KR20230012141A - 농작물 재배용 필름농법 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 농작물 재배용 필름농법 시스템은 제1 PE 직조 레이어; 및 상기 제1 PE 직조 레이어 하부에 라미네이팅된 단열 레이어를 포함하는 하부 레이어; 하부 레이어 위에 마련되며, 공급되는 배양액을 머금어 겔(gel) 상태가 되는 SAP(Super Absorbent Polymer) 레이어; 및 상기 SAP 레이어 위에 마련되는 제2 PE 직조 레이어;를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 PE 직조 레이어는, 제1 HDPE 직조 원단; 및 상기 제1 HDPE 직조원단의 양면에 마련된 LDPE 코팅 레이어를 포함하는 PE 직조 필름이나, 상기 제2 PE 직조 레이어는, 양면이 코팅되지 않은 제2 HDPE 직조원단일 수 있다.
Description
본 발명은 농작물 재배용 필름농법 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수경 재배에 비하여 농업용수를 절감시킬 수 있음과 동시에 환경오염을 획기적으로 줄일 수 있는 필름농법 시스템에 관한 것이다.
최근 농작물 재배에 각종 센싱장치와 ICT를 접목한 스마트팜에 대한 관심이 폭발적으로 높아지고 있다. 현재까지의 스마트팜에 대한 연구개발은 주로 온실에서의 수경재배가 주류를 이루고 있다. 그러나 수경재배에 이용되는 배양액과 농약에 의한 하천수 및 토양의 오염을 막는 데에는 한계가 있을 밖에 없다.
이에 수경농법에 비하여 흙을 필요로 하지 않고, 농약, 배양액, 농 업용수의 사용량을 더욱 감소시킬 수 있는 필름농법(film farming)이 주목을 받고 있다. 현재 개발된 필름농법에서는 상부시트를 통기성 필름을 사용하는 경우가 많은데, 통기성 필름은 기본적으로 내구성이 약한 단점을 가지고 있다.
이와 함께, 통기성 필름이 두꺼우면 배양액에 대한 흡수성이 떨어지고 통기성 필름이 얇으면 강도가 취약해질 수밖에 없는 문제점도 발생할 수 있다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기존의 수경재배 방식에 비하여 농업용수와 농약의 사용을 감소시킬 수 있어, 수질이나 토양오염 등의 부작용을 획기적으로 줄일 수 있으며, 기존의 필름농법에 비하여 내구성이 뛰어나고 생산성을 향상시킬 수 있는 농작물 재배용 필름농법 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 농작물 재배용 필름농법 시스템은, 제1 PE 직조 레이어; 및 상기 제1 PE 직조 레이어 하부에 라미네이팅된 단열 레이어를 포함하는 하부 레이어; 하부 레이어 위에 마련되며, 공급되는 배양액을 머금어 겔(gel) 상태가 되는 SAP(Super Absorbent Polymer) 레이어; 및 상기 SAP 레이어 위에 마련되는 제2 PE 직조 레이어;를 포함할 수 있다.
상기 제1 PE 직조 레이어는, 제1 HDPE 직조 원단; 및 상기 제1 HDPE 직조원단의 양면에 마련된 LDPE 코팅 레이어를 포함하는 PE 직조 필름이나, 상기 제2 PE 직조 레이어는, 양면이 코팅되지 않은 제2 HDPE 직조원단일 수 있다.
농작물은, 양면이 코팅되지 않은 상기 제2 PE 직조원단을 이루는 플랫얀 사이의 틈을 통하여 겔상태의 상기 SAP 레이어에 뿌리내릴 수 있다.
상기 제2 HDPE 직조원단을 이루는 플랫얀 사이의 틈의 면적은, 상기 제1 PE 직조원단을 이루는 플랫얀 사이의 틈의 면적보다 큰 것이 바람직하다.
상기 하부 레이어는, 상기 제1 PE 직조 레이어 상부에 라미네이팅된 원단 레이어를 더 포함할 수 있다.
상기 단열 레이어는, 상기 알루미늄 박막(thin film)으로 구현될 수 있다.
상기 농작물 재배용 필름농법 시스템은, 상기 SAP 레이어를 가로 질러 배치되는 배양액 공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 실시시예에 따른 농작물 재배용 필름농법 시스템은, 제1 PE 직조 레이어; 및 상기 제1 PE 직조 레이어 하부에 라미네이팅된 단열 레이어를 포함하는 하부 레이어; 원단 레이어 위에 마련되며, 공급되는 배양액을 머금어 겔(gel) 상태가 되는 SAP(Super Absorbent Polymer) 레이어; 및 상기 SAP 레이어 위에 마련되는 제2 PE 직조 레이어;를 포함할 수 있다.
상기 제1 PE 직조 레이어는, 제1 HDPE 직조 원단; 및 상기 제1 HDPE 직조원단의 양면을 마련된 LDPE 코팅 레이어를 포함하는 PE 직조 필름이나, 상기 제2 PE 직조 레이어는, 제2 HDPE 직조원단; 및 상기 제2 HDPE 직조원단 양면 중 적어도 하나의 면에 마련된 LDPE 코팅 레이어를 포함하며, 상하를 관통하는 미세공들이 형성되어 있는 PE 직조 필름일 수 있다.
농작물은, 상기 제2 PE 직조 레이어에 형성된 미세공들을 통하여 겔 상태의 상기 SAP 레이어에 뿌리내릴 수 있다.
본 발명에 따른 농작물 재배용 필름농법 시스템은 기존의 수경재배 방식에 비하여 농업용수와 농약의 사용을 감소시킬 수 있어, 수질이나 토양오염 등의 부작용을 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 농작물 재배용 필름농법 시스템은 기존의 필름농법 시스템에 비하여 내구성이 뛰어나고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 농작물 재배용 필름농법 시스템(100)의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 단면구조를 나타내는 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 제2 직조 레이어 (130)와 제1 직조 레이어(111)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈의 면적 차이를 설명하 위한 개념도와 그 사진들이다.
도 6은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)에서 SAP 레이어(120)에 배양액 이 공급되는 방식을 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 SAP 레이어(120)가 겔 상태로 변환된 것을 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 하부 레이어(110)의 단열 레이어(112)와 원단 레이어(113)의 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)을 통하여 농작물을 재배하는 과정을 설명하기 위한 사진들이다.
도 10은 도 9에 도시된 재배 과정에 따라 농작물이 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)에서 성장한 결과를 나타내는 사진이다.
도 11은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 제2 직조 레이어(130')의 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에서 알팔파를 양액재배하고 있는 상태에서 찍은 사진이다.
도 13은 SAP 배지 및 본 발명의 시스템을 이용하여 딸기를 재배하는 모습을 나타낸 것으로, A, 본 발명의 시스템을 적용한 베드 (3월 2일 정식일); B 일반 검정 필름을 이용한 베드 (3월 2일 정식일); C, 본 발명의 시스템을 적용한 베드 (5월 7일); D, 일반 검정필름을 이용한 베드 (5월 7일)를 나타낸 것이다.
도 14는 SAP 배지 및 직조필름 또는 일반 검정필름을 이용한 딸기 재배에서 처리별 오전 온도 변화를 나타낸 것이다.
도 15는 SAP 배지 및 직조필름 또는 일반 검정필름을 이용한 딸기 재배에서 처리별 오후 온도 변화를 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 단면구조를 나타내는 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 제2 직조 레이어 (130)와 제1 직조 레이어(111)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈의 면적 차이를 설명하 위한 개념도와 그 사진들이다.
도 6은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)에서 SAP 레이어(120)에 배양액 이 공급되는 방식을 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 SAP 레이어(120)가 겔 상태로 변환된 것을 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 하부 레이어(110)의 단열 레이어(112)와 원단 레이어(113)의 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)을 통하여 농작물을 재배하는 과정을 설명하기 위한 사진들이다.
도 10은 도 9에 도시된 재배 과정에 따라 농작물이 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)에서 성장한 결과를 나타내는 사진이다.
도 11은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 제2 직조 레이어(130')의 다른 예를 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에서 알팔파를 양액재배하고 있는 상태에서 찍은 사진이다.
도 13은 SAP 배지 및 본 발명의 시스템을 이용하여 딸기를 재배하는 모습을 나타낸 것으로, A, 본 발명의 시스템을 적용한 베드 (3월 2일 정식일); B 일반 검정 필름을 이용한 베드 (3월 2일 정식일); C, 본 발명의 시스템을 적용한 베드 (5월 7일); D, 일반 검정필름을 이용한 베드 (5월 7일)를 나타낸 것이다.
도 14는 SAP 배지 및 직조필름 또는 일반 검정필름을 이용한 딸기 재배에서 처리별 오전 온도 변화를 나타낸 것이다.
도 15는 SAP 배지 및 직조필름 또는 일반 검정필름을 이용한 딸기 재배에서 처리별 오후 온도 변화를 나타낸 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 농작물 재배용 필름농법 시스템 (100)의 구성을 나타내는 개념도이다.
상기 필름농법 시스템(100)은 스마트팜용 온실이나 하우스에 설치되어 필름농법을 구현하기 위한 것으로, 도면상에는 그 일부만이 도시되었다. 상기 필름농법 시스템(100)은 제1 직조 레이어(111), 단열 레이어(112) 및 원단 레이어(113)를 포함하는 하부 레이어(110)와 SAP(Super Absorbent Polymer) 레이어 (120)와 제2 직조 레이어(130)로 구성된다.
한편, 도 1에 도시된 상기 필름농법 시스템(100)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 필름농법 시스템(100)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이는 상기 필름농법 시스템(100) 을 구성하는 각 구성 요소들에 대해서도 마찬가지이다. 이하 각 구성요소들에 대해서 보다 상세히 살펴본다.
상기 제1 직조 레이어(111)는 HDPE(High Density Polyethylene) 플랫얀을 이용한 직조 원단(즉, 타포린 원단)의 양면을 LDPE(Low Density Polyethylene) 코팅 레이어를 포함하는 PE(Polyethylene) 직조필름일 수 있다. 그러므로 상기 제1 직조 레이어(111)는 기본적으로 방수기능을 제공하며, HDPE를 기 본구조로 가지므로 높은 강도를 제공할 수 있다.
한편, 경우에 따라 상기 필름농법 시스템(100)은 상기 직조원단이나 코팅 레이어에 포함되는 기능성 원료로 인하여 특유의 추가적인 기능을 수행할 수도 있다. 예컨대, 상기 필름농법 시스템(100)은 상기 제1 직조 레이어(111)는 기능성 원료에 따라 항균기능을 제공할 수도 있고, UV 차단제로 인하여 햇빛으로 인한 내구성 저하를 방지하는 기능을 가질 수도 있다. 상기 필름농법 시스템(100)은 상 기 제1 직조 레이어(111)에 항균기능이 추가됨으로써 보다 높은 생산성을 기대할 수 있다.
상기 단열 레이어(112)는 상기 필름농법 시스템(100)의 하부에서 올라오는 복사열을 차단하여 고열로 인한 농작물의 손상을 방지함과 동시에 저온에서는 보온효과를 제공할 수도 있다. 그러므로 보다 높은 생산성을 기대할 수 있다. 상기 단열 레이어(112)는 상기 제1 직조 레이어(111)에 라미네이팅된 알루미늄 박막으로 구현될 수 있으나, 본 발명의 범위가 이로 한정되는 것은 아니다.
상기 원단 레이어(113)는 상기 제1 직조 레이어(111)에 라미네이팅되며, 상기 필름농법 시스템(100)의 단열기능을 보완하거나, 상기 필름농법 시스템(100)의 배양액 함유 기능을 보완하거나, 겔(gel) 상태로 변화된 상기 SAP 레이어(120)를 잡아주어 안정성을 확보하는 기능을 제공할 수 있다. 상기 원단의 종류는 폴리에스터, 레이온, 폴리프로필렌, 또는 양모 등의 소재일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
한편, 상기 원단 레이어(113)는 상기 필름농법 시스템(100)에서 부가적 구조일 수도 있다. 즉, 상기 필름농법 시스템(100)의 상기 하부 레이어 (110)에서 상기 원단 레이어(113)는 포함되지 않을 수도 있다.
상기 SAP 레이어(120)는 상기 하부 레이어(110) 위에 마련되며, 최초 레이어 형성은 SAP 분말을 상기 하부 레이어(110) 위에 뿌림으로써 이루어지나, 상기 필름농법 시스템(100)에 배양액이 공급되면 그에 포함된 수분으로 인하여 겔 상태가 되어 배양액을 머금고 있게 된다.
상기 제2 직조 레이어(130)는 상기 SAP 레이어(120) 위에 마련되며, 상기 제1 직조 레이어(111)와 달리 HDPE 직조원단으로 구현되되, 그 양면이 코팅되지 않는 것을 특징으로 한다. 이때, 농작물은 상기 제2 직조 레이어(130)를 구성하는 제2 직조원단을 이루는 플랫얀 사이의 틈을 통하여 상기 SAP 레이어(120)에 뿌리를 내리게 된다. 상기 제2 직조 레이어(130)는 HDPE 직조원단으로 구현되어 기존의 단순 필름 형태의 커버에 비하여 강한 내구성과 강도를 제공할 수 있다.
상기 제2 직조 레이어(130) 역시 그 제조 과정에서 다양한 기능성 원료를 첨가함으로써 그에 따른 특유의 효과를 제공할 수 있다. 앞서 살펴본 상기 제1 직조 레이어(111)와 같이, 상기 제2 직조 레이어(130)도 항균기능이나 UV 차단을 통한 내구성 향상 등의 기능을 제공할 수 있다. 상기 제2 직조 레이어(130)에 항균기능이 추가됨으로써 보다 높은 생산성을 기대할 수 있다.
한편, 상기 제2 직조 레이어(130)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈의 면적은 상기 제1 직조 레이어(111)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈의 면적보다 큰 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 제2 직조 레이어(130)의 직조 구조는 기본적으로 농작물의 뿌리가 통과하여 상기 SAP 레이어(120)에 이르도록 하게 위한 틈을 가져야 하며, 상기 제1 직조 레이어(111)의 직조 구조는 강한 강도와 내구성을 제공하 기 위한 것이기 때문이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 단면구조를 나타내는 개념도이다.
먼저, 도 2는 상기 필름농법 시스템(100)이 지면 위에 구현되어 상기 필름농법 시스템(100)에 배양액이 제공되기 전의 상태를 나타내며, 도 3은 도 2 의 상태에서 상기 필름농법 시스템(100)에 배양액이 제공되어 농작물이 자라는 상태를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 상기 필름농법 시스템(100)에 배양액이 공급되기 전에는 SAP 레이어(120)는 분말 상태의 SAP 입자들로 이루어져 있다. 그러나, 상기 필름농법 시스템(100)에 배양액이 공급되면 상기 SAP 레이어(120)는 겔 상태(12 0')가 되어 배양액을 함유하게 된다(도 3 참조).
그러면, 제2 직조 레이어(130) 위의 농작물(200)은 상기 제2 직조 레이어(130)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈을 통하여 상기 겔 상태의 SAP 레이어 (120')에 뿌리(210)를 내리게 된다.
한편, 기존의 필름농법에서는 커버필름에 농작물의 뿌리가 통과하기 위한 미세공들이 필요하므로, 커버필름을 제조한 다음 미세공을 형성하는 추가적인 가공이 필요하였다. 그러나 본 발명에서는 직조필름을 사이의 틈이 미세공과 같은 역할을 하므로 별도의 가공없이 직조필름을 바로 커버레이어로 사용할 수 있는 장 점을 제공할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 제2 직조 레이어(130)와 제1 직조 레이어(111)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈의 면적 차이를 설명하 위한 개념도와 그 사진들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제2 직조 레이어(130)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈의 면적은 상기 제1 직조 레이어(111)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈의 면적보다 큰 것이 바람직하다. 이는 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 제2 직조 레이어(130)의 플랫얀 직조 구조는 기본적으로 농작물의 뿌리가 통과하여 상기 SAP 레이어(120)에 이르도록 하기 위한 틈을 제공해야 하며, 상기 제1 직조 레이어 (111)의 플랫얀 직조 구조는 강한 강도와 내구성을 제공하기 위한 것이기 때문이다.
도 6은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)에서 SAP 레이어(120) 에 배양액이 공급되는 방식을 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 SAP 레이어(120)가 겔 상태로 변환된 것을 나타내는 사진이다.
도 6을 참조하면, 상기 SAP 레이어(120)를 가로질러 배양액 공급라인(140)이 마련되며, 상기 배양액 공급라인(140)에는 배양액을 상기 SAP 레이어 (120)로 분사하기 위한 미세분사공들(141)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
상기 배양액 공급라인(140)의 미세분사공들(141)을 통하여 상기 SAP 레이어(120)에 배양액에 공급되면, 상기 SAP 레이어(120)는 분말상태에서 겔 상태의 덩어리가 되어 배양액을 함유하게 된다(도 7 참조).
한편, 겔 상태의 상기 SAP 레이어(120)는 강한 배양액 함유 기능을 기본적으로 가지지만, 상기 필름농법 시스템(100)은 상기 SAP 레이어(120) 하부의 하부 레이어(110)의 방수기능과 상기 제2 직조 레이어(130)의 배양액 증발 차단기 능을 통하여 안정적인 배양액 함유 및 공급 기능을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 하부 레이어(110)의 단열 레이어(112)와 원단 레이어(113)의 사진이다.
도 8의 (a)는 상기 하부 레이어(110)의 기본을 구성하는 제1 직조 레이어(111) 아래에 라미네이팅된 상기 단열 레이어(112)의 사진으로, 상기 단열 레이어(112)는 알루미늄 박막으로 구현되었다. 상기 단열 레이어(112)는 상기 하부 레이어(110)의 아래에서 올라오는 열을 차단하거나 보온 기능을 제공할 수 있다.
도 8의 (b)는 상기 하부 레이어(110)의 기본을 구성하는 상기 제1 직조 레이어(111)의 위에 라이네이팅된 상기 원단 레이어(113)의 사진이다. 상기 원단 레이어(113)는 단열기능을 보완하거나, 배양액 함유 기능을 보완하거나, 겔(gel) 상태로 변화된 상기 SAP 레이어(120)를 잡아주어 안정성을 확보하는 기능을 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)을 통하여 농작물을 재배하는 과정을 설명하기 위한 사진들이다. 도 10은 도 9에 도시된 재배 과정에 따라 농작물이 본 발명에 따른 농작물 시설(100)에서 성장한 결과를 나타내는 사진이다.
도 9의 (a)는 상기 필름농법 시스템(100)에 배양액이 공급되어 상기 필름농법 시스템(100)의 SAP 레이어(120)가 겔 상태가 된 것을 나타낸다. 도 9의 (b)는 도 9의 (b) 상태에서 발아된 볍씨가 상기 필름농법 시스템(100) 위에 뿌려진 것을 나타내는 사진이다.
그러면, 발아된 볍씨는 상기 필름농법 시스템(100)의 제2 직조 레이어(130)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈을 통하여 겔 상태의 상기 SAP 레이어(120)에 뿌리를 내리고, 상기 SAP 레이어(120)에 함유된 배양액을 섭취하여 도 9의 (c)와 같이 성장할 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 볍씨는 상기 필름농법 시스템(100)에서 제1직조 레이어(130)의 플랫얀 사이의 틈을 통하여 겔 상태의 SAP 레이어(120')에 뿌리를 내려 훌륭히 성장한 것을 알 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 필름농법 시스템(100)의 제2 직조 레이어 (130')의 다른 예를 나타내는 개념도이다.
앞서 살펴본 예들에서, 상기 필름농법 시스템(100)의 제2 직조 레이 어(130)는 코팅이 되지 않은 단순한 HDPE 플랫얀 직조원단으로 구현되었다. 그러므로 상기 제2 직조 레이어(130) 위의 농작물은 상기 제2 직조 레이어(130)를 구성하는 플랫얀 사이의 틈을 통하여 겔 상태의 SAP 레이어(120)에 뿌리를 내릴 수 있었다.
이와 달리, 상기 제2 직조 레이어(130')는 HDPE 직조 원단의 적어도 일면을 LDPE 코팅함으로써 보다 높은 강도와 내구성 그리고 방수기능을 제공할 수 있다. 다만, 농작물 뿌리가 상기 SAP 레이어(120)에 이를 수 있도록 하기 위한 복 수의 미세공들이 형성되어 있는 직조필름으로 구현되었다.
다른 구성요소들은 앞서 살펴본 예들에서와 동일한 구조와 기능을 가질 수 있으므로, 다른 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<실험방법>
본 발명의 시스템을 이용한 필름 농법의 효과를 확인하기 위해서, 실험 1)은 2020년 5월부터 2020년 8월 까지 낙타나 기축의 사료인 알팔파 (Medicago sativa)를 이용하여 SAP의 효과에 대해 서 실험하였고, 실험 2)는 2021년 3월부터 5월까지 딸기 (Fragaria × ananassa Duch.) 금실 품종을 대상으로 수행하였다. 다양한 성분분석은 국립공주대학교 원예학과 채소학 실험실에서 수행되었고, 알팔파의 조단백 분석은 국립농산물품질관리원 시험연구 소에 의뢰하여 분석하였다.
실험 1)은 일반 원예상토 (Control), 일반상토와 SAP 혼합 (Mixed), 일반상토 위층과 SAP 아래층 (Bottom)으로 구분된 상토를 이용하여 각각 실험하였고, 실험에 이용된 화분 용기의 부피는 28L 였고, 각각의 화분 용기에 0.6g의 알팔파 종자를 파종하였다. 이 때, 2일간 20℃에서 충분히 흡습한 종자를 사용하여 파종하였다. 파종 후 10일은 충분히 배수가 되도록 관수를 하여 뿌리의 발육을 유도하였고, 이 후 재배 용기에서 물이 밖으로 배액되지 않는 범위에서 관수하였다. 각 처리별 알팔파의 수확량, 알팔파 의 중요한 조단백 함량을 분석하였고, 용기의 함수량 변화를 확인하였다.
실험 2)는 실험 1)에서 효과가 검정된 상토 위층과 SAP 아래층으로 구성된 배지와 일반 원예상토로 구성된 배지를 하부용 복합 직조필름 (Special thermal film, STF)과 일반 검정색 필름(Common black film, CBF)에 각각 충진 하여 딸기를 3월 2일에 정식하여 5월 7일까지 2개월 동안 딸기 재배하였다. 딸기 식물은 각각 4잎을 갖는 상태의 균일한 샘플을 선택하여 정식하였다. 재배 기간동안 물의 공급은 일반 상토로만 구성된 배지에서 물이 밖으로 배액되지 않는 수준에서 양액을 공급하였다. 각각의 처리별로 딸기 20개체를 정식하였고, 처리별 딸기의 생존율, 생산량 등을 분석하였다.
본 실시예들에서 얻은 결과는 SAS (9.2버전, USA) 프로그램을 이용하여 상관분석 후 95% 수준에서 유의성 검정하였다.
<결과>
실험 1)은 SAP의 효과를 확인하기 위하여 양액 재배한 알팔파의 생산성 및 배지의 수 분 분화 등을 실험한 것이다.
표 1. SAP 배지를 이용한 알팔파의 생산성
알팔파의 배지 특성에 따른 생산성을 확인한 결과, 생육 초반인 6월 26일에 수확한 량에서는 Mixed와 Control에서 높았으나, 7월 이후부터 수확한 알팔파의 생산량은 Bottom에서 월등히 높았으며, 6월부터 8월까지 생산한 수확량은 Bottom에서 특이하게 139%정도 높게 나타났다. 이로 미루어 보아 양액이 배액되지 않는 수준으로 물을 절약하여 알팔파를 재배할 때, SAP이 배액되는 물을 흡수하여 알팔파의 뿌리에 수분을 공급한 것으로 판단된다. 따라서, 물을 배출하지 않는 수준에서 수분을 효율적으로 이용하면서 생산량은 증대된 것으로 사료되었다.
표 2. SAP 배지를 이용한 알팔파의 조단백 함량 비율
알팔파는 건초로 가공하여 동물 사료로 많이 이용되는 목초이며, 콩과에 속하는 작물로 조단백함량이 높은 것이 특징이다. 알팔파의 조단백함량은 일반적으로 20% 정도이다 (Ehsas et al., 2018). 본 실시예의 결과 양액재배한 알팔파는 30.14%에서 38.09%로 아주 높은 조단백 함량을 보였다. 이는 일반적인 노지재배보다 양액재배 시 양분 공급이 더욱 원활하였기 때문이다. 본 실시예에서 대조구의 조단백보다 Mixed 나 Bottom에서 약간 높은 조단백 함량을 확인할 수 있었다. 대조구에서 생육된 알팔 파는 상대적으로 실험구에 비하여 수분함량이 부족한 것으로 파악되었다.
표 3. SAP 배지를 이용한 알팔파 재배에서 처리별 수분함량 변화
SAP 배지를 이용한 재배에서 SAP 유·무에 따라 화분(Pot)의 수분함량 변화가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 동일한 양의 용수를 공급하였을 때, SAP 배지가 포함된 Mixed와 Bottom은 상대적으로 대조구에 비하여 높은 배지내 수분함량을 보였다. 5월부터 7월까지 수분함량의 변화는 보았을 때, 모든 시기에서 SAP 함유된 배지 가 대조구에 대하여 전반적으로 30% 전후로 높은 수분함량을 나타내었다. 따라서 SAP를 이용하여 작물을 재배할 때 수분 이용효율이 월등히 높은 것을 확인할 수 있다.
도 12는 알팔파를 양액재배하고 있는 상태에서 찍은 사진으로 전반적으로 양액재배 시, 모든 처리에서 알팔파의 생육이 좋았다. 하지만 SAP를 이용한 재배에서 더욱 높은 생산성을 나타내므로 물이 부족한 나라에서 용수를 절약하며 고단백이 함유된 알팔파를 생산하고자 한다면 SAP 배지를 이용하여 양액재배하면 충분한 효과가 있을 것으로 판단된다.
실험 2)는 SAP 배지를 이용하여 본 발명의 PE 직조 레이어를 이용하여 딸기를 재배하였을 때, 효과를 확인한 것이다.
도 13은 본 발명의 PE 직조 레이어와 일반 검정 필름을 이용한 베드에 딸기를 정식한 3월 2일 사진과 실험 종료한 5월 7일의 사진이다. 3월 2일 정식 시에는 A와 B의 두 필름 모두 딸기의 생육이 아주 좋은 묘인 것을 확인할 수 있다. 그러나 5월 7일의 사진은 복합직조필름을 이용한 딸기에 비하여 일반 검정 필름을 베드 로 이용한 딸기의 생육이 나쁜 것으로 확인할 수 있으며, 결주 또한 많았다.
표 4. 하부용 복합 직조필름 및 SAP를 이용한 베드의 딸기 생존율 및 수확량
표 4에서 CBFNSAP는 일반 검정 필름 베드에 일반 상토만 충진한 것이고, CBFSAP 는 일반 검정 필름 베드에 SAP가 포함된 상토를 충진한 것이고, STFNSAP는 복합 직조필름에 일반 상토만 충진한 것이고, STFSAP는 복합직조필름에 SAP가 포함된 상토를 충진한 것이다. 생존율은 STFSAP가 88%로 가장 높았고, CBFNSAP가 53%로 가장 낮 았다. 수확량 또한 STFSAP가 31g/plant로 가장 높았고, CBFNSAP가 14g/plant로 가장 낮았다. SAP가 없을 때에도 수확량이 150%나 높았다. 표 4의 결과로 보아, SAP와 복합직조필름 모두 딸기 양액재배에서 생존율과 생산량을 증가시키는 것으로 판단된다.
표 5. SAP 배지 및 복합 직조필름을 이용한 딸기 재배에서 처리별 수분함량 변화
표 5에서와 같이 SAP가 함유된 배지에서 대체적으로 10% 이상 수분 함량이 높은 것으로 조사되었다. 이는 실험 1)에서 알팔파의 SAP 배지에서와 같이 딸기 배지에서도 SAP가 포함된 배지의 수분함량이 높게 유지되는 것을 확인할 수 있다. 이는 SAP의 고 흡수성 특성 때문이다. 표 4의 딸기 생산량과 표 5의 배지 내 수분함량의 특성을 보았을 때, 수분함량이 높게 유지된 배지에서 딸기의 생산성이 높게 조사되었다. 이는 SAP 를 이용한 양액재배는 용수의 절약을 가능하게 할 수 있다.
표 6. SAP 배지 및 복합직조필름을 이용한 딸기 재배에서 처리별 오전 온도 변화
표 7. SAP 배지 및 복합직조필름을 이용한 딸기 재배에서 처리별 오후 온도 변화
표 6은 오전 9시에 측정된 베드별 온도 변화이고 표 7은 오후 13시에 측정된 베드별 온도 변화이다. 도 14와 도 15는 각각 표 6과 7을 그림으로 나타낸 것이다. 복합직조필름이 있는 베드가 일반 검정 필름 베드에 비하여 온도가 120%이상 높게 유지되었고, 특히 온도가 크게 떨어진 4월 16일에는 복합직조필름을 이용한 베드의 온도 하강이 적은 것으로 나타났다. 또한 SAP는 수분을 함유하고 있기 때문에 일반 원예용 상토만 이용한 배지보다 물의 비열이 높기 때문에 온도가 높게 유지되었다. 따라서 겨울철 딸기 재배 시 SAP와 복합직조필름을 이용할 경우 딸기의 근권부 온도를 상향시킬 수 있을 것으 로 기대된다. 이처럼 SAP와 복합직조필름을 이용할 경우, 근권부의 수분함량은 높여 주고 저온기 근권부의 온도를 상대적으로 높여주기 때문에 일반 원예용상토와 일반 검정 필름을 이용하여 재배한 딸기보다 생산량이 높았다.
표 8. SAP 배지 및 복합 직조필름을 이용한 딸기의 광합성 효율
표 8은 딸기의 광합성을 측정한 것으로, 복합 직조필름과 SAP를 베드로 사용한 딸기 식물의 광합성 효율과 기공전도도는 다른 처리에 비하여 모두 유의하게 높은 것으로 나타났다. 근권부의 온도와 수분함량이 지상부의 딸기 잎의 광합성에도 영향을 주는 것으로 판단된다.
표 9. SAP 배지 및 복합 직조필름을 이용한 딸기 잎의 엽록소 함량 및 항산화 정도
표 9는 딸기 잎의 광합성 색소 함량 및 항산화 활력으로, 복합직조필름과 SAP를 베드로 사용한 STFSAP 처리의 딸기 식물의 잎에서 엽록소 b와 카로티노이드 함량이 유의하게 높게 나타났으며, 대조구인 CBFNSAP는 엽록소 a는 상대적으로 높은 수치를 나타내었지만, 엽록소 b와 카로티노이드 함량은 유의하게 가장 낮은 것으로 조사되었다. 반면에 모든 처리에서 DPPH는 85% 전후의 값을 보였고, ABTS 활성은 96% 전후의 값을 나타내었다. 이는 항산화 활력의 차이는 크지 않았다.
결론적으로 본 실시예를 통해, 고흡수성수지인 SAP 가 적용된 본 발명의 필름농법 시스템을 이용한다면 겨울철 양액재배 시, 식물 근권부의 온도를 높여주고 수분함량을 효율적으로 유지하여 딸기와 같은 겨울철 작물의 생산성이 향상될 것으로 기대된다. 특히 우리나라와 같은 농업용 용수가 상대적으로 높은 국가뿐만 아니라 물이 부족한 중앙아시아 지역의 국가에서 더욱 효율적인 재배 시스템으로 활용될 수 있을 것으로 판단되었다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었 으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에 서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 농작물 재배시설
110: 하부 레이어
111: 제1 PE 직조 레이어 112: 단열 레이어
113: 원단 레이어 120: SAP 레이어
130: 제2 직조 레이어 140: 배양액 공급라인
200: 농작물 210: 뿌리
111: 제1 PE 직조 레이어 112: 단열 레이어
113: 원단 레이어 120: SAP 레이어
130: 제2 직조 레이어 140: 배양액 공급라인
200: 농작물 210: 뿌리
Claims (6)
- 제1 PE 직조 레이어; 및 상기 제1 PE 직조 레이어 하부에 라미네이팅된 단열 레이어를 포함하는 하부 레이어;
원단 레이어 위에 마련되며, 공급되는 배양액을 머금어 겔(gel) 상태가 되는 SAP(Super Absorbent Polymer) 레이어; 및
상기 SAP 레이어 위에 마련되는 제2 PE 직조 레이어;를 포함하되,
상기 제1 PE 직조 레이어는,
제1 HDPE 직조 원단; 및 상기 제1 HDPE 직조원단의 양면에 마련된 LDPE 코팅 레이어를 포함하는 PE 직조 필름이나,
상기 제2 PE 직조 레이어는,
양면이 코팅되지 않은 제2 HDPE 직조원단이며,
농작물은,
양면이 코팅되지 않은 상기 제2 PE 직조원단을 이루는 플랫얀 사이의 틈을 통하여 겔상태의 상기 SAP 레이어에 뿌리내리는 것을 특징으로 하는, 농작물 재배용 필름농법 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 제2 HDPE 직조원단을 이루는 플랫얀 사이의 틈의 면적은,
상기 제1 PE 직조원단을 이루는 플랫얀 사이의 틈의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는, 농작물 재배용 필름농법 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 하부 레이어는,
상기 제1 PE 직조 레이어 상부에 라미네이팅된 원단 레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 농작물 재배용 필름농법 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 단열 레이어는,
상기 알루미늄 박막(thin film)인 것을 특징으로 하는, 필름농법을 위한 농 작물 재배시설. - 제2항에 있어서, 상기 농작물 재배용 필름농법 시스템은,
상기 SAP 레이어를 가로질러 배치되는 배양액 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 농작물 재배용 필름농법 시스템. - 제1 PE 직조 레이어; 및 상기 제1 PE 직조 레이어 하부에 라미네이팅된 단열 레이어를 포함하는 하부 레이어;
원단 레이어 위에 마련되며, 공급되는 배양액을 머금어 겔(gel) 상태가 되는 SAP(Super Absorbent Polymer) 레이어; 및
상기 SAP 레이어 위에 마련되는 제2 PE 직조 레이어;를 포함하되, 상기 제1 PE 직조 레이어는,
제1 HDPE 직조 원단; 및 상기 제1 HDPE 직조원단의 양면을 마련된 LDPE 코팅 레이어를 포함하는 PE 직조 필름이나,
상기 제2 PE 직조 레이어는,
제2 HDPE 직조원단; 및 상기 제2 HDPE 직조원단 양면 중 적어도 하나의 면에 마련된 LDPE 코팅 레이어를 포함하며, 상하를 관통하는 미세공들이 형성되어 있는 PE 직조 필름이며,
농작물은,
상기 제2 PE 직조 레이어에 형성된 미세공들을 통하여 겔상태의 상기 SAP 레이어에 뿌리내리는 것을 특징으로 하는, 농작물 재배용 필름농법 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210092534A KR20230012141A (ko) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 농작물 재배용 필름농법 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210092534A KR20230012141A (ko) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 농작물 재배용 필름농법 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230012141A true KR20230012141A (ko) | 2023-01-26 |
Family
ID=85110394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210092534A KR20230012141A (ko) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 농작물 재배용 필름농법 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230012141A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190134889A (ko) | 2018-05-04 | 2019-12-05 | 그린앤씨(주) | 물사용과 온실가스 배출을 억제하는 작물재배가 가능한 씨앗필름 제조장치 및 제조방법 |
-
2021
- 2021-07-14 KR KR1020210092534A patent/KR20230012141A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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