KR20170034584A - 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물뿌리를 양액과 공기에 번갈아 반복 노출시키는 식물재배방법 및 장치에 관한 것으로서, 식물의 뿌리가 위치된 식물수용공간에 양액을 공급하는 단계; 양액이 소정 수위에 도달하면, 양액을 상기 소정 수위에 형성된 수위조절구를 통해 상기 식물수용공간의 외부로 배출시켜 상기 소정 수위를 유지하는 단계; 및 양액의 공급을 차단하고, 상기 식물수용공간에서 상기 수위조절구보다 아래에 위치된 양액배출구로 양액을 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법 및 장치{Method and Apparatus for growing plant by providing nutrient solution and air alternately}

본 발명은 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법 및 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 식물뿌리를 양액과 공기에 번갈아 반복 노출시키는 식물재배방법 및 장치에 관한 것이다.

식물재배법 중에서 뿌리에 양액을 분무해서 공급하는 분무재배법은 일반 수경재배법에 비하여 200%-300%의 성장 및 열매의 증수효과가 있다. 이러한 분무재배법은 분무기를 사용해 영양분을 뿌리에 적셔 주면서 뿌리에 비료성분 공급과 함께 충분한 산소 공급을 하기 때문에 식물의 성장이 촉진된다.

그러나, 이러한 분무배재법은 시설비가 많이 들고 정전이나 기기고장에 따른 피해가 크기 때문에 실제 시설농장에서는 활용되지 못하고 조직배양 등 소규모로 이용되고 있다. 뿌리가 공중에 매달려있기 때문에, 분무가 중단되면 단시간에 농장 전체의 식물이 말라 죽기 때문이다.

따라서, 분무재배법의 효과를 달성하면서, 설비를 간소화할 수 있도록 하는 연구가 진행되어 왔다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0129507호 (2010년12월09일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0037376호 (2011년04월13일 공개)

본 발명에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법 및 장치는 식물뿌리를 양액과 공기에 번갈아 반복 노출시켜 식물의 고속성장과 생산량 증대를 달성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법은, 식물의 뿌리가 위치된 식물수용공간에 양액을 공급하는 단계; 양액이 소정 수위에 도달하면, 양액을 상기 소정 수위에 형성된 수위조절구를 통해 상기 식물수용공간의 외부로 배출시켜 상기 소정 수위를 유지하는 단계; 및 양액의 공급을 차단하고, 상기 식물수용공간에서 상기 수위조절구보다 아래에 위치된 양액배출구로 양액을 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 식물수용공간은 배지로 채워지는 것이 바람직하다.

상기 수위조절구에는 배지걸름부가 부착되어, 배지가 상기 수위조절구를 통해 배출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배장치는, 식물의 뿌리가 내부에 위치되는 제 1 식물수용부; 상기 제 1 식물수용부의 내부로 양액을 공급하는 제 1 양액공급부; 양액의 소정 수위에 대응되는 높이에 형성된 제 1 수위조절구를 포함하여, 양액이 상기 소정 수위에 도달하면, 상기 제 1 수위조절구를 통해 상기 제 1 식물수용부의 외부로 양액을 배출하는 제 1 수위조절부; 및 상기 제 1 수위조절구보다 낮은 높이에 형성된 제 1 양액배출구를 포함하여, 양액을 상기 제 1 양액배출구를 통해 상기 제 1 식물수용부의 외부로 배출하는 제 1 양액배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 식물수용부는 내부가 하이드로볼 같은 물빠짐이 좋은 배지로 채워지는 것이 바람직하다.

상기 제 1 수위조절구에는 배지걸름부가 부착되어, 배지가 상기 제 1 수위조절구를 통해 상기 제 1 식물수용부의 외부로 배출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

상기 제 1 식물수용부는 상부 중앙에 제 1 중앙개구가 형성되고, 상기 제 1 중앙개구 주변에 하나 이상의 제 1 식물삽입구가 형성되며, 상기 제 1 양액공급부는 상기 제 1 식물수용부의 바닥을 관통하는 제 1 수직파이프 및 상기 제 1 수직파이프의 내부에 위치한 호스를 포함하고, 상기 제 1 수위조절부와 상기 제 1 양액배출부는 상기 제 1 식물수용부의 바닥을 관통하는 제 1 파이프의 상부와 하부에 위치된 것이 바람직하다.

상기 제 1 양액공급부는 상기 제 1 식물수용부의 중앙에 위치되고, 상기 식물재배장치는, 상기 제 1 양액공급부를 중심으로 상기 제 1 식물수용부를 회전시키는 회전부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 식물재배장치는, 상기 제 1 양액공급부로 양액을 공급하는 시간과 상기 제 1 양액배출구를 통해 배출되는 시간을 조절하여 식물의 뿌리가 양액과 공기를 번갈아 접촉하도록 하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 식물재배장치는 식물의 뿌리가 내부에 위치되며, 상부 중앙에 제 2 중앙개구가 형성되고, 상기 제 2 중앙개구 주변에 하나 이상의 제 2 식물삽입구가 형성되며, 하부가 상기 제 1 중앙개구에 삽입되는 제 2 식물수용부; 상기 제 2 식물수용부의 바닥을 관통하는 제 2 수직파이프를 포함하며, 상기 제 1 양액공급부로부터 연장된 호스가 상기 제 2 수직파이프 내부에 위치되어, 상기 제 2 식물수용부의 내부로 양액을 공급하는 제 2 양액공급부; 양액의 소정 수위에 대응되는 높이에 형성된 제 2 수위조절구를 포함하여, 양액이 상기 소정 수위에 도달하면, 양액을 상기 제 2 수위조절구를 통해 상기 제 1 식물수용부로 배출하는 제 2 수위조절부; 및 상기 제 2 수위조절구보다 낮은 높이에 형성된 제 2 양액배출구를 포함하여, 양액을 상기 제 2 양액배출구를 통해 상기 제 1 식물수용부로 배출하는 제 2 양액배출부를 더 포함하되, 상기 제 2 수위조절부와 상기 제 2 양액배출부는 상기 제 2 식물수용부의 바닥을 관통하는 제 2 파이프의 상부와 하부에 위치되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 식물수용부는 길이 방향으로 연장된 베드이며, 상기 길이 방향을 따라 연장된 수평파이프가 위치되며, 상기 제 1 수위조절부 및 상기 제 1 양액배출부는 상기 수평파이프로부터 수직 연장된 수직파이프의 상부와 하부에 위치되고, 상기 수직파이프는 상기 길이 방향을 따라 하나 이상이 배열된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법 및 장치는 식물뿌리를 양액과 공기에 번갈아 반복 노출시켜 식물의 고속성장과 생산량 증대를 달성하는 효과를 제공한다.

본 발명에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법 및 장치는 식물뿌리에 양액과 공기를 번갈아 반복해서 공급하므로, 분무재배법에 버금가는 성장효과를 가지며, 시설비가 저렴하고, 분무 중단에 따라 식물이 말라죽는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 식물재배장치에 회전부가 설치된 것을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 식물재배장치를 2층으로 수직 결합한 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배장치를 도시하는 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법의 순서도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 식물재배방법은 양액 공급단계(S10), 양액 수위 유지단계(S20) 및 양액 배출단계(S30)를 포함하며, 이 단계 S10 내지 S30이 반복하여 이루어지는 것이 바람직하다.

먼저, 양액 공급단계(S10)는 식물의 뿌리가 위치된 식물수용공간에 양액을 공급하는 단계이며, 양액은 비료와 같은 영양분이 포함된 물을 가리킨다. 식물수용공간은 다양한 실시예를 포함할 수 있으며, 후술할 식물수용부 및 베드가 이에 해당한다. 식물수용공간은 식물의 뿌리가 위치될 수 있는 공간으로서, 식물수용공간에는 배지로 채워지는 것이 바람직하고, 식물의 뿌리는 배지로 덮이는 것이 바람직하다.

배지는 하이드로볼, 코크스, 마사토 등과 같이 흡수성과 보습성을 갖춘 인공 토양을 말하며 각각의 개체가 구멍이 숭숭하고 가벼운 것이 좋은 배지라 할 수 있다. 배지는 식물의 뿌리가 지지할 수 있는 버팀목 역할을 하면서, 양액이 없을 때도 그 자체 구멍에 보습하고 있던 양액을 식물에 공급하게 된다.

다음으로, 양액의 수위 유지단계(S20)가 수행된다. 양액 수위 유지단계(S20)는 식물수용공간으로 공급되는 양액이 소정 수위에 도달하면, 소정 수위에 형성된 구멍인 수위조절구를 통해 양액을 식물수용공간의 외부로 배출하는 단계이다. 수위조절구로 인해, 양액이 공급되고 있는 동안 양액의 수위는 소정 수위로 유지될 수 있게 되며, 수위조절구를 통해 배출된 양액은 양액저장탱크로 회수된다. 양액저장탱크로 배지가 배출되는 것을 방지하기 위하여, 수위조절구에는 배지걸름부가 부착될 수 있으며, 거름망이 바람직하다.

다음으로, 양액 배출단계(S30)가 수행된다. 양액 배출단계(S30)는 양액의 수위를 유지하며 소정 시간 동안 식물의 뿌리에 양액을 공급한 후에, 양액의 공급을 차단하면, 식물수용공간에서 수위조절구보다 아래에 위치된 구멍인 양액배출구를 통해 양액이 식물수용공간의 외부로 배출되는 단계이다.

양액은 양액배출구를 통해 식물수용공간의 외부로 배출되고, 이에 따라 양액배출구의 높이와 같은 수위를 가지게 되며, 식물뿌리는 공기에 노출되게 된다. 식물수용부에 배지가 채워진 경우에, 식물뿌리는 배지가 보습하고 있는 양액을 섭취하는 동시에 배지 공극 사이의 공기에도 노출되어, 비료와 수분의 부족함은 없으면서도 산소도 많이 공급받게 되는 효과를 가지게 된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법은 상기 단계 S10 내지 S30을 반복하여 식물의 고속성장과 생산량 증대를 달성할 수 있게 된다. 예를 들어, 10분동안 양액을 공급해서 식물뿌리에 영양분, 즉 비료를 공급하고 30분동안 양액 공급을 중단하는 과정을 반복할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배장치를 도시한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 식물재배장치(100)는 제 1 식물수용부(110), 제 1 양액공급부(120), 제 1 수위조절부(130) 및 제 1 양액배출부(140)를 포함한다.

제 1 식물수용부(110)는 식물(3)의 뿌리가 내부에 위치되도록 하는 공간이 형성된 부재이며, 제 1 식물수용부(110)의 상부 중앙에 제 1 중앙개구(112)가 형성되고, 제 1 중앙개구(112) 주변에는 하나 이상의 제 1 식물삽입구(114)가 형성되어, 식물(3)은 제 1 식물삽입구(114)들을 통과하여 제 1 식물수용부(110)에 삽입된다.

제 1 식물수용부(110)의 내부에는 양액(1)이 채워지게 되며, 제 1 식물수용부(110)의 내부는 양액(1) 외에 배지(2)로도 채워지는 것이 바람직하다.

제 1 식물수용부(110)의 바닥 중앙에는, 제 1 식물수용부(110)의 내부로 양액(1)을 공급하는 제 1 양액공급부(120)가 제 1 식물수용부(110)의 바닥을 관통하도록 위치된다. 제 1 양액공급부(120)는 제 1 식물수용부(110)의 바닥을 관통하는 제 1 수직파이프(121) 및 제 1 수직파이프의 내부에 위치하여 양액을 이동시키는 호스(122)를 포함하는 것이 바람직하다. 제 1 양액공급부(120)의 상측 종단에는 양액(1)의 배출 방향을 제 1 식물수용부(110)의 내부로 유도하는 U 자형으로 구부러진 제 1 안내관(125)이 부착되는 것이 바람직하다.

제 1 식물수용부(110)의 내부에는 제 1 수위조절부(130) 및 제 1 양액배출부(140)가 위치된다. 제 1 수위조절부(130) 및 제 1 양액배출부(140)는 각각 별개의 분리된 부재(예를 들어, 제 1 식물수용부(110)의 바닥을 관통하는 2개의 파이프)로서 제 1 식물수용부(110)의 내부에 위치될 수도 있고, 제 1 수위조절부(130) 및 제 1 양액배출부(140)가 제 1 식물수용부(110)의 내부에서 하나의 파이프를 구성하며 위치될 수도 있다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 것처럼, 제 1 식물수용부(110)의 바닥을 관통하는 제 1 파이프(150)의 상부에 제 1 수위조절부(130)가 형성되고, 제 1 파이프(150)의 하부에는 제 1 양액배출부(140)가 형성된 구성을 예로 들어 설명한다.

제 1 수위조절부(130)는 양액(1)이 제 1 식물수용부(110) 내에서 소정 수위에 도달하면 제 1 식물수용부(110)의 외부로 배출되도록 소정 수위에 대응되는 높이에 형성된 제 1 수위조절구(131)를 포함한다. 제 1 양액공급부(120)로부터 양액(1)이 중단 없이 공급되어 제 1 식물수용부(110)의 내부에서 양액(1)의 수위가 높아져도, 제 1 수위조절구(131)에 양액(1)의 수위가 도달하면, 양액(1)은 제 1 수위조절구(131)로 들어가게 되고, 제 1 식물수용부(110)의 외부로 배출되므로, 양액(1)의 수위는 제 1 수위조절구(131)의 높이와 수평으로 유지가 된다.

제 1 수위조절구(131)를 통해 제 1 식물수용부(110)의 외부로 배출된 양액(1)은 양액저장탱크(300)로 저장되고, 펌프에 의해 다시 제 1 양액공급부(120)를 통해 제 1 식물수용부(110)의 내부로 공급된다.

제 1 수위조절구(131)에는 제 1 배지걸름부(132)가 부착되어, 배지(2)가 제 1 수위조절구(131)를 통해 제 1 식물수용부(110)의 외부로 배출되어 양액저장탱크(300)로 이동하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 제 1 배지걸름부(132)로는 거름망 등이 사용될 수 있다.

제 1 양액배출부(140)는 제 1 수위조절부(130)가 상부에 위치한 제 1 파이프(150)의 하부에 위치한다. 제 1 양액배출부(140)는 제 1 수위조절구(131)보다 낮은 높이에 형성된 제 1 양액배출구(141)를 포함한다. 제 1 식물수용부(110)의 내부에 채워지는 양액(1)은 제 1 양액배출구(141)를 통해 항상 제 1 식물수용부(110)의 외부로 배출되며, 양액(1)의 공급이 중단되면, 제 1 식물수용부(110)에 채워진 양액(1)이 제 1 양액배출구(141)를 통해 계속 배출됨에 따라 수위가 점점 낮아지며, 양액(1)의 수위는 제 1 양액배출구(141)의 높이로 유지된다. 제 1 양액배출구(141)는 작은 구멍으로 형성하는 것이 바람직하고, 제 1 양액배출구(141)에도 배지(2)의 배출을 방지하는 거름 수단이 구비될 수 있다.

제 1 양액배출부(140)를 통해 양액(1)이 배출되어 양액(1)의 수위가 제 1 양액배출구(141) 높이만큼 내려간 상태에서는 식물(3)은 배지(2) 공극 사이에 채워진 공기에 노출되게 되며, 이와 동시에 배지(2)가 보습하고 있는 양액을 섭취할 수 있게 된다. 이에 따라, 식물(3)은 비료와 수분의 부족함은 없으면서 산소를 많이 공급받게 되는 효과를 가지게 된다.

양액(1)의 공급 시간과 양액(1)의 공급 중단 시간은 제어부(미도시)에 의해 설정되며, 제어부는 설정된 시간에 따라 펌프를 작동 및 중단시켜 양액저장탱크(300)로부터 제 1 양액공급부(120)를 통해 제 1 식물수용부(110)의 내부로 양액(1)을 공급하거나, 그 공급을 중단하거나 하게 된다. 예를 들어, 5분간 양액(1)이 제 1 식물수용부(110)로 공급되어 제 1 식물수용부(110)를 채운 후에, 펌프 가동을 20분간 중단시켜 양액(1) 공급을 중단 시키는 것을 반복하는 방식이 사용될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 식물재배장치를 올려놓고 회전시킬 수 있는 회전부가 설치된 것을 도시하는 도면이다.

회전부(400)는 회전기어(410), 웜기어(420) 및 모터(430)을 포함하며, 식물(3)이 햇빛을 골고루 받을 수 있도록 제 1 식물수용부(110)를 회전시키는 기능을 수행한다.

회전기어(410)는 제 1 식물수용부(110)의 하부를 삽입시킬 수 있고, 톱니 형태로 제 1 식물수용부(110)의 하부 외주면을 따라 위치된다. 제 1 식물수용부(110)와 회전기어(410)는 양액저장탱크(300) 위에서 회전되는 것이 바람직하며, 제 1 식물수용부(110)는 그 하부가 양액저장탱크(300)에 회전 가능하게 삽입되며, 제 1 양액배출부(140)로부터 배출된 양액은 양액저장탱크(300)로 낙하한다.

웜기어(420)는 양액저장탱크 위에서 회전기어(410)에 맞물리며, 모터(430)와 연결된다. 모터(430)가 웜기어(420)을 회전시키면, 웜기어가 회전기어를 회전시키고, 회전기어(410)는 제 1 식물수용부(110)의 중심 수직축을 중심으로 화살표 또는 그 반대 방향으로 회전하게 된다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 식물재배장치를 2층으로 수직 결합한 상태를 도시한 도면이다.

제 1 식물재배장치(100)의 상부에 동일한 구성의 제 2 식물재배장치(200)가 결합된 구조가 가능하며, 동일한 결합 방식으로 2층 이상의 다층 수직 결합도 가능하다.

제 1 식물재배장치(100)는 앞에서 설명한 바와 같고, 제 2 식물재배장치(200)는 제 2 식물수용부(210), 제 2 양액공급부(220), 제 2 수위조절부(230) 및 제 2 양액배출부(240)을 포함한다.

제 2 식물수용부(210)의 내부 공간에는 식물의 뿌리가 위치되며, 제 2 식물수용부(210)의 상부 중앙에는 제 2 중앙개구(212)가 형성되고, 제 2 중앙개구(212) 주변에는 하나 이상의 제 2 식물삽입구(214)가 형성되어, 식물은 제 2 식물삽입구(214)들을 통과하여 제 2 식물수용부(210)에 삽입된다.

제 2 식물수용부(210)의 내부에는 제 2 식물수용부(210)의 바닥 중앙을 관통하여 양액을 공급하는 제 2 양액공급부(220)가 위치된다. 제 2 양액공급부(220)는 제 2 식물수용부(210)의 바닥을 관통하는 제 2 수직파이프(221)를 포함하며, 제 1 양액공급부(120)로부터 연장된 호스(122)가 제 2 수직파이프(221)의 내부에 위치되는 것이 바람직하다. 제 2 양액공급부(220)에 의해 공급된 양액(1)이 제 2 식물수용부(210)의 내부에 채워지게 되며, 제 2 식물수용부(210)의 내부는 양액(1) 외에 배지(2)로 채워지는 것이 바람직하다.

제 1 양액공급부(120)의 상부에 결합되었던 U 자형으로 구부러진 제 1 안내관(125)은 제 2 양액공급부(220)와의 결합을 위해 제거되는 것이 바람직하고, 제 2 양액공급부(220)의 상측 종단에 양액(1)의 배출 방향을 제 2 식물수용부(210)의 내부로 유도하는 U 자형으로 구부러진 제 2 안내관(225)이 부착되는 것이 바람직하다.

제 2 식물수용부(210)의 하부는 제 1 중앙개구(112)에 삽입됨으로써, 제 1 식물수용부(110)와 제 2 식물수용부(210)가 결합되며, 제 1 양액공급부(120)는 제 2 양액공급부(220)와 연결되어 양액(1)이 이동 가능한 상태가 된다. 이에 따라, 제 1 양액공급부(120)에 의해 공급되는 양액(1)이 제 1 식물수용부(110)에 바로 채워지는 것이 아니라, 제 2 식물수용부(210)에 먼저 채워지고, 제 2 수위조절구(231) 및 제 2 양액배출구(241)로 유입된 양액이 제 2 파이프(250)를 통과하여, 제 1 식물수용부(110)로 낙하하게 된다. 이렇게 제 2 식물수용부(210)로부터 배출된 양액(1)이 제 1 식물수용부(110)에 채워지며 양액(1)의 수위는 제 1 수위조절부(130)에 의해 조절되며, 제 1 수위조절구(131) 및 제 1 양액배출구(141)를 통해 제 1 식물수용부(110)의 외부, 즉 양액저장탱크(300)로 배출된다.

제 2 식물수용부(210)의 내부에는 제 2 수위조절부(230) 및 제 2 양액배출부(240)가 위치된다. 제 2 수위조절부(230) 및 제 2 양액배출부(240)는 각각 별개의 분리된 부재(예를 들어, 제 2 식물수용부(210)의 바닥을 관통하는 2개의 파이프)로서 제 2 식물수용부(210)의 내부에 위치될 수도 있고, 제 2 수위조절부(230) 및 제 2 양액배출부(240)가 제 2 식물수용부(210)의 내부에서 하나의 파이프를 구성하며 위치될 수도 있다. 이하에서는 도 4에 도시된 것처럼, 제 2 식물수용부(210)의 바닥을 관통하는 제 2 파이프(250)의 상부에 제 2 수위조절부(230)가 형성되고, 제 2 파이프(250)의 하부에는 제 2 양액배출부(240)가 형성된 구성을 예로 들어 설명한다.

제 2 수위조절부(230)는 양액(1)이 제 2 식물수용부(210) 내에서 소정 수위에 도달하면 제 2 식물수용부(210)의 외부, 즉 제 1 식물수용부(110)로 배출되도록 소정 수위에 대응되는 높이에 형성된 제 2 수위조절구(231)를 포함한다. 제 2 양액공급부(220)로부터 양액(1)이 중단 없이 공급되어 제 2 식물수용부(210)의 내부에서 양액(1)의 수위가 높아져도, 제 2 수위조절구(231)에 양액(1)의 수위가 도달하면, 양액(1)은 제 2 수위조절구(231)로 흡입되고, 제 2 식물수용부(210)의 아래로 배출되므로, 양액(1)의 수위는 제 2 수위조절구(231)의 높이로 자동적으로 유지가 된다.

제 2 수위조절구(231)에는 제 2 배지걸름부(232)가 부착되어, 배지(2)가 제 2 수위조절구(231)를 통해 제 1 식물수용부(110)로 배출되어 양액저장탱크(300)로 이동하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 제 2 배지걸름부(232)로는 거름망 등이 사용될 수 있다.

제 2 양액배출부(240)는 제 2 파이프(250)의 하부에 위치한다. 제 2 양액배출부(240)는 제 2 수위조절구(231)보다 낮은 높이에 형성된 제 2 양액배출구(241)를 포함한다. 제 2 식물수용부(210)의 내부에 채워지는 양액(1)은 제 2 양액배출구(241)를 통해 항상 제 1 식물수용부(110)로 배출되며, 양액(1)의 공급이 중단되면, 제 2 식물수용부(210)에 채워진 양액(1)이 제 2 양액배출구(241)를 통해 계속 배출됨에 따라 수위가 점점 낮아지며, 양액(1)의 수위는 제 2 양액배출구(241)의 높이로 유지된다. 제 2 양액배출구(241)는 작은 구멍으로 형성하는 것이 바람직하고, 제 2 양액배출구(241)에도 배지(2)의 막힘이나 배출을 방지하는 거름 수단이 구비될 수 있다.

제 2 양액배출부(240)를 통해 양액(1)이 배출되어 양액(1)의 수위가 제 2 양액배출구(241) 높이로 내려간 상태에서는 식물은 배지(2) 공극 사이의 공기에 노출되게 되며, 이와 동시에 배지(2)가 보습하고 있는 양액을 섭취할 수 있게 된다. 이에 따라, 식물은 비료와 수분의 부족함은 없으면서 산소는 많이 공급받게 되는 효과를 가지게 된다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른, 양액과 공기를 번갈아 공급하는 고설식 식물재배장치를 도시한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 식물재배장치는 식물수용부(510), 양액공급부(미도시), 수위조절부(530) 및 양액배출부(540)를 포함한다.

식물수용부(510)는 식물(3)의 뿌리가 내부에 위치되도록 하는 오목한 공간이 형성된 베드가 바람직하며, 하이 베드(high bed) 또는 고설로 불리기도 한다. 식물수용부(510)는 지면에서 이격되며, 길이 방향으로 연장된다. 이러한 형태의 식물수용부(510)에서는 딸기 또는 채소 등의 재배가 바람직하다. 또한, 식물수용부(510)는 지면에 위치시킨 상태에서도 사용이 가능하다.

식물수용부(510)의 내부에는 양액이 채워지게 되며, 식물수용부(510)의 내부가 양액 외에도 배지(2)로 채워지는 것이 바람직하다.

양액공급부는 다양한 형태로 식물수용부(510)에 위치될 수 있으며, 양액을 식물수용부(510) 내부에 공급할 수 있는 기능만 수행한다면 그 구성의 제한이 없다.

식물수용부(510)의 내부에는 길이 방향을 따라 연장된 수평파이프(560)가 위치되며, 양액 배출의 통로로 사용된다. 수평파이프(560)에는 수위조절부(530) 및 양액배출부(540)가 위치되는데, 수위조절부(530) 및 양액배출부(540)가 각각 별개의 분리된 부재(예를 들어, 수평파이프(560)로부터 수직 연장된 2개의 수직파이프)로서 수평파이프(560)에 형성될 수 있고, 수위조절부(530) 및 양액배출부(540)가 수평파이프(560)로부터 수직 연장된 하나의 수직파이프의 상부와 하부에 위치될 수도 있다. 이하에서는 도 5에 도시된 것처럼, 수평파이프(560)로부터 수직 연장된 하나의 수직파이프(550)의 상부에 수위조절부(530)가 형성되고, 수직파이프(550)의 하부에는 양액배출부(540)가 형성된 구성을 예로 들어 설명한다.

수직파이프(550)는 복수 개가 길이 방향을 따라 상호 이격된 상태로 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 배열에 의해 보다 효과적으로 양액의 수위를 유지하고, 양액을 배출할 수 있게 된다.

수위조절부(530)는 양액이 식물수용부(510) 내에서 소정 수위에 도달하면 식물수용부(510)의 외부로 배출되도록 소정 수위에 대응되는 높이에 형성된 수위조절구(531)를 포함한다. 양액공급부로부터 양액이 중단 없이 공급되어 식물수용부(510)의 내부에서 양액의 수위가 높아져도, 수위조절구(531)에 양액의 수위가 도달하면, 양액은 수위조절구(531)로 들어가게 되고, 수평파이프(560)를 따라 식물수용부(510)의 외부로 배출되므로, 양액의 수위는 수위조절구(531)의 높이로 자동적으로 유지가 된다.

수위조절구(531)를 통해 식물수용부(510)의 외부로 배출된 양액은 지하의 양액저장탱크로 저장되고, 펌프에 의해 다시 양액공급부를 통해 식물수용부(510)의 내부로 공급된다.

수위조절구(531)에는 배지걸름부(532)가 부착되어, 배지(2)가 수위조절구(531)를 통해 식물수용부(510)의 외부로 배출되어 양액저장탱크로 이동하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 배지걸름부(532)로는 거름망 등이 사용될 수 있다.

양액배출부(540)는 수직파이프(550)의 하부에 위치한다. 양액배출부(540)는 수위조절구(531)보다 낮은 높이에 형성된 양액배출구(541)를 포함한다. 식물수용부(510)의 내부에 채워지는 양액은 양액배출구(541)를 통해 항상 식물수용부(510)의 외부로 배출되지만 양액이 수위조절구(531)까지 차오를 수 있는 것은 양액 유입량에 비해서 양액배출구(541)로 배출되는 양이 적기 때문이다. 양액의 공급이 중단되면, 식물수용부(510)에 채워진 양액이 양액배출구(541)를 통해 계속 배출됨에 따라 수위가 점점 낮아지며, 양액의 수위는 양액배출구(541)의 높이로 유지된다. 양액배출구(541)는 작은 구멍으로 형성하는 것이 바람직하고, 양액배출구(541)에도 배지(2)의 배출을 방지하는 거름 수단이 구비될 수 있다.

양액배출부(540)를 통해 양액이 배출된 상태에서는 식물(3)의 뿌리는 배지(2) 공극 사이의 공기에 노출되게 되며, 이와 동시에 배지(2)가 보습하고 있는 양액을 섭취할 수 있게 된다. 이에 따라, 식물(3)은 비료와 수분의 부족함은 없으면서도 산소를 많이 공급받게 되는 효과를 가지게 된다.

양액의 공급 시간과 양액의 공급 중단 시간은 제어부(미도시)에 의해 설정되며, 제어부는 설정된 시간에 따라 펌프를 작동 및 중단시켜 양액저장탱크로부터 양액공급부를 통해 식물수용부(510)의 내부로 양액을 공급하거나, 그 공급을 중단하거나 하게 된다. 예를 들어, 10분 동안 양액을 공급하고, 30분 동안 양액의 공급을 중단하도록 하고, 이를 반복하게 되면, 식물은 일생 동안의 4분의3 즉, 75%의 시간 동안에 공기를 충족하게 된다.

이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

1: 양액 2: 배지
3: 식물
110: 제 1 식물수용부 112: 제 1 중앙개구
114: 제 1 식물삽입구 120: 제 1 양액공급부
121: 제 1 수직파이프 122: 호스
125: 제 1 안내관 130: 제 1 수위조절부
131: 제 1 수위조절구 132: 제 1 배지걸름부
140: 제 1 양액배출부 150: 제 1 파이프
210: 제 2 식물수용부 212: 제 2 중앙개구
214: 제 2 식물삽입구 220: 제 2 양액공급부
221: 제 2 수직파이프 225: 제 2 안내관
230: 제 2 수위조절부 231: 제 2 수위조절구
232: 제 2 배지걸름부 240: 제 2 양액배출부
250: 제 2 파이프 300: 양액저장탱크
400: 회전부 410: 회전기어
420: 웜기어 430: 모터
510: 식물수용부 530: 수위조절부
531: 수위조절구 532: 배지걸름부
540: 양액배출부 541: 양액배출구
550: 수직파이프 560: 수평파이프

Claims (11)

1. 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배방법에 있어서,
   식물의 뿌리가 위치된 식물수용공간에 양액을 공급하는 단계;
   양액이 소정 수위에 도달하면, 양액을 상기 소정 수위에 형성된 수위조절구를 통해 상기 식물수용공간의 외부로 배출시켜 상기 소정 수위를 유지하는 단계; 및
   양액의 공급을 차단하고, 상기 식물수용공간에서 상기 수위조절구보다 아래에 위치된 양액배출구로 양액을 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 식물수용공간은 배지로 채워진 것을 특징으로 하는 식물재배방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 수위조절구에는 배지걸름부가 부착되어, 배지가 상기 수위조절구를 통해 배출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 식물재배방법.
   
4. 양액과 공기를 번갈아 공급하는 식물재배장치에 있어서,
   식물의 뿌리가 내부에 위치되는 제 1 식물수용부;
   상기 제 1 식물수용부의 내부로 양액을 공급하는 제 1 양액공급부;
   양액의 소정 수위에 대응되는 높이에 형성된 제 1 수위조절구를 포함하여, 양액이 상기 소정 수위에 도달하면, 상기 제 1 수위조절구를 통해 상기 제 1 식물수용부의 외부로 양액을 배출하는 제 1 수위조절부; 및
   상기 제 1 수위조절구보다 낮은 높이에 형성된 제 1 양액배출구를 포함하여, 양액을 상기 제 1 양액배출구를 통해 상기 제 1 식물수용부의 외부로 배출하는 제 1 양액배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 식물수용부는 내부가 배지로 채워지는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 수위조절구에는 배지걸름부가 부착되어, 배지가 상기 제 1 수위조절구를 통해 상기 제 1 식물수용부의 외부로 배출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 식물수용부는 상부 중앙에 제 1 중앙개구가 형성되고, 상기 제 1 중앙개구 주변에 하나 이상의 제 1 식물삽입구가 형성되며,
   상기 제 1 양액공급부는 상기 제 1 식물수용부의 바닥을 관통하는 제 1 수직파이프 및 상기 제 1 수직파이프의 내부에 위치한 호스를 포함하고,
   상기 제 1 수위조절부와 상기 제 1 양액배출부는 상기 제 1 식물수용부의 바닥을 관통하는 제 1 파이프의 상부와 하부에 위치된 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 양액공급부는 상기 제 1 식물수용부의 중앙에 위치되고,
   상기 식물재배장치는,
   상기 제 1 양액공급부를 중심으로 상기 제 1 식물수용부를 회전시키는 회전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
   
9. 제 4 항에 있어서, 상기 식물재배장치는,
   상기 제 1 양액공급부로 양액을 공급한 후, 상기 제 1 식물수용부 내의 양액이 상기 제 1 양액배출구를 통해 배출될 때까지 양액 공급을 차단하여 식물의 뿌리가 양액과 공기를 번갈아 접촉하도록 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
   
10. 제 7 항에 있어서, 상기 식물재배장치는
    식물의 뿌리가 내부에 위치되며, 상부 중앙에 제 2 중앙개구가 형성되고, 상기 제 2 중앙개구 주변에 하나 이상의 제 2 식물삽입구가 형성되며, 하부가 상기 제 1 중앙개구에 삽입되는 제 2 식물수용부;
    상기 제 2 식물수용부의 바닥을 관통하는 제 2 수직파이프를 포함하며, 상기 제 1 양액공급부로부터 연장된 호스가 상기 제 2 수직파이프 내부에 위치되어, 상기 제 2 식물수용부의 내부로 양액을 공급하는 제 2 양액공급부;
    양액의 소정 수위에 대응되는 높이에 형성된 제 2 수위조절구를 포함하여, 양액이 상기 소정 수위에 도달하면, 양액을 상기 제 2 수위조절구를 통해 상기 제 1 식물수용부로 배출하는 제 2 수위조절부; 및
    상기 제 2 수위조절구보다 낮은 높이에 형성된 제 2 양액배출구를 포함하여, 양액을 상기 제 2 양액배출구를 통해 상기 제 1 식물수용부로 배출하는 제 2 양액배출부를 더 포함하되,
    상기 제 2 수위조절부와 상기 제 2 양액배출부는 상기 제 2 식물수용부의 바닥을 관통하는 제 2 파이프의 상부와 하부에 위치된 것을 특징으로 하는 식물재배장치.
    
11. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 식물수용부는 길이 방향으로 연장된 베드이며, 상기 길이 방향을 따라 연장된 수평파이프가 위치되며,
    상기 제 1 수위조절부 및 상기 제 1 양액배출부는 상기 수평파이프로부터 수직 연장된 수직파이프의 상부와 하부에 위치되고,
    상기 수직파이프는 상기 길이 방향을 따라 하나 이상이 배열된 것을 특징으로 하는 식물재배장치.

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