KR20220112360A - 스마트 식물 재배장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스마트 식물 재배장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하는 경우 식물의 재배환경을 감지 센서를 통해 실시간으로 감지하고, 이를 기초로 최적의 재배환경을 조성함으로써, 일반 가정에서도 손쉽게 식물을 재배할 수 있다.
또한, 천연 추출물이 포함된 비료액을 포함하여 인체에 무해하면서도, 항균 및 생육 촉진 효과가 우수한 스마트 식물 재배장치를 제공할 수 있다.
또한, 천연 추출물이 포함된 비료액을 포함하여 인체에 무해하면서도, 항균 및 생육 촉진 효과가 우수한 스마트 식물 재배장치를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 스마트 식물 재배장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 온도, 습도, CO2 농도 및 일사량 등의 재배환경을 실시간으로 감지하고, 이를 기초로 최적의 재배환경을 유지함으로써, 일반 가정에서도 효율적인 식물 재배를 가능하게 하는 스마트 식물 재배장치에 관한 것이다.
농사는 문화이면서 동시에 인간 생활에 없어서는 안 될 의식주(衣食住) 중 식(食)을 해결하기 위한 기본적인 활동으로, 예로부터 우리나라는 농경 문화가 지배적이었다.
최근 급격한 도시화가 진행되면서, 농촌 생산 가능 인구가 2010년에 567만명에 불과할 정도로 대부분의 인구가 도시화된 환경에서 생활하며, 육식 문화가 주류인 서구식 식문화가 들어오면서 식습관이 많이 바뀌었고, 인스턴트 음식의 풍요 속에서 체질이 바뀌어 가고 있지만, 아직까지도 우리나라 사람들의 깊은 곳에는 농경 문화가 자리 잡고 있다. 그러나 앞서 언급한 도시화의 진행에 따라 농업 생산 인구가 감소하고, 고령화가 진행됨에 따라 미래 먹거리 생산에 대한 불안이 증대되고 있다.
이에 대응하기 위한 농업의 혁신이 다양하게 시도되어 왔으며, 정보통신기술을 농업의 생산/가공/유통/소비 등에 접목하여 자동으로 작물의 생육 환경을 관리하도록 하고 생산 효율성을 높일 수 있도록 하는 여러 시도가 진행되어 왔다.
구체적으로 최근 자동 제어 시스템의 발전으로 공장뿐만 아니라 농장에서도 자동 제어를 이용한 작물 관리 기술이 적용된 스마트팜에 대한 연구가 각광을 받고 있다.
하지만 종래의 자동 제어 시스템은 제어가 필요한 대부분의 온도, 습도 등과 같은 구체적인 인자에 대해서 사용자의 설정을 원하고 있어 전문적인 지식이 없는 사용자가 사용하는데 불편함이 있었고, 이에 따라 농장 운영자가 직접적으로 컨트롤하지 못하고 외부 업체를 통하여 설정하는 불편함이 있었으며, 이로 인하여 스마트팜에 대한 접근성이 떨어지고 설치한 스마트팜을 제대로 활용하지 못하는 문제가 발생하고 있다.
더 나아가, 종래의 자동 제어 시스템이 구비된 스마트팜은 비교적 대규모의 비닐하우스나 농장에서 사용되는 것으로, 이를 가정에서 여러 작물을 키우는데 적용시키기에는 한계가 있는 실정이다.
한편, 사회적으로 건강에 대한 관심이 높아지면서 과일 및 채소의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에, 과일 및 채소의 안정적 공급을 위해 농작물 재배시 농약을 사용하는 것이 거의 필수적으로 되어 있다. 또한, 병충해(病蟲害) 피해 없는 농작물의 수확량에 따라 한 해의 소득이 결정되는 농가 및 농산업체 입장에서, 농약을 일절 사용하지 않고 농작물을 재배하려는 시도는 한 해 농사를 그르칠 수 있다는 점에서 상당한 리스크(Risk)가 된다.
그러나, 이렇게 사용되는 농약은 생산된 농산물에 잔류하여 식품의 안전성 관련 심각한 우려를 낳고 있고, 합성화학 물질의 독성으로 인해 재배자의 건강까지 크게 위협하고 있으며, 환경 오염 및 생태계 교란을 유발하는 등 여러 가지 문제들을 발생시키고 있다.
이에, 농산물에 대한 안전성 문제 및 환경보존을 통한 지속 가능한 농업에 관한 관심으로 국내 농가는 물론 전세계적으로 이른바 유기농업(Organic farming)이 급격하게 확산되고 있으며, 친환경 농산물 생산에 대한 연구가 과수(果樹), 채소 및 경종작물 등 농업 전반에 걸쳐 활발하게 진행되고 있다. 특히, 안전 농산물에 대한 수요가 증가하고 농업환경 관련 규제가 국제적으로 강화되고 있는 현 시점에서, 앞으로의 농업 방식은 유기농법과 같은 친환경 농법 쪽으로 점차 변모될 수밖에 없다.
이러한 측면에서, 화학 성분의 농약을 대체할 수 있는 천연 살충제를 사용함으로써 농약의 사용을 줄여 작물을 재배하려는 시도 등이 있었다.
그러나, 상기와 같이 현재 시도되고 있는 유기농법들은 농약의 사용을 100% 배제할 경우 농작물 중 특히 병충해에 취약한 과수에 있어 사실상 효과적으로 방제(防除) 효과를 거두기 어려우며, 과수, 예컨대 포도 등에 적용시 종래의 농약사용 농법과 대비하여 당도(糖度) 등 과일의 품질 면에서 유의적 차이를 보이지 못하거나 오히려 그 품질이 저하되는 문제가 있다.
나아가, 농약을 대체하는 것으로서 농작물의 영양, 생장 및 품질을 개선하려는 목적 하에, 천연과실, 약용식물 등의 효소(Enzyme)를 이용하여 이를 농작물 중 과수(果樹)에 적극적으로 적용한 기술은 현재까지 찾아보기 어려웠다.
이에, 농약을 일절 사용하지 않고도 병충해 없이 과수 등의 농작물을 건강하게 생장시킬 수 있으며, 과수 중 특히 포도의 당도를 종래 대비 최대한으로 증가시킬 수 있는 친환경적인 유기농 영양제 및 관련 농법에 관한 기술의 개발이 요구되고 있다.
이에 본 출원인은 재배되는 식물의 온, 습도 등 재배환경을 실시간 감지하고 이를 기초로, 최적의 재배환경을 자동적으로 조성함으로써, 농업에 대한 전문적인 지식이 없는 일반 가정에서도 사용이 가능한 식물 재배장치를 연구하였으며, 이에 더해 천연물질이 포함된 비료액을 공급하도록 하여, 환경문제를 야기하지 않으면서도 항균 및 생육효과를 극대화시킬 수 있는 스마트 식물 재배장치를 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 스마트 식물 재배장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 식물의 재배환경을 감지 센서를 통해 실시간으로 감지하고, 이를 기초로 최적의 재배환경을 조성함으로써, 일반 가정에서도 손쉽게 식물을 재배할 수 있는 스마트 식물 재배장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 천연 추출물이 포함된 비료액을 이용하여, 인체에 무해하면서도, 항균 및 생육 촉진 효과가 우수한 스마트 식물 재배장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배장치는 재배기 본체; 상기 재배기 본체의 상부에 위치하며, 재배기 본체에 식재된 식물을 덮도록 형성되는 덮개부; 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서 및 일사량 측정 센서를 포함하는 재배환경 감지 센서부(100); 온도 조절장치, 급수장치, 습도 조절장치, CO2 농도 조절장치 및 조도 조절장치를 포함하는 재배환경 조절부(200); 상기 재배환경 감지 센서부(100) 및 재배환경 조절부(200)를 제어하는 제어부(300); 및 상기 재배환경 감지 센서부(100)에서 감지한 재배환경에 대한 정보를 외부 스마트 기기로 송신할 수 있는 통신부(400)를 포함할 수 있다.
상기 스마트 식물 재배장치는 비료액 저장탱크 및 상기 비료액 저장탱크에 연결된 비료액 공급관를 포함하는 비료액 공급부(500);를 더 포함하며, 상기 비료액 공급관은 상기 재배기 본체 내부에 구비될 수 있다.
상기 비료액 저장탱크는 생육 촉진용 비료액을 포함하며, 상기 생육 촉진용 비료액은 정제수, 질산칼륨(KNO3), 질산칼슘 (Ca(NO3)2·4H2O), 황산마그네슘(MgSO4·7H2O) 및 제1 인산칼륨(KH2PO4)을 포함할 수 있다.
상기 비료액 공급관은 표면에 부식 방지 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 코팅층은 부식 방지 코팅 조성물로 코팅된 것이며, 상기 부식 방지 코팅 조성물은 용매, 에폭시 수지, 경화제 및 분산제를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배장치를 이용한 재배환경 조절 시스템은 재배기 본체; 상기 재배기 본체의 상부에 위치하며, 재배기 본체에 식재된 식물을 덮도록 형성되는 덮개부; 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서 및 일사량 측정 센서를 포함하는 재배환경 감지 센서부(100); 온도 조절장치, 급수장치, 습도 조절장치, CO2 농도 조절장치 및 조도 조절장치를 포함하는 재배환경 조절부(200); 상기 재배환경 감지 센서부(100) 및 재배환경 조절부(200)를 제어하는 제어부(300); 및 상기 재배환경 감지 센서부(100)에서 감지한 재배환경에 대한 정보를 외부 스마트 기기로 송신할 수 있는 통신부(400)를 포함할 수 있다.
상기 재배환경 조절 시스템은 상기 통신부(400)가 송신한 정보를 스마트 기기를 통해 확인이 가능하고, 사용자가 스마트 기기를 통해, 재배환경에 대한 정보를 확인하여 상기 재배환경 조절부(200)를 임의로 작동가능한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '식물'은 토마토, 파프리카 등을 포함하여 일반 가정에서 재배가능한 식물을 의미하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않으며, 재배 가능한 모든 식물 종류를 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '추출물'은 당업계에서 조추출물(crude extract)로 통용되는 의미를 갖지만, 광의적으로는 추출물을 추가적으로 분획(fractionation)한 분획물도 포함한다. 즉, 식물 추출물은 물, 저급 알코올, 에테르 클로로포름 등의 추출 용매를 이용하여 얻은 것뿐만 아니라, 여기에 정제과정을 추가적으로 적용하여 얻은 것도 포함한다. 예컨대, 상기 추출물을 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한 외 여과막을 통과시켜 얻은 분획, 다양한 크로마토그래피 (크기, 전하, 소수성 또는 친화성에 따른 분리를 위해 제작된 것)에 의한 분리 등, 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 얻어진 분획도 본 발명의 식물 추출물에 포함되는 것이다.
본 발명에서 이용되는 추출물은 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조될 수 있다.
다음에 소개되는 실시 예들은 통상의 실시자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배장치는 재배기 본체; 상기 재배기 본체의 상부에 위치하며, 재배기 본체에 식재된 식물을 덮도록 형성되는 덮개부; 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서 및 일사량 측정 센서를 포함하는 재배환경 감지 센서부(100); 온도 조절장치, 급수장치, 습도 조절장치, CO2 농도 조절장치 및 조도 조절장치를 포함하는 재배환경 조절부(200); 상기 재배환경 감지 센서부(100) 및 재배환경 조절부(200)를 제어하는 제어부(300); 및 상기 재배환경 감지 센서부(100)에서 감지한 재배환경에 대한 정보를 외부 스마트 기기로 송신할 수 있는 통신부(400)를 포함할 수 있다.
상기 재배기 본체는 식물 또는 종자가 식재될 수 있도록, 하부는 밀폐되고 상부는 개방된 화분 형태일 수 있다. 한편, 상기 재배기 본체의 형상이나 재질 및 크기는 제한되지 않으며, 당해 분야의 통상의 기술자 기준으로 변형될 수 있는 형상이나 재질 및 크기를 포함한다.
한편, 재배기 본체의 내부에는 식재된 식물 등이 생육하는데 필요한 상토(床土)가 포함될 수 있다. 상토(床土)는 모종을 가꾸는 온상에 쓰는 토양으로 퇴비와 산의 황토를 반반씩 섞어 제조하며, 여러가지 양분을 고루 갖춘 흙을 의미한다. 본 발명의 상기 상토(床土)는 보수력, 보비력 및 통기성이 우수하고, 중성에 가까운 토양산도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 덮개부는 재배기 본체의 상부에 위치하여, 재배기 본체에 식재된 식물 등을 외부로부터 보호하는 역할을 할 수 있는 개폐가능한 구조로, 투명한 것이 바람직하며, 재질이나 형상은 제한되지 않는다.
상기 온도 센서는 본 발명인 스마트 식물 재배장치의 내부 또는 외부의 대기 온도를 측정할 수 있도록 설치된 센서를 말하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 적용할 수 있는 센서의 종류를 모두 포함한다.
상기 습도 센서는 본 발명인 스마트 식물 재배장치의 내부 또는 외부의 습도를 측정할 수 있도록 설치된 센서를 말하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 적용할 수 있는 센서의 종류를 모두 포함한다.
상기 CO2 센서는 본 발명인 스마트 식물 재배장치의 내부 또는 외부의 공기 중에 포함된 이산화탄소를 측정할 수 있는 장치를 의미하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 적용할 수 있는 센서의 종류를 모두 포함한다.
상기 일사량 측정 센서는 본 발명인 스마트 식물 재배장치의 내부 또는 외부에 전달되는 태양 복사에너지를 측정할 수 있는 장치를 모두 포함하는 것으로, 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자가 적용할 수 있는 센서의 종류를 모두 포함한다.
상기 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서 및 일사량 측정 센서를 포함하는 재배환경 감지 센서부(100)는 재배기 본체에 식재된 식물 주변부의 온도, 습도, CO2 및 일사량에 대한 정보를 실시간으로 감지하여 이를 상기 제어부(300)로 전송할 수 있다.
상기 온도 조절장치는 본 발명인 스마트 식물 재배장치 내부의 온도를 조절하는 장치로서, 온도를 올려주기 위한 난방기, 온도를 저하시키기 위한 냉방기 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 난방기는 PTC 히터, 훈증기, 난방순환 펌프를 포함하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 재배장치 내부의 온도를 조절하는 용도로 사용할 수 있는 온도 조절장치를 모두 포함한다.
상기 급수 장치는 상기 재배기 본체에 식재된 식물에 물을 공급하기 위한 장치로서, 급수가 수용되는 탱크, 상기 탱크에 수용된 물을 펌핑하는 모터 및 모터에 의해 펌핑되는 물을 공급하는 밸브(솔레노이드 밸브), 분사기 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 분사기는 상기 덮개부 하부에 설치되는 스프링클러(sprinkler) 형태인 것이 바람직하다.
상기 습도 조절장치는 본 발명인 스마트 식물 재배장치 내부의 습도를 조절하는 장치로서, 습도를 올려주기 위한 가습기 및 습도를 저감시키기 위한 제습기 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 재배장치 내부의 습도를 조절하는 용도로 사용할 수 있는 습도 조절장치를 모두 포함한다.
상기 CO2 농도 조절장치는 본 발명인 스마트 식물 재배장치 내부의 이산화탄소의 농도를 조절하는 장치로서, 공기 중의 이산화탄소를 분리하는 분리기와 상기 분리기에서 분리된 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장탱크를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 재배장치 내부의 이산화탄소 농도를 조절하는 용도로 사용할 수 있는 CO2 농도 조절장치를 모두 포함한다.
상기 조도 조절장치는 스마트 식물 재배장치 내부의 조도를 조절하는 장치로, 백열등을 포함한 광을 전달할 수 있는 모든 장치를 포함하는 것을 의미하며, 바람직하게는 LED 조명인 것이 바람직하다.
상기 온도 조절장치, 급수 장치, 습도 조절장치, CO2 농도 조절장치 및 조도 조절장치를 포함하는 재배환경 조절부(200)는 상기 제어부(300)에 의해 제어되며, 재배기 본체에 식재된 식물 주변부의 온도, 습도, CO2 농도 및 조도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 재배환경 감지 센서부(100)에서 재배기 본체에 식재된 식물 주변부의 온도, 습도, CO2 및 일사량에 대한 정보를 실시간으로 감지하여 이를 상기 제어부(300)로 송신하고, 상기 제어부(300)는 재배환경 감지 센서부(100)로부터 수신한 상기 정보를 바탕으로, 재배 대상이 되는 식물의 적정한 생육 환경을 평가하고, 상기 재배환경 조절부(200)의 작동 여부 및 제어를 결정할 수 있다.
한편, 상기 제어부(300)는 상기 재배환경 감지 센서부(100)로부터 온도, 습도, CO2 및 일사량에 대한 정보를 수신할 수 있을 뿐만 아니라, 농촌 진흥청으로부터 재배 대상이 되는 식물에서 요구되는 최적의 재배환경에 대한 정보를 수신할 수 있다.
즉, 상기 제어부(300)는 상기 재배환경 감지 센서부(100)로부터 재배기 본체에 식재된 식물 주변부의 온도, 습도, CO2 및 일사량에 대한 정보를 수신하고, 농촌 진흥청으로부터 재배 대상이 되는 식물에서 요구되는 최적의 재배환경에 대한 정보를 수신하여, 이를 종합한 후, 상기 재배환경 조절부(200)를 제어함으로써 본 발명의 스마트 식물 재배장치에서 재배되는 식물이 생육하는데 최적의 환경을 제공할 수 있는 장점이 있다.
이러한 제어부(300)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 디바이스를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 디바이스를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 디바이스의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리디바이스(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 디바이스를 망라할 수 있으며, 구체적으로 아두이노 보드일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 통신부(400)는 외부 스마트 기기로부터 정보를 수신하거나, 외부 스마트 기기로 정보를 송신할 수 있다.
구체적으로, 상기 재배환경 감지 센서부(100)는 재배기 본체에 식재된 식물 주변부의 온도, 습도, CO2 및 일사량에 대한 정보를 실시간으로 감지하고, 상기 통신부(400)를 통해 외부 스마트 기기로 이를 송신하여 사용자에게 사용자가 식재한 식물의 재배환경 정보를 알릴 수 있을 뿐만 아니라, 외부 스마트 기기로부터 정보를 수신하여, 상기 재배환경 조절부(200)를 작동시킴으로써 보다 편리하게 재배환경을 조절할 수 있다.
상기 통신부(400)는 블루투스 통신부, BLE (Bluetooth Low Energy)통신부, 근거리 무선 통신부 (Near Field Communication unit), WLAN (와이파이)통신부, 지그비 (Zigbee)통신부, 적외선 (IrDA, infrared Data Association)통신부, WFD (Wi-Fi Direct)통신부, UWB (ultra wideband)통신부, Ant+ 통신부 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 통신부(400)는 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다.
상기 외부 스마트 기기는 스마트폰, 태블릿 pc, 스마트워치 등과 같은 디스플레이부를 갖는 기기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 스마트 식물 재배장치는 비료액 저장탱크 및 상기 비료액 저장탱크에 연결된 비료액 공급관를 포함하는 비료액 공급부(500);를 더 포함하며, 상기 비료액 공급관은 상기 재배기 본체 내부에 구비될 수 있다.
스마트팜에 대한 기존의 선행문헌에는 식재된 식물의 생육을 촉진하기 위한 비료액 공급부 등에 개시가 존재하나, 기존의 비료액 공급부는 재배기 본체 외부에 구비되는 것이 대부분이었다.
즉, 비료액이 분사되는 경우 비료액이 식물체 지상부의 표면 및 토양의 표면에만 작용하게 되어 영양분의 대부분을 흡수하는 식물체 뿌리 부분에 효과적으로 작용하지 못하는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기 비료액 공급관을 상기 재배기 본체 내부에 구비함으로써, 비료액이 분사되는 경우, 토양 및 뿌리에 직접적으로 작용할 수 있도록 하여 비료액의 유효성분을 식재된 식물에 효과적으로 전달할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 상기 비료액 공급부(500)는 상기 제어부(300)를 통해 제어되며, 보다 구체적으로는, 상기 제어부(300)는 농촌 진흥청으로부터 재배 대상이 되는 식물에서 요구되는 최적의 재배환경에 대한 정보를 수신하고, 이를 기초로 식재된 식물에 분사될 비료액의 분사 간격을 설정하고, 상기 설정된 분사 간격에 따라, 비료액 공급관을 통해 비료액을 공급할 수 있으며, 더 나아가, 외부 스마트 기기로부터 정보를 수신하여, 상기 비료액 저장 탱크에 저장된 비료액을 임의로 분사시킬 수 있다.
한편, 상기 비료액 저장탱크는 생육 촉진용 비료액을 포함하며, 상기 생육 촉진용 비료액은 정제수, 질산칼륨(KNO3), 질산칼슘 (Ca(NO3)2·4H2O), 황산마그네슘 (MgSO4·7H2O) 및 제1 인산칼륨(KH2PO4)을 포함할 수 있다.
상기 질산칼륨(KNO3)은 무색의 기둥모양 결정 또는 백색의 결정성 분말로 존재하는 칼륨의 질산염이다. 질산칼륨은 녹는점이 333℃이고, 비중이 2.11, 굴절률이 1.5038인 사방정계결정이다. 사방정계결정이라 함은 세 개의 결정축이 서로 수직으로 만나면서 그 길이가 각각 다른 결정을 말한다. 질산칼륨은 짠 맛과 청량미가 느껴지며 냄새가 없는 물질로서 소시지, 햄, 그 밖의 식육가공품에 식품첨가물로 많이 쓰여 육류의 색을 보존하는 역할을 하며 식물에 질소를 공급하여 생장을 돕는 비료로 사용하기도 한다. 또 산소를 많이 포함하고 있어 황, 유기물 등과 혼합하면 폭발을 일으키기 때문에 화약의 재료로도 쓰인다. 물에 대한 용해도가 높으며 특히 온도가 올라갈수록 용해도가 급격하게 증가한다. 따라서 질산칼륨용액의 온도를 조절하면 많은 양의 질산칼륨을 석출할 수 있다. 염화칼륨과 질산나트륨을 반응시킴으로써 상기 질산칼륨을 얻을 수 있으며 탄산칼륨이나 수산화칼륨을 질산에 녹여 제조하기도 한다.
상기 질산칼슘 (Ca(NO3)2·4H2O)은 질산의 칼슘염을 의미한다. 수화물(水和物)은 무색의 단사정계(單斜晶系)의 결정으로 42.7℃에서 결정수에 녹고 100℃ 이상에서는 무수물이 된다. 무수물은 무색의 등축정계(等軸晶系)의 분말이며, 녹는점은 561℃, 모두 조해성을 나타낸다. 질산염이나 연화(煙火)의 제조에 사용되며, 속효성 비료(速效性肥料)이다. 비료로서는 질산 석회라고도 하는 생리적 염기성 비료이며, 질산 상태의 질소 10 내지 12％, 수용성 석회 28％를 함유한다. 흡습성이 대단히 강하기 때문에 그다지 사용되지 않았는데, 최근 시설재배에 점차 많이 사용되고 있다.
상기 황산마그네슘 (MgSO4·7H2O)은 마그네슘의 황산염으로 무수염 외에 많은 함수염이 존재한다. 보통 황산마그네슘이라고 할 때는 7 수화염을 말하며, 이것을 에프솜염이라고도 한다. 무수염은 백색의 결정상 분말로 녹는점 1,185℃, 비중 2.66이다. 100g의 물에 0 ℃에서 26.9g, 100 ℃에서 68.3g 녹으며, 알코올에는 조금 녹는다. 포화 수용액으로부터 결정을 석출시킬 때의 온도에 따라 함수염의 상태가 달라지는 것이 특징이다. 즉, -3.9 ℃에서 1.8 ℃까지는 2 수화염, 1.8 내지 48.1℃에서는 7 수화염, 48.1 내지 67.5℃에서는 6 수화염, 그 이상의 온도에서는 1 수화염을 얻는다. 천연으로는 키저라이트로 존재하며, 랭바이나이트, 폴리할라이트,·블뢰다이트 등 복염(複鹽)으로도 산출된다. 마그네슘의 산화물, 수산화물, 탄산염 등을 황산과 반응시켜, 그 용액을 증발농축하여 결정을 석출시키면 얻을 수 있다. 공업적으로는 키저라이트를 160℃ 이상으로 가열한 다음 물에 녹여 여과하고, 다시 농축하여 결정화시킨다. 또, 간수·천연함수(天然鹹水)·칼륨 공업폐수 처리액 등으로부터도 분별결정(分別結晶)에 의해서 얻는다. 무수염은 함수염을 적열(赤熱) 탈수하여 제조할 수 있다. 한편, 용도로는 종이의 충전제, 비단의 증가량제, 내화 목면천의 제조, 매염제 및 의약용도로 이용될 수 있다.
상기 제1 인산칼륨(KH2PO4)은 정인산염으로서 무색, 무취의 결정 또는 과립형 분말이다. 204 ℃에서 분자내 탈수가 일어나며, 258 ℃에서 강한 흡열반응이 일어나서 수분이 급격히 소실되며, 400 ℃에서 물(H2O)를 완전히 잃어버리고 수용액은 약산성을 나타낸다. 한편, pH 5.7 내지 7.5 범위에서 가장 우수한 완충력을 나타낸다. 식품분야와 관련하여, 식품 제조용 pH 조정제, 발효 공업의 조성제, 육가공의 결착제, 양념/조미제의 맛 향상제, 완충제 등으로 이용되며, 발효 공업과 관련하여 항생물질 및 효모 생산에 필요한 영양 공급제로도 이용된다.
바람직하게는 상기 생육 촉진용 비료액은 정제수를 포함하고, 상기 정제수 100 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3) 50 내지 70중량부, 질산칼슘 (Ca(NO3)2·4H2O) 50 내지 70 중량부, 황산마그네슘 (MgSO4·7H2O) 50 내지 70 중량부 및 제1 인산칼륨(KH2PO4) 50 내지 70 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 범위에 의하는 경우, 토질을 개선하여 식재된 식물에 대한 우수한 생육 촉진 효과를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 유해 미생물에 대한 항균 효과를 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 상기 생육 촉진용 비료액은 복수초 추출물, 산골취 추출물 및 점나도나물 추출물을 포함하는 천연 추출물을 더 포함할 수 있다.
상기 복수초(Adonis amurensis Regel & Radde)는 산골짜기에 자라는 다년초로 높이 10 내지 30cm이고 근경이 짧고 굵으며 흑갈색 잔뿌리가 많이 나온다. 잎은 총생하며 삼각상 넓은 난형이고 2회 우상으로 갈라지며 최종열편은 피침형이다. 꽃은 황색으로 4월에 원줄기에 1개씩 달린다. 열매는 수과로 길이 1cm 정도의 꽃턱에 모여 달린다. 일반적으로 강심, 강심제, 수종, 심력쇠갈, 심장기능부전, 이뇨, 진통, 창종, 통리수도에 효과가 있는 것으로 알려져있다.
상기 산골취(Saussurea neoserrata)는 깊은 산에서 자라며 높이는 50 내지 110cm이고. 줄기는 곧게 서고 윗부분에서 가지를 내기도 한다. 잎의 밑동이 줄기로 흘러서 줄기의 날개가 된다. 뿌리에 달린 잎과 밑부분에 달린 잎은 꽃이 필 때 지며, 줄기에 달린 잎은 어긋나고 바소꼴이거나 타원 모양 바소꼴로서 길이 12 내지 15cm이다. 끝이 뾰족하며 밑은 좁아진다. 윗부분으로 갈수록 작아지고, 뒷면에 꼬부라진 털이 나며 가장자리에 뾰족한 톱니가 있다. 또한 꽃은 8 또는 9월에 자줏빛으로 핀다. 가지 끝과 원줄기 끝에 두화(頭花)가 산방꽃차례로 달리며, 꽃지름 8 내지 10mm이다. 총포는 통 모양이며 길이 8 내지 9mm, 지름 4 내지 5mm이다. 포조각은 4줄로 늘어서며 가장자리가 자줏빛이고 거미줄 같은 흰 털이 난다. 열매는 수과로서 길이 약 5mm이며 검은 갈색 줄이 있다. 관모(冠毛)는 2줄이며 갈색이다. 어린순은 식용한다. 한국 특산종으로 북부지방에 분포한다.
상기 점나도나물(Cerastium holosteoides var. hallaisanense (Nakai) Mizush.)은 밭이나 길가에 자라는 이년초로 높이는 15 내지 25 cm이며 가지가 많이 갈라져서 비스듬히 자란다. 잎은 대생하며, 잎자루가 거의 없고 난형 또는 난상 피침형으로 가장자리가 밋밋하며 양끝이 좁다. 꽃은 백색으로 5 내지 7월에 원줄기 끝에 취산화서로 달린다. 열매는 삭과로 원통형이며 끝에 10개의 톱니가 있는 것이 특징이다. 한국, 중국, 일본, 대만 등지에 분포하는 것이 특징이며, 약효로는 소변열증, 소아풍한해수, 비한신열 등에 효과가 있다고 알려져 있다. 전초를 채취하여 말린 후, 탕전하여 복용한다.
상기 천연 추출물을 추가로 포함하는 경우, 천연 추출물의 유효성분이 상기 상기 질산칼륨(KNO3), 질산칼슘 (Ca(NO3)2·4H2O), 황산마그네슘 (MgSO4·7H2O) 및 제1 인산칼륨(KH2PO4)와 혼합됨으로써, 토질을 개선하고 식재된 식물의 생육을 촉진하는 효과를 향상시킬 수 있으며, 유해 미생물에 대한 항균 효과 또한 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
보다 바람직하게는, 상기 천연 추출물은 정제수 100 중량부에 대하여, 복수초 추출물 10 내지 30 중량부, 산골취 추출물 10 내지 30 중량부 및 점나도나물 추출물 10 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.
상기 범위에 의하는 경우, 각 추출물의 상호 작용에 의해, 상기 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있는 반면, 상기 중량 범위를 초과하거나 상기 중량 범위 미만인 경우 상기 효과가 미미한 문제가 있다.
상기 비료액 공급관은 표면에 부식 방지 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 코팅층은 부식 방지 코팅 조성물로 코팅된 것이며, 상기 부식 방지 코팅 조성물은 용매, 에폭시 수지, 경화제 및 분산제를 포함할 수 있다.
상기 비료액 공급관은 식재된 식물 뿌리부에 비료액을 효과적으로 공급할 수 있도록 하기 위해 상기 재배기 본체 내부에 구비되는 것으로, 재배기 본체 내부에 포함된 토양 성분 및 상기 토양이 함유하고 있는 수분에 의해 장기간 사용시 부식될 수 있는 문제가 있다. 이에 상기 비료액 공급관은 부식 방지 코팅층을 포함하여 장기간의 사용에도 부식을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 용매는 물(냉수, 열수), 주정, 탄소수 1 내지 4의 무수 또는 함수 저급 알코올(메탄올, 에탄올, 주정, 프로판올, 부탄올 등), 톨루엔, 페놀 및 상기 알코올류와 물과의 혼합용매 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지는않는다.
상기 에폭시 수지는 저장 안정성을 증가시켜, 상기 비료액 공급관의 표면을 보호하는 역할을 하는 것으로서, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지(novolac typeepoxy resin), 브롬화 난연성 에폭시 수지(brominated epoxy resin), 사이클릭알리파픽 에폭시수지(Cycloaliphatic epoxy resin), 고무변성 에폭시 수지(rubber modified epoxy resin), 알리파틱 폴리글리사이딜형 에폭시 수지(aliphatic polyglycidyl type epoxy resin) 등이 적용할 수 있으며, 일 예로 비스페놀 F형 에폭시 수지가 적용될 수 있는 바, 특히 비스페놀 F형 에폭시 수지는 작용기 중 페놀기의 함량이 높아서 경도(hardness)가 높아 내화학성이 우수한 장점이 있다.
상기 경화제는 반응시간을 단축시켜 코팅층의 피막 물성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 이소사이네이트 수지일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
바람직하게는 상기 경화제는 디페닐메탄디이소시아네이트, p-톨루엔술포닐이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4`-디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트 및 헥사메틸렌디이소시아네이트, 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 경화제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
m은 0 내지 5의 정수이며,
n은 0 내지 4의 정수이며,
L1 은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로젠, 시아노기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 L1, R1 및 R2의 치환기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
보다 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
한편, 상기 분산제는 각종 혼합물의 분산성을 높여 계면 면적을 향상시켜 코팅제의 저장안정성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 알카리금속실리케이트, 마그네슘실리케이트 중에서 1종을 선택하여 사용할 수 있지만, 바람직하게는 마그네슘실리케이트를 사용하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는 상기 부식 방지 코팅 조성물은 용매 100 중량부에 대하여, 에폭시 수지 50 내지 70 중량부, 경화제 30 내지 50 중량부 및 분산제 10 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
상기 중량범위에 의하는 경우, 각 성분의 혼합작용에 의해 비료액 공급관의 부식 방지 효과를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 코팅층의 부착성을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
다만, 상기 중량범위 미만이거나 상기 중량범위를 초과하는 경우, 그 효과가 미미한 문제가 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배장치를 이용한 재배환경 조절 시스템은 재배기 본체; 상기 재배기 본체의 상부에 위치하며, 재배기 본체에 식재된 식물을 덮도록 형성되는 덮개부; 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서 및 일사량 측정 센서를 포함하는 재배환경 감지 센서부(100); 온도 조절장치, 급수장치, 습도 조절장치, CO2 농도 조절장치 및 조도 조절장치를 포함하는 재배환경 조절부(200); 상기 재배환경 감지 센서부(100) 및 재배환경 조절부(200)를 제어하는 제어부(300); 및 상기 재배환경 감지 센서부(100)에서 감지한 재배환경에 대한 정보를 외부 스마트 기기로 송신할 수 있는 통신부(400)를 포함할 수 있다.
상기 재배환경 조절 시스템은 상기 통신부(400)가 송신한 정보를 스마트 기기를 통해 확인이 가능하고, 사용자가 스마트 기기를 통해, 재배환경에 대한 정보를 확인하여 상기 재배환경 조절부(200)를 임의로 작동가능한 것이다.
상기 재배환경 조절 시스템을 이용하여, 재배기 본체에 식재된 식물 주변의 온도, 습도, CO2 농도, 일사량 등의 재배환경 정보를 실시간으로 감지하고, 이를 제어부(300)로 전송할 수 있으며, 제어부(300)는 해당 정보를 바탕으로 온도 조절장치, 급수장치, 습도 조절장치, CO2 농도 조절장치 및 조도 조절장치를 제어함으로써, 식재된 식물의 종류에 따른 최적의 생육 환경을 제공할 수 있다.
나아가, 상기 재배환경 정보를 스마트 기기로 전송하여, 사용자가 스마트 기기를 통해 시각적으로 이를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 스마트 기기의 사용자가 상기 재배환경 조절부(200) 및 상기 비료액 공급부(500)를 임의로 작동하여 보다 손쉽게 식재된 식물의 재배환경을 관리할 수 있는 장점이 있다.
상기 재배환경 조절 시스템의 적용 대상은 식물 재배장치에 제한되지 않고, 해당분야의 통상의 지식을 가진 자가 적용할 수 있는 모든 대상을 포함하는 것으로 정의한다.
상기 기재된 구성 이외에 스마트 식물 재배장치의 사용 및 구성에 필요한 다른 요소는 명세서 내 별도의 기재가 없는 경우라도, 당업자가 쉽게 선택 가능한 구성으로 사용이 가능하며, 기재된 구성의 예시에 제한되지 않는다.
본 발명의 스마트 식물 재배장치에 의하면 식물의 재배환경을 감지 센서를 통해 실시간으로 감지하고, 이를 기초로 최적의 재배환경을 조성함으로써, 일반 가정에서도 손쉽게 식물을 재배할 수 있다.
또한, 천연 추출물이 포함된 비료액을 이용하여 인체에 무해하면서도 항균 및 생육 촉진 효과가 우수한 스마트 식물 재배장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 식물 재배장치를 이용한 재배환경 조절 시스템의 블록도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예1: 생육 촉진용 비료액의 제조]
천연 추출물의 제조
복수초를 믹서기로 분쇄한 다음 분말로 제조하였다. 분말 시료를 추출 용매인 50% 에탄올을 1;10(w;v)의 비율로 가한 다음 완전히 침지 시킨 후, 80℃에서 환류시키면서 3시간씩 3회 반복 추출하였다. 추출액은 Whatman No. 2 여과지로 여과하였다. 여과액은 60℃에서 감압 농축하여 복수초 추출물(AE)을 제조하였다.
상기 복수초 추출물(AE)의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여 산골취 추출물(SE) 및 점나도나물 추출물(CE)을 제조하였다.
생육 촉진용 비료액의 제조
상기 천연 추출물에 정제수, 질산칼륨(KNO3), 질산칼슘(Ca(NO3)2·4H2O), 황산마그네슘(MgSO4·7H2O) 및 제1 인산칼륨(KH2PO4)을 하기 중량범위로 혼합하여 생육 촉진용 비료액을 제조하였다.
| T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | T7 | T8 | T9 | |
| 정제수 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 질산칼륨(KNO3) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 질산칼슘(Ca(NO3)2·4H2O) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 황산마그네슘(MgSO4·7H2O) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 제1 인산칼륨(KH2PO4) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| AE | - | 20 | - | - | 8 | 10 | 20 | 30 | 33 |
| SE | - | - | 20 | - | 8 | 10 | 20 | 30 | 33 |
| CE | - | - | - | 20 | 8 | 10 | 20 | 30 | 33 |
(단위 : 중량부)
[제조예2: 비료액 공급관 표면 코팅층의 제조]
코팅 조성물의 제조
용매인 톨루엔에 에폭시 수지, 하기 화학식 2로 표시되는 경화제 및 분산제인 마그네슘실리케이트 혼합하여, 부식 방지 코팅 조성물을 제조하였다:
[화학식 2]
상기 조성물의 구체적인 중량 범위는 하기 표 2와 같다.
| CT1 | CT2 | CT3 | CT4 | CT5 | CT6 | |
| 톨루엔 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 에폭시 수지 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| 경화제 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| 분산제 | 5 | 7 | 10 | 15 | 20 | 25 |
(단위 : 중량부)
코팅층의 제조
비료액 공급관 표면에 상기 CT1 내지 CT6의 조성물을 도포한 후, 열경화시켜 부식 방지 코팅층을 형성하였다.
[실험예1: 토양에 존재하는 유해 미생물에 대한 항균 효과 실험]
토마토 및 파프리카의 모관에서 모종을 이식한 화분에 형성된 식물 곰팡이인 Botrytis cinerea 108 마리 및 토양을 채취하고, 10 일에 걸쳐 상기 T1 내지 T9를 주기적으로 도포하여 상기 식물 병원성 곰팡이에 대한 항균 효과를 확인하였다.
대조군으로는 정제수를 도포한 경우(대조군 1) 및 비자나무 열수추출물 100 중량부에 대하여 모시풀 열수추출물 20 중량부 및 매실나무 열수추출물 60 중량부를 혼합한 조성물을 도포한 경우(대조군 2)와 비교하였다.
그 결과는 하기 표 3과 같다.
| 대조군1 | 대조군2 | T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | T7 | T8 | T9 | |
| 항균력 | Χ | △ | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
(◎ : 미생물의 양 102 이하, ○ : 미생물의 양 104 이하, △ : 미생물의 양 106 이하, Χ : 미생물의 양 108 이하)
상기 표 3의 결과를 바탕으로 살펴보면, 본 발명의 비료액에 복수초 추출물, 산골취 추출물(SE), 점나도나물 추출물을 혼합하여 사용하는 경우, 대조군에 비해 우수한 항균 효과가 있음을 확인할 수 있으며, 특히, T6 내지 T8에 의하는 경우 그 효과가 극대화됨을 알 수 있다.
[실험예2: 생육 촉진 효과 실험]
토마토 및 파프리카의 모관에서 모종을 이식한 화분의 토양 부분에 비료액 공급관을 삽입하고, 20일 동안 일정 간격으로 상기 T1 내지 T9를 토양 내부로 분사시키고, 그 생장성을 평가하였다.
대조군으로는 상기와 같은 방법으로 정제수만을 토양 내부로 분사시킨 경우(대조군 1), 상기와 같은 방법으로 비자나무 열수추출물 100 중량부에 대하여 모시풀 열수추출물 20 중량부 및 매실나무 열수추출물 60 중량부를 혼합한 조성물과 희석된 액상 규산칼륨을 100 : 0.0005의 범위로 혼합한 혼합조성물을 토양 내부로 분사시킨 경우(대조군 2), 상기 화분에 비자나무 열수추출물 100 중량부에 대하여 모시풀 열수추출물 20 중량부 및 매실나무 열수추출물 60 중량부를 혼합한 조성물과 희석된 액상규산칼륨이 100 : 0.0005의 범위로 혼합되도록 조절하고, 각 분사 노즐이 상호간 180°미만의 각을 형성하도록 하여 공중에서 혼합 분사한 경우(대조군3)를 설정하였다.
생장성에 대한 촉진 효과를 직접적으로 비교할 수 있도록 지수는 1 내지 10으로 평가하였으며, 그 숫자가 높을수록 생육 촉진 효과가 우수한 것이다. 상대적인 비교를 위해 상기 대조군 1의 생장성을 지수 5로 설정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| 대조군1 | 대조군2 | 대조군3 | T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | T7 | T8 | T9 | |
| 생장성 | 5 | 3 | 5 | 7 | 8 | 7 | 8 | 7 | 9 | 9 | 9 | 8 |
(단위 : 지수)
상기 표 4를 참조하면, 본 발명의 비료액에 복수초 추출물, 산골취 추출물, 점나도나물 추출물을 혼합하여 사용하는 경우, 대조군들에 비해 우수한 생육 촉진 효과가 있음을 확인할 수 있으며, 특히, T6 내지 T8에 의하는 경우 그 효과가 극대화됨을 알 수 있다.
[실험예3: 부식 방지 코팅층의 부착성 및 부식 방지 효과 실험]
상기 제조예 2의 코팅 조성물을 알루미늄 강판 시험편에 열경화시켜 코팅층을 제조하였다.
부착성 실험
코팅층의 부착성 관련, 부착성은 KS D 6711의 알루미늄 및 알루미늄 합금의 도장판 및 조에 따라 측정하여 코팅면이 완전이 박리된 경우를 0으로 설정하고, 코팅면이 전혀 박리되지 않은 경우를 10으로 하여 그 부착성의 정도를 지수로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 5와 같다.
| CT1 | CT2 | CT3 | CT4 | CT5 | CT6 | |
| 부착성 | 6 | 6 | 9 | 9 | 9 | 7 |
(단위 : 지수)
상기 표 5에 따르면, 본 발명의 부식 방지 코팅 조성물로 비료액 공급관 표면을 코팅하는 경우, 비교적 우수한 부착성을 나타냄을 알 수 있으며, 특히 CT3 내지 CT5에 의하는 경우, 부착성이 극대화됨을 알 수 있다.
부식 방지 효과 실험
KS D 9502의 염수분무 시험기로 시험하여 200 시간 경과 후, 변퇴색 및 변퇴화의 여부를 실험하였다.
대조군으로는 상기 코팅층을 형성하지 않은 경우로 설정하였으며, 실험 결과는 하기 표 6과 같다.
| 대조군 | CT1 | CT2 | CT3 | CT4 | CT5 | CT6 | |
| 내부식성 | Χ | △ | △ | ○ | ○ | ○ | △ |
(변퇴색 및 변퇴화가 생기지 않는 경우: ○, 5% 이내의 변퇴색 및 변퇴화가 생기는 경우: △, 5% 이상의 변퇴색 및 변퇴화가 생기는 경우: Χ)
상기 표 6에 따르면, 본 발명의 비료액 공급관이 상기 코팅층을 포함하는 경우, 대조군에 비해, 부식 방지 효과가 우수함을 알 수 있으며, 특히 CT3 내지 CT5의 경우 그 효과가 극대화됨을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 재배환경 감지 센서부
200 : 재배환경 조절부
300 : 제어부
400 : 통신부
500 : 비료액 공급부
200 : 재배환경 조절부
300 : 제어부
400 : 통신부
500 : 비료액 공급부
Claims (7)
- 재배기 본체;
상기 재배기 본체의 상부에 위치하며, 재배기 본체에 식재된 식물을 덮도록 형성되는 덮개부;
온도 센서, 습도 센서, CO2 센서 및 일사량 측정 센서를 포함하는 재배환경 감지 센서부;
온도 조절장치, 급수장치, 습도 조절장치, CO2 농도 조절장치 및 조도 조절장치를 포함하는 재배환경 조절부;
상기 재배환경 감지 센서부 및 재배환경 조절부를 제어하는 제어부; 및
상기 재배환경 감지 센서부에서 감지한 재배환경에 대한 정보를 외부 스마트 기기로 송신할 수 있는 통신부를 포함하는
스마트 식물 재배장치. - 제1항에 있어서,
상기 스마트 식물 재배장치는 비료액 저장탱크 및 상기 비료액 저장탱크에 연결된 비료액 공급관를 포함하는 비료액 공급부;를 더 포함하며,
상기 비료액 공급관은 상기 재배기 본체 내부에 구비되는
스마트 식물 재배장치. - 제2항에 있어서,
상기 비료액 저장탱크는 생육 촉진용 비료액을 포함하며,
상기 생육 촉진용 비료액은 정제수, 질산칼륨(KNO3), 질산칼슘 (Ca(NO3)2·4H2O), 황산마그네슘(MgSO4·7H2O) 및 제1 인산칼륨(KH2PO4)을 포함하는
스마트 식물 재배장치. - 제2항에 있어서,
상기 비료액 공급관은 표면에 부식 방지 코팅층을 포함하는
스마트 식물 재배장치. - 제4항에 있어서,
상기 코팅층은 부식 방지 코팅 조성물로 코팅된 것이며,
상기 부식 방지 코팅 조성물은 용매, 에폭시 수지, 경화제 및 분산제를 포함하는
스마트 식물 재배장치. - 스마트 식물 재배장치를 이용한 재배환경 조절 시스템으로,
재배기 본체;
상기 재배기 본체의 상부에 위치하며, 재배기 본체에 식재된 식물을 덮도록 형성되는 덮개부;
온도 센서, 습도 센서, CO2 센서 및 일사량 측정 센서를 포함하는 재배환경 감지 센서부;
온도 조절장치, 급수장치, 습도 조절장치, CO2 농도 조절장치 및 조도 조절장치를 포함하는 재배환경 조절부;
상기 재배환경 감지 센서부 및 재배환경 조절부를 제어하는 제어부; 및
상기 재배환경 감지 센서부에서 감지한 재배환경에 대한 정보를 외부 스마트 기기로 송신할 수 있는 통신부를 포함하는
스마트 식물 재배장치를 이용한 재배환경 조절 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 재배환경 조절 시스템은 상기 통신부가 송신한 정보를 스마트 기기를 통해 확인이 가능하고,
사용자가 스마트 기기를 통해, 재배환경에 대한 정보를 확인하여 상기 재배환경 조절부를 임의로 작동가능한
스마트 식물 재배장치를 이용한 재배환경 조절 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210015790A KR20220112360A (ko) | 2021-02-04 | 2021-02-04 | 스마트 식물 재배장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210015790A KR20220112360A (ko) | 2021-02-04 | 2021-02-04 | 스마트 식물 재배장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220112360A true KR20220112360A (ko) | 2022-08-11 |
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ID=82803191
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210015790A KR20220112360A (ko) | 2021-02-04 | 2021-02-04 | 스마트 식물 재배장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220112360A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101986139B1 (ko) | 2019-04-19 | 2019-06-10 | 올레팜 주식회사 | 스마트팜 재배 시스템 |
-
2021
- 2021-02-04 KR KR1020210015790A patent/KR20220112360A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101986139B1 (ko) | 2019-04-19 | 2019-06-10 | 올레팜 주식회사 | 스마트팜 재배 시스템 |
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