다. 이하에서는, 육묘 식물에 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포를 적용한 실시예들을 먼저 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 시스템(이하, '본 육묘 시스템'이라고 함)을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 제어 장치는, 배양부(10), 펌프(21), 미세기포 함유수 저장부(27), 쿨러(30), 분무용 노즐(40), 밸브(50), 및 미세기포 발생장치(80)를 포함할 수 있다.

한편, 본원 명세서에서, '미세기포 함유수 발생시스템'이라고 함은, 미세기포가 함유된 미세기포 함유수를 생성하는 장치로서, 예를 들면, '미세기포 발생장치(80)'를 포함하는 장치, 또는 '미세기포 발생장치(80)와 밸브(50)'를 포함하는 장치, 또는 '미세기포 함유수 저장부(27), 쿨러(30), 밸브(50), 및 미세기포 발생장치(80)'를 포함하는 장치, 또는 'MNB 노즐(25), 밸브(50), 및 미세기포 발생장치(80)'를 포함하는 장치일 수 있다.

배양부(10)는 육묘 식물을 배양하는 구조물로서, 예를 들면, 육묘 식물이 위치되는 포트나, 복수의 트레이들로 구성되는 구조물일 수 있다.

이들 복수의 트레이들 각각에 육묘 식물이 위치되어 배양될 수 있다. 한편, 상기 트레이들 각각은 그 공간이 제한되어 있는 구조를 가진다. 이와 같이 제한된 공간을 가진 배양부(10)에서 육묘 식물이 배양되는 경우, 종래 기술에 따르면 뿌리 돌림 현상이 발생되나, 본원 발명에 따르면 뿌리 돌림 현상이 예방될 수 있게 된다.

펌프(21)는 미세기포 발생장치(80)에 의해 생성된 미세기포 함유수를 펌핑하여 배양부(10)로 제공한다.

배양부(10)로부터 유출되는 물은 미세기포 발생장치(80)로 공급된다. 당업자는 필요에 따라서, 배양부(10)가 아니고 별도로 마련된 물 공급원을 마련하여 미세기포 발생장치로 공급하도록 구성할 수 있다.

한편, 당업자는 필요에 따라서는, 배양부(10)와 미세기포 발생장치(80) 사이에 펌프를 설치하여, 배양부(10)에 존재하는 물을 미세기포 발생장치로 공급하도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 도 10 내지 도 13에서 후술하는 바와 같은 보텍스 노즐을 본 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 제어 장치에 사용하고자 하는 경우, 노즐 내부로 유입되는 물의 회전력이 향상되도록 하기 위해서, 배양부(10)와 미세기포 발생장치 사이에 펌프를 설치할 수 있을 것이다.

미세기포 발생장치(80)는 미세기포를 함유하고 있는 미세기포 함유수(미세기포를 적어도 일부라도 포함하는 수(水)를 의미)를 생성한다. 여기서, 미세기포 발생장치는, 컴프레서(23), MNB 노즐(25), 용존수-에어가 용해된 수(水)-를 저장하는 용해탱크(33), 미세기포 함유수 저장부(27)에 저장된 물을 펌핑하여 용해탱크(33)로 제공하는 펌프(35), 및 컨트롤러(60)를 포함할 수 있다. 도 1에서, 미세기포 발생장치(80)를 표시함에 있어서, MNB 노즐(25)을 제외한 나머지 구성요소들을 점선으로 표시하였으나, 이는 도시의 편의를 위한 것으로서, MNB 노즐(25)도 미세기포 발생장치(80)의 일 구성요소라는 것을 당업자는 이해해야 한다.

컴프레서(23)는, 에어를 압축하여, 펌프(35)에 의해 용해탱크(33)로 물이 이동되는 경로 내부로 주입한다. 이를 위해서, 펌프(35)와 용해탱크(33) 사이에 물이 이동하는 경로 상에 인젝터(미도시)가 위치될 수 있으며, 컴프레서(23)는 인젝터를 통해서 에어를 주입할 수 있다.

쿨러(30)는, 미세기포 함유수의 온도가 기준범위(육묘 식물의 종류에 따라 미리 정해진 값)를 유지할 수 있도록 한다.

미세기포 함유수는, 미세기포를 함유하지 않은 일반수(이하, '일반수')보다 온도가 높아지며, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 쿨러(30)가 사용된다.

분무용 노즐(40)은, 미세기포 함유수를 유입받아서, 배양부(10)에서 배양되는 육묘 식물의 상부에 위치되어 분무한다.

컴프레서(23)는 에어를 MNB 노즐(25)로 공급한다.

밸브(50)는, 컴프레서(23)와 MNB 노즐(25)의 사이에 배치될 수 있으며, 컴프레서(23)의 동작이 중지된 경우, 밸브(50)는 오프되도록 제어될 수 있다.

MNB 노즐(25)은 미세기포를 생성할 수 있으며, 에어가 용해된 용존수를 유입받아서 미세기포를 생성할 수 있다. 이에 대하여는 다른 도면들을 참조하여 후술하기로 한다.

컨트롤러(60)는 미세기포 함유수에 포함된 미세기포의 양을 제어하기 위한 것으로, 예를 들면, 컴프레서(23)의 동작을 조절하여 MNB 노즐(25)로 유입되는 에어의 양을 조절할 수 있다. 이로써, 육묘 식물의 식감을 조절할 수 있게 된다.

예를 들면, 컨트롤러(60)는, 컴프레서(23)를 주기적으로 온 또는 오프시킬 수 있으며, 이러한 경우 밸브(50)도 컴프레서(23)에 동기되어 온 또는 오프 될 수 있다.

컨트롤러(60)는 재배하고자 하는 육묘 식물의 종류에 따라서, 미세기포를 항상 발생시킬지, 주기적으로 발생시킬지, 주기적으로 발생시킨다면 주기는 어떻게 할지에 대한 정보를 가질 수 있다.

예를 들면, 컨트롤러(60)는 미세기포를 항상 발생시키는 모드(제1동작모드), 미세기포를 주기적으로 발생시키는 동작모드(제2동작모드), 배양부(10)의 PH 등을 센싱할 결과에 기초하여 자동적으로 미세기포를 생성하거나 중단시키는 동작모드(제3동작모드) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

제1동작모드에서, 컨트롤러(60)는 미세기포 함유수가 생성되도록, 관련된 구성요소들을 제어한다.

제2동작모드에서, 컨트롤러(60)는, 미세기포 함유수가 주기적으로 생성되도록, 관련된 구성요소들을 제어한다. 예를 들면, 1시간은 미세기포 함유수를 생성하고, 다음 1시간은 일반수를 생성하고, 다음 1시간은 미세기포 함유수를 생성하고, ..., 이런 방식으로, 본 육묘 시스템이 동작하도록 제어할 수 있다. 이를 위해서, 컨트롤러(60)는, 예를 들면, 컴프레서(23)의 동작을 주기적으로 중단시킬 수 있다.

본 육묘 시스템은, 배양부(10)의 PH 등을 실시간으로 센싱할 수 있는 센싱부를 추가적으로 포함할 수 있다.

제3동작모드에서, 컨트롤러(60)는, 센싱부의 센싱 결과를 참조하여, 미세기포 함유수 생성부의 동작(미세기포의 생성 동작)을 제어할 수 있다.

도 1에서 설명한 육묘 시스템에서는, 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명하는 보텍스 노즐을 변형하여 MNB 노즐(25)로서 사용할 수 있다. 즉, 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한 보텍스 노즐의 에어 주입부에서 에어가 주입되는 부분을 막으면, 도 1에서의 MNB 노즐(25)로서 사용될 수 있다. 한편, 본원에서 설명하는 보텍스 노즐이 아닌 종래 알려지거나 장차 개발될 미세 기포 생성을 위한 노즐을 사용하는 것도 가능하다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 시스템(이하, '본 육묘 시스템'이라고 함)을 설명하기 위한 도면이다.

도 2의 육묘 시스템은, 도 1의 육묘 시스템과 비교할 때, 미세기포 함유수를 배양부(10)에 공급하는 장치가 상이함을 알 수 있다. 즉, 도 1의 육묘 시스템에서는 미세기포 함유수를 분무하는 방식을 채택하였으나, 도 2의 육묘 시스템에서는 미세기포 함유수를, 침지부)(70)에 침지된 배양부(10)에 공급하는 방식을 채택하였다.

즉, 도 2의 육묘 시스템은, 배양부(10)가 육묘 식물을 배양하기 위한 물(또는 소정의 영양 성분이 포함된 배양수)을 저장하고 있는 침지부(70)에 침지된 상태로 위치되고, 미세기포 발생장치에 의해 생성된 미세기포 함유수는 침지부로 공급된다.

다른 차이점으로, 도 2의 컴프레서(23)는, 에어를 MNB 노즐(25)로도 제공한다는 점에서 차이가 있다. 즉, 컴프레서(23)는, 펌프(35)에 의해 용해탱크(33)로 제공되는 물에 에어를 주입함과 동시에, MNB 노즐(25)로 직접 주입한다. 예를 들면, 도 10과 도 13에서 '에어'라고 표시한 부분으로, 컴프레서(23)에 의해 공급되는 에어가 주입되게 된다.

도 2의 구성요소들 중에서 도 1과 동일한 도면부호가 부여된 구성요소들은, 도 1의 구성요소들과 동일한 작용을 한다.

도 2에서 설명한 육묘 시스템에서는, 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명하는 보텍스 노즐을 MNB 노즐(25)로서 사용할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서 보텍스 노즐이 아닌 종래 알려지거나 장차 개발될 미세 기포 생성을 위한 노즐을 사용하는 것도 가능하다.

도 1 또는 도 2에서 설명한 육묘 시스템은 예시적인 것으로서, 종래 알려지거나 장차 개발될 미세기포 함유수 발생장치들을 사용하는 것도 가능한다.

도 1 또는 도 2에서 설명한 육묘 시스템에서, 밸브를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이는 선택적인 구성요소로서, 반드시 포함될 필요는 없다.

도 1 또는 도 2에서 설명한 육묘 시스템에서, 도 1에서 설명한 장치들 외에 추가적인 구성요소(예를 들면, 밸브나 펌프 등일 수 있으나 이들에만 한정되는 것은 아님)더 필요하다면, 당업자는 현장에 맞도록 설치할 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 3의 육묘 시스템은, 도 1의 육묘 시스템과 비교할 때, 미세기포 함유수 저장부(27)가 없도록 구성된 점에서만 차이가 있다. 즉, 도 3의 육묘 시스템에서는 MNB 노즐(25)이 용해탱크(33)로부터 용존수를, 미세기포 함유수 저장부(27)를 통하지 않고 바로 유입 받아서, 미세 기포를 생성하여 분무용 노즐(40)을 통해서 분사한다.

한편, 도 3의 육무 시스템에서 펌프(35)는, 배양부(10)에서 유출되는 물을 펌핑하여 용해탱크(33)로 제공한다.

도 3의 구성요소들 중에서 설명되지 않은 구성요소들은, 도 1에서 동일한 도면부호가 부여된 구성요소들과 동일한 작용을 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 육묘 시스템은, 도 2의 육묘 시스템과 비교할 때, 미세기포 함유수 저장부(27)가 없고, 노즐(25)의 구성에서만 차이가 있다. 즉, 도 4의 육묘 시스템에서는 MNB 노즐(25)은 침지부(70)에 위치되며, 또한 MNB 노즐(25)은 용해탱크(33)로부터 용존수를, 미세기포 함유수 저장부(27)를 통하지 않고 바로 유입 받아서, 미세 기포를 생성하여 침지부(70)로 분사한다.

도 4에서 설명한 육묘 시스템에서는, 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명하는 보텍스 노즐을 변형하여 MNB 노즐(25)로서 사용할 수 있다. 즉, 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한 보텍스 노즐의 에어 주입부에서 에어가 주입되는 부분을 막으면, 도 4에서의 MNB 노즐(25)로서 사용될 수 있다. 한편, 본원에서 설명하는 보텍스 노즐이 아닌 종래 알려지거나 장차 개발될 미세 기포 생성을 위한 노즐을 사용하는 것도 가능하다.

한편, 도 4의 육무 시스템에서 펌프(35)는, 침지부(70)에 존재하는 물을 펌핑하여 용해탱크(33)로 제공한다.

도 4의 구성요소들 중에서 설명되지 않은 구성요소들은, 도 1에서 동일한 도면부호가 부여된 구성요소들과 동일한 작용을 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세기포를 이용한 식물 생장 제어 육묘 방법(이하, '본 육묘 방법')을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 육묘 방법은 미세기포 함유수를 생성(S201)하는 단계, 생성한 미세기포 함유수를 육묘 식물이 재배되는 배양부(10)로 공급하는 단계(S203), 배양부(10)에서 재공되는 육묘 식물의 PH 등을 측정하는 단계(S205), 미세 기포의 생성-미세기포 함유수에 포함된 미세기포의 양-을 제어하는 단계(S207)를 포함한다.

S207 단계는, 배양부(10)에서 배양되는 육묘 식물의 식감을 조절하기 위해서, 미세기포 함유수를 생성하는 미세기포 발생장치에 유입되는 에어의 양을 조절함으로서 수행될 수 있다.

본 육묘 방법은, 또한, 미세기포 함유수의 온도를 기준온도 범위로 유지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 방법에서, S205 단계와 S207 단계는 선택적인 것으로서, 본 발명의 실시자가 필요에 따라 사용할 수 있다.

본 방법에서, 배양부는 복수의 트레이로 구성되며, 복수의 트레이는 제한된 공간을 가지고 있으며, 이러한 제한된 공간에서 육묘 식물이 배양된다. 본 방법에 따르면, 제한된 공간에서 육묘 식물이 배양되는 경우라도, 뿌리 돌림 현상이 예방되게 된다..

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템 또는 육묘 방법에 의해 재배한 육묘 식물의 일 효과를 설명하기 위한 사진이다.

도 6을 참조하면, M/N으로 표시한 것인 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템에 따라서 재배된 육묘 식물(콩나물)을 찍은 사진이고, T/W는 일반수를 이용하여 재배한 육묘 식물(콩나물)이다.

도 6에서 알 수 있듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템 또는 육묘 방법에 따라서 재배된 육묘 식물(콩나물)과, 일반수를 이용하여 재배한 육묘 식물(콩나물)을 비교하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템에 따라서 재배된 육묘 식물(콩나물)이 상대적으로 잔뿌리가 많고 긴뿌리가 적음을 알 수 있다. 이처럼, 잔뿌리가 많고 긴뿌리가 적게 되면, 트레이와 같은 공간에서 배양되는 곳에서 발생될 수 있는 뿌리 돌림 현상을 막을 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템 또는 육묘 방법에 의해 재배한 육묘 식물의 다른 효과를 설명하기 위한 사진이다.

도 7을 참조하면, 버블수 콩나물이라고 표시한 데이터가 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템에 따라서 재배된 육묘 식물에 대한 데이터이고, 일반수 콩나물이라고 표시된 데이터가 미세기포 함유수를 이용하지 않는 것이다.

도 7의 데이터에서 알 수 있듯이, 버블수 콩나물의 경우 조단백질 함량이 일반수 콩나물의 경우보다 높음(약34.38%)을 알 수 있고, 그 외에 Ca, Fe, Mg, Zn, K, 비타민 C, 식이 섬유 등과 같은 기능성 성분의 함량도 더 높음을 알 수 있다. 한편, Na는 일반수 콩나물이 더 높음을 알 수 있다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템에 따라서 재배한 육묘 식물과, 일반수에 의해 재배한 육묘 식물은 기능성 성분의 함량에 있어서 차이가 있다.

이러한 점을 이용하여, 본원 발명에서는, 기능성 성분의 함량을 제어할 수 있게 된다. 도 1의 실시예에서 설명하였지만, 컨트롤러(60)는, 컴프레서(23)(23)의 동작을 제어하여, 미세기포 함유수에 포함되는 미세기포의 양을 제어할 수 있으므로, 기능성 성분의 함량이나 식감을 제어할 수 있게 된다.

도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 시스템 또는 육묘 방법에서의 미세기포의 역활을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 미세 기포가 없는 경우, acid growth therory를 원리를 설명하기 위한 것이다. 먼저 옥신이 세포벽을 연하게 하여 변화하는 작용을 하는 산성물질을 조절한다. 옥신은 세포막에 분포하는 ATP합성효소의 활성을 증대시켜 수소이온을 세포벽 쪽으로 수송하여 그곳의 pH를 낮춰 산성화시킨다. 이렇게 되면 수소이온이 세포벽 구성물질의 수소결합을 약화시켜 세포벽이 느슨해져 가소성이 증가한다. 즉 세포벽의 pH가 감소하면 세포벽이 산에 의해 약해지고 이어서 세포에 물이 흡수되어 팽압이 높아지면 세포벽이 늘어나 세포가 자라게 되는 것이다. 그래서 세포의 신장은 물의 흡수가 많은 밤에 주로 일어난다.

도 9를 참조하면, 일반수의 경우 세포벽쪽에서 방출되는 수소이온이 세포벽 주위의 pH를 낮춰 산성화 시킨다. 결국 세포벽이 산에 의하여 약해져 물이 흡수가 원활히 되어 세포내 팽압(압력)이 세포벽이 늘어나 세포가 자라게 된다 결국 = 세포의 부피생장을 유도한다.).

그러나, 미세기포 함유수의 경우에는 수소이온을 세포벽으로 수송하나 미세기포에서 발생한 OH 라디칼이 세포벽에서 방출되는 수소이온보다 상대적으로 많아서 주의의 PH가 높아져 세포로의 물이 흡수되는 것이 적어진다(세포의 부피생장을 억제 한다.) 따라서, 실제 미세기포를 이용하여 배양한 육묘 식물은, 도 7에서 알 수 있듯이, 상대적으로 일반수에서 배양한 육묘 식물에 비하여 조단백질이 많게 되어 식감이 좋게 된다.

따라서, 본원 발명에 따라서 육묘 식물을 재배하게 되면, OH 라디칼에 의한 팽압을 조절함으로써 생장을 제어할 수 있고, 생장억제(stress)에 의한 기능성 물질 함유량을 높일 수 있고, 식감을 조절할 수 있게 된다.

이에 의해서, 본원 발명에서는, 육묘 식물 및/또는 작물의 뿌리근부의 생장을 조절할 수 있고, 육묘 식물의 뿌리 돌림 현상 해소시킬 수 있다.

나아가, 육묘 식물 및/또는 작물에 스트레스를 인위적으로 부여함으로써 기능성 물질을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 비타민 및 미네랄과 같은 기능성 성분의 함량을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배 시스템('재배 시스템')은, 분무 노즐(160), 펌프(170), 미세기포 함유수 발생시스템(180), 배양액 및 재배하고자 하는 식물이 위치되는 배양부(190)를 포함할 수 있다.

미세기포 함유수 발생시스템(180)은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하였던 실시예에서 알 수 있듯이, 미세 기포가 함유된 물을 생성하는 장치이다. 도 1 내지 도 4에서 미세 기포가 함유된 물을 생성하는 장치는 예시적인 것이므로, 본 재배 시스템은, 도 1 내지 도 4에서 예시적으로 도시하여 설명한 미세기포 함유수 발생시스템에만 한정되는 것이 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배 시스템에서는, 배양부(190)에 재배하고자 하는 식물을 위치시키고, 미세기포 함유수를 공급하게 된다.

본 실시예에서, 미세기포 함유수는 분무 노즐(160)에 의해 미세기포 함유수가 배양부(190)에서 재배되는 식물에 분무된다.

본 실시예는 다르게 변형이 가능한데, 미세기포 함유수를 분무하는 것이 아니고, 배양액과 미세기포 함유수를 섞어서, 배양부(190)에 제공하는 구성도 가능하다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배방법은 미세기포 함유수를 생성하는 단계(S101)와 S101 단계에서 생성한 미세기포 함유수를 배양액에 제공하는 단계(S103)를 포함한다.

S103 단계는, 예를 들면 도 10에 도시된 바와 같이 분무 노즐을 이용하여 식물에 직접 분사하는 형태로 구현될 수 있다. 다른 예를 들면, S103 단계는, 밋배양액에 직접 미세기포 함유수를 공급하는 형태로 구현될 수 있다. 또 다른 예를 들면, S103 단계는 미세기포 함유수와 배양액이 혼합한 상태로, 배양부에 공급하도록 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배방법은, 도 11에 도시하지는 않았지만, 미세기포 함유수에 함유된 미세기포의 양을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 미세기포의 양은 재배되는 식물의 성장 주기에 따라서 조절되거나, 재배되는 식물에 포함되는 성분의 양을 조절하기 위해서 조절될 수 있다. 이처럼, 미세기포의 양을 조절하는 방법으로는, 도 1 내지 도 4에 예시적으로 도시된 바와 같이 컨트롤러를 사용할 수 있다.

이상 도 10과 도 11을 참조하여 설명한 본 시스템 또는 방법에 의해서 배양된 식물의 특성에 대하여는 도 12 이하를 참조하여 후술하기로 한다. 한편, 도 10과 도 11을 참조하여 설명한 본 시스템 또는 방법은, 식물을 재배함에 있어서, 특정 성분이 보다 많이 포함되거나 적게 포함되도록 하는 방법으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 나트륨이 적게 함유된 콩나물을 재배하는 방법으로서 사용될 수 있다.

도 18 내지 도 23은 샘플의 뿌리 중간 부분에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고, 도 24 내지 도 29는 샘플의 외부 잎 하단에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고, 도 30 내지 도 34는 샘플의 내부 잎 하단에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고, 도 35 내지 45는 샘플의 내부 잎 상단에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고, 도 46 내지 52는 샘플의 뿌리 연결 부위에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고, 도 53 내지 58은 샘플의 둥근 뿌리 부위에 대한 SAM 사진을 설명하기 위한 도면들이고, 도 59 내지 도 64는 샘플로부터 성분을 추출하여 비교한 것을 설명하기 위한 도면이다. 이 도면들에서 '버블'이라고 표시한 부분의 결과가, 도 10과 도 11을 참조하여 설명한 본 시스템 또는 방법에 의해서 재배된 것이다.

이들 도면에 나타낸 샘플은 도 10과 도 11을 참조하여 설명한 본 시스템 또는 방법에 의해서 재배된 것들이다. 도 18 내지 도 58의 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배 시스템에 의해 재배된 식물은, 일반적으로 재배된 식물-즉, 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 가하지 않고 재배된 식물-조직이 치밀하게 변형되고 성분 함량도 달라짐을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배 시스템 또는 방법에 의해 재배된 식물의 조직 변형의 정도는 거의 방사선에 의한 조직 변형에 준할 정도로 의미가 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배 시스템 또는 방법에 의해 재배된 식물은 세균 감염에 강한 효과를 보이며, 잎, 줄기, 뿌리 모든 부분에 있어서 조직 변형이 일어남을 알 수 있다.

한편, 도 18 내지 도 64의 결과는, 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배 시스템을 상추에 적용하여 재배한 결과이지만, 육묘 식물에서도 유사한 결과-조직 변형이나 성분의 변화-가 나오리라고 추측된다. 또한, 상추가 아닌 인삼 등과 같은 다른 종류의 식물을 재배할 때에도 유사한 결과-조직 변형이나 성분의 변화-가 나오리라고 추측된다.

10: 배양부 23: 컴프레서
21: 펌프 30: 쿨러
40: 분무용 노즐 50: 밸브
60: 컨트롤러

Claims (1)

1. 식물을 재배하는 배양부; 및
   미세기포 함유수를 생성하는 미세기포 발생시스템; 를 포함하며,
   상기 미세기포 발생시스템에 의해 생성된 미세 기포가 상기 배양부로 공급되는 것을 특징으로 하는 미세기포 기반의 물리적인 스트레스를 이용한 식물 재배시스템.

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