KR20170000080A - 초음파 수분에 의한 이동식 농법 장치 - Google Patents

초음파 수분에 의한 이동식 농법 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양액표면에 일정한 높이로 떠 있는 초음파 발생 장치를 이용하여 지속적으로 양액을 식물뿌리에 분무 공급시키는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치에 관한 것이다.
본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 식물이 고정 및 성장하는 각각의 하우징부 하부에 상대적으로 작은 크기의 수조를 부착하여 상기 수조로부터 하우징부 내부의 식물 뿌리에 환기팬 없이도 양액을 직접 분무 전파할 수 있다. 본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 상기 수조에 일정 수위를 유지하면서 초음파를 지속적으로 분무할 수 있으므로 장치의 이동 중에도 양액 미세입자를 발생시킬 수 있다.
작업자는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치를 이용하여 작물 재배는 온실에서 수행한 후 레일을 따라 상기 장치를 쾌적한 환경의 실내(공장)에서 이동시켜 작물을 수확할 수 있다
본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 간단한 구조로 다층화되어 있어 제조 및 설치가 쉬우며, 예산절감 효과가 크다. 따라서, 본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 대규모 농업 시설을 위한 시스템으로 사용될 수 있다.

Description

초음파 수분에 의한 이동식 농법 장치{MOVABLE FARMING EQUIPMENT USING ULTRASONIC ATOMIZING PARTICLES}
본 발명은 초음파 수분에 의한 이동식 농법 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수표면에 일정한 높이로 떠 있는 초음파 발생 장치를 이용하여 지속적으로 양액을 식물뿌리에 분무 공급시키는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치에 관한 것이다.
산업화가 광범위하게 진행됨에 따라 중금속이나 방사선 물질이 토양 속에 흡수되어 토양을 오염시키고 있다. 중금속이나 방사선 물질이 함유된 토양에서 재배된 작물이 인체에 위해를 가하는 경우가 점차 증대할 것으로 예상된다. 또한, 토양을 통해 작물을 재배하기 위해서는 트랙터 등 장비나 비닐깔기, 제초 작업 등 많은 노동력이 필요하다.
최근에는 이러한 토양을 통한 재배의 문제점을 해결하기 위해 수경재배가 확산되고 있다. 일반적으로, 수경재배(水耕栽培)는 흙을 사용하지 않고 식물체를 지지할 수 있는 인공배지나 용기를 이용하여 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액을 이용하여 식물을 키우는 방법이다. 수경재배는 뿌리의 상태와 성장모습을 직접 관찰할 수 있고, 오염되지 않은 깨끗한 채소나 식물을 연속해서 생산해낼 수 있다.
하지만, 이러한 수경재배 장치는 작물의 뿌리가 영양액에 상시 담겨진 상태로 영양분을 공급받도록 되어 있어 뿌리의 호흡작용을 저해하여 뿌리 부분이 부패하여 작물의 성장이 극히 저조한 문제점이 있었다. 또한, 영양액의 흐름이 매우 완만하고 영양액의 수면과 재배판의 이격공간이 매우 협소하여 환기성이 불량하게 되고 이로 인해 하절기와 같은 고온기에는 영양액 및 재배판 저부의 공간의 온도가 과도하게 상승되어 각종 병균의 활동 조건을 양호하게 하여 작물의 뿌리가 괴사되거나 병충해를 입기 쉬우며, 이를 방지하기 위해서 별도의 열교환기 설치 등의 온도조절 작업이 요구되어 시설비의 증가로 인해 채산성이 악화되는 문제가 있었다.
상기 문제점을 해결하고자, 등록특허 10-1477087호에는 영양액을 초음파 분해하여 미세입자로 분무하는 분무 수경재배 장치를 개시하고 있다. 하지만, 상기 등록특허는 수경 장치 대비 수조의 크기가 상대적으로 크므로 이동성이 매우 떨어지고 대량 생산을 위해서는 수조 및 수경 장치의 부피가 크게 증가하고 이에 따른 설치비용 및 에너지 비용도 크게 증가하는 문제점이 있다. 또한, 상기 등록특허는 하단에 위치한 수조에서 초음파를 발생시켜 환기팬을 이용해 미세 입자를 전파하고 있는데, 환기팬을 구동하기 위한 비용이 증가하고, 최상단으로 전파된 미세입자 중 일부는 하강하여 그 하단에 위치하는 재배 작물의 잎이나 줄기에 부착되어 양액이 낭비되고 잎의 광합성 작용을 저해하는 문제점이 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 수조의 크기를 줄이고 환기팬 없이도 양액 미세입자를 뿌리로 전파할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 양액을 효율적으로 분무 전파하고 이를 회수할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 대량 재배가 가능하도록 구조가 간단하고 이동이 자유로우며 에너지 비용을 낮춘 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
작물이 고정되는 상판과 액체가 흘러내릴 수 있도록 경사면을 가진 하판을 포함하여 형성된 하우징부 ;
상기 하우징부의 하판 일측에서부터 아래로 돌출 연장되어 양액을 공급받아 저장하는 수조부 ; 및
상기 수조부 내부에 위치하여 양액면에 일정 높이로 뜨는 부력부재와 상기 부력부재에 고정된 하나 이상의 압전소자를 포함하여 미세 양액 입자를 발생시키는 부력 초음파부를 포함하고,
상기 미세 양액 입자는 수조부 상부와 연통된 상기 하우징부로 전파되어 상기 하우징부 상판 아래로 성장하는 작물의 뿌리로 공급되는 것을 특징으로 하는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치에 관계한다.
본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 식물이 고정 및 성장하는 각각의 하우징부 하부에 상대적으로 작은 크기의 수조를 부착하여 상기 수조로부터 하우징부 내부의 식물 뿌리에 환기팬 없이도 양액을 직접 분무 전파할 수 있다.
본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 상기 수조에 일정 수위를 유지하면서 초음파를 지속적으로 분무할 수 있으므로 장치의 이동 중에도 양액 미세입자를 발생시킬 수 있다.
작업자는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치를 이용하여 작물 재배는 온실에서 수행한 후 레일을 따라 상기 장치를 쾌적한 환경의 실내(공장)에서 이동시켜 작물을 수확할 수 있다. 즉, 기존 온실은 낮에 온도가 매우 높아 수확이 매우 힘들었으나, 본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치를 이용하면 쾌적한 환경의 실내(공장)로 이동하여 수확이 가능하므로 농촌의 고령화 어르신들도 쉽게 작물 수확을 할 수 있다.
본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 간단한 구조로 다층화되어 있어 제조 및 설치가 쉬우며, 예산절감 효과가 크다. 따라서, 본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 대규모 농업 시설을 위한 시스템으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구현예인 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 평면도이다.
도 4는 도 1에서 수조부를 확대한 것이다.
도 5는 상기 단위 이동 유닛(200)들이 레일 상에 위치되어 있는 것을 보여주는 개략도이다.
도 1은 본 발명의 일구현예인 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치의 정면도이다. 도 2는 도 1의 측면도이다. 도 3은 도 1의 평면도이다. 도 4는 도 1에서 수조부를 확대한 것이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치는 하우징부(10), 수조부(20) 및 부력 초음파부(30)을 포함한다.
상기 하우징부(10)는 작물이 고정되는 상판(11)과 액체가 흘러내릴 수 있도록 경사면(121)을 가진 하판(122)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 하우징부(10)는 측벽(13)을 구비하여 햇빛이 차단될 수 있는 내부 밀폐 공간을 제공할 수 있다. 즉, 상기 하우징부(10) 내부는 뿌리가 성장하는 암실을 형성한다. 다만, 상기 하우징부(10)는 미세 홀이나 틈을 구비하여 공기의 유출입이 가능하도록 한다.
도 2를 참고하면, 상기 하우징부(10)의 상판(11)에 작물의 뿌리가 고정될 수 있는 홀(111)이 복수 개 형성되어 있다. 상기 하우징부의 상판 형상은 사각형상, 원형 등 다양하게 제조될 수 있다. 또한, 도 2와 도 3을 참고하면, 상기 하우징부(10)의 상판 크기가 6000mm × 1,100mm로 제시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하우징부(10)의 하판(12)은 액화된 양액이 상기 수조부(20)로 흘러내릴 수 있는 내부 경사면(121)을 구비한다.
도 1과 같이, 하우징부 내부에 내부 경사면(121)을 별도로 구비할 수 있다. 한편, 내부 경사면(121) 없이 하판(12)을 소정 각도로 경사지게 형성할 수 있다.
상기 수조부(20)는 상기 하우징부의 하판(12) 일측에서부터 아래로 돌출 연장되어 양액을 공급받아 저장한다. 상기 수조부의 상면은 개방되고 상기 하우징부의 하판과 연통된다.
상기 수조부와 상기 하우징부를 일체로 형성할 수 있으며, 또한, 하우징부의 하판에 홀을 형성하고 여기에 상기 수조부를 체결하는 방식으로도 제조할 수 있다.
도 1과 같이, 상기 수조부(20)가 상기 하우징의 중앙 아래에 위치되도록 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 수조부(20)가 상기 하우징(10)의 일단부에 형성되거나 양 단부에 각각 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 경사면은 상기 수조부(20)로 양액이 흘러내릴 수 있도록 적절히 조절될 수 있다.
상기 수조부(20)의 상부 면적이 상기 하우징부(10)의 상판 단면적 크기에 비해 10배 ~100배 범위로 작을 수 있으며, 바람직하게는 20~50배, 더욱 20~30 배 범위로 작을 수 있다.
본 발명은 작은 크기의 수조부(20)를 각각의 하우징 하부에 부착하여 설치하므로 장치의 전체적인 부피를 축소시킬 수 있다.
상기 하우징의 부피나 단면적, 압전소자의 개수나 용량을 고려하여 상기 수조부(20)를 두 개 이상 설치할 수도 있다.
상기 부력 초음파부(30)는 상기 수조부(20) 내부에 위치하여 양액면에 일정 높이로 뜨는 부력부재(31)와 상기 부력부재에 고정된 하나 이상의 압전소자(32)를 포함하여 미세 양액 입자를 발생시킨다.
상기 부력부재(31)는 내통(311)과 테두리부(32)를 포함한다.
상기 내통(311)의 바닥에는 양액이 유입되는 하나 이상의 홀(3111)이 형성된다. 상기 내통(311)은 소정 높이를 가져 상기 홀(3111)로부터 유입되는 양액을 그 내부에 일정 높이로 채울 수 있다.
상기 내통(311)의 바닥에는 상기 압전소자(32)가 설치되므로, 결과적으로, 상기 압전소자는 양액이 내통에 채워지는 높이만큼 양액에 잠겨 위치한다. 상기 내통은 플라스틱류나 금속으로 제조될 수 있다.
상기 압전소자가 상기 양액에 10mm 미만, 바람직하게는 5~8mm 깊이로 잠겨 발진하는 것이 분무 효과가 좋다.
상기 테두리부(32)는 상기 내통(31)을 둘러싸고 부력을 받기 쉬운 재질로 형성될 수 있다. 상기 테두리부(32)에 의해 상기 내통(31)을 포함한 부력부재(30)가 양액 표면에 일정 높이로 떠 있을 수 있다. 상기 테두리부(32)는 고무발포제품 등을 사용할 수 있다.
상기 농법 장치는 상기 수조부(20)에 양액을 공급하는 양액 공급부 (60) 및 상기 수조부(20) 내의 양액의 높이를 일정범위로 유지하는 수위조절부(70)를 포함할 수 있다.
상기 양액 공급부(60)는 배관이나 호스 등 다양한 설비를 이용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 장치는 양약 원액과 물을 소정 비율로 혼합하는 양액 저장조(도면 미표시)를 구비하고, 상기 양액 저장조로부터 상기 양액 공급부(60)를 통해 상기 수조부(20)로 양액을 공급할 수 있다.
상기 수위 조절부(70)는 양액의 수위가 일정 범위에 있도록 양액 공급을 조절할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수위조절부(70)로서 부레를 사용하여 양액이 최대 레벨에 도달하였을 경우 양액 공급부(60)를 차단하고, 양액이 최소 레벨인 경우 양액 공급부(70)를 개방할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 수위 조절부(70)는 수위 감지 센서 및 차단밸브를 구비하여 상기 양액 저장조로부터 유입되는 양액의 수위를 제어할 수 있다.
본 발명의 농법 장치는 제어모듈(도면 미표시)을 구비하여 상기 수위조절부(70)의 차단밸브 개폐나 압전소자의 온 오프, 압전소자의 주파수 세기 등을 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 제어모듈은 상기 하우징 내에 설치된 온도센서나 습도센서의 정보를 제공받아 상기 압전소자의 온 오프나 주파수 세기를 제어할 수 있다.
상기 농법장치는 상기 하우징의 양단 측면에 서로 마주보며 위치하는 스피커(80)를 포함할 수 있다. 이 스피커는 하이 임피던스(Hi Impedance) 출력선 구조를 가질 수 있다. 이 하이 임피던스 구조는 설치가 쉽고 사후관리가 쉽다. 상기 스피커(80)에서 진동 발생된 음압이 무중력 상태인 미세 양액 입자에 진동을 주어 작물 뿌리에 빨리 흡착할 수 있는 흡착 에너지를 제공한다. 상기 스피커(80)는 주파수가 65Hz~300Hz 범위의 음파를 발생할 수 있다. 또한, 음파의 음압은 50~80 데시벨(dB) 정도로 조절할 수 있다.
상기 압전소자(32)는 상기 부력부재(31)의 작용으로 물에 소정 깊이로 잠긴 상태에서 최소레벨과 최대 레벨 사이로 상하 이동하면서 진동함으로서 미세한 양액 입자를 발생시켜 하우징 내부로 발산시킬 수 있다.
상기 압전소자(32)가 항상 양액에 소정 깊이로 잠겨 있고, 자동으로 양액이 지속적으로 공급되므로 상기 압전소자(32)는 지속적으로 미세 양액미세 입자를 발생시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 부력 초음파부(30)가 각각의 하우징부에 설치되어 있고 지속적으로 미세입자를 발생시키므로 미세입자 농도구배를 이용하여 하우징부 내부 전체에 미세입자를 공급할 수 있다.
상기 농법장치는 복수개의 하우징부를 소정 간격으로 이격하여 층상으로 고정하는 프레임부(40)와 상기 프레임부 하단에 고정되는 레일 이동용 바퀴(50)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 3개의 초음파농법장치(100)가 층상으로 형성되어 하나의 단위 이동 유닛(200)을 형성한다. 상기 단위 이동 유닛(200)은 상기 프레임부(40)에 의해 지지 및 고정되고, 상기 바퀴(50)로 이동이 가능하다.
도 5는 상기 단위 이동 유닛(200)들이 레일 상에 위치되어 있는 것을 보여준다. 상기 단위 이동 유닛(200)은 레일(300)을 통해 비닐 하우스(미도시)와 실내공장(미도시)으로 자유롭게 이동이 가능하다.
도 5를 참고하면, 상기 단위 유닛(200)에 적층되어 있는 농법장치(100)들은 하우징부, 수조부 및 부력 초음파부를 각각 포함하고 있으므로 하나의 완결적인 작물 재배 프로세스를 수행할 수 있으므로 작물 성장을 균일하게 제어할 수 있으며, 더 나아가 상기 단위 유닛(200)의 개수를 원하는 개수 만큼 임의로 늘릴 수 있으므로 대량 재배가 가능하다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.
10 : 하우징부 20 : 수조부
30 : 부력 초음파부 40 : 프레임
50 : 바퀴 60 : 양액 공급부
70 : 수위 조절부 80 : 스피커
100 : 농법장치 200 : 단위 이동 유닛
300 : 레일

Claims (5)

  1. 작물이 고정되는 상판과 액체가 흘러내릴 수 있도록 경사면을 가진 하판을 포함하여 형성된 하우징부 ;
    상기 하우징부의 하판 일측에서부터 아래로 돌출 연장되어 양액을 공급받아 저장하는 수조부 ; 및
    상기 수조부 내부에 위치하여 양액면에 일정 높이로 뜨는 부력부재와 상기 부력부재에 고정된 하나 이상의 압전소자를 포함하여 미세 양액 입자를 발생시키는 부력 초음파부를 포함하고,
    상기 미세 양액 입자는 수조부 상부와 연통된 상기 하우징부로 전파되어 상기 하우징부 상판 아래로 성장하는 작물의 뿌리로 공급되는 것을 특징으로 하는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 농법장치는
    복수개의 하우징부를 소정 간격으로 이격하여 층상으로 고정하는 프레임부 ; 및
    상기 프레임부 하단에 설치되어 레일을 통해 이동가능한 바퀴를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 농법 장치는
    상기 수조부에 양액을 공급하는 양액 공급부 및 상기 수조부 내의 양액의 높이를 일정범위로 유지하는 수위조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부력부재는 상기 압전소자가 바닥에 설치되고, 양액이 유입되는 하나 이상의 홀을 바닥에 구비하는 내통과 상기 내통을 둘러싸고 부력을 받기 쉬운 재질로 이루어진 테두리부를 포함하고, 상기 홀을 통해 양액이 상기 내통으로 유입되어 상기 압전소자가 양액에 소정 깊이로 잠겨 있는 것을 특징으로 하는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 농법장치는 상기 하우징의 양단에 서로 마주보며 위치하는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 수분에 의한 이동식 농법장치.
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