KR20170091186A - 수경 재배 장치 및 수경 재배 방법 - Google Patents

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KR20170091186A
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히로시 야노
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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

주근(101)과 측근(102)을 가지는 식물체(100)를 육성하는 수경 재배 장치(1)로서, 식물체(100)를 지지하는 지지부(11)와, 주근(101)에 안개형으로 액체를 분무함으로써 주근(101)에 대한 관수를 행하는 주근 관수부(12, 13)와, 측근(102)을 액체에 침지함으로써 측근(102)에 대한 관수를 행하는 측근 관수부(31, 32, 33)와, 주근 관수부(12, 13)에 의한 분무 간격 또는 분무 시간 중 적어도 한쪽을 조정하는 제어부(3)를 가지고, 제어부(3)는, 주근(101)에 대한 액체의 분무량을 상기 주근(101)에 있어서 필요한 양으로 제한한다.

Description

수경 재배 장치 및 수경 재배 방법{HYDROPONICS APPARATUS AND HYDROPONICS METHOD}
본 발명은, 식물체를 육성하는 수경 재배 장치 및 수경 재배 방법에 관한 것이다.
근채류(根菜類)의 수경 재배 방법으로서는, 하기의 특허 문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 이 특허 문헌 1에는, 주근(主根; main root)의 선단 부분을 배양액에 침지하면서, 주근의 선단 이외의 부분을 배양액에 침지하지 않고 배양하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 특허 문헌 1의 수경 재배 방법에서는, 주근에 대한 관수(灌水; watering)가 과다 또는 과소로 될 우려가 있다.
일본 공개특허 제2005―91호 공보
그래서, 본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것이며, 적절량의 액체를 식물체에 공급할 수 있는 수경 재배 장치 및 수경 재배 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 태양(態樣)에 관한 수경 재배 장치는, 주근과 측근(側根; 곁뿌리, lateral roots)을 가지는 식물체를 육성하는 수경 재배 장치로서, 상기 식물체를 지지하는 지지부와, 상기 주근에 안개형으로 액체를 분무함으로써 상기 주근에 대한 관수를 행하는 주근 관수부와, 상기 측근을 액체에 침지함으로써 상기 측근에 대한 관수를 행하는 측근 관수부와, 상기 주근 관수부에 의한 분무 간격 또는 분무 시간 중 적어도 한쪽을 조정하는 제어부를 가지고, 상기 제어부는, 상기 주근에 대한 액체의 분무량을 상기 주근에 있어서 필요한 양으로 제한하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 태양에 관한 수경 재배 장치는, 제1 태양의 수경 재배 장치로서, 상기 측근 관수부는, 상기 주근 관수부에 의해 상기 주근에 관수를 행하는 양보다 많아지도록 상기 측근에 대한 관수를 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 태양에 관한 수경 재배 장치는, 상기 제1 태양 또는 제2 태양의 수경 재배 장치로서, 상기 측근 관수부는, 상기 측근에 대한 관수를 행하는 액체면을 상기 주근의 하단보다 아래쪽에 위치시키는 수조(水槽)를 구비하고, 상기 수조에 상기 주근으로부터 뻗는 측근을 침지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 태양에 관한 수경 재배 장치는, 상기 제1 태양 내지 제3 태양 중 어느 하나의 태양의 수경 재배 장치로서, 상기 주근 관수부로부터의 상기 액체를 상기 주근 중 원하는 부위에만 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 태양에 관한 수경 재배 장치는, 상기 제1 태양 내지 제4 태양 중 어느 하나의 태양의 수경 재배 장치로서, 상기 측근 관수부는, 상기 측근을 침지하고 있는 액체를 순환시키는 순환부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6 태양에 관한 수경 재배 장치는, 상기 제1 태양 내지 제5 태양 중 어느 하나의 태양의 수경 재배 장치로서, 상기 주근 관수부는, 직경이 10㎛ 내지 100㎛의 미스트(mist)를 상기 주근에 분무하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7 태양에 관한 수경 재배 방법은, 주근과 측근을 가지는 식물체를 육성하는 수경 재배 방법으로서, 상기 주근에 대한 관수를 안개형의 액체를 분무함으로써 행하는 동시에, 상기 측근에 대한 관수를 상기 측근을 액체에 침지함으로써 행하고, 상기 주근에 대한 액체의 분무량을 상기 주근에 있어서 필요한 양으로 제한하는 것을 특징으로 한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태로서 나타내는 수경 재배 장치의 구성을 나타낸 단면도(斷面圖)이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태로서 나타내는 수경 재배 장치의 다른 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태로서 나타내는 수경 재배 장치에 있어서, 도 2의 A―A선 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명을 적용한 수경 재배 장치(1)는, 예를 들면, 도 1, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 이 수경 재배 장치(1)는, 식물체(100)의 육성을 위해 흙을 사용하지 않고, 식물체(100)의 뿌리(101, 102)(지하부)에 액체를 공급하여, 식물체(100)를 재배하는 수경 재배를 행하는 것이다.
본 실시형태로서 나타내는 수경 재배 장치(1)는, 예를 들면, 근물(根物) 작물을 육성하는 것에 대하여 설명하지만, 주근(101)과 측근(102)을 가지는 것이면 식물체(100)의 종류는 임의이다. 또한, 본 실시형태에서는 식물체(100)에 액체를 공급하는 것에 대하여 설명하지만, 상기 액체로서는, 물이나 물에 영양분을 부가한 배양액을 포함한다.
도 1에 나타낸 수경 재배 장치(1)는, 주근(101)과 측근(102)을 가지는 식물체(100)를 육성한다. 수경 재배 장치(1)는, 지지부(11)[11a, 11b]와, 주근 관수부(12, 13)와, 측근 관수부(30, 31, 32, 33)와, 제어부(3)를 구비한다.
지지부(11)는, 식물체(100)를 지지한다. 이 지지부(11)는, 커버부(11a)와 관통부(11b)를 가진다. 이 지지부(11)는, 식물체(100)의 주근(101)을 측부로부터 지지한다. 도 1의 수경 재배 장치(1)에 있어서, 지지부(11)는, 예를 들면, 커버부(11a)의 중심 위치에 관통부(11b)를 가지는 원기둥형의 스펀지를 사용 가능하다. 이로써, 지지부(11)는, 스펀지와 식물체(100)의 마찰력에 의해 식물체(100)를 지지한다.
그리고, 식물체(100)를 지지할 수 있는 것이면, 지상부를 로프형의 것으로 매다는 등, 지지부(11)의 수단은 상관없다. 그리고, 이 커버부(11a)에는, 복수의 관통부(11b)가 형성되어 있어도 된다.
지지부(11)에 의해 지지되어 있는 식물체(100)는, 주근(101)의 상단이 커버부(11a)로부터 노출되어 있다. 주근(101)의 상단으로부터는, 위쪽을 향해 식물체(100)의 줄기 및 잎(103)이 뻗어 있다.
수경 재배 장치(1)의 상부에는 광원(2)이 설치되어 있다. 이 광원(2)은, 예를 들면, 복수의 LED로 이루어진다. 줄기 및 잎(103)은, 광원(2)으로부터 발해진 광 L을 받아 광합성을 행하는 것이 가능해진다.
주근 관수부는, 수조(30) 내의 공간(20)을 향해 주근(101)에 안개형으로 액체(미스트)(13a)를 분무한다. 이로써, 주근 관수부는, 주근(101)에 대한 관수를 행한다. 주근 관수부는, 장착부(12) 및 분무부(13)를 가진다.
장착부(12)는, 수조(30)의 내벽에 설치된다. 본 실시형태에 있어서, 장착부(12)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 수조(30)의 내벽에 대향하도록 설치되어 있다. 도 3은 도 2의 A―A선 단면(斷面)을 나타내고 있다. 그리고, 도 3의 예에서는, 수조(30)의 사방단(四方端)으로부터 중앙을 향해 액체(13a)를 분무하는 구성을 나타내고 있다.
장착부(12)는, 분무부(13)가 주근(101)에 액체(13a)를 공급할 수 있으면 수조(30)에서의 임의의 높이 위치에 설치되어 있으면 된다. 장착부(12)에는, 1개 또는 복수 개의 분무부(13)가 장착된다. 그리고, 장착부(12)는, 측근(102)에 대한 관수를 행하는 액체면이 주근(101)의 하단보다 아래쪽에 위치하도록, 수경 재배 장치(1)의 높이 방향으로 그 높이를 조정하는 기능을 구비하고 있어도 된다.
분무부(13)는, 안개형의 액체(13a)를 분무한다. 분무부(13)는, 도시하지 않은 액체 공급 배관과 접속되어 있다. 분무부(13)는 액체 공급 배관으로부터 공급된 액체(13a)를 안개형(미스트형)으로 하여, 노즐부로부터 분사한다.
분무부(13)는, 직경이 10㎛ 내지 100㎛의 미스트(13a)를 주근(101)에 분무하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 주근(101)의 표면에 균일하게 액체(13a)를 공급하고, 또한 분무부(13)의 수를 저감시키기 위해서이다.
미스트(13a)의 직경이 100㎛ 이하이면, 분무부(13)에 의한 분무 방식은 임의라도 된다. 이 분무 방식으로서는, 고압 기체(氣體)를 사용한 분무 타입이나, 초음파 미스트 등을 들 수 있다. 그리고, 미스트에 의한 관수 효율을 올리기 위해, 분무부(13)에 의해 미스트를 분무하는 공간(20)은 밀폐 상태에 가까운 편이 바람직하다.
또한, 분무부(13)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 주근(101)에 대하여 복수의 방향으로부터 안개형의 액체(13a)를 분사할 수 있는 것이 바람직하다. 이로써, 분무부(13)는, 액체(13a)를 주근(101) 중 원하는 부위에만 공급할 수 있다.
또한, 분무부(13)는, 제어부(3)에 의해 액체(13a)의 분무 간격 및 분무 시간 중 적어도 한쪽이 조정된다. 이로써, 분무부(13)는, 주근(101)에 대한 액체(13a)의 분무량을 상기 주근(101)에 있어서 필요한 양으로 제한한다.
즉, 주근(101)에 대한 관수는, 세근(細根; 잔뿌리)의 성장 억제, 및 뿌리 부패 방지의 관점에서 식물체(100)의 성장에 영향이 없는 필요 최저한으로 억제한다. 이 필요 최저한의 액체(13a)는, 미리 설정되어 있는 육성 조건에 포함되어 있다. 이 육성 조건은, 분무부(13)로부터 미스트를 분무하는 분무 간격 및 각 분무 간격에서의 분무 시간이 포함되어 있다.
그리고, 분무부(13)는, 액체(13a)의 분무량을 제한할 뿐만아니라, 주근(101)에 공급하는 양분을 제한해도 된다.
제어부(3)는, 미리 메모리에 각 분무부(13)의 분무 간격 및 분무 시간을 나타내는 데이터를 기억하고 있다. 그리고, 제어부(3)는, 도시하지 않은 타이머에 의해 계시(計時)되고 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.
이로써, 제어부(3)는, 원하는 분무부(13)로부터, 소정의 분무 간격으로 분무 시간에 걸쳐, 액체(13a)를 주근(101)에 공급할 수 있다.
측근 관수부는, 측근(102)을 액체(110)에 침지함으로써 측근(102)에 대한 관수를 행한다. 측근 관수부는, 수조(30), 액체 도입 유로(流路)(31), 액체 배출 유로(32), 및 순환 펌프(33)를 가진다.
수조(30)에는, 액체 도입 유로(31)로부터 액체(31a)가 도입된다. 수조(30)는, 주근(101)으로부터 뻗는 측근(102)을 침지하는 용량 이상의 액체(110)를 저장한다. 또한, 수조(30)는, 측근(102)에 대한 관수를 행하는 액체면이 주근(101)의 하단보다 아래쪽에 위치하도록 액체(110)의 용량이 조정되어 있다.
이로써, 액체(110)가 주근(101)에 접촉되어 버리는 것에 의한 세근의 발생 및 주근(101)의 부패 등을 억제한다.
액체 도입 유로(31)에는, 측근(102)을 침지하고 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 수조(30)에 도입되는 액체(31a)의 양 및 액체 배출 유로(32)로부터 배출되는 액체(32a)의 양을 조정할 수 있다.
이로써, 수조(30)에서의 액체(110)의 순환량이 조정된다. 이 순환량은, 주근 관수부에 의해 주근(101)에 관수를 행하는 양보다 많아지도록 조정된다. 이로써, 수경 재배 장치(1)는, 주근(101)에 공급하는 액체량보다 많은 액체량에 의해 측근(102)에 대한 관수를 행한다.
그리고, 수조(30)의 액체(110)를 순환시키는 구성으로서는, 순환 펌프(33)뿐만아니라, 수조(30)를 경사지게 하는 수단 등이라도 된다.
또한, 측근 관수부는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 주근(101)의 하단의 바로 아래에 수조(30)의 액체면이 위치하도록 구성해도 된다. 도 2와 같이 구성한 경우, 측근 관수부는, 완만한 경사를 가지는 평면 상에, 액체(110)를 적게(소량씩) 흘러내리게 하는 수경 재배를 행해도 된다. 이 수경 재배는 박막 수경(NFT: nutrient film technique)이라고 한다. 도 2와 같이 구성함으로써, 수경 재배 장치(1)의 소형화를 실현할 수 있다.
도 2와 같은 수경 재배 장치(1)는, 도 2 중의 A―A선 단면도가 도 3에 나타낸 바와 같이 된다. 수조(30)에 저장한 액체(110)를 적게 함으로써, 수평 방향으로 측근(102)이 펼쳐진다. 이로써, 도 1과 같이 측근(102)을 위에서 아래로 늘어뜨리는 것보다 식물체(100)를 건전하게 성장시키는 것이 가능하다. 단, 주근(101)의 수직 방향의 육성은 억제된다.
제어부(3)는, 수경 재배 장치(1)에서의 분무부(13) 및 순환 펌프(33)와 접속되어 있다. 또한 제어부(3)는, 광원(2)과 접속되어 있다. 제어부(3)는, 예를 들면, 수경 재배 장치(1)에 부속된 제어 기기라도 된다. 또한, 제어부(3)는, 사용자의 퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말기 등이라도 된다. 또한, 제어부(3)는, 단일의 수경 재배 장치(1) 및 광원(2)뿐만아니라, 다수의 수경 재배 장치(1) 및 광원(2)과 접속되어 있어도 된다.
제어부(3)는, 주근 관수부(12, 13)에 의한 분무 간격 또는 분무 시간 중 적어도 한쪽을 조정한다. 제어부(3)는, 주근(101)에 대한 액체(13a)의 분무량을 상기 주근(101)에 있어서 필요한 양으로 제한한다. 이것을 실현하기 위해, 분무부(13)에 의한 분무 간격 또는 분무 시간은, 미리 설정되어 있다. 또한, 제어부(3)는, 복수의 분무부(13) 중 주근(101)의 원하는 부위에만 액체(13a)가 공급되도록 구동하는 분무부(13)를 전환하는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(3)는, 주근 관수부(12, 13)가 주근(101)에 관수를 행하는 액체량보다, 측근 관수부(30, 31, 32, 33)가 측근(102)에 관수를 행하는 액체량이 많아지도록 제어한다. 그러므로, 제어부(3)는, 순환 펌프(33)에 의한 회전수를 제어하여, 액체가 물 도입 유로(31), 수조(30), 액체 배출 유로(32)를 통과하는 유량(流量)을 조정한다.
또한, 제어부(3)는, 광원(2)의 광조사 간격 및 광조사 시간을 제어해도 된다.
이상과 같이, 본원의 수경 재배 장치(1)에 의하면, 주근(101)에 대한 관수를 안개형의 액체(13a)를 분무함으로써 행하는 동시에, 측근(102)에 대한 관수를, 상기 측근(102)을 액체(110)에 침지함으로써 행하는 수경 재배 방법을 실현할 수 있다. 이 때, 수경 재배 장치(1)는, 주근(101)에 대한 액체(13a)의 분무량을 상기 주근(101)에 있어서 필요한 양으로 제한할 수 있다. 이로써, 수경 재배 장치(1)는, 적절량의 액체(13a, 110)를 식물체(100)에 공급할 수 있다.
따라서, 본원의 수경 재배 장치(1)에 의하면, 이른바 근물 작물이라는 식물체(100)의 주근(101)을 액체에 침지한 상태로 재배하지 않는다. 이로써, 주근(101)에 세근이 다수 발생하지 않아, 주근(101), 부정근(不定根), 뿌리와 줄기, 덩이줄기 등의 수확 부위가 충분히 비대(肥大)해 지지 않는 사태를 억제할 수 있다.
여기서, 주근(101)과 측근(102)으로 이루어지는 근물 작물에서는, 수분이나 양분의 흡수를 측근(102) 및 측근(102)에 의해 성장하고 있는 세근으로부터 행한다. 따라서, 최적의 식물체(100)의 성장을 위해서는, 측근(102)에 대한 관수는 수분량, 양분량 모두 충분한 양이 요구된다. 이에 대하여, 수경 재배 장치(1)는, 충분한 수분, 양분을 측근(102)에 공급하기 위해 측근(102)을 액체(110)에 침지하는 구성으로 되어 있다.
한편, 주근(101)에 대하여 측근(102)과 마찬가지로 관수를 행하면, 주근(101)에 있어서는 수분 과다에 의한 부패가 염려된다. 이에 대하여, 본원의 수경 재배 장치(1)는, 주근(101)에 대하여 공급하는 액체량을 제한하고 있다. 또한, 본원의 수경 재배 장치(1)는, 주근(101)보다 많은 액체량을 측근(102)에 공급하고 있다. 이로써, 수경 재배 장치(1)는, 주근(101)에는 필요 최저한의 관수를 행하면서, 측근에는 충분한 관수를 행할 수 있다.
또한, 이 수경 재배 장치(1)에 의하면, 주근(101)을 액체(110)에 침지하지 않기 때문에, 수조(30)의 액체면을 오르내리는 것과 같은 구성이 필요하지 않다. 이로써, 수경 재배 장치(1)는, 컴팩트하고 또한 저렴한 구성이라도, 주근(101)으로부터의 세근의 발생을 억제하여, 수확 부위의 비대를 촉진시키는 것이 가능하다.
그리고, 전술한 실시형태는 본 발명의 일례이다. 그러므로, 본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 이 실시형태 이외라도, 본 발명에 관한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위이면, 설계 등에 따라 각종 변경이 가능한 것은 물론이다.
일본국 특원2013―021261호(출원일: 2013연 02월 06일)의 전체 내용은, 여기에 원용된다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 측근을 침지하면서, 주근에 대한 액체의 분무량을 상기 주근에 있어서 필요한 양으로 제한할 수 있다. 이로써, 본 발명에 의하면, 적절량의 액체를 식물체에 공급할 수 있다.
1; 수경 재배 장치
3; 제어부
11; 지지부
13; 분무부
30; 수조
31; 액체 도입 유로
32; 액체 배출 유로
33; 순환 펌프
100; 식물체
101; 주근
102; 측근

Claims (6)

  1. 주근(主根; main root)과 측근(側根; lateral roots)을 가지는 식물체를 육성하는 수경 재배 장치로서,
    상기 식물체를 지지하는 지지부;
    상기 주근에 안개형으로 액체를 분무함으로써 상기 주근에 대한 관수(灌水)를 행하는 주근 관수부;
    상기 측근을 액체에 침지함으로써 상기 측근에 대한 관수를 행하는 측근 관수부; 및
    상기 주근 관수부에 의한 분무 간격 또는 분무 시간 중 적어도 한쪽을 조정하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 주근에 대한 액체의 분무량을 상기 주근에 있어서 필요한 양으로 제한하고,
    상기 측근 관수부는, 상기 주근 관수부에 의해 상기 주근에 관수를 행하는 양보다 많아지도록 상기 측근에 대한 관수를 행하는,
    수경 재배 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측근 관수부는, 상기 측근에 대한 관수를 행하는 액체면을 상기 주근의 하단보다 아래쪽에 위치시키는 수조를 가지고, 상기 수조(水槽)에 상기 주근으로부터 뻗는 측근을 침지하는, 수경 재배 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주근 관수부로부터의 상기 액체를 상기 주근 중 원하는 부위에만 공급하는, 수경 재배 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 측근 관수부는, 상기 측근을 침지하고 있는 액체를 순환시키는 순환부를 포함하는, 수경 재배 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주근 관수부는, 직경이 10㎛ 내지 100㎛의 미스트(mist)를 상기 주근에 분무하는, 수경 재배 장치.
  6. 주근과 측근을 가지는 식물체를 육성하는 수경 재배 방법으로서,
    상기 주근에 대한 관수를 안개형의 액체를 분무함으로써 행하는 동시에, 상기 측근에 대한 관수를, 상기 측근을 액체에 침지함으로써 행하는 단계; 및
    상기 주근에 대한 액체의 분무량을 상기 주근에 있어서 필요한 양으로 제한하고, 상기 주근에 관수를 행하는 양보다 더 많이 상기 측근에 대해 관수를 행하는 단계;
    를 포함하는 수경 재배 방법.
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