KR20220045659A - 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템 - Google Patents

농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리온실 또는 비닐하우스와 같은 재배시설의 내부에서 농작물을 재배할 수 있는 농작물 재배 시스템과, 지하 공간을 활용하여 물고기나 새우 등의 어류의 양식이 가능한 어류 양식 시스템을 구비함으로써, 한 공간에서 최대한의 수익과 효율성을 창출할 수 있는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템에 관한 것으로서,
외부가 투명하게 형성되며, 온도센서와 습도센서가 구비되는 온실; 상기 온실 내부에 설치되어 농작물 배지와 양식장에 들어오는 빛을 차단하거나 통과시키기 위한 차양막부가 형성되는 차양막 구조체; 상기 차양막 구조체의 하부에 하나 이상 설치되어 농작물이 자라는 농작물 배지부; 상기 농작물 배지부의 하부에서 바닥을 형성하며, 양식장부와 경계를 형성하는 바닥판부; 상기 바닥판부의 하부에 형성되어 일정한 수위의 물이 저장되고, 내부에는 어류 또는 갑각류가 양식되는 양식장부; 상기 농작물 배지부와 상기 양식장부로 냉수 또는 온수를 공급하는 공급관부; 상기 공급관부를 통해서 농작물 배지부와 양식장부와의 열교환 후 열교환수가 회수되는 회수관부; 상기 회수관부에서 회수된 열교환수를 냉수 또는 온수로 공급하기 위한 히터펌프; 상기 양식장부로 산소를 공급하기 위한 산소발생기; 및 상기 산소 발생기에서 생성된 산소를 상기 양식장부에 저장된 물로 공급되는 산소 공급관부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공한다.

Description

농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템{The hybrid smart farm system to be able to farm crop and fishes}
본 발명은 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리온실 또는 비닐하우스와 같은 재배시설의 내부에서 농작물을 재배할 수 있는 농작물 재배 시스템과, 지하 공간을 활용하여 물고기나 새우 등의 어류의 양식이 가능한 어류 양식 시스템을 구비함으로써, 한 공간에서 최대한의 수익과 효율성을 창출할 수 있는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템에 관한 것이다.
현재는 IT 기술을 접목한 스마트 팜이 대세를 이루고 있으며, IT 기술과 함께 식물을 재배함으로써 식물의 출하량을 증가시킬 수 있다. 그에 따라 스마트 팜이 적용될 수 있는 시스템 및 장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 통상적으로 식물은 일정한 시간에 물과 비료를 주어야 하고, 일정시간 동안은 충분한 일조량이 공급되어야 하기 때문에, 다양한 형태의 스마트 팜이 제시되고 있다.
스마트팜과 함께 스마트팜에 어류 양식장을 구비하고, 농작물의 재배 및 물고기나 새우 등을 함께 양식함으로써, 농가의 소득을 높이고 공간 활용성을 최대화하려는 노력들이 가해지고 있다.
그러한 예로서, 스마트팜의 한 부류로 물고기를 키우고, 스마트팜에서 버려지는 폐열을 활용하여 물고기를 양식하거나, 물고기 배설물을 이용하여 식물을 키우는 장치에 대한 기술들이 제시된 바 있다.
특허 제10-1452044호는 내부 폐열을 활용한 어류 양식 및 작물 재배용 온실에 대한 것으로서, 온실 내부에 구비되어 어류를 양육하도록 양식수가 채워지는 양식용 수조와, 상기 양식용 수조의 상측에 구비되며 작물을 재배하는 작물재배지와, 상기 온실 내부 상측의 공기를 강제 순환시켜 양식용 수조를 통과시켜 양식수와 열교환을 통해 냉각하는 공기 열교환수단과, 상기 양식용 수조의 양식수와 열매체를 통해 열교환을 일으키는 열교환코일과, 상기 열교환코일에서 온배수와의 열교환 된 열매체를 강제순환하는 순환펌프와, 상기 순환펌프에 의해 순환되는 열매체와 열교환을 통해 온수탱크의 온수를 고온으로 가열하거나 냉수탱크의 냉수를 냉각하는 히트펌프와, 상기 온수탱크의 온수 또는 냉수탱크의 냉수를 상기 양식용 수조의 양식수와 열교환하는 가온코일 또는 냉각코일로 구성되는 기술을 제시하고 있다.
또한, 특허 제10-1870286호는 어류 및 식물의 고효율 재배 장치에 관한 것으로서, LED 조명을 이용해서 인삼을 재배하는 다수의 다단식 인삼 재배 장치들이 내장되고, 상기 인삼 재배 장치들의 상단에 상기 LED에서 발생하는 폐열을 집열하기 위한 집열판이 설치된 인삼 재배용 컨테이너; 상기 집열판에서 집열된 열을 이용하여 새우를 양식하는 새우 양식 풀; 및 상기 집열판에서 증발된 냉매를 압축시키는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 냉각시키는 열교환기, 열교환기에서 냉각된 냉매를 집열판으로 보내는 제어기로 이루어진 컨테이너 냉각 관로와, 그리고 상기 새우 양식풀에서 유출된 물이 상기 열교환기를 통과하면서 가열되어, 상기 새우 양식풀로 유입되는 새우 양식 풀 가열관로로 이루어진 폐열 회수 시스템에 관한 기술을 제시하고 있다.
상기 기술들은 어류와 식물을 함께 재배하는 기술로서의 방식을 제시한 것에서 가치가 있으나, 일반적인 스마트 팜에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
(문헌 1) 등록특허공보 제10-1452044호(2014.10.10. 등록) (문헌 2) 등록특허공보 제10-1446865호(2014.09.25. 등록) (문헌 3) 등록특허공보 제10-1870286호(2018.06.18. 등록) (문헌 4) 등록특허공보 제10-1898980호(2018.09.10. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스마트팜이 적용될 수 있는 온실을 제공하고, 식물의 성장과 어류의 성장을 효율적으로 관리할 수 있는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 농작물을 경작하는 농가에 식물재배와 어류 양식을 효율적으로 할 수 있도록 함과 아울러 운영비용을 줄이고, 소득증대를 가져올 수 있는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배지의 온도를 제어하는 냉온수를 이용하여 양식장의 수온을 제어함으로써, 온도제어를 위한 장비가 중복적으로 사용할 필요가 없는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 온실 내부에 외부의 태양 빛과 온도를 차단할 수 있는 차양막과 측면 커튼을 구비함으로써 농어업에 적합한 온도를 유지하고 냉난비의 과도한 지출을 방지할 수 있는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 외부가 투명하게 형성되며, 온도센서와 습도센서가 구비되는 온실; 상기 온실 내부에 설치되어 농작물 배지와 양식장에 들어오는 빛을 차단하거나 통과시키기 위한 차양막부가 형성되는 차양막 구조체; 상기 차양막 구조체의 하부에 하나 이상 설치되어 농작물이 자라는 농작물 배지부; 상기 농작물 배지부의 하부에서 바닥을 형성하며, 양식장부와 경계를 형성하는 바닥판부; 상기 바닥판부의 하부에 형성되어 일정한 수위의 물이 저장되고, 내부에는 어류 또는 갑각류가 양식되는 양식장부; 상기 농작물 배지부와 상기 양식장부로 냉수 또는 온수를 공급하는 공급관부; 상기 공급관부를 통해서 농작물 배지부와 양식장부와의 열교환 후 열교환수가 회수되는 회수관부; 상기 회수관부에서 회수된 열교환수를 냉수 또는 온수로 공급하기 위한 히터펌프; 상기 양식장부로 산소를 공급하기 위한 산소발생기; 및 상기 산소 발생기에서 생성된 산소를 상기 양식장부에 저장된 물로 공급되는 산소 공급관부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공한다.
본 발명에서 온실은, 온실의 상부에는, 온실 내부의 공기를 외부로 배기할 수 있도록 상하로 움직이면서 배기구를 형성하는 온실배기장치가 구비되고, 상기 온실의 양측면에는, 상기 온실의 측면을 통해 공기나 빛이 차단되거나 유입될 수 있도록, 상하로 움직이는 측면 커튼이 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 차양막 구조체는, 농작물 배지를 커버할 수 있도록 일정각도로 경사져 일정간격으로 형성되는 천장 프레임과, 상기 천장 프레임을 지지하면서 일정간격으로 설치되는 지지 프레임으로 구성되는 하우스형 프레임; 및 상기 천장 프레임에 설치되어 상기 천장 프레임을 따라 이동하면서 상기 농작물 배지부와 상기 양식장부에 빛을 통과시키거나 차단하기 위한 천장 차양막부와, 상기 하우스형 프레임의 전방과 후방에 설치되어 상기 지지 프레임을 따라 상하로 이동하면서 상기 농작물 배지부와 상기 양식장부에 빛을 통과시키거나 차단하기 위한 전후방 차양막부로 이루어진 차양막부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 농작물 배지부는, 배지를 저장하기 위한 배지홈이 구비되는 배지박스와, 상기 배지박스를 지지하는 지지대 및 상기 배지홈에 채워지는 배지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 바닥판부는, 빛이 투과할 수 있도록 투명판으로 이루어지거나, 빛이 투과할 수 있도록 일부는 투명판으로 형성되고, 일부는 불투명판으로 형성되거나, 상기 빛이 투과할 수 없는 콘크리트판으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 양식장부는, 바닥판부를 지지할 수 있도록 일정간격으로 형성되는 분할벽; 물이 공급되어 어류 또는 갑각류가 양식되는 상기 분할벽 사이에 형성되는 다수의 양식조; 상기 양식조에 설치되어 상기 양식조의 수위를 측정하는 수위센서; 및 상기 양식조 내의 물의 온도를 측정하는 온도센서;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 공급관부는, 히트펌프와 연결되어 열교환된 냉수 또는 온수가 공급되는 메인 공급관부와, 상기 메인 공급관부에서 분기되어 상기 농작물 배지부로 냉수 또는 온수를 공급하는 배지 공급관부와, 상기 메인 공급관부에서 분기되어 상기 양식장부로 냉수 또는 온수를 공급하는 양식장 공급관부로 이루어지고, 상기 배지 공급관부는, 상기 배지 공급관부에서 분기되어 상기 각 농작물 배지부를 가로지르는 각각의 배지 공급분기관이 더 형성되고, 상기 각각의 배지 공급분기관을 통해서 냉수 또는 온수가 공급됨으로써 각 배지의 온도를 조절하며, 상기 양식장 공급관부는, 상기 양식장 공급관부에서 분기되어 상기 각 양식조를 가로지르는 각각의 양식조 공급분기관이 더 형성되고, 상기 각각의 양식조 공급분기관을 통해서 냉수 또는 온수가 공급됨으로써, 상기 각 양식조의 온도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 배지 공급관부와 양식장 공급관부는, 메인 공급관부에서 분기되는 지점에 개폐밸브가 각각 설치되고, 상기 각 배지 공급분기관부는, 상기 배지 공급관부에서 분기되는 지점에 개폐밸브가 각각 설치되고, 상기 각 양식조 공급분기관부는, 상기 양식장 공급관부에서 분기되는 지점에 개폐밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 회수관부는, 히트펌프와 연결되어 농작물 배지부 또는 양식장부에서 열교환된 열교환수가 회수되는 메인 회수관부와, 상기 메인 회수관부에서 분기되어 상기 농작물 배지부로부터 열교환된 열교환수가 상기 메인 회수관부로 회수되는 배지 회수관부와, 상기 양식장부로부터 열교환된 열교환수가 상기 메인 회수관부로 회수되는 양식장 회수관부로 이루어지고, 상기 배지 회수관부는, 상기 각 배지 공급분기관과 연결되어 상기 각 농작물 배지부를 가로지르는 배지 회수분기관을 통해 열교환수가 회수됨으로써 상기 각 배지의 온도를 다시 한번 더 조절하며, 상기 양식장 회수관부는, 상기 각 양식조 공급분기관과 연결되어 상기 각 양식조를 가로지르는 양식조 회수분기관을 통해서 열교환수가 회수됨으로써 상기 각 양식조의 온도를 다시 한번 더 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 산소 공급관부는, 메인 산소 공급관부와, 상기 메인 산소 공급관부에서 분기되어 상기 각 양식조로 분기되어 상기 각 양식조를 가로질러 설치되는 산소 분기공급관부로 구성되고, 상기 산소 분기공급관부는 일정간격으로 산소 배출홀이 형성되어, 상기 양식조에 저장된 물에 산소를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스마트팜이 적용될 수 있는 온실을 제공하고, 식물의 성장과 어류의 성장을 효율적으로 관리할 수 있는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 농작물을 경작하는 농가에 식물재배와 어류 양식을 효율적으로 할 수 있도록 함과 아울러 운영비용을 줄이고, 소득증대를 가져올 수 있는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배지의 온도를 제어하는 냉온수를 이용하여 양식장의 수온을 제어함으로써, 온도제어를 위한 장비가 중복적으로 사용할 필요가 없는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 온실 내부에 외부의 태양 빛과 온도를 차단할 수 있는 차양막과 측면 커튼을 구비함으로써 농어업에 적합한 온도를 유지하고 냉난비의 과도한 지출을 방지할 수 있는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 전체 구성 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 온실 프레임 사시도.
도 3과 도 3a는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 온실 배기장치의 실시예의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 차양막 구조체의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 배지부의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 공급관부와 회수관부의 일부 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 배지 공급분기관의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 양식조 공급분기관의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 양식조 공급분기관과 양식조 회수분기관의 연결상태를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 산소 공급관부의 사시도.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 전체 구성 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 온실 프레임 사시도이고, 도 3과 도 3a는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 온실 배기장치의 실시예의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 차양막 구조체의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 배지부의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 공급관부와 회수관부의 일부 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 배지 공급분기관의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 양식조 공급분기관의 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 양식조 공급분기관과 양식조 회수분기관의 연결상태를 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 산소 공급관부의 사시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템의 전체 구성 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 하이브리드 스마트팜 시스템(1)은, 온실(100)과, 온실(100)의 내부에 형성되는 차양막 구조체(200)와, 차양막 구조체(200)의 내부에 형성되는 농작물 배지부(300)와, 온실(100) 내부의 바닥을 형성하는 바닥판부(400)와, 바닥판부(400)의 하부에 형성되는 양식장부(500)와, 농작물 배지부(300)와 양식장부(500)로 냉수 또는 온수를 공급하는 공급관부(600)와, 냉수 또는 온수를 회수하는 회수관부(700)와, 일정 온도의 냉수 또는 온수를 공급하는 히트펌프(800)와, 양식장부(500)로 산소를 공급하기 위한 산소 발생기(900)와, 산소 발생기(900)와 연결되어 양식장부(500)로 산소를 공급하는 산소 공급관부(1000)로 이루어진다.
온실(100)은, 햇빛이 투과될 수 있도록 외부가 투명하게 형성되고, 온실 내부에는 온도센서와 습도센서가 구비될 수 있다. 스마트팜을 구현하기 위해서는 온실(100) 내부의 온도와 습도의 조건은 중요한 요소이기 때문에 온실(100) 내부 특히 차양막 구조체(200)의 내부에는 온도와 습도를 측정하기 위한 온도센서(미도시)와 습도센서(미도시)가 구비된다. 온실(100)은 아크릴이나 비닐 등의 투명재질로 이루어진 합성수지나 유리 등을 이용하여 온실 커버(102)를 형성하고, 온실 커버(102)를 지지하기 위한 온실 커버 프레임(101)이 형성되고, 온실내부의 배기를 위한 온실 배기장치(110)가 구비된다. 온실 배기장치(110)가 설치되는 온실 커버(102)에는 배기홀(103)이 형성되어, 온실 배기장치(110)가 상하로 움직이면서 온실 내부의 공기를 외기와 교환할 수 있도록 한다.
도 2는 온실 커버 프레임(101)을 도시하고 있다. 온실 커버 프레임(101)은, 온실 커버(102)를 지지하기 위한 프레임이다. 온실 커버 프레임(101)은, 아아치형 프레임(1011)과, 아아치형 프레임(1011)을 지지하는 수직 프레임(1012)과, 아아치형 프레임(1011)에서 길이방향으로 연장되어 온실의 형태를 만들기 위한 길이방향 수평 프레임(1013)과, 수직 프레임(1012)의 강도를 보강하기 위한 폭방향 프레임(1016)과, 차양막 구조체(200)와 온실 배기장치(110)를 지지하기 위한 수평빔(1014)와 수평빔(1014)을 지지하는 수직빔(1015)로 이루어진다. 온실 커버 프레임(101)의 커버에는 유리나 아크릴 또는 비닐로 형성되는 온실 커버가 장착된다.
도 3은 온실 배기장치(110)에 대한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 온실 배기장치(110)는, 온실 커버 프레임인 수평빔(1014)에 연결된다. 구체적으로 온실 배기장치(110)는, 배기장치 커버부(111)과, 배기장치 커버부(111)를 지지하면서 상하로 이동하는 지지대(112)와, 지지대(112)가 상하로 이동하도록 가이드하는 가이드(113)와, 지지대(112)가 상하로 이동될 수 있도록 구동력을 주는 구동부(114)로 이루어진다. 배기장치 커버부(111)는, 유리, 아크릴 도는 비닐로 형성되는 배기장치 커버(1111)와, 폭방향 프레임(1112)와 폭방향 프레임(1112)의 양단에 폭방향으로 연결되는 아아치형 프레임(1113)과 폭방향 프레임(1112)의 양단에 길이방향으로 연결되는 길이방향 프레임(1114)으로 이루어진다. 구동부(114)는, 모터축이 구비된 모터(1142)와, 모터축에 장착되는 기어(1141)로 이루어진다. 기어(1141)에는 모터의 회전력이 전달되고, 기어(1141)는 지지대(112)에 형성된 기어홈(1121)과 맞물려 지지대(112)에 회전력을 전달한다. 지지대(112)의 말단에는 스톱퍼(1122)를 형성하여, 온실 배기장치(110)가 일정구간을 따라 상하로 이동할 수 있도록 한다.
또한, 도 3a는 온실 배기장치를 상하로 구동하는 다른 실시예의 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 도 3a의 실시예는 모터와 도르레를 이용한 방식이다. 도 3a의 실시예를 설명하면, 구동부(114')는, 모터축(1141')이 장착되는 모터(1142')와, 모터축(1141')에 일단이 연결되고 타단은 지지대(112)의 스톱퍼(1122)에 연결되는 끈(1144')과, 끈(1144')이 통과하는 도르레(1143')로 구성된다. 모터(1142')가 구동되어 회전하면 모터축(1141')에 끈(1144')이 감겨지고, 끈(1144')이 감겨짐에 따라 지지대(112)는 상부로 이동하게 되고, 모터(1142')가 반대로 구동되어 모터축(1141')이 반대로 회전함에 따라 끈(1144')이 풀리면 지지대(112)는 자중에 의해 하부로 내려가게 된다.
도 4는 차양막 구조체(200)에 대한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 차양막 구조체(200)는, 하우스형 프레임(201)과, 차양막부(210)으로 이루어진다. 하우스형 프레임(201)은, 농작물 배지를 커버할 수 있도록 일정각도로 경사져 일정간격으로 형성되는 천장 프레임(2011)과, 천장 프레임(2011)을 지지하면서 일정간격으로 수직 설치되는 지지 프레임(2013)으로 구성된다. 천장 프레임(2011)과 지지 프레임(2013)이 서로 연결되는 부분에 하우스형 프레임의 강도를 보강하기 위해 길이방향 수평 프레임(2012)와 폭방향 수평 프레임(2014)가 더 설치될 수 있다. 차양막부(210)는, 천장 프레임(2011)에 설치되어 천장 프레임(2011)을 따라 이동하면서 상기 농작물 배지부(300)와 상기 양식장부(500)에 빛을 통과시키거나 차단하기 위한 한 쌍의 천장 차양막부(211)와, 하우스형 프레임(201)의 전방과 후방에 설치되어 지지 프레임(2013)을 따라 상하로 이동하면서 농작물 배지부(300)와 양식장부(500)에 빛을 통과시키거나 차단하기 위한 한 쌍의 전후방 차양막부(212)로 이루어진다. 또한, 차양막부(210)는, 전후방 차양막부(212)의 상부측에 마련되어 폭방향 수평 프레임(2014)과 천장 프레임(2011)에 의해 형성되는 삼각형 부분을 커버하는 전후방 고정 차양막(213)이 더 형성될 수 있다. 천장 차양막부(211)과 전후방 차양막부(212)는 모터 등의 구동장치에 의해 롤형태로 말리거나 커튼 형태로 접혀질 수 있다. 또한, 차양막부(200)의 양측면 지지프레임(2012)의 하부측에는 측면 고정 차양막(202)이 더 형성될 수 있다. 천장 차양막부(211)와 전후방 차양막부(212)는 컨트롤러나 구동장치에 의해 구동되어질 수 있다.
도 5는 농작물 배지부(300)를 도시하고 있다. 농작물 배지부(300)는, 배지(303)를 저장하기 위한 배지홈(3011)이 구비되는 배지박스(301)와, 배지박스(301)를 지지하는 지지대(302) 및 배지홈(3011)에 채워지는 배지(303)로 이루어진다. 또한 배지박스(301)의 길이방향으로 냉수 또는 온수가 공급되는 배지 공급분기관(6041)과, 배지 공급분기관(6041)과 연결되어 배지 공급분기관(6041)의 역방향으로 설치되는 배지 회수분기관(7041)가 설치되어 배치(303)의 온도를 조절한다.
도 6은 히트펌프(800)와 연결되는 공급관부(600)와 회수관부(7000)를 도시하고 있다. 공급관부(600)는 히트펌프(800)와 연결되어 열교환된 냉수 또는 온수가 공급되는 메인 공급관부(601)와, 메인 공급관부(601)에서 분기되어 농작물 배지부(300)로 냉수 또는 온수를 공급하는 배지 공급관부(605)와, 메인 공급관부(601)에서 분기되어 양식장부(500)로 냉수 또는 온수를 공급하는 양식장 공급관부(605)로 이루어진다. 배지 공급관부(604)는, 배지 공급관부(604)에서 분기되어 각 농작물 배지부(300)를 가로지르는 각각의 배지 공급분기관(6041)이 더 형성되고, 각각의 배지 공급분기관(6041)을 통해서 냉수 또는 온수가 공급됨으로써 각 배지의 온도를 조절한다. 양식장 공급관부(605)는, 양식장 공급관부(605)에서 분기되어 각 양식조(502)를 가로지르는 각각의 양식조 공급분기관(6051)이 더 형성되고, 각각의 양식조 공급분기관(6051)을 통해서 냉수 또는 온수가 공급됨으로써, 각 양식조(502)의 물의 온도를 조절한다. 메인 공급관부(601)는 히트펌프(800)의 공급측 플랜지(802)와 연결되는 공급관용 플랜지(602)와, 배지 공급관부(604)와 양식장 공급관부(605)가 분기되도록 하는 티(603)로 구성된다. 배지 공급관부(604)는 배지공급관으로 흘러가는 물을 공급 또는 차단하기 위한 밸브(606)가 더 구비되고, 양식장 공급관부(605)에도 양식장 공급관부로 흘러가는 물을 공급 또는 차단하기 위한 개폐밸브(606)가 더 구비된다. 개폐밸브(606)는 자동조절이 가능한 밸브가 적당하며, 컨트롤러로 구동할 수 있는 솔레노이드 밸브 등으로 이루어질 수 있다. 회수관부(700)는, 히트펌프(800)와 연결되어 농작물 배지부(300) 또는 양식장부(500)에서 열교환된 열교환수가 회수되는 메인 회수관부(701)와, 메인 회수관부(701)에서 분기되어 농작물 배지부(300)로부터 열교환된 열교환수가 메인 회수관부(701)로 회수되는 배지 회수관부(704)와, 양식장부(500)로부터 열교환된 열교환수가 메인 회수관부(701)로 회수되는 양식장 회수관부(705)로 이루어진다. 메인 회수관부(701)는 히트펌프(800)의 회수측 플랜지(804)와 연결되는 회수관용 플랜지(702)와 배지 회수관부(704)와 양식장 회수관부(705)가 서로 합쳐지는 티(703)가 더 구비된다. 공급측 플랜지(802)는 히트펌프(800)의 공급측 노즐(801)에 장착되고, 회수측 플랜지(804)는 히트펌프(800)의 회수측 노즐(803)에 장착된다. 메인 회수관부(701)와 연결되기 전에 회수관 측의 물의 공급 및 차단을 위한 개폐밸브(706)가 더 장착되고, 개폐밸브(706)는 자동조절이 가능한 솔레노이드 밸브로 이루어짐이 적당하다.
도 7은 배지 공급관부(604)에서 배지 공급분기관(6041)로 연결되는 것을 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 배지 공급관부(604)에서 농작물 배지부(300)로 배지 공급분기관(6041)이 연결되며, 배지부(300)로 진입하기 전에 개폐밸브(6042)가 더 구비된다. 개폐밸브(6042)는 자동조절이 가능한 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.
도 8은 양식장 공급관부(605)에서 양식조로 연결되는 양식조 공급분기관(6051)을 도시하고 있으며, 양식조 공급분기관(6051)이 양식조(502)로 들어가기 전에 개폐밸브(6052)가 구비된다. 개폐밸브(6052)는 자동조절이 가능한 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.
도 9는 양식조(502)에서 양식조 공급분기관(6051)과 양식조 회수분기관(7051)이 서로 연결되는 것을 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 양식조(502)의 반대측에서 서로 연결되고, 공급분기관과 회수분기관으로 흐르는 냉수 또는 온수에 의해 양식조의 물의 온도가 조절될 수 있다.
도 10은 산소 발생기(900)와 연결되는 산소 공급관부(100)를 도시하고 있다. 산소 공급관부(100)는, 산소 발생기(900)에 형성되는 노즐(901)과 노즐에 장착되는 산소 공급측 플랜지(902)에 연결된다. 산소 공급관부(100)는 공급측 플랜지(902)에 연결되는 플랜지(1004)와, 플랜지(1004)에 연결되는 메인 산소 공급관부(1001)와, 메인 산소 공급관부(1001)에서 분기되어 양식조(502)로 연결되는 산소 분기공급관부(1002)와, 산소를 공급 및 차단하기 위한 개폐밸브(1003)로 이루어진다. 산소 분기공급관부(1002)에는 산소 배출홀(1005)이 일정간격으로 형성되어 양식조(502)의 물로 공급될 수 있도록 한다.
도 1을 참조하여 바닥판부(400)를 설명하기로 한다. 바닥판부(400)는 온실(100)의 바닥을 형성하며, 양식장부(500)로 빛이 들어갈 수 있도록 투명재질 또는 불투명 재질로 이루어질 수 있다. 구체적으로 빛이 투과할 수 있도록 투명판으로 이루어지거나, 빛이 투과할 수 있도록 일부는 투명판으로 형성되고, 일부는 불투명판으로 형성될 수도 있다. 또한, 전체를 콘크리트판으로 덮혀진 형태로 형성할 수도 있다. 바닥판 전체를 콘크리트판으로 형성하는 경우, 콘크리트판의 저면에 조명등을 설치할 수 있다.
도 1을 참조하여 양식장부(500)를 설명하기로 한다. 양식장부(500)는, 바닥판부(400)를 지지하며, 양식조(502)를 분할하는 분할벽(501)과 분할벽 사이에 형성되어 물이 공급되는 다수의 양식조(502)로 이루어진다. 양식조(502)에는 물의 수위를 측정하기 위한 수위센서(미도시)와 온도를 측정하기 위한 온도센서(미도시)가 더 장착될 수 있다. 수위센서와 온도센서에 의해 컨트롤러는 메인공급관부를 통해 양식조 공급관부(605)로 냉수 또는 온수를 공급하게 되고, 필요에 따라서 일정시간 간격으로 산소 분기공급관(1002)으로 산소를 공급할 수도 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 스마트 팜 시설과 결부되어 양식장 시설이 함께 갖추어지기 때문에, 스마트팜과 양식장을 통한 농가소득을 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 컨트롤러를 사용하여 일정시간마다 온도 습도를 맞출 수 있으며, 양식장의 어류 등을 효과적으로 양식할 수도 있다.
상기에서 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시에는 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 하이브리드 스마트팜 시스템
100 : 온실 101 : 온실 커버 프레임
102 : 온실 커버 103 : 배기홀
110 : 온실 배기장치 111 : 배기장치 커버부
112 : 지지대 113 : 가이드
114 : 구동부
200 : 차양막 구조체 201 : 하우스형 프레임
202 : 측면 고정 차양막
210 : 차양막부 211 : 천장 차양막부
212 : 전후방 차양막부 213 : 전후방 고정 차양막부
300 : 농작물 배지부 301 : 배지박스
302 : 지지대 303 : 배지
400 : 바닥판부
500 : 양식장부 501 : 분할벽
502 : 양식조
600 : 공급관부 601 : 메인 공급관부
602 : 공급관용 플랜지 603 : 티
604 : 배지 공급관부 605 : 양식장 공급관부
606 : 개폐밸브
700 : 회수관부 701 : 메인 회수관부
702 : 회수관용 플랜지 703 : 티
704 : 배지 회수관부 705 : 양식장 공급관부
706 : 개폐밸브
800 : 히트펌프 801 : 공급측 노즐
802 : 공급측 플랜지 803 : 회수측 노즐
804 : 회수측 플랜지
900 : 산소 발생기 901 : 산소 공급측 노즐
902 : 산소 공급측 플랜지
1000 : 산소 공급관부 1001 : 메인 산소 공급관부
1002 : 산소 분기공급관부 1003 : 개폐밸브
1004 : 공급관용 플랜지 1005 : 산소 배출홀

Claims (10)

  1. 외부가 투명하게 형성되며, 온도센서와 습도센서가 구비되는 온실;
    상기 온실 내부에 설치되어 농작물 배지와 양식장에 들어오는 빛을 차단하거나 통과시키기 위한 차양막부가 형성되는 차양막 구조체;
    상기 차양막 구조체의 하부에 하나 이상 설치되어 농작물이 자라는 농작물 배지부;
    상기 농작물 배지부의 하부에서 바닥을 형성하며, 양식장부와 경계를 형성하는 바닥판부;
    상기 바닥판부의 하부에 형성되어 일정한 수위의 물이 저장되고, 내부에는 어류 또는 갑각류가 양식되는 양식장부;
    상기 농작물 배지부와 상기 양식장부로 냉수 또는 온수를 공급하는 공급관부;
    상기 공급관부를 통해서 농작물 배지부와 양식장부와의 열교환 후 열교환수가 회수되는 회수관부;
    상기 회수관부에서 회수된 열교환수를 냉수 또는 온수로 공급하기 위한 히터펌프;
    상기 양식장부로 산소를 공급하기 위한 산소발생기; 및
    상기 산소 발생기에서 생성된 산소를 상기 양식장부에 저장된 물로 공급되는 산소 공급관부;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온실은,
    상기 온실의 상부에는, 상기 온실 내부의 공기를 외부로 배기할 수 있도록 상하로 움직이면서 배기구를 형성하는 온실배기장치가 구비되고,
    상기 온실의 양측면에는, 상기 온실의 측면을 통해 공기나 빛이 차단되거나 유입될 수 있도록, 상하로 움직이는 측면 커튼이 구비되는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차양막 구조체는,
    상기 농작물 배지를 커버할 수 있도록 일정각도로 경사져 일정간격으로 형성되는 천장 프레임과, 상기 천장 프레임을 지지하면서 일정간격으로 설치되는 지지 프레임으로 구성되는 하우스형 프레임; 및
    상기 천장 프레임에 설치되어 상기 천장 프레임을 따라 이동하면서 상기 농작물 배지부와 상기 양식장부에 빛을 통과시키거나 차단하기 위한 천장 차양막부와, 상기 하우스형 프레임의 전방과 후방에 설치되어 상기 지지 프레임을 따라 상하로 이동하면서 상기 농작물 배지부와 상기 양식장부에 빛을 통과시키거나 차단하기 위한 전후방 차양막부로 이루어진 차양막부;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 농작물 배지부는,
    배지를 저장하기 위한 배지홈이 구비되는 배지박스와, 상기 배지박스를 지지하는 지지대 및 상기 배지홈에 채워지는 배지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바닥판부는,
    상기 빛이 투과할 수 있도록 투명판으로 이루어지거나,
    상기 빛이 투과할 수 있도록 일부는 투명판으로 형성되고, 일부는 불투명판으로 형성되거나,
    상기 빛이 투과할 수 없는 콘크리트판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양식장부는,
    상기 바닥판부를 지지할 수 있도록 일정간격으로 형성되는 분할벽;
    물이 공급되어 어류 또는 갑각류가 양식되는 상기 분할벽 사이에 형성되는 다수의 양식조;
    상기 양식조에 설치되어 상기 양식조의 수위를 측정하는 수위센서; 및
    상기 양식조 내의 물의 온도를 측정하는 온도센서;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공급관부는,
    상기 히트펌프와 연결되어 열교환된 냉수 또는 온수가 공급되는 메인 공급관부와, 상기 메인 공급관부에서 분기되어 상기 농작물 배지부로 냉수 또는 온수를 공급하는 배지 공급관부와, 상기 메인 공급관부에서 분기되어 상기 양식장부로 냉수 또는 온수를 공급하는 양식장 공급관부로 이루어지고,
    상기 배지 공급관부는, 상기 배지 공급관부에서 분기되어 상기 각 농작물 배지부를 가로지르는 각각의 배지 공급분기관이 더 형성되고, 상기 각각의 배지 공급분기관을 통해서 냉수 또는 온수가 공급됨으로써 각 배지의 온도를 조절하며,
    상기 양식장 공급관부는, 상기 양식장 공급관부에서 분기되어 상기 각 양식조를 가로지르는 각각의 양식조 공급분기관이 더 형성되고, 상기 각각의 양식조 공급분기관을 통해서 냉수 또는 온수가 공급됨으로써, 상기 각 양식조의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배지 공급관부와 상기 양식장 공급관부는, 상기 메인 공급관부에서 분기되는 지점에 개폐밸브가 각각 설치되고,
    상기 각 배지 공급분기관부는, 상기 배지 공급관부에서 분기되는 지점에 개폐밸브가 각각 설치되고,
    상기 각 양식조 공급분기관부는, 상기 양식장 공급관부에서 분기되는 지점에 개폐밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회수관부는,
    상기 히트펌프와 연결되어 농작물 배지부 또는 양식장부에서 열교환된 열교환수가 회수되는 메인 회수관부와, 상기 메인 회수관부에서 분기되어 상기 농작물 배지부로부터 열교환된 열교환수가 상기 메인 회수관부로 회수되는 배지 회수관부와, 상기 양식장부로부터 열교환된 열교환수가 상기 메인 회수관부로 회수되는 양식장 회수관부로 이루어지고,
    상기 배지 회수관부는, 상기 각 배지 공급분기관과 연결되어 상기 각 농작물 배지부를 가로지르는 배지 회수분기관을 통해 열교환수가 회수됨으로써 상기 각 배지의 온도를 다시 한번 더 조절하며,
    상기 양식장 회수관부는, 상기 각 양식조 공급분기관과 연결되어 상기 각 양식조를 가로지르는 양식조 회수분기관을 통해서 열교환수가 회수됨으로써 상기 각 양식조의 온도를 다시 한번 더 조절하는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 산소 공급관부는,
    메인 산소 공급관부와, 상기 메인 산소 공급관부에서 분기되어 상기 각 양식조로 분기되어 상기 각 양식조를 가로질러 설치되는 산소 분기공급관부로 구성되고,
    상기 산소 분기공급관부는 일정간격으로 산소 배출홀이 형성되어, 상기 양식조에 저장된 물에 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 농작물 및 어류양식이 가능한 하이브리드 스마트팜 시스템.
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