KR20220087711A

KR20220087711A - 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템

Info

Publication number: KR20220087711A
Application number: KR1020200178025A
Authority: KR
Inventors: 김상철; 정석봉
Original assignee: 가온에너지 주식회사
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-27
Also published as: KR102538043B1

Abstract

내부에 각종 센서와 기포발생장치를 포함하여 지하수를 저장하는 원수통; 다중필터; 다중필터에 외부의 공기를 포집하여 송풍하는 송풍기; 다중필터를 통과한 공기를 압축하여 저장하는 공기압축기; 압축된 공기를 저장하는 압축공기통; 지하수를 원수통에 공급하는 모터펌프; 지하수 및 공기를 가열하고 냉각하는 냉온수 및 공기조절장치; 상기 각종 센서 및 장치들을 조절하는 메인컨트롤러; 모터펌프로부터 지하수를 상기 원수통에 공급하는 지하수공급라인; 압축공기통에 저장된 공기를 원수통에 공급하는 공기공급라인; 메인컨트롤러로부터 각종 센서를 연결하는 센서측정통신선;을 포함하는 것으로서,
재배 식물에 최적의 용존산소를 함유하게하고 최적의 온도로 된 물을 공급하여 농업 생산성 향상 및 고품질 농작물을 생산하여 농가 소득 향상에 기여할 수 있는 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템

Description

생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템{Oxygen Automatic Supply System for the Growth Promotion}

본 발명은 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 용존 산소 조절 및 지하수 온도를 조절하여 공급하므로 식물뿌리에 최적의 생육 환경을 조성할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

식물 재배 시 지하수를 저장하는 원수탱크는 주변 환경에 따라 온도가 달라진다. 이에 따라 원수탱크의 물속에는 산소량 즉, 용존산소량이 온도변화에 따라 변화가 심하며, 장시간 보존 시 용존산소량이 급격하게 줄어 부패하는 현상이 발생하기도 한다. 질좋은 농산품을 생산하고 수확을 증대하기 위해서는 적절한 시기에 충분한 양의 물을 공급하여야 하고, 공급되는 물 속의 용존산소의 량을 풍부하게 하여야 한다. 식물에 용존 산소가 낮은 물을 관수하면 토양으로 공급되는 산소량의 부족으로 토양 환원을 촉진시켜 황화수소 유기산, 메탄가스, 초산, 젖산, 알콜류 등의 중간 생성물이 생성된다. 이들의 분해 과정에서 수중의 용존 산소와 토양중 산화물, 산화철, 이산화 황, 이산화 망간 등의 산소 소비로 토양의 산화 환원 전위가 낮아져 황하수소, 메탄 등이 과잉 생성된다. 이들은 유기산과 함께 식물의 양분 흡수와 체내 대사를 저해하여 식물 생육 뿌리의 신장 발근을 억제하고, 때로는 뿌리 썩음 병을 일으킨다. 특히 질소, 인산 가리 등의 중요한 양분 흡수가 저해되어 농작물 생산이 감소된다.

재배식물은 고온일수록 생육이 왕성하여 산소요구도가 많은데 반하여 용존산소량은 온도가 높아질수록 감소하기 때문에 여름철 또는 시설하우스내의 고온기 재배에서는 더욱 용존산소량 부족으로 P, K, Ca, Mn 등의 흡수저하와 함께 뿌리로부터 산소공급량이 부족하면 뿌리의 신장, 능동적 또는 선택적 양분흡수, 흡수된 양분의 뿌리에서의 대사, Cytokinin 등의 식물호르몬 합성 등 여러 가지 뿌리의 기능과 활력이 저하되어 식물의 생육이 저하되고, 성숙호르몬으로서 노화촉진작용을 하는 에틸렌의 생성량이 많아져 작물의 잎자루가 아래쪽으로 수그러지거나 비틀어지는 증상과 함께 황화현상을 일으키며 GA이라는 호르몬이 용존산소량의 부족으로 감퇴되어 지상부 기관의 GA함량이 낮아지게 됨으로서 줄기와 잎의 생장을 억제하는 결과를 동반한다.

또한, 공급되는 물의 온도에 따라 뿌리의 호흡량이 달라지는데, 일반적으로 한 여름철에는 공급되는 물의 온도가 10℃ 높아지면 뿌리의 호흡량은 2배로 증가함으로, 통상 재배 시의 물의 온도가 20℃일 때에는 2배정도의 호흡을 하며 30℃에서는 4배의 호흡량이 된다고 할 수 있다.

따라서, 농업 생산성 향상 및 고품질 농작물 생산을 위하여 용존 산소가 향상된 농업 용수와 생육환경에 최적의 온도의 물을 공급할 필요성이 크게 대두되고 있다.

본 발명은 종래기술에 대한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 설비 및 저렴한 비용으로 온실 하우스 작물재배 농가에 필요한 공기압축기 및 가열기를 원수탱크와 형성하여 재배 식물에 최적의 용존산소를 함유하고 최적의 온도로 된 물을 공급하여 농업 생산성 향상 및 고품질 농작물 생산을 위한 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템은, 내부에 각종 센서와 기포발생장치를 포함하여 지하수를 저장하는 원수통; 다중필터; 다중필터에 외부의 공기를 포집하여 송풍하는 송풍기; 다중필터를 통과한 공기를 압축하여 저장하는 공기압축기; 압축된 공기를 저장하는 압축공기통; 지하수를 원수통에 공급하는 모터펌프; 지하수와 공기를 가열하고 냉각하는 냉온수 및 공기조절장치; 각종 센서 및 장치들을 조절하는 메인컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 있어, 다중필터는 사각형태의 구조물로 되고 외부의 공기 속의 먼지 및 불순물을 제거하기 위하여 2중 필터로 된 것으로, 입자가 큰 먼지를 제거하기 위한 1번 필터; 미스트 노즐을 사용하여 물을 분사하여 미세먼지를 제거하는 2번 필터;로 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 있어, 냉온수 및 공기조절장치는 냉각기와 가열기로 된 것으로 가열기는 속 가열선은 이중의 나선형 형태의 파이프로 되고 니크롬선 외부에 1차 실리콘을 도포하고 그 외부에 동편조와 2차 테프론을 감싸서 된 것으로 전기선과 결합하여 메인콘트롤러에 의하여 제어되어 파이프를 통과하는 지하수 및 공기의 온도를 높이는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 있어, 기포발생장치는 원수통 상부에 3개의 원형 파이프 형태로 바닥 부분까지 세로 형태로 형성되어 몸체에는 산소공급을 위한 다수의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 있어, 센서는 원수통 수위를 측정하는 수위센서; 원수통의 물 속 용존산소량을 측정할 수 있는 DO센서; 원수통의 물속에 녹아있는 고형물질의 총량을 측정하기 위한 TDS센서; 원수통에 저장된 물의 온도를 측정할 수 있는 수온센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 있어, 메인컨트롤러는 원수통 속의 수위센서, DO센서, TDS센서와 수온센서에 의해 측정된 결과값에 따라 모터펌프, 공기압축기, 압축공기통, 기포발생장치, 냉온수 및 공기조절장치를 원격으로 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템은, 모터펌프로부터 지하수를 원수통에 공급하는 지하수공급라인; 압축공기통에 저장된 공기를 원수통에 공급하는 공기공급라인; 메인컨트롤러로부터 각종 센서를 연결하는 센서측정통신선;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 의하면, 각종 센서에 의한 메인컨트롤러, 냉온수 및 공기조절장치, 기포발생장치를 이용하므로써, 재배 식물에 최적의 용존산소를 함유하게하고 최적의 온도로 된 물을 공급하여 농업 생산성 향상 및 고품질 농작물 생산을 하여 농가 소득 향상에 기여할 수 있게 하는 장점이 있다

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템을 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 이중의 나선형 파이프로된 가열기를 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 입자가 큰 먼지와 미세먼지를 걸러내는 다중필터를 보인 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템은, 원수통(10), 공기압축기(20), 압축공기통(21), 송풍기(22), 다중필터(23), 기포발생장치(30), 모터펌프(40), 냉온수 및 공기조절장치(50), 메인컨트롤러(60)를 포함할 수 있다.

원수통(10)은 5,000리터 크기의 합성수지재로 된 것으로 모터펌프(40)에 의해 펌핑된 지하수를 지하수공급라인(41)을 통하여 공급받아 일정시간 저장한다.

지하수 속에는 여러 가지 물질이 존재<표 1>하는데, 식물의 필수 원소 필요량은 <표 2>와 같다.

원수통(10) 주변의 온도는 연중 -10℃∼+30℃까지 변화가 심하다. 주변의 온도 변화에 따라 농업용수인 지하수 속 용존산소도 변하고, 지하수가 원수통(10)에 장시간 보존 시 부패하여 용존산소는 극히 희박하게 된다.

원수통(10) 속에는 보관된 지하수 온도를 측정하기 위한 수온센서(T), 물속에 녹아있는 고형물질의 총량을 측정하기 위한 TDS(Total Dissolved Solids)센서(A), 원수통(10)의 수위를 측정하기 위한 수위센서(W), 기포발생장치(30), 용존산소량을 측정하기 위한 DO센서(Dissolved Oxygen Sensor)(O)를 포함할 수 있다.

식물별 적정 TDS 필요량은 <표 3>과 같다.

단위(ppm)

작물	TDS 범위	작물	TDS 범위	작물	TDS 범위
아스파라거스	980∼1260	샐러리	1260∼1680	부추	980∼1260
바나나	1260∼1540	오이	1190∼1750	상추	560∼840
블루베리	1260∼1400	가지	1750∼2450	시금치	1260∼1610
양배추	1750∼2100	꽃상추	1400∼1680	딸기	1260∼1540
당근	1120∼1400	마늘	980∼1260	토마토	1400∼3500

메인컨트롤러(60)는 원수통(10) 속의 센서들의 측정값을 읽어 적절한 농업용수 상태를 유지하기 위하여, 공기압축기(20), 압축공기통(21), 송풍기(22), 기포발생장치(30), 모터펌프(40), 냉온수 및 공기조절장치(50)를 원격으로 조절할 수 있다.

냉온수 및 공기조절장치(50)는 겨울철과 여름철에도 식물성장에 적절한 급수온도 12~25℃ 농업용수를 준비하기 위하여 가열기(51)와 냉각기(52)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가열기(51) 속 가열선(51-1)은 이중의 나선형 형태의 파이프(51-1a, 51-1b)로 되고 니크롬선 외부에 1차 실리콘을 도포하고 그 외부에 동편조를 감싸고 2차 테프론으로 구성된 것으로 전기선과 결합하여 메인콘트롤러에 의하여 제어되어 파이프를 통과하는 지하수 및 공기의 온도를 높이는 것이다.

지하수 수위는 용기의 용량 및 사용자에 의해 설정이 가능하며 용기 내부의 수위센서에 의해 측정된 값을 센서측정통신선(61)을 통하여 메인컨트롤러(60)에 전달되고 메인컨트롤러(60)에 의해 제어가 가능하다.

이 때 메인컨트롤러(60)는 모터펌프(40)를 제어하여 지하수공급라인(41)을 통하여 원수통(10)에 지하수를 공급할 수 있다.

기포발생장치는 원수통(10) 상부에 3개의 원형 파이프 형태로 바닥부분까지 세로 형태로 형성되어 몸체에는 산소공급을 위한 다수의 구멍(31)을 포함하여, 용기 내부의 지하수 용량에 따라 DO센서(O)에 의해 측정된 값에 따라 메인컨트롤러(60)에 의해 선택적으로 가동이 가능한 것으로, 상황에 따라 충분한 공기를 신속하게 공급이 가능한 것으로 원통형 모양의 파이프의 몸체에 다수의 구멍을 형성하여 된 것이다.

이 때 메인컨트롤러(60)는 공기압축기(20)와 공기압축기(20)에 의해 신선한 공기를 저장하는 압축공기통(21)을 제어하여 공기공급라인(24)을 통하여 신선한 공기를 기포발생장치(30)에 전달할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 공기압축기(20) 입구에는 신선한 공기를 포집하기 위한 사각형태의 구조물로 된 다중필터(23)가 형성될 수 있다.

다중필터(23)는 입자가 큰 먼지를 포집하기 위한 1번필터(23-1)와 미스트 노즐을 이용하여 물을 분사하여 미세먼지를 제거하는 2번 필터(23-2)를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 의하면, 각종 센서에 의한 메인컨트롤러(60), 냉온수 및 공기조절장치(50), 모터펌프(40), 공기압축기(20), 기포발생장치(30)를 이용하므로써, 재배 식물에 최적의 용존산소를 함유하고 최적의 온도로 된 물을 공급하여 농업 생산성 향상 및 고품질 농작물을 생산하여 농가 소득 향상에 기여할 수 있게 하는 장점이 있다

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10: 원수통
20: 공기압축기
21: 압축공기통
22: 송풍기
23: 다중필터
30: 기포발생장치
40: 모터펌프
50: 냉온수 및 공기조절장치
60: 메인컨트롤러
T: 수온센서
A: TDS센서
W: 수위센서
O: DO센서

Claims

식물뿌리에 최적의 생육 환경을 조성할 수 있는 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템에 있어서,
내부에 각종 센서와 기포발생장치를 포함하여 지하수를 저장하는 원수통;
다중필터;
상기 다중필터에 외부의 공기를 포집하여 송풍하는 송풍기;
상기 다중필터를 통과한 공기를 압축하여 저장하는 공기압축기;
상기 압축된 공기를 저장하는 압축공기통;
지하수를 상기 원수통에 공급하는 모터펌프;
지하수 및 공기를 가열하고 냉각하는 냉온수 및 공기조절장치;
상기 각종 센서 및 장치들을 조절하는 메인컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기포발생장치는 상기 원수통 기포발생장치는 원수통 상부에 3개의 원형 파이프 형태로 바닥 부분까지 세로 형태로 형성되어 몸체에는 산소공급을 위한 다수의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 원수통 수위를 측정하는 수위센서; 상기 원수통의 물 속 용존산소량을 측정할 수 있는 DO센서; 상기 원수통의 물속에 녹아있는 고형물질의 총량을 측정하기 위한 TDS센서; 상기 원수통에 저장된 물의 온도를 측정할 수 있는 수온센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 메인컨트롤러는 원수통 속의 상기 수위센서, 상기 DO센서, 상기 TDS센서와 상기 수온센서에 의해 측정된 결과값에 따라 모터펌프, 공기압축기, 압축공기통, 기포발생장치, 냉온수 및 공기조절장치를 원격으로 조절하는 것을 특징으로 하는 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 모터펌프로부터 지하수를 상기 원수통에 공급하는 지하수공급라인;
상기 압축공기통에 저장된 공기를 상기 원수통에 공급하는 공기공급라인;
상기 메인컨트롤러로부터 각종 센서를 연결하는 센서측정통신선;을 더 포한하는 것을 특징으로 하는 생육 촉진용 산소 자동 공급 시스템.