KR20230011145A - Activated gas supply device for hydroponics - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 나노 입자에 의한 오염이 없고, 독성이 있는 활성산소종의 함량을 낮추는 aging 시간 없이, 양액에 플라즈마 활성가스종을 공급하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an active gas supply device for hydroponic cultivation, and more particularly, to supply plasma active gas species to a nutrient solution without contamination by metal nanoparticles and without aging time to lower the content of toxic active oxygen species. It is about a device that
수경재배는 토양 없이 물을 이용해 작물에 양분을 공급하는 시스템으로, 작물생육에 필요한 양분을 적절히 용해시킨 배양액으로 작물을 재배하는 방법이다. 수경재배는 작물이 토양으로부터 뿌리를 통해 양분을 흡수하는데 소요되는 에너지를 절약하므로 성장이 촉진되어 안정적인 수확이 가능하고, 작물의 생육상황을 보다 완전하게 통제하므로 균일한 크기의 작물을 생산할 수 있다는 이점이 있다. Hydroponics is a system that uses water without soil to supply nutrients to crops. Hydroponic cultivation saves the energy required for crops to absorb nutrients from the soil through the roots, so growth is promoted and stable harvest is possible, and crop growth is more completely controlled so that crops of uniform size can be produced. there is
그러나 수경재배시, 작물에 공급될 양분이 녹아 있는 양액에는 독성물질, 세균, 곰팡이 등 재배에 악영향을 미치는 인자들이 발생하여 주기적인 교체를 필요로 한다는 문제점이 있다.However, during hydroponic cultivation, there is a problem in that the nutrient solution in which nutrients to be supplied to crops are dissolved generates factors that adversely affect cultivation, such as toxic substances, bacteria, and fungi, requiring periodic replacement.
이 때문에, 도 1의 종래기술과 같이 양액조 내에 플라즈마 발생장치를 위치시켜서 공기 방울을 양액조의 수중에 주입하여 직접 플라즈마를 발생시켜, 활성산소종 및 활성질소종을 용존시켜 플라즈마 활성수를 만들고, 이를 이용해 양액을 살균 처리하는 방법이 보고되었고, 이때 생성되는 활성종은 작물의 성장 촉진에 도움을 준다는 연구 결과가 보고된 바 있다.For this reason, as in the prior art of FIG. 1, a plasma generating device is placed in the nutrient solution tank and air bubbles are injected into the water of the nutrient solution tank to directly generate plasma, thereby dissolving active oxygen species and active nitrogen species to make plasma activated water, A method of sterilizing the nutrient solution using this has been reported, and a research result has been reported that the active species produced at this time help promote the growth of crops.
또한, 대한민국 등록특허 제2020-0092593호를 참조하여 보면, 해당 발명에 의한 수경재배 장치는, 아쿠아 플라즈마 공법을 이용하여 세균의 번식을 억제하고 영양 성분을 증가시킬 수 있는 수경재배 장치를 개시하고 있다. 해당 발명에 의한 수경재배 장치는, 물을 전기 분해하여 상균수를 생성하는 살균수 생성기, 살균수 생성기에서 물을 공급받아 식물을 배양하는 배양기 및 배양기에 연결되어 배양기에서 공기를 배출시키는 환풍기의 구성을 개시하며, 이때, 살균수 생성기는 아쿠아 플라즈마 공법을 이용하여 수중에서 방전하여 물을 전기분해하고, 저온 아쿠아 플라즈마와 마이크로 버블 이온 클러스터를 생성하며 이에 의해 살균 기능 및 생장 촉진 기능을 갖는다.In addition, referring to Korean Registered Patent No. 2020-0092593, the hydroponic cultivation apparatus according to the present invention discloses a hydroponic cultivation apparatus capable of suppressing the propagation of bacteria and increasing nutritional components using the aqua plasma method . The hydroponic cultivation apparatus according to the present invention consists of a sterilizing water generator for generating normal bacteria by electrolysis of water, an incubator for culturing plants by receiving water from the sterilizing water generator, and a ventilator connected to the incubator and discharging air from the incubator. At this time, the sterilizing water generator electrolyzes water by discharging in water using the aqua plasma method, and generates low-temperature aqua plasma and microbubble ion clusters, thereby having a sterilization function and a growth promotion function.
그러나, 이와 같이 양액 액체 내에서 직접 플라즈마를 발생시키기 위해서는 금속이 양액 액체에 노출되어야만 하므로, 금속에서 나노 입자들이 방출되고, 수경재배용 양액이 금속 나노 입자들에 의해 오염되는 문제가 필연적으로 발생한다. 또한, 수명이 짧은 활성산소종 중 오존의 독성이 강해, 최소 1시간에서 1일 이상 에이징(aging) 해야 하는 문제가 있다.However, since the metal must be exposed to the nutrient solution liquid in order to directly generate plasma in the nutrient solution liquid, nanoparticles are released from the metal and the nutrient solution for hydroponic culture is contaminated by the metal nanoparticles. In addition, there is a problem in that ozone is highly toxic among reactive oxygen species with a short lifespan and requires aging for at least 1 hour to 1 day or more.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 금속 나노 입자에 의한 오염이 없는 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an active gas supply device for hydroponic cultivation without contamination by metal nanoparticles, which has been made to solve the above problems.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 독성이 있는 활성산소종의 함량을 낮추는 에이징(aging) 시간 없이 양액에 플라즈마 활성가스종을 공급하는 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an active gas supply device for hydroponic cultivation that supplies plasma active gas species to a nutrient solution without aging (aging) time to lower the content of toxic active oxygen species.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치는, 전극을 포함하는 방전 기판, 상기 방전 기판 위에 위치하고 각 격벽의 일부분이 개방되어 지그재그 공기 유로를 형성하는 복수의 격벽 및 상기 지그재그 공기 유로 상에 위치하여 상기 지그재그 공기 유로의 상부를 폐쇄하는 덮개부를 포함하고, 상기 전극은 지그재그 공기 유로 아래에 위치하여 상기 지그재그 공기 유로 내로 유입된 수분을 포함하는 공기로부터 플라즈마를 발생시켜 활성가스종을 생성할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an active gas supply device for hydroponic cultivation according to an embodiment of the present invention is a discharge substrate including an electrode, located on the discharge substrate, and a portion of each partition wall is opened to form a zigzag air flow path. and a plurality of barrier ribs positioned on the zigzag air passage to close the upper portion of the zigzag air passage, wherein the electrode is positioned below the zigzag air passage to remove air containing moisture introduced into the zigzag air passage. Activated gas species may be generated by generating plasma.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 방전 기판은 내부에 복수의 X전극 및 Y전극을 포함하고, 상기 X전극 및 Y전극의 길이를 변경하여 플라즈마 발생 면적을 조절하는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the discharge substrate may include a plurality of X electrodes and Y electrodes therein, and the plasma generating area may be adjusted by changing the lengths of the X electrodes and the Y electrodes.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 활성가스 공급 장치는, 상기 복수의 전극의 각 전극에 연결되어 전극의 온/오프(on/off)를 제어함으로서 플라즈마 발생 영역을 조절하는 복수의 스위치를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the active gas supply device further includes a plurality of switches connected to each electrode of the plurality of electrodes and controlling the plasma generating region by controlling the on/off of the electrodes. can include
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 활성가스 공급 장치는, 상기 지그재그 공기 유로 내부의 플라즈마가 발생하지 않는 위치에 오존 제거를 촉진시키는 촉매를 포함하는 도포부를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the active gas supply device may further include an application unit including a catalyst for promoting ozone removal at a position where plasma is not generated inside the zigzag air passage.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 도포부는, 분말 형태의 활성탄, 이산화타이타늄(TiO2), 이산화망가니즈(MnO2) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the application unit may include at least one or more of activated carbon in powder form, titanium dioxide (TiO 2 ), and manganese dioxide (MnO 2 ).
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 복수의 전극은 은(Ag) 또는 납(Pb)을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the plurality of electrodes may include silver (Ag) or lead (Pb).
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치는, 수분을 포함하는 공기(Humid air)를 수신하고 플라즈마를 발생시켜 활성가스종을 생성하는 지그재그 공기 유로를 포함하는 활성가스 공급 장치, 상기 활성가스 공급 장치에 연결되어 상기 활성가스종을 공급받아 양액을 살균처리하는 양액조 및 상기 양액조에 연결되어 상기 살균된 양액을 공급받아 식물을 수경재배하는 수경 재배부를 포함하여 구성될 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the hydroponic cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a zigzag air flow path for receiving moisture-containing air (Humid air) and generating plasma to generate an active gas species. A gas supply device, a nutrient solution tank connected to the active gas supply device to receive the active gas species and sterilizing the nutrient solution, and a hydroponic cultivation unit connected to the nutrient solution tank and receiving the sterilized nutrient solution to grow plants hydroponically It can be.
본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치에서 활성가스 생성 장치는, 전극을 포함하는 방전 기판, 상기 방전 기판 위에 위치하고 각 격벽의 일부분이 개방되어 지그재그 공기 유로를 형성하는 복수의 격벽 및 상기 지그재그 공기 유로 상에 위치하여 상기 지그재그 공기 유로의 상부를 폐쇄하는 덮개부를 포함하고, 상기 지그재그 공기 유로 아래에 위치하여 상기 공기 유로 내로 유입된 수분을 포함하는 공기로부터 플라즈마를 발생시켜 활성가스종을 생성할 수 있다.An active gas generating device in a hydroponic cultivation device according to an embodiment of the present invention, a discharge substrate including an electrode, a plurality of barrier ribs located on the discharge substrate and a portion of each barrier rib is opened to form a zigzag air flow path, and the zigzag air A cover portion located on the flow path and closing the upper portion of the zigzag air flow path, located below the zigzag air flow path, and generating plasma from air containing moisture introduced into the air flow path to generate active gas species. there is.
본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치에서 상기 방전 기판은, 내부에 복수의 X전극 및 복수의 Y전극을 포함하고, 상기 X전극 및 Y전극의 길이를 변경하여 플라즈마 발생 면적을 조절할 수 있다.In the hydroponic cultivation device according to an embodiment of the present invention, the discharge substrate includes a plurality of X electrodes and a plurality of Y electrodes therein, and the plasma generation area can be adjusted by changing the length of the X electrodes and the Y electrodes. .
본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치에서 상기 활성가스 공급 장치는, 상기 복수의 전극의 각 전극에 연결되어 전극의 온/오프(on/off)를 제어함으로서 플라즈마 발생 영역을 조절하는 복수의 스위치를 더 포함할 수 있다.In the hydroponic cultivation device according to an embodiment of the present invention, the active gas supply device is connected to each electrode of the plurality of electrodes and controls the on / off of the electrode to control a plurality of plasma generating regions. More switches may be included.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 활성가스 공급 장치는, 상기 지그재그 공기 유로 내부의 플라즈마가 발생하지 않는 위치에 오존 제거를 촉진시키는 촉매를 포함하는 도포부를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the active gas supply device may further include an application unit including a catalyst for promoting ozone removal at a position where plasma is not generated inside the zigzag air passage.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 도포부는, 분말 형태의 활성탄, 이산화타이타늄(TiO2), 이산화망가니즈(MnO2) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the application unit may include at least one or more of activated carbon in powder form, titanium dioxide (TiO 2 ), and manganese dioxide (MnO 2 ).
본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치에서, 상기 활성가스종은 상기 활성 가스 공급 장치에서 생성된 활성산소종 및 활성질소종을 포함하는 활성가스종으로 이루어질 수 있다.In the hydroponic cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention, the active gas species may be composed of active gas species including active oxygen species and active nitrogen species generated in the active gas supply device.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속이 액체에 직접 노출되지 않는 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치 및 그 제조방법을 제공하여, 수경재배용 양액이 금속 나노 입자들에 의해 오염되는 문제를 원천적으로 차단하는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, by providing an active gas supply device and manufacturing method for hydroponic cultivation in which metal is not directly exposed to liquid, the problem of contamination of the nutrient solution for hydroponic cultivation by metal nanoparticles is fundamentally prevented It works.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지그재그 공기 유로에 의해 플라즈마가 발생하는 영역에서 생성된 수명이 짧은(Short life-time) 활성산소종을 플라즈마가 발생하지 않는 영역에서 다시 안정한 상태로 되돌아가도록 유도하여 활성가스 공급 장치에서 공급되는 활성 가스에 수명이 짧은 활성산소종을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention, short life-time reactive oxygen species generated in the area where plasma is generated by the zigzag air flow path are induced to return to a stable state in the area where plasma is not generated. There is an effect that can significantly reduce the short-lived reactive oxygen species in the active gas supplied from the active gas supply device.
본 발명의 일실시예에 따르면, 각각의 전극에 연결된 복수의 전기적 스위치를 이용하여 플라즈마 발생 영역을 조절하므로, 플라즈마의 활성가스종 발생량을 조절할 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention, since the plasma generating region is adjusted using a plurality of electrical switches connected to each electrode, the amount of active gas species generated in the plasma can be adjusted.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 지그재그 공기 유로 내부의 플라즈마가 발생하지 않는 위치에 오존 제거에 탁월한 촉매를 포함하는 용액이 도포된 도포부를 형성하여 플라즈마 내에 오존을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, by forming a coating portion coated with a solution containing a catalyst excellent for removing ozone at a position where plasma does not occur inside the zigzag air passage, ozone can be reduced in the plasma.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 종래기술의 수경재배 장치의 구성을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치의 내부 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치의 사진을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치의 전극 및 스위치 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치에서 도포부를 포함한 내부 평면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치를 포함한 수경재배 장치의 구성을 도시한다.1 shows the configuration of a prior art hydroponic cultivation apparatus.
Figure 2 shows an internal plan view of the active gas supply device for hydroponic cultivation according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a cross-sectional view of an active gas supply device for hydroponic cultivation according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a picture of an active gas supply device for hydroponic cultivation according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows the electrode and switch configuration of the active gas supply device for hydroponic cultivation according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows an internal plan view including an application unit in the active gas supply device for hydroponic cultivation according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows the configuration of a hydroponic cultivation apparatus including an active gas supply device for hydroponic cultivation according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 수경재배 장치 구성을 도시한다. 도 1을 참조하면, 종래의 수경재배 장치는 양액이 담긴 양액조 내부에 플라즈마 발생장치(활성가스 공급 장치)가 포함되어 있어, 활성가스 공급 장치의 금속이 액체에 노출되어 있는 구성을 개시한다. 1 shows a conventional hydroponic cultivation apparatus configuration. Referring to Figure 1, the conventional hydroponic cultivation device discloses a configuration in which a plasma generator (active gas supply device) is included inside the nutrient solution tank containing the nutrient solution, and the metal of the active gas supply device is exposed to the liquid.
상기와 같은 구성의 특징으로 인하여, 종래의 수경재배 장치는 금속에서 나노 입자들이 방출되어 수경재배용 양액이 금속 나노 입자들에 의해 오염되는 문제가 필연적으로 발생한다. 또한, 수명이 짧은 활성산소종 중 오존의 독성이 강해, 최소 1시간에서 1일 이상 에이징(aging)해야 하는 문제가 발생할 수 있다.Due to the characteristics of the configuration as described above, the conventional hydroponic cultivation apparatus inevitably has a problem that nanoparticles are released from metal and the nutrient solution for hydroponic cultivation is contaminated by the metal nanoparticles. In addition, ozone is highly toxic among reactive oxygen species with a short lifespan, and aging may occur for at least 1 hour to 1 day or more.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치(100)의 내부 평면도를 도시하고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치(100)의 단면도를 도시한다. 도 2및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 활성가스 공급 장치(100)는, 방전 기판(110), 복수의 격벽(120), 덮개부(121), 전극(130)을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 활성가스 공급 장치(100)는 전극(130)에 연결된 전원(150)을 더 포함할 수 있다. 2 shows an internal plan view of an active
상기 방전 기판(110)은 상기 활성가스 공급 장치(100)의 하부에 위치하고, 그 내부에 상기 전극(130)을 포함할 수 있다. 상기 방전 기판(110)은 저온 공소성 세라믹(LTCC) 소재를 포함하여 이루어질 수 있으나 이에 제한 되는 것은 아니다.The
상기 복수의 격벽(120)은, 상기 방전 기판(110) 위에 위치하고, 각 격벽(120)의 일부분이 개방되어 지그재그 공기 유로를 형성할 수 있다. 상기 지그재그 공기 유로는 복수의 격벽(120)으로 이루어지고 각각 이웃하는 격벽(120)의 개방부들이 서로 엇갈리게 형성되어 외부로부터 유입되는 공기가 지그재그 형태로 유로를 통과할 수 있도록 형성되는 것을 의미한다. 상기 지그재그 공기 유로는 플라즈마가 발생하는 영역에서 생성된 활성산소종들 중 수명이 짧은(Short life-time) 활성산소종이 플라즈마가 발생하지 않는 지그재그 공기 유로의 코너들에 인접한 영역을 지나면서 다시 안정한 상태로 되돌아가도록 유도함으로서 지그재그 공기 유로 내에서 발생된 플라즈마가 공기 유로 밖으로 배출될 때 수명이 짧은 활성산소종의 배출을 억제할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 플라즈마는 지그재그 공기 유로의 일부에서 발생할 수 있으며, 그 일부는 도 2의 플라즈마 발생영역(140)과 같이 공기 유로의 중심부에서만 발생할 수도 있다.The plurality of
상기 덮개부(121)는 상기 복수의 격벽(120)과 일체로 또는 분리되어 형성될 수 있으며, 상기 지그재그 공기 유로 상에 위치하여 상기 지그재그 공기 유로의 상부를 폐쇄할 수 있다. 상기 덮개부(121)는 상기 복수의 격벽(120)과 동일한 소재 또는 상이한 소재로 이루어질 수 있다. The
상기 전극(130)은, 상기 지그재그 공기 유로 아래에 위치하며, 복수의 X전극 및 복수의 Y전극을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 복수의 X 전극은 그 일 단부가 상기 활성가스 공급 장치(100)의 일 측면으로부터 상기 활성가스 공급 장치(100) 내부로 연장되어 형성되고, 상기 복수의 Y 전극은 상기 활성가스 공급 장치(100)의 타 측면으로부터 상기 활성가스 공급 장치(100) 내부로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 지그재그 공기 유로의 한 라인 하에는 플라즈마(140) 생성을 위해 하나의 X 전극과 하나의 Y 전극이 위치될 수 있다. 상기 지그재그 공기 유로 각 라인의 플라즈마(140) 발생 면적은 상기 X전극과 Y전극의 길이를 변경하여 조절할 수 있다. 상기 X 전극과 Y 전극의 길이가 길어질수록 상기 지그재그 공기유로 각 라인의 플라즈마(140) 발생 면적은 증가한다. 상기 복수의 X 전극 또는 복수의 Y전극은, 은(Ag) 또는 납(Pb)을 포함할 수 있다. The
상기 복수의 X전극 및 복수의 Y전극은 상기 지그재그 공기 유로 내부로 유입된 수분을 포함하는 공기(Humid air)로부터 플라즈마(140)를 발생시켜, 활성가스종을 생성할 수 있다.The plurality of X electrodes and the plurality of Y electrodes may generate active gas species by generating
도 4는 이러한 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치의 사진을 도시한다.Figure 4 shows a picture of the active gas supply device for hydroponic cultivation according to one embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치(100)의 전극(130) 및 스위치(160) 구성을 도시한다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 활성가스 공급 장치(100)에서 상기 복수의 X 및 복수의 Y 전극(130)의 각 전극에 연결된 복수의 스위치(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 스위치(160)는 각 전극의 온/오프(on/off)를 제어함으로서 플라즈마(140) 발생 영역 및 그에 따른 플라즈마(140) 발생량을 조절할 수 있다. Figure 5 shows the configuration of the
도 5에서의 복수의 스위치(160) 동작의 일실시예를 나타내는 표의 경우, 상기 복수의 스위치(160) 중 S1, S3 및 S5는 온(on) 상태이므로 상기 지그재그 공기 유로 내부의 해당 라인에서 플라즈마(140)가 발생할 수 있으며, 상기 복수의 스위치(160) 중 S2 및 S4는 오프(off) 상태이므로 상기 지그재그 공기 유로 내부의 해당 라인에서 플라즈마(140)가 발생하지 않는다. 상기 복수의 스위치(160)의 구성은 이에 제한되는 것은 아니다.In the case of the table showing an embodiment of the operation of the plurality of
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치(100)에서 도포부(170)를 포함한 내부 평면도를 도시한다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 활성가스 공급 장치(100)에는 상기 지그재그 공기 유로 내부의 플라즈마가 발생하지 않는 위치에 오존 제거를 촉진시키는 촉매를 포함하는 도포부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 도포부는, 분말 형태의 활성탄, 산화타이타늄(TiO2), 이산화망가니즈(MnO2) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 용액이 도포되어 형성될 수 있으며, 상기 지그재그 공기 유로 내부의 플라즈마(140)가 발생하지 않는 위치에 도포될 수 있다. 상기 활성탄의 경우 오존이 활성탄(C)과 반응하여 CO2 와 O2를 발생하며 분해되거나 상기 활성탄의 미세공극에 오존이 흡착되어 유로 내에 오존의 농도를 감소시킬 수 있으며, 상기 촉매의 경우 금속 이온 촉매 반응을 통해 오존이 O2 - 또는 O2로 변환되어 제거될 수 있으므로, 상기 도포부(170)에서 상기 지그재그 공기 유로 내부의 오존 발생을 억제할 수 있다.Figure 6 shows an internal plan view including the
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치(100)를 포함한 수경재배 장치 구성을 도시한다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 활성가스 공급 장치(100)를 포함한 수경재배 장치는, 활성가스 공급 장치(100), 양액조(200), 수경 재배부(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 수경재배 장치는, 에어 펌프(air pump)(400) 및 수조(500)를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 상기 활성가스 공급 장치(100)는, 수분을 포함하는 공기(Humid air)를 수신하고, 플라즈마(140)를 발생시켜 활성가스종을 생성하는 지그재그 공기 유로를 포함할 수 있다. Figure 7 shows a hydroponic cultivation device configuration including an active
본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치 구성에서 상기 활성가스 공급 장치(100)는, 에어 펌프(400)가 연결된 수조(500)와 연결될 수도 있으며, 이때 상기 수조(500)는 에어 펌프(400)에서 공급받은 공기를 통해 수분을 포함한 공기(Humid air)를 생성해, 상기 활성가스 공급 장치(100)에 공급할 수도 있다.In the configuration of the hydroponic cultivation device according to an embodiment of the present invention, the active
본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치 구성에서 상기 활성가스 공급 장치(100)는, 방전 기판(110), 복수의 격벽(120), 덮개부(121), 전극(130)을 포함할 수 있다. 상기 활성가스 공급 장치(100)는 전극(130)에 연결된 전원(150)을 더 포함할 수 있다.In the hydroponic cultivation apparatus configuration according to an embodiment of the present invention, the active
상기 방전 기판(110)은 상기 활성가스 공급 장치(100)의 하부에 위치하고, 그 내부에 상기 전극(130)을 포함할 수 있다. 상기 방전 기판(110)은 저온 공소성 세라믹(LTCC) 소재를 포함하여 이루어질 수 있으나 이에 제한 되는 것은 아니다.The
상기 복수의 격벽(120)은, 상기 방전 기판(110) 위에 위치하고, 각 격벽(120)의 일부분이 개방되어 지그재그 공기 유로를 형성할 수 있다. 상기 지그재그 공기 유로는 플라즈마가 발생하는 영역에서 생성된 활성산소종들 중 수명이 짧은(Short life-time) 활성산소종이 플라즈마가 발생하지 않는 지그재그 공기 유로의 코너들에 인접한 영역을 지나면서 다시 안정한 상태로 되돌아가도록 유도함으로서 지그재그 공기 유로 내에서 발생된 플라즈마가 공기 유로 밖으로 배출될 때 수명이 짧은 활성산소종의 배출을 억제할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 플라즈마는 지그재그 공기 유로의 일부에서 발생할 수 있으며, 그 일부는 도 2또는 도 5의 플라즈마 발생영역(140)과 같이 공기 유로의 중심부에서만 발생할 수도 있다. The plurality of
상기 덮개부(121)는 상기 복수의 격벽(120)과 일체로 또는 분리되어 형성될 수 있으며, 상기 지그재그 공기 유로 상에 위치하여 상기 지그재그 공기 유로의 상부를 폐쇄할 수 있다. 상기 덮개부(121)는 상기 복수의 격벽(120)과 동일한 소재 또는 상이한 소재로 이루어질 수 있다. The
상기 전극(130)은, 상기 지그재그 공기 유로 아래에 위치하며, 복수의 X전극 및 복수의 Y전극을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 복수의 X 전극은 그 일 단부가 상기 활성가스 공급 장치(100)의 일 측면으로부터 상기 활성가스 공급 장치(100) 내부로 연장되어 형성되고, 상기 복수의 Y 전극은 상기 활성가스 공급 장치(100)의 타 측면으로부터 상기 활성가스 공급 장치(100) 내부로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 지그재그 공기 유로의 한 라인 하에는 플라즈마(140) 생성을 위해 하나의 X 전극과 하나의 Y 전극이 위치될 수 있다. 상기 지그재그 공기 유로 각 라인의 플라즈마(140) 발생 면적은 상기 X전극과 Y전극의 길이를 변경하여 조절할 수 있다. 상기 X 전극과 Y 전극의 길이가 길어질수록 상기 지그재그 공기유로 각 라인의 플라즈마(140) 발생 면적은 증가한다. 상기 복수의 X 전극 또는 복수의 Y전극은, 은(Ag) 또는 납(Pb)을 포함할 수 있다.The
상기 복수의 X전극 및 복수의 Y전극은 상기 지그재그 공기 유로 내부로 유입된 수분을 포함하는 공기(Humid air)로부터 플라즈마(140)를 발생시켜, 활성가스종을 생성할 수 있다. The plurality of X electrodes and the plurality of Y electrodes may generate active gas species by generating
본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치 구성에서 상기 활성가스 공급 장치(100)는, 상기 복수의 X 및 복수의 Y 전극(130)의 각 전극에 연결된 복수의 스위치(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 스위치(160)는 각 전극의 온/오프(on/off)를 제어함으로서 플라즈마(140) 발생 영역 및 그에 따른 플라즈마(140) 발생량을 조절할 수 있다.In the hydroponic cultivation apparatus configuration according to an embodiment of the present invention, the active
본 발명의 일실시예에 따른 수경재배 장치 구성에서 활성가스 공급 장치(100)는, 도포부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 도포부(170)는, 분말 형태의 활성탄, 이산화타이타늄(TiO2), 이산화망가니즈(MnO2) 등 오존 제거에 탁월한 촉매를 포함하는 용액이 도포되어 형성될 수 있으며, 상기 지그재그 공기 유로 내부의 플라즈마(140)가 발생하지 않는 위치에 도포될 수 있다. 상기 활성탄의 경우 오존이 활성탄(C)과 반응하여 CO2 와 O2를 발생하며 분해되거나 상기 활성탄의 미세공극에 오존이 흡착되어 처리될 수 있으며, 상기 촉매의 경우 금속 이온 촉매 반응을 통해 오존이 O2- 또는 O2로 변환되어 제거될 수 있으므로, 상기 도포부(170)에서 상기 지그재그 공기 유로 내부의 오존 발생을 억제할 수 있다.Active
본 발명의 일실시예에 다른 수경재배 장치 구성을 따르면, 상기 양액조(200)는 상기 활성가스 공급 장치(100)에서 형성된 플라즈마 활성가스종을 공급받아 이를 이용해 상기 양액조(200) 내 양액을 살균 처리할 수 있으며, 상기 수경 재배부(300)는 상기 양액조(200)에서 살균 처리된 상기 양액을 공급받아 작물을 재배하는데 사용할 수 있다.According to another configuration of the hydroponic cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention, the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 활성가스 공급 장치(플라즈마 발생 장치)
110: 방전 기판
120: 격벽
121: 덮개부
130: 전극
140: 플라즈마
150: 전원
160: 스위치
170: 도포부
200: 양액조
300: 수경 재배부
400: 에어펌프(Air pump)
500: 수조100: active gas supply device (plasma generator)
110: discharge substrate
120: bulkhead
121: cover
130: electrode
140: Plasma
150: power
160: switch
170: applicator
200: nutrient solution tank
300: hydroponic cultivation unit
400: Air pump
500: water tank
Claims (10)
상기 방전 기판 위에 위치하고, 각 격벽의 일부분이 개방되어 지그재그 공기 유로를 형성하는, 복수의 격벽; 및
상기 지그재그 공기 유로 상에 위치하여 상기 지그재그 공기 유로의 상부를 폐쇄하는 덮개부를 포함하고,
상기 전극은 상기 지그재그 공기 유로 아래에 위치하여 상기 지그재그 공기 유로 내로 유입된 수분을 포함하는 공기로부터 플라즈마를 발생시켜 활성가스종을 생성하는 것을 특징으로 하는, 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치.a discharge substrate including an electrode;
a plurality of barrier ribs located on the discharge substrate and having a portion of each barrier rib open to form a zigzag air passage; and
A cover portion located on the zigzag air passage and closing an upper portion of the zigzag air passage;
The electrode is located below the zigzag air passage and generates a plasma from air containing moisture introduced into the zigzag air passage to generate an active gas species, active gas supply device for hydroponic cultivation.
상기 방전 기판은 내부에 복수의 X전극 및 Y전극을 포함하고,
상기 X전극 및 Y전극의 길이를 변경하여 플라즈마 발생 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는, 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치.According to claim 1,
The discharge substrate includes a plurality of X electrodes and Y electrodes therein,
An active gas supply device for hydroponic cultivation, characterized in that the plasma generating area is adjusted by changing the length of the X electrode and the Y electrode.
상기 활성가스 공급 장치는, 상기 복수의 전극의 각 전극에 연결되어 전극의 온/오프(on/off)를 제어함으로서 플라즈마 발생 영역을 조절하는 복수의 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치.According to claim 1,
The active gas supply device further comprises a plurality of switches connected to each electrode of the plurality of electrodes and controlling the plasma generation area by controlling the on / off of the electrodes, hydroponic cultivation Activated gas supply device for
상기 활성가스 공급 장치는, 상기 지그재그 공기 유로 내부의 플라즈마가 발생하지 않는 위치에 오존 제거를 촉진시키는 촉매를 포함하는 도포부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치.According to claim 1,
The active gas supply device further comprises an application unit including a catalyst for promoting ozone removal at a position where plasma does not occur inside the zigzag air passage, active gas supply device for hydroponic cultivation.
상기 도포부는, 분말 형태의 활성탄, 이산화타이타늄(TiO2), 이산화망가니즈(MnO2) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수경재배를 위한 활성가스 공급 장치.According to claim 4,
The application unit, active gas supply device for hydroponic cultivation, characterized in that it comprises at least one or more of activated carbon, titanium dioxide (TiO2), manganese dioxide (MnO2) in powder form.
상기 활성가스 공급 장치에 연결되어 상기 활성가스종을 공급받아 양액을 살균처리하는 양액조; 및
상기 양액조에 연결되어 상기 살균된 양액을 공급받아 식물을 수경재배하는 수경 재배부;를 포함하는 수경재배 장치.An active gas supply device including a zigzag air flow path for receiving humid air and generating plasma to generate an active gas species;
a nutrient solution tank connected to the active gas supply device to receive the active gas species and sterilize the nutrient solution; and
A hydroponic cultivation device comprising a; hydroponic cultivation unit connected to the nutrient solution tank to receive the sterilized nutrient solution and hydroponically grow plants.
상기 활성가스 공급 장치는,
전극을 포함하는 방전 기판;
상기 방전 기판 위에 위치하고, 각 격벽의 일부분이 개방되어 지그재그 공기 유로를 형성하는, 복수의 격벽; 및
상기 지그재그 공기 유로 상에 위치하여 상기 지그재그 공기 유로의 상부를 폐쇄하는 덮개부를 포함하고,
상기 전극은 상기 지그재그 공기 유로 아래에 위치하여 상기 공기 유로 내로 유입된 수분을 포함하는 공기로부터 플라즈마를 발생시켜 활성가스종을 생성하는 것을 특징으로 하는, 수경재배 장치.According to claim 6,
The active gas supply device,
a discharge substrate including an electrode;
a plurality of barrier ribs located on the discharge substrate and having a portion of each barrier rib open to form a zigzag air passage; and
A cover portion located on the zigzag air passage and closing an upper portion of the zigzag air passage;
The electrode is located below the zigzag air passage to generate a plasma from air containing moisture introduced into the air passage to generate an active gas species, hydroponic cultivation apparatus.
상기 활성가스 공급 장치는, 상기 복수의 전극의 각 전극에 연결되어 전극의 온/오프(on/off)를 제어함으로서 플라즈마 발생 영역을 조절하는 복수의 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수경재배 장치.According to claim 6,
The active gas supply device further comprises a plurality of switches connected to each electrode of the plurality of electrodes and controlling the plasma generation area by controlling the on / off of the electrodes, hydroponic cultivation Device.
상기 활성가스 공급 장치는, 상기 지그재그 공기 유로 내부의 플라즈마가 발생하지 않는 위치에 오존 제거를 촉진시키는 촉매를 포함하는 도포부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수경재배 장치.According to claim 6,
The active gas supply device further comprises a coating unit including a catalyst for promoting ozone removal at a position where plasma does not occur inside the zigzag air passage, hydroponic cultivation device.
상기 도포부는, 분말 형태의 활성탄, 이산화타이타늄(TiO2), 이산화망가니즈(MnO2) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수경재배 장치.According to claim 9,
The application unit, characterized in that it comprises at least one or more of activated carbon, titanium dioxide (TiO2), manganese dioxide (MnO2) in powder form, hydroponic cultivation apparatus.
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Citations (6)
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- 2021-07-13 KR KR1020210091819A patent/KR102641860B1/en active IP Right Grant
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