KR20160030999A - 수경재배 장치 및 수경재배 방법 - Google Patents

수경재배 장치 및 수경재배 방법 Download PDF

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Abstract

수경재배 장치(1)는, 지상부(A)에서 합성한 양분을 지하부(B)에 축적하는 식물(100)을 육성하기 위해 지하부(B)에 관수한다. 수경재배 장치(1)는, 대략 밀폐 상태로 지하부(B)를 수용하는 공간부(20)와, 지하부(B) 또는 지하부(B) 주변에 있어서의 공간부(20)의 수분량을 검지하는 센서부(14)와, 공간부(20)에 외기를 도입하고, 공간부(20) 내의 온도 및 습도를 제어하는 공조 팬(41)과, 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정하도록 공조 팬(41)을 구동시켜 센서부(14)에 의해 검지되는 수분량을 제어하는 제어부(3)를 구비하다.

Description

수경재배 장치 및 수경재배 방법{HYDROPONIC CULTIVATION DEVICE AND HYDROPONIC CULTIVATION METHOD}
본 발명은, 식물체를 육성하는 수경재배 장치 및 수경재배 방법에 관한 것이다.
흙을 사용하지 않고 식물의 뿌리(지하부)를 물에 담그어 식물 재배를 행하는 수경재배의 개발이 진행되고 있다. 특히 뿌리 작물의 경우, 수경재배에 의한 육성을 양호와 하기 위해서는, 근부의 분위기 조건이 중요한 요소가 된다. 예를 들면, 근부에 있어서의 고습에 의해 병해를 초래하는 경우도 있거니와, 적절한 습도 관리에 의해 근모의 발달이 촉진되는 경우도 있다.
수경재배에 관한 기술로서는, 하기의 특허 문헌 1, 2가 알려져 있다.
특허 문헌 1에는, 고습 조건하를 실현함으로써 발근을 신속하게 촉진하는 방법이 기재되어 있다. 특허 문헌 2에는, 뿌리 유지부 근방에 설치한 결로 센서의 신호에 의해 무화부 및 공기 제어부를 제어하여, 뿌리 근방의 수분을 충분한 양으로 유지하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 상술한 특허 문헌 1, 2에 기재된 기술은, 수경재배 장치에 있어서 식물의 지하부에 있어서의 환경조건에 대해 언급하고 있지 않다.
또, 특허 문헌 1, 2에 기재된 기술은, 식물의 육성 환경으로서 고습 조건으로 하는 것이 바람직한 것이 기재되어 있다. 따라서, 육성 환경으로서 고습 상태가 바람직하지 않은 식물체를 육성하는 것에 응용할 수 없다.
그래서, 본 발명은, 상술한 실정을 감안하여 제안된 것이다. 본 발명은, 식물의 지하부에 있어서의 환경을 보다 양호하게 할 수 있는 수경재배 장치 및 수경재배 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일본국 특허공개 2010-110225호 공보 일본국 특허공개 평3-15323호 공보
본 발명의 제1 형태에 관련된 수경재배 장치는, 지상부에서 합성한 양분을 지하부에 축적하는 식물을 육성하기 위해 상기 지하부에 관수하는 수경재배 장치로서, 대략 밀폐 상태로 상기 지하부를 수용하는 공간부와, 상기 지하부 또는 상기 지하부 주변에 있어서의 상기 공간부의 수분량을 검지하는 센서부와, 상기 공간부에 외기를 도입하는 외기 도입부와, 상기 공간부 내의 온도 및 습도를 제어하는 공조부와, 상기 외기 도입부로부터 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정하도록 상기 공조부를 구동시켜 상기 센서부에 의해 검지되는 수분량을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 형태에 관련된 수경재배 장치는, 상기 제1 형태의 수경재배 장치로서, 상기 제어부는, 상기 센서부에 의해 검지한 상기 수분량이 제1 소정치가 된 경우에는, 상기 공조부를 구동시켜, 상기 제1 소정치보다 작은 제2 소정치가 될 때까지 상기 외기 도입부로부터 상기 공간부에 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 형태에 관련된 수경재배 장치는, 상기 제1 또는 제2 형태의 수경재배 장치로서, 상기 외기 도입부는, 상기 공간부에 설치한 개구부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 형태에 관련된 수경재배 방법은, 지상부에서 합성한 양분을 지하부에 축적하는 식물을 육성하기 위해 상기 지하부에 관수하는 수경재배 방법으로서, 상기 지하부를 재배하기 위해 대략 밀폐 상태로 상기 지하부를 수용하는 공간부에 있어서, 상기 지하부 또는 상기 지하부 주변의 수분량을 검지하고, 상기 공간부에 외기를 도입하는 외기 도입부로부터 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정하여, 상기 수분량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태로서 나타내는 수경재배 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태로서 나타내는 수경재배 장치의 다른 구성을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명을 적용한 수경재배 장치(1)는, 예를 들면 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이 구성되어 있다. 이 수경재배 장치(1)는, 식물체(100)의 육성을 위해 흙을 사용하지 않는 수경재배를 행한다.
수경재배 장치(1)는, 식물체(100)의 뿌리(101, 102)(지하부(B))에 액체를 공급하여, 식물체(100)를 재배한다. 본 실시 형태로서 나타내는 수경재배 장치(1)는, 지상부(A)에서 합성한 양분을 지하부(B)에 축적하는 식물, 예를 들면 뿌리 작물을 육성하는 것에 대해서 설명한다. 이 뿌리 작물로서는, 예를 들면 도 1에 나타내는 식물체(100)로서의 인삼(조선 인삼, 고려 인삼)을 들 수 있다. 이 식물체(100)에 있어서, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 인삼을 나타내지만, 이것에 한정한 것은 아니다. 또, 본 실시 형태에서는 식물체(100)에 액체를 공급하는 것에 대해서 설명하지만, 상기 액체로서는, 물이나 물에 영양분을 더한 배양액을 포함한다.
도 1에 나타내는 수경재배 장치(1)는, 주근(101)과 측근(102)을 갖는 식물체(100)를 육성한다. 수경재배 장치(1)는, 지지부(11)(11a, 11b)와, 주근 관수부(12, 13)와, 측근 관수부(30, 31, 32, 33)와, 제어부(3)를 갖는다.
지지부(11)는 식물체(100)를 지지한다. 이 지지부(11)는, 덮개부(11a)와 관통부(11b)를 갖는다. 이 지지부(11)는, 식물체(100)의 주근(101)을 측부로부터 지지한다. 도 1의 수경재배 장치(1)에 있어서, 지지부(11)는, 예를 들면 덮개부(11a)의 중심 위치에 관통부(11b)를 갖는 원주형의 스펀지가 사용 가능하다. 이로 인해 지지부(11)는, 스펀지와 식물체(100)의 마찰력으로 식물체(100)를 지지한다.
또한, 식물체(100)를 지지할 수 있는 것이면, 지상부를 끈 모양의 것으로 매다는 등, 지지부(11)의 수단은 가리지 않는다. 또한, 이 덮개부(11a)에는, 복수의 관통부(11b)가 설치되어 있어도 된다.
지지부(11)에 의해 지지되고 있는 식물체(100)는, 주근(101)의 상단이 덮개부(11a)로부터 노출되어 있다. 주근(101)의 상단에서는, 상방을 향해 식물체(100)의 줄기 및 잎(103)이 연장되어 있다. 수경재배 장치(1)의 상방에는 광원(2)이 설치되어 있다. 이 광원(2)은, 예를 들면 복수의 LED로 이루어진다. 줄기 및 잎(103)은, 광원(2)으로부터 나온 광(L)을 받아 광합성을 행하는 것이 가능해진다.
이 지지부(11)는, 재배조(30)의 상방에 지지부(11)를 배치하고 있다. 이 지지부(11)는, 식물체(100)의 주근(101)을 관통부(11b)에 의해 지지하고 있다. 이로 인해, 수경재배 장치(1)는, 지하부(B)를 재배하기 위해 대략 밀폐하여 지하부(B)를 수용하는 공간부(20)를 형성하고 있다.
주근 관수부는, 재배조(30) 내의 공간부(20)를 향해 주근(101)에 안개형으로 액체(미스트)(13a)를 분무함으로써 주근(101)(지하부(B))으로의 관수를 행한다. 주근 관수부는 부착부(12), 및, 분무부(13)를 갖는다.
부착부(12)는 재배조(30)의 내벽에 설치된다. 예를 들면 부착부(12)는, 재배조(30)의 사방 끝으로부터 중앙을 향해서 액체(13a)를 분무하는 구성이어도 된다. 또, 부착부(12)는, 분무부(13)가 주근(101)에 액체(13a)를 공급할 수 있으면 재배조(30)에 있어서의 임의의 높이 위치에 설치되어 있으면 된다. 부착부(12)에는, 1 또는 복수의 분무부(13)가 부착된다.
분무부(13)는 안개형의 액체(13a)를 분무한다. 분무부(13)는, 도시를 생략한 액체 공급 배관과 접속되어 있다. 분무부(13)는 액체 공급 배관으로부터 공급된 액체(13a)를 안개형(미스트형)으로 하여, 노즐부로부터 분사한다.
이 분무 방식으로서는, 고압 기체를 사용한 분무 타입이나, 초음파 미스트 등을 들 수 있다. 또한, 2유체 방식의 미스트에 의한 것이 바람직하지만, 1유체 방식의 미스트여도 된다. 또한, 그 이외의 NFT, DFT에 의한 것이어도 상관없다. 또한, 관수를 NFT, DFT에 의해 행하는 경우, 반드시 공간부(20)를 대략 밀폐계로 할 필요는 없지만, 지하부(B) 상태의 안정화를 위해서 대략 밀폐계로 하는 것이 바람직하다.
또한, 공간부(20)에는, 수분량을 검지하는 센서부(14)가 설치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 센서부(14)는, 지지부(11)의 지하부(B)측에 부착되어 있다. 또한, 센서부(14)는, 공간부(20) 내의 벽면, 바닥면, 천정면(지지부(11)의 바닥면)에 설치되어 있어도 된다. 또한, 센서부(14)는, 공간부(20) 내, 지지부(11), 또는, 식물체(100) 자신의 적어도 하나에 설치되어 있으면 된다. 즉, 센서부(14)는, 지하부(B) 또는 지하부(B) 주변에 있어서의 공간부(20)의 수분량을 검지할 수 있으면 된다. 센서부(14)에 의해 검출된 수분량은 제어부(3)에 공급된다.
또한, 재배조(30)에는, 공조 팬(41)이 설치되어 있다. 공조 팬(41)은, 재배조(30)에 있어서의 공간부(20)에 공기를 도입한다(공기 도입부). 또한, 공조 팬(41)은 제어부(3)에 의해서 제어된다. 이로 인해, 공조 팬(41)은 공간부(20) 내의 온도 및 습도를 제어하는 공조부로서도 기능한다.
또한, 도 1은 공조 팬(41)을 구비한 일례를 나타냈지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이 단순하게 공간부(20)의 주변의 외기를 도입해도 되고, 압축기와 에어 드라이어 등을 이용하여, 드라이 에어를 공간부(20)에 공급해도 된다.
제어부(3)는, 수경재배 장치(1)에 의해서 식물체(100)를 재배하기 위한 제어를 실시한다. 제어부(3)는, 예를 들면, 수경재배 장치(1)에 부속된 제어 기기여도 된다. 또, 제어부(3)는, 유저의 퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말 등이어도 된다. 또한, 제어부(3)는, 단일의 수경재배 장치(1) 및 광원(2)뿐만 아니라, 다수의 수경재배 장치(1) 및 광원(2)과 접속되어 있어도 된다.
제어부(3)는, 미리 메모리에 각 분무부(13)의 분무 간격 및 분무 시간을 나타내는 데이터를 기억하고 있다. 그리고 제어부(3)는, 도시를 생략한 타이머에 의해 계시되어 있는 시각에 기초하여 분무 간격으로 된 것을 판정한다. 이에 따라, 제어부(3)는, 미리 설정되어 있는 분무 시간에 걸쳐 각 분무부(13)로부터 분무를 행하게 한다. 이로 인해, 제어부(3)는, 원하는 분무부(13)로부터, 소정의 분무 간격, 분무 시간에 걸쳐, 액체(13a)를 주근(101)에 공급할 수 있다.
측근 관수부는, 측근(102)을 액체(110)에 담금으로써 측근(102)에의 관수를 행한다. 측근 관수부는, 재배조(30), 액체 도입 유로(31), 액체 배출 유로(32), 및, 순환 펌프(33)를 갖는다.
재배조(30)에는, 액체 도입 유로(31)로부터 도입된 액체(31a)를 모아둔다. 재배조(30)는, 주근(101)으로부터 신장하는 측근(102)을 담그는 용량 이상의 액체(110)를 모아둔다. 또, 재배조(30)는, 측근(102)에의 관수를 행하는 액체면이 주근(101)의 하단보다 하방에 위치하도록 액체(110)의 용량이 조정되고 있다. 이로 인해 액체면이 주근(101)에 닿아 버림에 따른 세근의 발생 및 주근(101)의 부패 등을 억제한다.
액체 도입 유로(31)에는, 측근(102)을 담그고 있는 액체(110)를 순환시키는 순환부로서의 순환 펌프(33)가 접속되어 있다. 이 순환 펌프(33)는, 제어부(3)의 제어에 따라 회전수가 조정된다. 순환 펌프(33)의 회전수를 조정함으로써, 액체 도입 유로(31)로부터 재배조(30)에 도입되는 액체(31a)의 양 및 액체 배출 유로(32)로부터 배출되는 액체(32a)의 양을 조정할 수 있다.
이로 인해, 재배조(30)에 있어서의 액체(110)의 순환량이 조정된다. 이 순환량은, 주근 관수부에 의해 주근(101)에 관수를 행하는 양보다 많게 하도록 조정된다. 이로 인해, 수경재배 장치(1)는, 주근(101)에 공급하는 액체량보다 많은 액체량에 의해 측근(102)에의 관수를 행한다. 또한, 재배조(30)의 액체(110)를 순환시키는 구성으로서는, 순환 펌프(33)뿐만 아니라, 재배조(30)를 기울이는 수단 등이어도 된다.
또한, 제어부(3)는, 광원(2)와 접속되어 있다. 광원(2)은, 제어부(3)에 의해 지상부(A)에 대한 조사 시간 등이 조정된다.
또한, 제어부(3)는, 공간부(20)에 있어서의 물리량(온도, 습도(수분량)를 포함한다)을 적절한 범위로 제어한다. 이 때문에, 제어부(3)는, 외기 도입부(센서부(14))로부터 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정한다. 이 때문에, 제어부(3)는, 공조부(센서부(14))를 구동시킨다. 이로 인해, 제어부(3)는, 센서부(14)에 의해 검지되는 수분량을 제어한다.
수분량의 제어를 위한 외기량 또는 외기 도입 시간은, 재배하는 식물체(100)의 종류 등에 따라 다르다. 구체적으로는, 식물체(100)에 따라 필요한 분무부(13)에 의한 관수량이 다르고, 또한, 식물체(100)가 자라기 때문에 적절한 지하부(B) 또는 지하부(B) 주위의 수분량이 다르다.
따라서, 제어부(3)는, 미리 설정된 식물체(100)에의 관수량, 적절한 수분량에 따라 외기량 및 외기 도입 시간을 제어한다. 이로 인해, 제어부(3)는 센서부(14)를 구동시켜, 공간부(20) 내를 적절한 수분량으로 조정한다.
이상과 같이, 이 수경재배 장치(1)는, 지상부(A)에서 합성한 양분을 지하부(B)에 축적하는 식물체(100)에 있어서 지하부(B)에 관수한다. 그리고, 수경재배 장치(1)는, 공간부(20)에 의해, 지하부(B)를 재배하기 위해 대략 밀폐 상태로 지하부(B)를 수용한다. 그 상태에서, 센서부(14)에 의해, 수경재배 장치(1)는, 지하부(B) 또는 지하부(B) 주변에 있어서의 공간부(20)의 수분량을 검지한다. 또한, 수경재배 장치(1)는, 공조 팬(41)을 구비함으로써, 공간부(20)에 외기를 도입하는 외기 도입부와, 공간부(20) 내의 온도 및 습도를 제어하는 공조부를 갖는다. 수경재배 장치(1)는, 외기 도입부로부터 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정하도록 공조 팬(41)을 구동시켜 센서부(14)에 의해 검지되는 수분량을 제어한다.
이로 인해, 수경재배 장치(1)는, 식물체(100)의 지하부(B)에 있어서의 환경을 보다 양호하게 할 수 있다. 예를 들면, 수경재배 장치(1)는, 지지부(11)에 의해 공간부(20)가 대략 밀폐 상태여도, 공간부(20)에 있어서의 습도가 높아지는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 지하부(B) 및 지하부(B)의 주위가 과습 상태가 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 수경재배 장치(1)는, 공간부(20) 내의 공조를 위해 공조 팬(41)을 설치하고 있다. 이로 인해 수경재배 장치(1)는, 효율적으로 공간부(20)에 있어서의 과습 상태를 억제할 수 있다.
상술한 수경재배 장치(1)에 있어서, 제어부(3)는, 공간부(20)에 있어서의 수분량을 소정량을 넘지 않도록 제어하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 제어부(3)는, 센서부(14)에 의해 검지한 수분량이 제1 소정치가 되었는지의 여부를 판정한다. 제어부(3)는, 센서부(14)에 의해 검지한 수분량이 제1 소정치가 된 경우에, 공조 팬(41)을 구동시킨다. 제어부(3)는, 센서부(14)에 의해 검출한 수분량이, 제1 소정치보다 작은 제2 소정치가 되었는지를 판정한다. 제어부(3)는, 센서부(14)에 의해 검출한 수분량이 제2 소정치가 될 때까지 공조 팬(41)으로부터 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정한다.
이 제1 소정치는, 식물체(100)를 육성할 경우에 있어서, 식물체(100)에 있어서 과습 상태가 되는 것을 막기 위한 공간부(20)의 수분량이다. 제2 소정치는, 식물체(100)를 육성하기 위한 바람직한 공간부(20)의 수분량이다. 이 제1 소정치 및 제2 소정치는, 식물체(100)마다에 따라 다르다. 따라서, 수경재배 장치(1)는, 예를 들면 식물체(100)의 육성자의 조작 등에 의해, 식물체(100)에 따른 제1 소정치 및 제2 소정치가 설정된다.
또한, 제어부(3)는, 분무부(13)에 의한 관수를 정지하고 있는 타이밍에 공조 팬(41)을 구동시켜 외기를 도입하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 수경재배 장치(1)는, 식물체(100)에의 관수 상태를 안정시킬 수 있다. 즉, 외기가 공간부(20)에 도입됨에 따라 미스트형의 액체(13a)가 비산하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 수경재배 장치(1)는, 셔터 기구를 설치해도 된다. 이 셔터 기구는, 미스트형의 액체(13a)가 비산하는 것을 억제하기 때문에, 외기가 직접 액체(13a)나 지하부(B)에 닿는 것을 차단하도록 구성된다. 이로 인해, 공조 팬(41)을 구동시킴에 따른 공간부(20) 내의 외기의 유출을 억제할 수 있다.
이러한 수경재배 장치(1)에 의하면, 공간부(20) 내의 수분량이 제1 소정치가 된 경우에 제2 소정치가 되도록 제어할 수 있다. 이로 인해, 이 수경재배 장치(1)는, 제어부(3)의 제어에 의해 공간부(20)의 수분량이 제2 소정치가 되도록 공조 팬(41)을 제어할 수 있다. 따라서, 이 수경재배 장치(1)에 의하면, 공간부(20) 내가 과습 상태가 되는 것을 정밀도 좋게 억제할 수 있다.
또한, 이 수경재배 장치(1)에 있어서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 공간부(20)에 개구부(42)를 설치하고 있어도 된다. 이 개구부(42)는, 공간부(20)의 벽면에 설치되어 있다. 또한, 개구부(42)는, 공간부(20)의 벽면에 한정되지 않고, 지지부(11)에 설치되어 있어도 된다.
이러한 수경재배 장치(1)는, 개구부(42)로부터, 공간부(20) 내의 수분을 포함하는 공기를 공간부(20)의 밖으로 배기한다. 개구부(42)는, 자연스럽게 공간부(20)로부터 수분을 배출할 수 있다. 따라서, 이 수경재배 장치(1)에 의하면, 공간부(20)에 있어서의 수분량이 과다해지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상술의 실시 형태는 본 발명의 일례이다. 이 때문에, 본 발명은, 상술의 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 이 실시의 형태 이외여도, 본 발명과 관련된 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위이면, 설계 등에 따라 여러 가지의 변경이 가능한 것은 물론이다.
일본국 특허출원2013-189512호(출원일:2013년 9월 12일)의 전 내용은, 여기에 원용된다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 지하부를 수용하고 있는 공간부에 외기를 도입하므로, 식물의 지하부에 있어서의 환경을 보다 양호하게 할 수 있다.
A:지상부 B:지하부
1:수경재배 장치 3:제어부
14:센서부 20:공간부
41:공조 팬 42:개구부
100:식물체

Claims (4)

  1. 지상부에서 합성한 양분을 지하부에 축적하는 식물을 육성하기 위해 상기 지하부에 관수하는 수경재배 장치로서,
    대략 밀폐 상태로 상기 지하부를 수용하는 공간부와,
    상기 지하부 또는 상기 지하부 주변에 있어서의 상기 공간부의 수분량을 검지하는 센서부와,
    상기 공간부에 외기를 도입하는 외기 도입부와,
    상기 공간부 내의 온도 및 습도를 제어하는 공조부와,
    상기 외기 도입부로부터 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정하도록 상기 공조부를 구동시켜 상기 센서부에 의해 검지되는 수분량을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수경재배 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 센서부에 의해 검지한 상기 수분량이 제1 소정치가 된 경우에는, 상기 공조부를 구동시켜, 상기 제1 소정치보다 작은 제2 소정치가 될 때까지 상기 외기 도입부로부터 상기 공간부에 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 수경재배 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 외기 도입부는, 상기 공간부에 설치한 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수경재배 장치.
  4. 지상부에서 합성한 양분을 지하부에 축적하는 식물을 육성하기 위해 상기 지하부에 관수하는 수경재배 방법으로서,
    상기 지하부를 재배하기 위해 대략 밀폐 상태로 상기 지하부를 수용하는 공간부에 있어서, 상기 지하부 또는 상기 지하부 주변의 수분량을 검지하고,
    상기 공간부에 외기를 도입하는 외기 도입부로부터 도입하는 외기량 또는 외기 도입 시간을 조정하여, 상기 수분량을 제어하는 것을 특징으로 하는 수경재배 방법.
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