KR20200104506A

KR20200104506A - 공간 활용율이 높아진 수류식 수경재배장치 및 스마트팜

Info

Publication number: KR20200104506A
Application number: KR1020190022871A
Authority: KR
Inventors: 김현진; 김동길; 조현정
Original assignee: 주식회사 태명
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-09-04
Also published as: KR102201537B1

Abstract

본 발명은 작업자의 이동이 최소화되고 공간 활용율이 뛰어난 수경재배장치에 관한 것으로, 배양액이 채워지며 직각으로 꺾이는 코너 구조를 적용한 수로; 및 상기 수로에 설치되며 배양액에 부유하여 이동할 수 있는 수경재배판; 및 직각으로 꺾이는 수로에 설치되어 수경재배판의 이동방향을 90°꺾어주는 푸셔를 포함하며, 상기 푸셔에 의해서 수경재배판이 정체되지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 직각으로 꺾이는 코너 구조와 푸셔를 적용함으로써, 수로의 길이가 늘어나면서 푸셔에 의해서 수경재배판이 정체되지 않는 효과가 있다.
또한, 동일한 면적에 수로의 길이를 길게 구성함으로써, 수로에 설치되는 수경재배판의 수가 증가하고, 최종적으로 동일한 면적에서 더 많은 식물을 재배할 수 있는 효과가 있다.
나아가 작업자가 작업공간에서 이동하지 않고 설치와 회수 작업을 수행할 수 있기 때문에 작업효율이 크게 향상된 스마트팜을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

공간 활용율이 높아진 수류식 수경재배장치 및 스마트팜{HYDROPONICS APPARATUS AND SMART FARM WITH WATER FLOW}

본 발명은 식물을 재배하는 수경재배장치와 스마트팜 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 작업자의 이동이 최소화되고 공간 활용율이 뛰어난 수경재배장치와 스마트팜 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 흙을 사용하지 않고 물과 수용성 영양분으로 만든 양액 속에서 식물을 키우는 방법을 수경재배라고 한다. 과거에 특수한 목적으로만 사용되었던, 수경재배가 최근 친환경 무농약 재배에 대한 관심이 높아지면서, 다양한 식물에 확산되고 있는 상황이다.

특히 수경재배의 경우 토양이 불필요하기 때문에, 복수개의 수경재배판을 복층으로 설치하여 뿌리가 배양액에 닿아 식물이 성장하도록 하는 소위 "식물공장"이라고 부르는 수경재배장치가 제안되기도 한다.

이때, 모종이 심어진 수경재배판을 설치하거나 다 자란 식물을 회수할 때에 사람이 직접 수경재배판이 위치하는 곳까지 이동하여 작업을 수행하고 있으며, 그에 따라서 설치 및 회수 작업을 수행하기 위한 공간을 모두 마련해야 하는 단점이 있다. 또한 작업자가 설치 및 회수를 위하여 수경재배판을 가지고 이동해야하는 불편함이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여, 복수개의 수로부재에 수경재배판을 설치하고 회수하는 과정에서 작업자는 제자리에 있고, 설치 과정에서는 설치된 수경재배판을 밀어서 공간을 마련하는 한편, 회수 과정에서는 인출선을 당겨서 먼곳의 수경재배판이 작업자 쪽으로 이동하게 구성하는 수경재배장치가 개발되었다.(대한민국 등록특허 10-1311210)

하지만 한 줄로 구성된 수로마다 작업공간을 형성해야하고, 가장 먼저 설치된 수경재배판을 가장 늦게 회수하도록 구성되는 등의 단점이 있다.

대한민국 등록특허 10-1311210

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 작업자의 이동이 최소화되고 공간 활용율이 뛰어난 수경재배장치와 스마트팜 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수류식 수경재배장치는, 배양액이 채워지며 직각으로 꺾이는 코너 구조를 적용한 수로; 및 상기 수로에 설치되며 배양액에 부유하여 이동할 수 있는 수경재배판; 및 직각으로 꺾이는 수로에 설치되어 수경재배판의 이동방향을 90°꺾어주는 푸셔를 포함하며, 상기 푸셔에 의해서 수경재배판이 정체되지 않는 것을 특징으로 한다.

이때, 수로가 ㄹ자형태로 1회 이상 왕복되는 구조인 경우, 동일한 면적에서 수로의 길이를 더욱 길게 형성할 수 있다.

수경재배판이 직각으로 꺾이는 코너에 위치할 때에 푸셔가 동작할 수 있도록 수경재배판의 위치를 감지하는 감지기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

수로에 설치되어 수경재배판의 이동을 막을 수 있는 스토퍼를 하나 이상 포함하여, 출하물량에 맞추어 수경재배판의 이동량과 시간을 조절하는 것이 바람직하다.

수로에 설치되어 수경재배판을 위로 이동시켜서 식물의 뿌리를 배양액 밖으로 노출시킬 수 있는 리프트를 포함함으로써, 식물 재배 효율이 더욱 향상된다.

본 발명의 다른 형태에 의한 수류식 스마트팜은, 실내에서 수경재배를 수행하기 위한 스마트팜으로서, 배양액이 채워지며 직각으로 꺾이는 코너 구조를 적용한 수로와 상기 수로에 설치되는 수경재배판 및 직각으로 꺾이는 수로에 설치되어 수경재배판의 이동방향을 90°꺾어주는 푸셔를 포함하는 수경재배장치가 설치되는 재배공간; 및 상기 재배공간과 분리되어 상기 수로에 수경재배판을 설치하거나 상기 수로에서 수경재배판을 회수하는 작업을 수행하는 작업공간을 포함하며, 수경재배판의 설치 작업이나 회수 작업을 수행하는 작업자는 제자리에 있으면서 수경재배판이 수로에 부유하여 이동하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 직각으로 꺾이는 코너 구조와 푸셔를 적용함으로써, 수로의 길이가 늘어나면서 푸셔에 의해서 수경재배판이 정체되지 않는 효과가 있다.

또한, 동일한 면적에 수로의 길이를 길게 구성함으로써, 수로에 설치되는 수경재배판의 수가 증가하고, 최종적으로 동일한 면적에서 더 많은 식물을 재배할 수 있는 효과가 있다.

나아가 작업자가 작업공간에서 이동하지 않고 설치와 회수 작업을 수행할 수 있기 때문에 작업효율이 크게 향상된 스마트팜을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 구조를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 수경재배장치에서 수경재배판이 수로를 따라서 이동하는 모습을 도시한 단면도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 수경재배판이 수로에 설치된 푸셔의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수경재배장치에 설치된 리프트를 설명하기 위한 도면이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.

또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 구조를 도시한 평면도이다.

도시된 것과 같이, 본 실시예의 스마트팜은 재배공간(100)과 작업공간(200)으로 구분될 수 있으며, 건물의 내부에 배치될 수 있다. 건물 내부에 배치되는 경우, 빛을 제공하기 위한 조명장치를 구비하는 것이 바람직하다. 또한 온도조절장치 등의 환경을 재배환경을 조절할 수 있는 장치들을 추가로 구비할 수 있으며, 이를 위하여 온도센서와 습도센서 등 다양한 센서를 설치할 수 있다. 이외에도 실내에서 수경재배를 수행하기 위한 다양한 기술이 제한 없이 적용될 수 있다.

재배공간(100)은 수경재배가 수행되는 수경재배장치(300)가 설치되는 공간이며, 작업공간(200)은 수경재배장치(300)에 식물의 모종을 설치하고 다 자란 식물을 회수하는 과정이 수행되는 공간이다.

이와 같이 재배공간(100)과 작업공간(200)이 분리된 구성은, 본 실시예에서 적용된 수경재배장치(300)가 수로를 통해서 식물이 심어진 수경재배판이 이동하도록 함으로써, 수경재배판의 설치와 회수를 작업자가 이동하지 않고 같은 자리에서 수행할 수 있기 때문이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 수경재배장치에서 수경재배판이 수로를 따라서 이동하는 모습을 도시한 단면도이다.

도시된 것과 같이, 수경재배장치(300)의 수로(310)에는 배양액(400)이 채워지며, 식물이 심어진 수경재배판(500)은 수로(310)에 채워진 배양액(400)에 의해서 부유된 상태로 설치된다. 수경재배판(500)에 심어진 식물의 뿌리가 배양액(400)에 접촉하며, 식물의 줄기 부분은 위쪽으로 노출된다. 수경재배판(500)은 수로(310)에 부유될 수 있는 재질과 구조이면, 그 구조와 형태가 특별히 제한되지 않는다. 한편, 수로(310)에는 배양액(400)에 산소를 공급하기 위한 버블 발생기(320)가 설치될 수 있다.

결국, 본 실시예에서는 재배공간(100)에 작업자가 수경재배판의 설치와 회수를 수행하기 위한 공간은 마련할 필요가 없으며, 그에 따라서 한정된 공간에서 더 많은 식물을 재배할 수 있게 된다. 특히, 본 실시예의 수경재배장치(300)는 공간활용을 높이기 위한 구조를 적용하여, 더욱 많은 수의 식물을 재배할 수 있다.

도 1에는 작업공간(200)에 수경재배판의 설치를 위한 작업위치(210)와 회수를 위한 작업위치(220)가 구분된 경우를 도시하였으나, 설치 작업과 회수 작업이 동일한 곳에서 수행될 수도 있다.

이하에서는 공간활용을 높이기 위한 수경재배장치의 구체적인 구조에 대해서 자세하게 설명한다.

앞서 살펴본 것과 같이, 본 실시예의 수경재배장치(300)는 배양액이 채워지는 수로(310)를 포함하며, 재배를 위한 식물이 심어진 수경재배판(500)은 수로(310)를 따라서 이동할 수 있다.

수경재배판의 설치를 위한 작업공간(200)과 회수를 위한 작업공간(200)이 구분된 경우에는 수로(310)의 시작점과 종료점이 분리된 구조일 수 있고, 수로(310)의 시작점에서 수경재배판의 설치가 수행되고 수로(310)의 종료점에서 수경재배판의 회수가 수행된다. 수로(310)의 시작점과 종료점이 연결된 순환 구조일 수도 있으며, 이러한 경우에는 수경재배판(500)이 제자리도 돌아오기 때문에 설치 작업과 회수 작업을 동일한 곳에서 수행할 수 있다. 물론 순환 구조의 수로(310)를 적용하는 경우에도 설치를 위한 작업위치(210)와 회수를 위한 작업위치(220)를 구분하여 배치하는 것이 가능하다.

본 실시예에 따른 수경재배장치(300)의 수로(310)는 직각으로 꺾이는 코너 구조를 적용하여, 재배공간(100)의 내부에 최대한으로 길게 수로(310)를 배치할 수 있도록 구성하였다.

종래에도 수로를 이용하여 수경재배판을 이동시키는 구성을 적용하는 경우가 있었으나, 수로가 급격하게 꺾이는 경우에 수경재배판이 이동하지 못하고 걸려서 정체는 문제가 있기 때문에 최대한 완만한 각도로 전체 수로를 구성하였고, 그 결과 수로가 설치되는 전체 공간이 매우 넓게 펼쳐지는 문제가 있었다. 결국 실내에 충분한 길이의 수로를 배치하기는 매우 어려웠다.

반면 본 발명은 직각으로 꺾이는 코너 구조를 적용함으로써, 도시된 것과 같이 한정된 재배공간(100)의 내부에 수로(310)를 꽉채워서 배치할 수 있다. 구체적으로 직각으로 꺾이는 코너 구조를 적용함으로써, ㄹ자형태로 1회 이상 왕복되는 구조를 적용할 수 있으며, 한정된 재배공간(100)의 내부에 수로(310)를 꽉채워서 배치할 수 있다. 이때, 본 발명은 직각으로 꺾인 수로(310)에서 수경재배판(500)이 정체되지 않도록 수경재배판(500)을 밀어서 이동방향을 90°꺾어주는 푸셔를 설치하였다.

도 3 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 수경재배판이 수로에 설치된 푸셔의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 것과 같이, 직선의 수로(310)를 따라서 이동하던 수경재배판(500)은 수로(310)가 직각으로 꺾이는 코너(312)에서 정체되는 것이 일반적이다. 수로에 채워진 배양액이 90°꺾이는 방향으로 흘러가는 경우에도, 급격한 각도 변화로 인하여 수경재배판(500)이 빠르게 이동방향을 바꾸기 어려우며, 특히 다수의 수경재배판(500)이 연속적으로 이동하는 경우에는 더욱 그러하다.

본 실시예에서는 수로(310)가 직각으로 꺾인 코너(312)에서 푸셔(340)가 수경재배판(500)을 밀어서 수경재배판(500)의 이동방향을 90°변경한다.

이때, 푸셔(340)가 정확한 타이밍에 수경재배판(500)을 밀어줄 수 있도록, 수경재배판(500)이 코너(312)에 진입하는 것을 감지하는 감지기를 설치한다. 감지기의 작동방법은 특별히 제한되지 않고, 수경재배판(500)이 코너(312)에 위치하는 순간을 감지하여 푸셔(340)가 동작하도록 한다.

도 4 내지 6은 본 실시예에 적용한 감지기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에서는 도시된 것과 같이 수로(310)의 내측으로 돌출된 감지기(330)가 지나가는 수경재배판(500)에서 의해서 수로(310)의 벽 방향으로 눌려서 들어가고, 수경재배판(500)이 코너(312)까지 이동했을 때에는 감지기(330)가 다시 돌출되는 구조를 적용하였으며, 감지기(330)가 다시 돌출되는 것을 신호로 하여 즉시 또는 잠시 후에 푸셔(340)가 수경재배판(500)을 밀도록 동작한다.

본 발명의 스마트팜은 수로(310)에 설치된 푸셔(340)에 의해서 직각으로 꺾인 코너에서도 수경재배판(500)이 정체되지 않고 이동할 수 있으며, 직각으로 꺾인 코너가 다수 형성한 구조를 적용할 수 있다. 최종적으로 한정된 공간 내에서 수로(310)의 길이를 매우 길게 배치할 수 있으며, 수로에 설치될 수 있는 수경재배판의 수가 증가하면서 동일한 면적에서 재배할 수 있는 식물의 수가 크게 증가한다.

한편, 본 실시예에서 수경재배판(500)은 수로에 부유하여 이동할 수 있지만, 장기간의 재배기간 동안 계속 이동해야만 하는 것은 아니다. 예를 들면 미나리의 경우 수경재배 기간이 약 30일 정도이며, 설치를 위한 작업공간(200)에서 설치된 수경재배판(500)이 약 30일이 지난 뒤에 회수를 위한 작업공간(200)에 도착하도록 이동하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 소정의 위치에 수경재배판(500)의 이동을 조절할 수 있는 스토퍼()를 설치한다. 스토퍼가 동작되면 수경재배판(500)이 수로(310)를 따라서 이동하지 못하고, 스토퍼가 해제되면 수경재배판(500)이 수로(310)를 따라서 이동할 수 있다. 이때, 수로(310)의 코너(312)에 설치된 감지기(330)가 스토퍼의 기능을 수행할 수도 있으며, 스토퍼로 동작할 때에는 감지기(330)가 돌출된 상태에서 고정되어 수경재배판(500)이 이동하지 못하도록 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수경재배장치에 설치된 리프트를 설명하기 위한 도면이다.

그리고 수경재배는 식물의 뿌리를 배양액에 침지한 상태로 재배를 수행하지만, 장기간의 재배기간 동안 계속 액체에 직접 접촉하는 경우 뿌리가 물러지는 등의 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 수로(310)의 벽에 수경재배판(500)을 위로 올려서 뿌리가 배양액 밖으로 나올 수 있도록 하는 리프트(350)를 설치한다. 소정시간 동안 리프트(350)를 가동하여 뿌리를 배양액 밖으로 유지하였다가, 리프트(350)를 해제한 뒤에 수경재배판(500)을 수로(310)에 위치시켜서 이동시킬 수 있다. 이러한 리프트(350)는 수경재배판(500)을 개별적으로 리프트할 수도 있지만, 특정 구간에 위치하는 다수의 수경재배판(500)을 동시에 리프트하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기한 스토퍼에 의해서 수경재배판(500)의 이동이 조절되기 때문에, 리프트(350)의 설치 위치에 따라서 전체 재배기간 중에서 특정의 시기에 뿌리가 배양액 밖으로 나오는 작업을 수행하도록 조절이 가능하다.

상기한 본 발명의 스마트팜 시스템의 공간활용 효율을 설명한다.

도 1에 도시된 스마트팜 시스템은, 60평의 건물에 작업공간의 폭을 3m로 형성하는 경우 재배공간이 약 42평이 되고, 5층 건물에 적용할 경우에는 약 210평의 재배공간에 수경재배장치의 수로를 설치할 수 있다. 이때, 앞서 살펴본 것과 같이 본 실시예의 수경재배장치는 직각으로 꺾이는 구조를 적용하였기 때문에 수로의 길이를 매우 길게 구성할 수 있고, 9×9에 의해서 81주를 식재할 수 있는 수경재배판(500mm×500mm)을 2000개 설치할 수 있다. 2000개의 수경재배판에 식재된 16만주를 노지에서 재배하는 경우에 약 1만 3천평이 필요하므로, 본 발명의 스마트팜을 적용하면 노지대비 최대 64배의 공간활용 효율을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 스마트팜에 의하면 작업자가 작업공간에서 이동하지 않고 설치와 회수 작업을 수행할 수 있기 때문에 작업효율도 크게 향상되는 효과가 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 재배공간
200: 작업공간
300: 수경재배장치
310: 수로
312: 코너
320: 버블발생기
330: 감지기
340: 푸셔
350: 리프트
400: 배양액
500: 수경재배판

Claims

배양액이 채워지며 직각으로 꺾이는 코너 구조를 적용한 수로; 및
상기 수로에 설치되며 배양액에 부유하여 이동할 수 있는 수경재배판; 및
직각으로 꺾이는 수로에 설치되어 수경재배판의 이동방향을 90°꺾어주는 푸셔를 포함하며,
상기 푸셔에 의해서 수경재배판이 정체되지 않는 것을 특징으로 하는 수류식 수경재배장치.
청구항 1에 있어서,
상기 수로가 ㄹ자형태로 1회 이상 왕복되는 구조인 것을 특징으로 하는 수류식 수경재배장치.
청구항 1에 있어서,
수경재배판이 직각으로 꺾이는 코너에 위치할 때에 푸셔가 동작할 수 있도록 수경재배판의 위치를 감지하는 감지기를 더 포함하는 수류식 수경재배장치.
청구항 1에 있어서,
상기 수로에 설치되어, 수경재배판의 이동을 막을 수 있는 스토퍼를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 수류식 수경재배장치.
청구항 1에 있어서,
상기 수로에 설치되어, 수경재배판을 위로 이동시켜서 식물의 뿌리를 배양액 밖으로 노출시킬 수 있는 리프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수류식 수경재배장치.
실내에서 수경재배를 수행하기 위한 스마트팜으로서,
배양액이 채워지며 직각으로 꺾이는 코너 구조를 적용한 수로와 상기 수로에 설치되는 수경재배판 및 직각으로 꺾이는 수로에 설치되어 수경재배판의 이동방향을 90°꺾어주는 푸셔를 포함하는 수경재배장치가 설치되는 재배공간; 및
상기 재배공간과 분리되어 상기 수로에 수경재배판을 설치하거나 상기 수로에서 수경재배판을 회수하는 작업을 수행하는 작업공간을 포함하며,
수경재배판의 설치 작업이나 회수 작업을 수행하는 작업자는 제자리에 있으면서 수경재배판이 수로에 부유하여 이동하는 것을 특징으로 하는 수류식 스마트팜.
청구항 6에 있어서,
상기 수로가 ㄹ자형태로 1회 이상 왕복되는 구조인 것을 특징으로 하는 수류식 스마트팜.
청구항 6에 있어서,
수경재배판이 직각으로 꺾이는 코너에 위치할 때에 푸셔가 동작할 수 있도록 수경재배판의 위치를 감지하는 감지기를 더 포함하는 수류식 스마트팜.
청구항 6에 있어서,
상기 수로에 설치되어, 수경재배판의 이동을 막을 수 있는 스토퍼를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 수류식 스마트팜.
청구항 6에 있어서,
상기 수로에 설치되어, 수경재배판을 위로 이동시켜서 식물의 뿌리를 배양액 밖으로 노출시킬 수 있는 리프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수류식 스마트팜.