KR20230134707A - 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토양을 이용하지 않고 액상비료인 양액으로 작물을 재배하는 수경재배 방식에서 효율적으로 양액을 순환시킬 수 있는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 수경식물이 재배되는 수경재배용 베드로부터 배출되는 배액을 집수하는 배액회수탱크; 상기 배액회수탱크와 연결된 배액이송관으로부터 집수된 상기 배액을 공급받아 살균시키는 배액살균부; 상기 배액살균부에 의해 살균된 상기 배액을 재사용이 가능한 양액으로 저장하는 살균배액저장탱크; 상기 살균배액저장탱크와 연결된 양액이송관으로부터 공급받은 양액의 성분을 분석하여 기준값 이하의 성분을 추가로 공급하여 상기 수경재배용 베드로 공급하는 양액조절 공급부; 및 상기 양액조절 공급부로부터 데이터를 전달받아 상기 수경재배용 베드의 내외부 환경을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명은 수경식물이 재배되는 수경재배용 베드로부터 배출되는 배액을 집수하는 배액회수탱크; 상기 배액회수탱크와 연결된 배액이송관으로부터 집수된 상기 배액을 공급받아 살균시키는 배액살균부; 상기 배액살균부에 의해 살균된 상기 배액을 재사용이 가능한 양액으로 저장하는 살균배액저장탱크; 상기 살균배액저장탱크와 연결된 양액이송관으로부터 공급받은 양액의 성분을 분석하여 기준값 이하의 성분을 추가로 공급하여 상기 수경재배용 베드로 공급하는 양액조절 공급부; 및 상기 양액조절 공급부로부터 데이터를 전달받아 상기 수경재배용 베드의 내외부 환경을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토양을 이용하지 않고 액상비료인 양액으로 작물을 재배하는 수경재배 방식에서 효율적으로 양액을 순환시킬 수 있는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 수경재배는 육상식물을 토양없이 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액 속에서 키우는 방법을 일컬으며, 물재배, 양액재배, 무토양 재배라고 한다. 즉, 수경재배는 토양 대신에 물이나 고형배지에 생육에 필요한 무기양분을 골고루 녹인 양액을 공급하면서 작물을 재배하는 방식이다.
이때, 수경재배에서는 작물에 공급한 양액이 모두 흡수되지 못하고 배출되는 폐양액이 필연적으로 발생하여 급액된 배양액의 20~30%가 폐양액이 되며, 폐양액의 재사용 여부에 따라 순환식 수경재배와 비순환식 수경재배로 구분할 수 있다.
먼저, 비순환식 수경재배는 사용한 배양액을 재처리하거나 재사용하는 장치를 활용하지 않고 하천에 흘려보내 하천의 수질오염 및 부영양화의 원인이 되고 있어, 수경재배 폐양액 배출 규제에 대비하여 배양액을 살균 정화하여 재사용하는 기술이 필요하다.
한편, 순환식 수경재배는 폐양액을 재사용함에 따라 환경오염을 방지하고, 농업용수 절약과 작물재배에 사용되는 질소, 인 등의 비료 사용량을 줄일 수 있는 친환경 기술로 활용가치가 높아 폐양액의 회수 및 재활용 기술로서 순환식 수경재배에 대한 관심이 증대되고 있다.
그러나, 순환식 수경재배에서는 배양액이 전체 베드를 순환하기 때문에 배양액에 유해 세균이 침입하여 배양액에 오염이 발생하는 경우, 병원균이 양액탱크를 경유하여 시설 전체에 빠르게 확산되어 큰 피해가 발생할 위험이 있기 때문에 폐양액 속에 함유되는 이물질과 병원균을 제거할 수 있는 확실한 배양액 살균기술이 필요하다.
현재, 배양액의 살균이나 정화, 유기물의 분해 등을 위한 장치가 개발되었으나 비용이 많이 드는 등의 문제가 있어 경제적이고 효율적인 배양액 살균장치의 개발이 필요한 실정이다.
이를 해결하기 위하여, 한국등록실용신안공보 제20-0436646호는 재배용 베드에서 배출되는 폐양액을 회수하고, 회수된 폐양액 속에 포함되어있는 이물질과 병원균을 제거하여 폐양액을 재사용할 수 있도록 처리하는 '수경재배용 폐양액 처리장치'에 관한 기술을 공지한 바 있으나, 제균필터 장치 및 자외선 살균장치를 이용하여 폐양액에 대한 살균을 진행하며, 제균필터에 관한 세척 작업은 수행하나 자외선 살균장치에 관한 세척 작업은 관리가 되지 않는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수경재배시 발생하는 폐양액을 재사용할 수 있도록 살균력을 향상시킨 순환식 수경재배 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 수경식물이 재배되는 수경재배용 베드로부터 배출되는 배액을 집수하는 배액회수탱크; 상기 배액회수탱크와 연결된 배액이송관으로부터 집수된 상기 배액을 공급받아 살균시키는 배액살균부; 상기 배액살균부에 의해 살균된 상기 배액을 재사용이 가능한 양액으로 저장하는 살균배액저장탱크; 상기 살균배액저장탱크와 연결된 양액이송관으로부터 공급받은 양액의 성분을 분석하여 기준값 이하의 성분을 추가로 공급하여 상기 수경재배용 베드로 공급하는 양액조절 공급부; 및 상기 양액조절 공급부로부터 데이터를 전달받아 상기 수경재배용 베드의 내외부 환경을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템을 제공할 수 있다.
이때, 상기 배액살균부는, 상기 배액을 UV-C 자외선을 이용하여 살균작용과 미생물 발육에 필요한 수분을 제거하는 건조작용을 통해 1차 살균하는 제1 살균부와, UV-A 자외선을 이용하여 광촉매 분해작용에 의해 2차 살균하는 제2 살균부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 살균부는, UV-A 자외선 램프가 중앙에 구비되고 상기 UV-A 자외선 램프의 둘레를 따라 TiO2가 도포된 스크류 형태를 지니거나 또는 상기 제2 살균부 배관의 내벽에 TiO2가 도포된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 살균배액저장탱크는, 내부에 산소발생기와 연계된 마이크로버블 발생기가 구비되어 상기 양액을 지속적으로 교반시켜 응고를 방지하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 양액조절 공급부는, 상기 양액이송관으로부터 공급받은 상기 양액에 부족한 성분을 추가하여 교반시키는 혼합탱크를 포함하며, 상기 혼합탱크는 내부에 임펠러가 구비되고, 일측에 센서가 구비된 조절부가 형성되고, 타측에 상기 수경재배용 베드로 상기 양액을 공급하는 공급부가 형성되어, 상기 혼합탱크가 상기 조절부의 데이터를 기반으로 공급된 부족한 성분과 상기 양액을 교반하고, 상기 공급부가 상기 조절부의 급액신호에 따라 상기 수경재배용 베드로 공급하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 조절부는, pH 센서, EC 센서 및 이온 센서를 포함하여, 상기 양액조절 공급부가 상기 pH 센서, 상기 EC 센서 및 상기 이온 센서로부터 감지한 신호값에 기초하여 상기 양액의 급액량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
이와 더불어, 상기 모니터링부는, 상기 배액회수탱크에 집수된 배액량, 상기 살균배액저장탱크에 저장된 양액량 및 상기 양액조절 공급부로부터 공급되는 상기 양액의 급액량 정보와, 상기 수경재배용 베드의 내외부 온도 및 습도 정보를 포함하는 내외부 환경 정보를 감지하는 감지기; 상기 감지기로부터 수신한 상기 수경재배용 베드의 상기 내외부 환경 정보를 클라우드 서버로 전송하는 데이터 서버; 및 상기 데이터 서버로 전송받은 상기 내외부 환경 정보를 기반으로 상기 내외부 환경을 원격제어하는 사용자 단말기;를 포함하여, 상기 사용자 단말기로 상기 재배용 배드의 내외부 환경을 원격제어하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 서술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템은 폐양액을 순환시켜 재사용함에 따라 환경오염을 방지할 수 있으며, 작물재배에 사용되는 질소, 인 등의 비료 사용량을 줄일 수 있는 것은 물론, 고가의 양액을 구입하는 비용을 줄일 수 있는 것을 이점으로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템의 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템은 순환식 시스템으로, 크게 수경재배용 베드(10), 배액회수탱크(20), 배액살균부(30), 살균배액저장탱크(40), 양액조절 공급부(50) 및 모니터링부(60)를 포함한다.
먼저, 수경재배용 베드(10)는 각종 식물을 재배하기 위한 용기로서, 통상의 구조와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다, 수경재배용 베드(10)의 일측에는 양액공급관이 설치되고, 타측에는 작물이 흡수하고 남은 잉여 양액이 배출되는 양액배출관이 설치되는 것이 바람직하다.
즉, 수경재배용 베드(10)에 구비된 작물은 일측에 설치된 양액공급관으로부터 양액을 공급받으며, 타측에 설치된 양액배출관을 통해 흡수하고 남은 잉여 양액인 배액이 배출된다.
이때, 수경재배용 배드(10)는 양액공급관에 체크밸브가 구비되어 양액을 선택적으로 공급할 수 있다.
다음으로, 배액회수탱크(20)는 수경식물이 재배되는 수경재배용 베드(10)로부터 배출되는 남은 잉여 양액 즉, 폐 배양액인 배액을 집수한다. 이때, 배액회수탱크(20)는 작물을 재배하는 재배라인별로 각각 설치되어, 작물에 공급되어 사용되고 남아 배지 밖으로 흘러나오는 배액을 집수하며, 필요시 집수된 배액을 배액살균부(30)로 공급하여 재사용이 가능하도록 한다.
구체적으로, 배액회수탱크(20)는 수경재배용 베드의 일측에 설치된 양액배출관과 일측이 연결되어 양액배출관을 통해 작물에 공급되어 사용되고 남아 수경재배용 베드로부터 배출되는 배액을 집수한다.
즉, 배액회수탱크(20)는 수경재배용 베드(10)로부터 배출된 배액을 집수하여 저장하는 탱크이다. 이때, 배액회수탱크(20)와 일측이 연결된 양액배출관에 펌프 또는 모터가 구비되어 배액을 용이하게 집수할 수 있다.
또한, 배액회수탱크(20)는 일측에 수위조절기를 구비하여 배액회수탱크(20) 내부에 배액의 과다 저장으로 인하여 수위가 일정한 높이 이상으로 상승하지 않도록 조절할 수 있다.
이와 더불어, 배액회수탱크(20)는 타측에 비상배관을 구비하며, 정전 또는 수위조절기 등의 고장으로 배액의 수위가 일정 수위 이상으로 높아지면 수위감지기를 통해 경보가 울리며, 관리자가 배액회수탱크(20) 일측에 형성된 비상배관을 통해 배액을 배수로로 배출시킬 수 있다.
한편, 배액회수탱크(20)는 내부에 집수한 배액을 배관과 펌프를 통하여 배액살균부(30)로 이송하며, 배액이송관은 상기 배액회수탱크(20)와 배액살균부(30) 사이에 형성되어 배액회수탱크(20) 내부에 집수된 배액을 배액살균부(30)로 이동시킬 수 있다.
다음으로, 배액살균부(30)는 배액회수탱크(20)로부터 집수된 배액에 균이나 오염물질이 포함될 수 있으므로 배액을 살균 처리하며, 배액회수탱크(20)와 연결된 배액이송관으로부터 집수된 배액을 공급받아 살균시킨다.
여기서, 본 발명에 따른 배액살균부(30)는, 배액이송관과 배액살균부 사이에 필터가 구비되어 찌꺼기 등의 불순물 및 부유물을 제거하며, 배액의 살균력을 높이기 위해 1차 살균부와 2차 살균부로 구성되어 공급받은 배액을 2차 살균처리한다.
여기서, 필터는 배액을 살균하기 전에 불순물을 제거하며, 배액이송관과 배액살균부 사이에 복수개의 필터가 형성되는 것이 바람직하며, 복수개의 필터가 메쉬(mesh)의 크기가 배액살균부로 갈수록 순차적으로 작아지도록 배치되어 이물질을 효과적으로 제거한다.
바람직한 실시예에 따른 배액살균부(30)는, 자외선을 이용하여 살균작용과 미생물 발육에 필요한 수분을 제거하는 건조작용을 통해 배액을 1차 살균하는 제1 살균부와, 자외선을 이용하여 광촉매 분해작용에 의해 배액을 2차 살균하는 제2 살균부를 포함하여 형성된다.
여기서, 배액살균부(30)의 제1 살균부는 필터에 의해 불순물 및 부유물이 여과된 배액을 UV-C 자외선을 이용하여 1차 살균하며, 제2 살균부는 자외선에 의해 살균 처리된 배액을 UV-A 자외선을 이용하여 광촉매 분해작용에 의해 배액을 2차 살균한다. 즉, 배액살균부(30)는 배액회수탱크(20)로부터 공급받은 배액을 재사용할 수 있도록 여과 후, 2차 살균과정을 거쳐 배액을 살균한다.
먼저, 제1 살균부는 자외선을 이용하여 배액을 살균하며, 구체적으로, 1차 살균부는 200nm~300nm 파장의 UV-C를 이용하여 병원균의 DNA를 손상시켜 살균한다.
이때, 제1 살균부는 발광성이 좋은 수은(Hg), 갈륨(Ga)을 활성물질로 한 200nm~300nm 파장의 UV-C 아말감(Amalgam) 램프의 자외선을 이용하여 배액을 살균한다. 아말감 램프는 저압램프에 비해 자외선 밀도가 수십배 크기 때문에 반응시간이 짧아 빠르게 살균할 수 있는 효과를 가진다.
여기서, 제1 살균부의 아말감 램프는 배액을 효율적으로 살균시키기 위해 아말감 램프를 '11자' 형상으로 소정의 간격으로 이격시켜 배치하여 사용한다.
다음으로, 제2 살균부는, 광촉매를 이용하여 배액을 살균하며, 구체적으로, 2차 살균부는 400nm 파장의 UV-A를 이용하여, 강한 산화력을 가진 하이드록시 라디칼과 슈퍼옥사이드를 생성하여 유기물을 분해시킨다. 세균 또한 유기 화합물이므로 광촉매에 의해 분해되어 살균효과를 가진다.
여기서, 제2 살균부는 UV-A 자외선을 조사시킬 수 있도록 UV-A 자외선 램프가 중앙에 구비되고 UV-A 자외선 램프의 둘레에 이산화티타늄(TiO2)이 도포된, 스크류 형태의 구조를 지닌 광촉매 살균장치를 이용하여 배액을 살균한다.
이때, 제2 살균부는 UV-A 자외선 램프가 중앙에 구비되고 자외선 램프의 둘레를 따라 TiO2가 도포된 스크류 형태를 지니거나 또는 제2 살균부 배관의 내벽에 TiO2가 도포된 것을 특징으로 한다. 이는 배액이 직접 접촉하는 것과 비접촉하는 형태를 병행하므로 직접 접촉에 따른 이물질이 끼임에 따라 살균력이 줄어드는 것을 어느 정도 방지할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 2차 살균부의 광촉매 살균장치는 하부 일측에 유입구가 형성되고, 상부 일측에 배출구가 형성되며, 중앙에 이산화티타늄이 도포된 원통형의 자외선 램프가 형성된 구조를 지니며, 즉, 하부 유입구로부터 2차 살균부로 유입되는 배액이 유체의 흐름을 따라 중앙에 구비된 자외선램프를 필수적으로 거쳐 배출구로 이동가능한 구조로 형성됨에 따라, 중앙의 자외선램프가 배액에 포함된 유기물을 분해하여 살균한다.
또한, 배액살균부(30)는 배액회수탱크(20)로부터 유입되는 배액에서 불순물 및 부유물을 비롯한 유해성분을 제거하고, 유익성분은 남겨둘 수 있도록 살균하기 위하여 반복적으로 순환시켜 살균하는 것이 바람직하다.
즉, 배액살균부(30)는 필터를 거쳐 찌꺼기 등의 불순물 및 부유물을 제거하고 자외선을 이용하여 살균하고, 광촉매를 이용하여 유기물을 분해하며, 자외선 조사 및 광촉매 조사 과정을 반복하도록 펌프(P) 등을 통해 배액회수탱크(20), 배액살균부(30) 및 살균배액저장탱크(40)를 순환하여 2~4시간 반복하는 것이 적절하며, 반복 순환함으로써 배액에 포함된 오염물질을 살균처리 할 수 있다.
이때, 펌프(P)는 배액을 배액회수탱크(20), 배액살균부(30) 및 살균배액저장탱크(40)로 순환시켜 충분히 살균시킬 수 있는 위치에 구비되며, 순환시간을 설정 가능하다.
여기서, 배액살균부(30)는 1차 살균부가 UV-C 자외선을 이용하고, 이어지는 2차 살균부가 UV-A 자외선을 이용하여, 자외선의 파장을 넓은 범위로 이용하여 살균함에 따라 기존의 자외선램프로 살균시 제거되지 못한 세균을 광촉매를 이용하여 제거할 수 있어 배액의 살균효과를 높일 수 있다.
다음으로, 살균배액저장탱크(40)는 배액살균부(30)에 의해 살균된 배액을 재사용이 가능한 양액으로 저장한다.
이때, 살균배액저장태크(40)는 산소발생기를 연계한 마이크로버블 발생기가 구비되어있으며, 이를 계속 교반하도록 모터가 구동되고 있다.
구체적으로, 살균배액저장탱크(40)는, 내부에 산소발생기와 연계된 마이크로버블 발생기가 구비되어 양액을 지속적으로 교반하도록 모터가 구동되고 있으며, 이는 살균배액저장탱크(40) 내부에서 양액 양이온 성분과 양액 음이온 성분의 반응으로 인해 굳어질 수 있기 때문에 양액을 콜로이드 상태로 혼합하여 지속적으로 교반시켜 응고를 방지한다.
여기서, 마이크로버블은 50um 이하의 작은 기포를 의미하며 발생과 동시에 매우 느린 속도로 상승하며, 40kHz의 초음파를 포함한 충격파로 시속 400km의 속도로 다량의 음이온 및 순간적인 고열(5,500℃)을 발생시키면서 유해 미생물을 살균한다.
살균배액저장태크(40)는 마이크로버블 발생기를 구비하여 내부에 미세기포가 발생하고 마이크로버블 발생기의 고온고압에 의해 압축되다 파열되어 5,500℃의 고열을 발생시켜 유해화학물질을 분해 살균할 수 있으며, 마이크로버블 발생기에 의해 살균배액저장탱크(40) 내부에 저장된 양액의 용존산소 농도를 증가시킬 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템은 배액살균부(30)에서 UV-C 자외선을 이용하여 배액을 1차 살균하고, UV-A 자외선과 광촉매를 이용하여 2차 살균하고, 살균배액저장탱크(40) 내부에서 발생하는 마이크로버블을 이용하여 3차 살균하며, 배양액을 복합적인 살균처리방식을 이용하여 살균함에 따라 살균효과를 높일 수 있다.
이때, 배양액살균부(30)로 유입된 배액은 UV-C에 의해 1차 살균된 후, UV-A와 광촉매에 의해 2차 살균되며, 살균배액저장탱크(40)로 유입되어 마이크로버블에 의해 살균되어, 즉, 자외선, 광촉매 및 마이크로버블에 의해 복합적으로 살균된다.
다음으로, 양액조절 공급부(50)는 살균배액저장탱크(40)와 연결된 양액이송관으로부터 공급받은 양액의 성분을 분석하여 기준값 이하의 성분을 추가로 공급하여 수경재배용 베드로 공급한다.
또한, 양액조절 공급부(50)는 양액의 부족한 성분을 공급하여 혼합시켜 작물에 공급하기 위해 혼합탱크를 포함하며, 혼합탱크는 내부에 교반 임펠러를 구비하여 공급되는 부족한 성분이 양액과 잘 섞이도록 교반한다.
이때, 혼합탱크는 양액의 부족한 성분을 공급할 수 있도록 혼합탱크와 연결된 보충탱크가 구비되어있으며, 일측에 센서가 구비된 조절부가 형성되고, 타측에 수경재배용 베드로 양액을 공급하는 공급부가 형성되어있다.
구체적으로, 혼합탱크는 조절부가 내부에 저장된 양액의 성분을 분석하며, 부족한 성분을 보충탱크로부터 공급하며, 내부에 공급된 보충탱크와 연결되어있으며, 양액의 부족한 성분을 보충하며, 부족한 성분이 공급된 양액은 교반 임펠러에 의해 교반되어 공급부로부터 수경재배용 베드(10)로 공급된다.
즉, 양액조절 공급부(50)는 조절부가 혼합탱크 내부에 저장된 양액의 성분을 분석하여 양액-A, 양액-B, 양액-C 등과 같은 특정 성분의 보충탱크로부터 혼합탱크로 부족한 성분을 공급하여 임펠러에 의해 교반되어 공급부가 수경재배용 베드로 양액을 공급한다.
다시 말해, 양액조절 공급부(50)는, 양액이송관으로부터 공급받은 양액에 부족한 성분을 추가하여 교반시키는 혼합탱크를 포함하며, 혼합탱크는 내부에 임펠러가 구비되고, 일측에 센서가 구비된 조절부가 형성되고, 타측에 수경재배용 베드로 양액을 공급하는 공급부가 형성되어, 혼합탱크 내부의 임펠러가 조절부의 데이터를 기반으로 공급된 부족한 성분과 양액을 교반하고, 공급부가 조절부의 급액신호에 따라 수경재배용 베드로 양액을 공급한다.
여기서, 조절부는 수경재배용 베드(10)의 작물의 성장시기에 따라 양액을 조절하여 공급하며, 작물의 성장시기는 크게 작물의 뿌리와 잎의 성장 시기, 꽃이 피는 시기, 열매 생성 시기로 구분하여, 시기별 필요한 양액 성분, 양액의 급액주기, 양액농도를 조절하여 공급한다.
이때, 조절부는 pH 센서, EC 센서 및 이온 센서를 포함하여, 수경재배용 베드(10)의 작물의 성장시기를 기반으로, pH 센서, EC 센서 및 이온 센서로부터 감지한 신호값에 기초하여 양액의 급액량을 조절한다.
또한, 조절부는 급액량을 비롯하여 급액주기, 급액농도 및 양액 주입 성분을 조절하며, 시간, 온도, 습도, 광도, 광합성량, 산도, 수분을 포함하는 인자에 따라 급액을 제어할 수 있으며, 양액펌프를 구비하여 급액신호에 따라 양액펌프가 작동하여 정해진 시간에 정해진 양의 배양액을 작물에 공급한다.
또한, 양액조절 공급부(50)는 원수탱크(54)를 구비하여 혼합탱크로 원수를 공급할 수 있으며, 재사용이 가능한 양액에 원수가 혼입 또는 혼합되어 양액의 농도를 조절할 수 있다.
이때, 양액조절 공급부(50)는 조절부가 작물의 성장시기에 따라 양액의 공급을 조절함에 따라, 제조되는 양액의 농도가 변하며 주기별 발생되는 양액 및 배액 성분을 분석하여 수경재배용 베드(10)로 적절한 양액을 용이하게 공급할 수 있다.
다음으로, 모니터링부(60)는 양액조절 공급부로부터 데이터를 전달받아 수경재배용 베드의 내외부 환경을 모니터링한다.
이때, 모니터링부(60)는 원격제어가 가능한 사용자 단말기를 통해 원격에서 배액 살균 및 양액조절 공급 시스템과 작물의 상태를 실시간으로 확인할 수 있음은 물론, 배액의 살균량, 양액의 영양성분 조절, 양액의 공급량 및 작물에 양액 재공급여부를 원격으로 제어할 수 있다.
구체적으로, 모니터링부(60)는 데이터 서버를 포함하여 양액조절 공급부(50)의 조절부에 포함된 이온 성분 및 EC/pH 센서를 통해 데이터를 수집하여 저장하고 분석하며, 사용자가 사용자 단말기를 통해 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템의 상태를 모니터링할 수 있으며, 직접 원격제어할 수 있다.
이때, 사용자 단말기는 데이터 서버로 전송받은 내외부 환경 정보를 기반으로 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템의 내외부 환경을 원격제어한다.
여기서, 데이터 서버는 배액회수탱크(20)에 집수된 배액량, 살균배액저장탱크(40)에 저장된 양액량 및 양액조절 공급부로부터 공급되는 양액의 급액량 정보와, 수경재배용 베드의 내외부 온도 및 습도 정보를 포함하는 내외부 환경 정보를 감지하는 감지기와, 감지기로부터 수신한 수경재배용 베드의 내외부 환경 정보를 클라우드 서버로 전송한다.
즉, 모니터링부(60)는 배액회수탱크에 집수된 배액량, 살균배액저장탱크에 저장된 양액량 및 양액조절 공급부로부터 공급되는 양액의 급액량 정보와, 수경재배용 베드의 내외부 온도 및 습도 정보를 포함하는 내외부 환경 정보를 감지하는 감지기와, 감지기로부터 수신한 수경재배용 베드의 내외부 환경 정보를 클라우드 서버로 전송하는 데이터 서버 및 데이터 서버로 전송받은 내외부 환경 정보를 기반으로, 내외부 환경을 원격제어하는 사용자 단말기를 포함하여, 사용자 단말기로 재배용 배드의 내외부 환경을 원격제어한다.
아울러, 본 발명에 따른 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템은 양액용 원수가 저장되는 원수탱크와 순환식 수막재배시스템의 지하수 펌프가 연계되어 지하수 펌프가 원수탱크로 원수를 공급하며, 원수탱크 일측에 모터펌프가 형성되어 수경 재배시설 또는 하우스 지붕면에 원수를 공급하여 수막을 형성할 수 있으며, 이를 통해 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템은 수경 재배시설 또는 하우스 내부의 온도를 보다 용이하게 조절할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
10 : 수경재배용 베드
20 : 배액회수탱크
30 : 배액살균부
40 : 살균배액저장탱크
50 : 양액조절 공급부
52 : 보충탱크
52-A, 52-B, 52-C : 양액-A, 양액-B, 양액-C
54 : 원수탱크
60 : 모니터링부
P : 펌프
20 : 배액회수탱크
30 : 배액살균부
40 : 살균배액저장탱크
50 : 양액조절 공급부
52 : 보충탱크
52-A, 52-B, 52-C : 양액-A, 양액-B, 양액-C
54 : 원수탱크
60 : 모니터링부
P : 펌프
Claims (7)
- 수경식물이 재배되는 수경재배용 베드로부터 배출되는 배액을 집수하는 배액회수탱크;
상기 배액회수탱크와 연결된 배액이송관으로부터 집수된 상기 배액을 공급받아 살균시키는 배액살균부;
상기 배액살균부에 의해 살균된 상기 배액을 재사용이 가능한 양액으로 저장하는 살균배액저장탱크;
상기 살균배액저장탱크와 연결된 양액이송관으로부터 공급받은 양액의 성분을 분석하여 기준값 이하의 성분을 추가로 공급하여 상기 수경재배용 베드로 공급하는 양액조절 공급부; 및
상기 양액조절 공급부로부터 데이터를 전달받아 상기 수경재배용 베드의 내외부 환경을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 배액살균부는,
상기 배액을 UV-C 자외선을 이용하여 살균작용과 미생물 발육에 필요한 수분을 제거하는 건조작용을 통해 1차 살균하는 제1 살균부와,
UV-A 자외선을 이용하여 광촉매 분해작용에 의해 2차 살균하는 제2 살균부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템. - 제 2항에 있어서,
상기 제2 살균부는,
UV-A 자외선 램프가 중앙에 구비되고 상기 UV-A 자외선 램프의 둘레를 따라 TiO2가 도포된 스크류 형태를 지니거나 또는 상기 제2 살균부 배관의 내벽에 TiO2가 도포된 것을 특징으로 하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 살균배액저장탱크는,
내부에 산소발생기와 연계된 마이크로버블 발생기가 구비되어 상기 양액을 지속적으로 교반시켜 응고를 방지하는 것을 특징으로 하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 양액조절 공급부는,
상기 양액이송관으로부터 공급받은 상기 양액에 부족한 성분을 추가하여 교반시키는 혼합탱크를 포함하며,
상기 혼합탱크는 내부에 임펠러가 구비되고, 일측에 센서가 구비된 조절부가 형성되고, 타측에 상기 수경재배용 베드로 상기 양액을 공급하는 공급부가 형성되어,
상기 혼합탱크가 상기 조절부의 데이터를 기반으로 공급된 부족한 성분과 상기 양액을 교반하고, 상기 공급부가 상기 조절부의 급액신호에 따라 상기 수경재배용 베드로 공급하는 것을 특징으로 하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템. - 제 5항에 있어서,
상기 조절부는,
pH 센서, EC 센서 및 이온 센서를 포함하여, 상기 양액조절 공급부가 상기 pH 센서, 상기 EC 센서 및 상기 이온 센서로부터 감지한 신호값에 기초하여 상기 양액의 급액량을 조절하는 것을 특징으로 하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 모니터링부는,
상기 배액회수탱크에 집수된 배액량, 상기 살균배액저장탱크에 저장된 양액량 및 상기 양액조절 공급부로부터 공급되는 상기 양액의 급액량 정보와, 상기 수경재배용 베드의 내외부 온도 및 습도 정보를 포함하는 내외부 환경 정보를 감지하는 감지기;
상기 감지기로부터 수신한 상기 수경재배용 베드의 상기 내외부 환경 정보를 클라우드 서버로 전송하는 데이터 서버; 및
상기 데이터 서버로 전송받은 상기 내외부 환경 정보를 기반으로 상기 내외부 환경을 원격제어하는 사용자 단말기;를 포함하여,
상기 사용자 단말기로 상기 재배용 배드의 내외부 환경을 원격제어하는 것을 특징으로 하는 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템.
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220031813A KR20230134707A (ko) | 2022-03-15 | 2022-03-15 | 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220031813A KR20230134707A (ko) | 2022-03-15 | 2022-03-15 | 수경재배용 배액 살균 및 양액 조절 공급 시스템 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR200436646Y1 (ko) | 2006-10-23 | 2007-09-27 | 대한민국 | 수경재배용 폐양액 처리장치 |
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2022
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200436646Y1 (ko) | 2006-10-23 | 2007-09-27 | 대한민국 | 수경재배용 폐양액 처리장치 |
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