KR20230164405A - 작물 재배용 토양관리 시스템 - Google Patents

작물 재배용 토양관리 시스템 Download PDF

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KR20230164405A
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Abstract

본 발명은 작물의 근권부 온도를 최적의 상태로 관리할 수 있는 작물 재배용 토양관리 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 작물 재배용 토양관리 시스템은 작물을 재배하기 위한 토양을 관리하는 토양관리 시스템에 있어서. 토양층(2)의 하부에 설치되는 공간부(3)를 구비하고, 상기 공간부(3)는 토양층(2)을 하부에서 전체적으로 지지하며, 상기 공간부(3)에는 온기 또는 냉기를 공급 또는 순환시키기 위한 열공급 수단이 연결되고, 상기 공간부(3)는 단열재 또는 축열재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

작물 재배용 토양관리 시스템{SOIL MANAGEMENT SYSTEM FOR GROWING CROPS}
본 발명은 작물의 재배를 위한 토양을 관리하는 토양관리 시스템에 관한 것으로, 특히 작물의 근권부 온도를 최적의 상태로 관리할 수 있는 작물 재배용 토양관리 시스템에 관한 것이다.
식물은 크게 줄기와 뿌리로 구분된다. 여기서 뿌리는 주로 토양 내에 존재한다. 식물은 뿌리를 통해 토양으로부터 영양분과 물을 흡수한다. 종래에는 주로 토양에 비료와 물을 공급하는 방법을 통해 식물의 성장을 촉진하고자 하는 시도가 이루어졌다. 그러나 식물의 성장에 대한 연구가 진행됨에 따라 식물의 뿌리 부분, 즉 근권부에 대한 관리의 중요성이 점차 높아지고 있다. 그 중 대표적인 것으로서 토양의 온도가 있다. 우선 토양의 온도는 토양 내에 존재하는 미생물의 활성화에 영향을 미친다. 또한, 토양 내에 존재하는 수분의 밀도와 점도는 토양의 온도에 따라 달라지고, 그에 따라 식물의 양분 흡수와 관련이 있는 토양 양분의 용해 정도가 달라지는 것으로 연구된 바 있다(Lal R, Shukla M. 2004. Principles of soil physics. Marcel Dekker. Inc. USA. 515-555).
또한, 토양의 온도, 특히 근권부 온도는 뿌리의 생육에 영향을 미치고, 근권부 온도가 너무 높거나 낮으면 식물의 광합성과 광합성 산물의 분배 등 식물의 전체적인 생육에 부정적인 영향을 미치는 것으로 연구된 바 있다. 예를 들어 오이의 경우 근권부 온도가 35℃ 이상으로 상승하면 엽면적과 엽중 양분 조성이 감소하는 반면에 근권부 온도가 25~35℃인 경우에는 뿌리의 생육이 양호하게 이루어지고, 당분, 말레산(maleic acid), 푸마르산(fumaric acid)이 증가하는 것으로 연구된 바 있다(Du, Y.C. and S. Tachibana. 1994. Effect of supraoptimal root temperature on the growth, root respiration and sugar content of cucumber plants. Scientia Horticulturae 58:289-301.). 또한, 토마토는 근권부 온도가 26.7℃일 때 잘소의 흡수량이 최대가 되고, 근권부 온도는 21.1℃~32.2℃로 관리해 주는 것이 좋다고 연구된 바 있다(James, A.T., H.A. Mills, and D.E. Radcliffe. 1990. The effect of root zone temperature on nutrient uptake of tomato. J. Plant Nutr. 13:939-956.). 또한, 다른 연구들에서 토마토는 근권부 온도를 25℃ 전후로 관리하는 것이 토마토의 생육과 수확량에 가장 좋은 것으로 연구된 바 있다(Adams, S.R., K.E. Cockshul, and C.R.J. Cave. 2001. Effect of temperature on the growth and development of tomato fruits. Ann. of Bot. 88:869-877.)(Diaz-Perez, J.C., R. Gitaitis, and B. Mandal. 2007. Effects of plastic mulches on root zone temperature and on the manifestation of tomato spotted wilt symptoms and yield of tomato. Scientia Horticulturae 114:90-95.).
토양의 심층부의 온도는 지열에 의해 대략 일정하게 유지된다. 그러나 근권부 온도를 결정하는 대략 10cm 깊이의 토양 온도는 주로 외부 온도, 즉 대기 온도에 의해 결정된다. 토양의 근권부 온도는 대기 온도와 대략 1~2℃ 정도의 차이를 나타낸다. 대기 온도는 일정하지 않고 계절이나 기후 조건에 따라 달라진다. 이는 근권부 온도가 수시로 변경될 수 있음을 의미한다. 또한, 스마트팜 등의 시설 하우스에 있어서는 대기의 온도가 대략 일정하게 유지된다. 그러나 시설 하우스의 대기 온도는 식물의 줄기부를 위한 적정 온도를 고려하여 설정된다. 작물의 재배에 효과적인 대기 온도와 근권부 온도에는 차이가 존재한다.
식물의 근권부 온도를 적절하게 설정하기 위한 다양한 시도가 있었다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0290042호(명칭: 온실의 식물 재배 시스템), 등록특허 제10-0324463호(명칭: 비닐하우스용 난방장치), 등록특허 제10-0828734호(명칭: 면상 발열시트를 이용한 고설 재배장치), 등록특허 제10-0960224호(명칭: 다용도 발열시트), 등록특허 제10-1744235호(명칭: 작물재배기), 등록특허 제10-1718682호(명칭: 식물 근권부 냉난방 시스템), 등록특허 제10-2202733호(명칭: 관상용 식물 토양재배기) 및 등록실용신안 제20-0465333호(명칭: 오염토양 정화용 경작장 설비) 등에는 토양의 온도를 조절하기 위한 장치나 시스템에 대하여 개시되어 있다.
상기한 장치나 시스템들은 토양의 온도 조절을 위해 토양에 난방용 파이프나 발열 수단을 매설한 것이다. 그러나 이러한 기술적 구성은 복잡하거나 특별한 구성의 설비가 요구되고, 설비의 제조 및 시공에 많은 비용이 소요된다. 특히 이러한 경제적인 문제는 작물의 재배 면적이 넓어짐에 따라 비약적으로 증대된다. 더우기 작물을 재배하는 토양의 경우에는 필요에 따라 각종 농기구를 이용하여 토양을 갈아엎는 등의 토양 관리작업을 진행하게 된다. 그런데, 토양 내부에 파이프나 발열 수단 등이 매립되어 있게 되면 토양 관리작업에 많은 번거로움이 발생함으로써 작업시간이 길어지고, 작업의 효율성이 저하된다. 또한, 상기한 장치나 시스템은 파이프나 발열수단에서 방출되는 열을 토양에 직접적으로 가하여 토양의 온도를 조절하게 되므로 이들 발열수단으로부터의 거리에 따라 토양의 온도에 불균일성이 존재할 가능성이 존재한다. 그리고 이러한 온도의 불균일성은 일부 작물에 부정적인 영향을 미칠 수 있게 된다.
본 발명은 상기한 사정을 감안해서 창출된 것으로서, 토양의 온도 관리를 용이하면서도 효율적으로 실행할 수 있는 작물 재배용 토양관리 시스템을 제공함에 기술적 목적이 있다.
또한, 본 발명은 장치의 구조가 간단하고, 그 설치 및 시공을 용이하면서도 저비용으로 실행할 수 있는 작물 재배용 토양관리 시스템을 제공함에 다른 기술적 목적이 있다.
또한, 본 발명은 시스템의 운용 비용을 최소화 할 수 있는 작물 재배용 토양관리 시스템을 제공함에 또 다른 기술적 목적이 있다.
또한, 본 발명은 토양의 온도를 포함하여 토양 관리를 다각적으로 실행할 수 있는 작물 재배용 토양관리 시스템을 제공함에 또 다른 기술적 목적이 있다.
상기 목적으로 실현하기 위한 본 발명에 따른 작물 재배용 토양관리 시스템은 작물을 재배하기 위한 토양을 관리하는 토양관리 시스템에 있어서. 토양층의 하부에 설치되는 공간부를 구비하고, 상기 공간부는 토양층을 하부에서 전체적으로 지지하며, 상기 공간부에는 온기 또는 냉기를 공급 또는 순환시키기 위한 열공급 수단이 연결되고, 상기 공간부는 단열재 또는 축열재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간부의 상측에는 기공이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간부와 토양층의 사이에 보호막이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간부의 내부에 제1 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간부의 상측에 제2 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간부의 상측에 압력센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간부는 공간부 부재를 포함하여 구성되고, 상기 공간부 부재는 상판과 하판 및 하판에 대하여 상판을 이격되게 지지하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상판에는 관통공이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간부에는 칸막이가 구비되고, 상기 칸막이는 상기 공간부 부재의 상판과 하판 사이에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간부에는 공기를 인입하기 위한 인입관과, 공기를 배출하기 위한 배출관이 연결되고, 상기 인입관과 배출관 사이에 열공급 수단이 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배출관에는 분기관이 연결되고, 상기 분기관의 단부에는 마개가 착탈가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
도한, 상기 제1 또는 제2 온도센서, 또는 상기 압력센서의 검출신호에 근거해서 상기 열공급 수단을 제어하는 제어장치를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 토양층의 하부에 토양 관리를 위한 공간부가 마련되고, 공간부에는 열공급 수단에 의해 온기 또는 냉기가 공급 및 순환된다. 공간부는 단열재나 축열재로 구성되어 열공급 수단에 의한 에너지 소비가 최소화 된다. 공간부의 상측에는 공간부 내부의 열 에너지를 토양측으로 전달하기 위한 열전달 수단이 구비된다. 이 열전달 수단은 기공을 포함한다. 기공은 공간부 상측에 균일하면서도 전체적으로 설치되어 토양층 전체에 대해 균일하게 열 에너지를 공급하게 된다.
또한, 상기 공간부의 내부 또는 상부에는 온도센서가 설치되고, 이들 온도센서에 의한 검출결과에 근거해서 열공급 수단을 구동 제어하는 제어장치가 구비된다. 이에 따라 본 발명에 의하면, 작물을 재배하기 위한 토양층의 온도가 용이하면서도 효율적으로 제어된다.
첨부된 도면은 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 것이다. 따라서 실시 예의 효율적인 설명을 위해서 일부 구성이 과장되게 묘사되거나 생략될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 작물 재배용 토양관리 시스템의 기본 개념을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 도 1에서 공간부(3)를 구성하기 위한 공간부 부재(10)의 일례를 나타낸 사시도.
도 3은 공간부 부재(10)를 이용하여 공간부(3)를 구성하는 경우의 공간부(3)의 전체적인 구성의 일례를 나타낸 분리 사시도,
도 4는 본 발명의 작물 재배용 토양관리 시스템에 채용되는 제어장치(60)의 구성 예를 나타낸 블록구성도,
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 설명한다. 다만 이하에서 설명하는 실시 예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시 예의 예시는 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 작물 재배용 토양관리 시스템의 기본 개념을 설명하기 위한 개념도이다. 도면에서 지지층(1)의 상측에는 토양층(2)이 마련되고, 지지층(1)과 토양층(2)의 사이에는 공간부(3)가 형성된다. 여기서 지지층(1)은 토양층(2)과 공간부(3)를 지지하기 위한 것으로서, 그 구조 및 재질은 특정되지 않는다. 지지층(1)은 시설 하우스 등의 바닥면일 수 있고, 노지 등의 토양층일 수 있다. 토양층(2)은 작물을 심어서 재배하기 위한 것이다. 토양층(2)은 공간부(3)의 상측에 마련되고, 그 깊이는 재배하는 작물에 따라 적절하게 설정될 것이다.
공간부(3)는 바람직하게 토양층(2)을 전체적으로 지지하면서 그 하부에 설치된다. 공간부(3)에는 공기가 유동되거나 저장될 수 있는 공간이 구비된다. 그리고 공간부(3)에는 적절한 온도의 공기를 공급 또는 순환시키기 위한 열공급 수단이 연결된다. 열공급 수단으로서는 열풍기나 냉풍기가 포함될 수 있다.
공간부(3)는 단열재나 축열재 등의 적절한 재질로 구성된다. 이에 따라 공간부(3)는 덕트의 기능과 더불어 열축적 수단으로서의 기능을 수행한다. 그리고 공간부(3)의 상측에는 공간부(3) 내의 온기 또는 냉기, 즉 공간부(3) 내부의 열 에너지를 토양층(2)으로 전달하기 위한 열전달 수단이 구비된다. 이러한 열전달 수단으로서는 복수의 기공이 바람직하게 채용될 수 있다. 공간부(3)로부터 배출되는 열기 및 냉기의 적절한 분산을 고려하여 바람직하게 기공은 상호 동일한 크기로 형성됨과 더불어 등간격으로 배치된다.
기공의 크기와 개수는 토양층(2)에 대한 열전달율을 고려하여 적절하게 설정된다. 토양층(2)에 대한 열전단율이 일정 이상으로 높아지게 되면 토양층(2)의 급격한 온도 변화가 초래될 수 있다. 토양층(2)에 대한 열전단율을 일정 값으로 고정할 때, 기공의 크기와 개수는 상호 반비례적으로 설정될 것이다. 즉, 기공의 크기가 커짐에 따라 기공의 개수는 저감된다. 토양층(2)에 가해지는 열기 및 냉기의 분산을 고려할 때, 기공은 크기를 축소하면서 그 개수를 증가시키는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 있어서는 토양층(2)의 하부에 공간부(3)가 마련되고, 공간부(3)의 상측을 통해 공간부(3)로부터 토양층(2) 측으로 전체적이면서도 일정한 정도로 온기 또는 냉기가 공급된다. 따라서 토양층(2)은 전체적으로 균일한 온도 분포 특성을 갖게 된다. 또한, 공간부(3)는 단열재나 축열재로 구성되므로 공간부(3)로 공급되는 공기의 열손실이 최소화 된다. 즉, 공간부(3) 내의 온도 유지를 위한 비용이 최소화 된다. 또한, 공간부(3)로부터 토양층(2)으로의 열전달이 공간부(3)의 기공을 통해서 이루어지므로 토양층(2)에 대한 열전달이 제한된 범위 내에서 점진적으로 이루어지게 된다. 즉, 토양층(2)의 급격한 온도 변화가 방지된다.
도 2는 도 1에서 공간부(3)를 구성하기 위한 공간부 부재(10)의 일례를 나타낸 사시도이다. 공간부 부재(10)는 상판(11)과 하판(12) 및 지지대(13)을 구비하여 구성된다. 지지대(13)는 상판(11)과 하판(12) 사이에 공기의 유동 및 저장을 위한 공간을 형성하기 위한 것이다. 상판(11)은 지지대(13)에 의해 하판(12)과 이격되게 배치 및 지지된다. 지지대(13)의 개수는 상측으로부터 공간부 부재(10)로 가해지는 압력을 고려하여 적절하게 설정된다.
상판(11)과 하판(12)은 정방형 또는 장방형의 판 형상으로 이루어지고, 상판(11)과 하판(12)의 크기는 특정되지 않는다. 바람직하게 상판(11)과 하판(12)의 크기는 동일하게 설정된다. 상판(11)과 하판(12)의 재질은 특정되지 않으나, 바람직하게 이들은 단열재나 축열재로 구성된다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서 상판(11)과 하판(12)은 예컨대 합성 수지나 목재와 같이 일정 이상의 단열 기능과 축열 기능을 구비하는 재질로 구성된다. 상기 목재에는 방부목이나 합판, 또는 MDF(Medium Density Fiberboard) 등의 합성목재가 포함된다. 상판(10)에는 다수의 관통공(111)이 마련된다. 관통공(111)의 형상은 특정되지 않는다. 관통공(111)은 상판(10)을 통한 열전도율, 즉 도 1에서 공간부(3)로부터 토양층(2)으로의 열전도율을 고려한 것이다. 관통공(111)의 크기 및 개수는 상판(10)의 희망하는 열전도율에 따라 적절하게 설정된다. 또한, 상판(10)을 구성하는 재질의 열전도율이 일정 이상인 경우 관통공(111)은 제거될 수 있다.
도 3은 공간부 부재(10)를 이용하여 공간부(3)를 구성하는 경우의 공간부(3)의 전체적인 구성의 일례를 나타낸 분리 사시도이다. 도면에서, 공간부(3)는 다수의 공간부 부재(10)를 구비한다. 공간부 부재(10)는 종방향 및 횡방향으로 상호 연접되면서 배치된다. 공간부(3)의 크기는 작물의 재배 면적에 따라 적절하게 설정된다. 종횡으로 배치된 공간부 부재(10)의 적절한 위치에는 칸막이(20)가 설치된다. 칸막이(20)는 공간부 부재(10)의 상판(11)과 하판(12) 사이에 삽입되어 설치된다. 그리고 바람직하게 공간부 부재(10)와 칸막이(20)는 예컨대 스크류 등의 체결수단으로 상호 체결된다. 칸막이(20)는 공간부 부재(10)와 마찬가지로 단열재 또는 축열재로 구성된다. 칸막이(20)는 단면이 정방형 또는 장방형인 막대 형상으로 이루어지고, 그 높이는 공간부 부재(10)의 상판(1)과 하판(12) 사이의 이격 거리와 상응하는 크기로 설정된다. 칸막이(20)는 공간부 부재(10)에 의해 형성되는 내부 공간, 즉 공간부(3)를 외부와 차폐하고, 공간부(3) 내에서의 공기의 유동 경로를 적절하게 설정하기 위한 것이다.
공간부(1)에는 외부로부터 내측으로 공기를 인입하기 위한 인입구(21)와, 내부로부터 외측으로 공기를 배출하기 위한 배출구(22)가 마련된다. 도면에는 인입구(21)와 배출구(22)가 특정 위치의 칸막이(20)에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 이들의 설치 위치는 특정되지 않는다. 인입구(21)와 배출구(22)는 공간부(1)의 상측 또는 하측, 보다 구체적으로 공간부 부재(10)의 상판(11) 또는 하판(12)에 설치될 수 있다. 상기 인입구(21)와 배출구(22)에는 각각 인입관(30)과 배출관(40)의 일측이 결합된다. 그리고 도면에 구체적으로 나타내지는 않았으나 인입관(30)과 배출관(40)의 타측에는 열풍기나 냉풍기 등의 열공급 수단이 결합된다. 보다 구체적으로 인입관(30)은 열공급 수단의 공기 배출구와 결합되고, 배출관(40)은 열공급 수단의 공기 인입구와 결합된다. 열공급 수단으로서는 특정한 구성의 것이 요구되지 않는다. 열공급 수단으로서는 수동으로, 또는 외부로부터의 유무선 제어신호에 따라 온기나 냉기를 출력하는 열풍기나 냉풍기를 바람직하게 채용하여 사용할 수 있다.
도 3에서, 공간부 부재(10)로 구성되는 공간부(3)는 4개의 외측면, 즉 그 테두리 부분이 칸막이(20)에 의해 차폐된다. 또한, 공간부(3)의 중앙 부분은 일측으로부터 일정 길이 만큼 칸막이(20)에 의해 차폐된다. 이에 따라 공간부(3)는 'ㄷ'자 형상으로 공기의 유동 경로가 형성된다. 물론, 공간부(3)에 마련되는 유동 경로의 형상은 특정되지 않는다. 그리고 상기 유동 경로의 일측에는 인입구(21)가 마련되고, 유동 경로의 타측에는 배출구(22)가 마련된다. 이에 따라 공간부(3)에는 열공급 수단을 경유하는 공기의 순환 흐름이 생성된다.
또한, 바람식한 실시 예에서 상기 배출관(40)에는 분기관(41)이 연결되고, 분기관(40)의 종단에는 착탈가능하게 마개(42)가 결합된다. 분기관(41)은 외부 공기를 열공급 수단측으로 공급하여 공간부(3) 내의 공기를 환기시키기 위한 것이다.
본 발명에 따른 토양관리 시스템을 구축하는 경우에는 우선 지지층(1)의 상측에 공간부 부재(10)와 칸막이(20)를 이용하여 공간부(3)를 구성하게 된다. 바람직하게 공간부(3)의 상측에는 필요에 따라 예컨대 방수포 등의 보호막을 설치하게 된다. 보호막은 상측으로부터 공간부(3) 내부로 흙이나 물이 침투하는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 보호막은 재질에 따라 공간부(3)의 단열 및 축열 기능을 제고하는 효과를 제공할 수 있다. 그리고 공간부(3)의 상측에 토양층(2)을 조성하게 된다. 또한, 바람직하게 상기 공간부(3)의 내측 및/또는 상부에는 온도센서가 설치된다. 바람직하게 온도센서는 복수개 설치된다. 온도센서는 공간부(3)의 내부 온도와 토양층(2)의 온도를 측정하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시 예에서 공간부(3)의 상측에는 압력센서나 무게감지 센서가 설치된다. 이 센서는 토양층(1)의 전체적인 무게 변화를 측정하여 토양의 함수량이나 작물의 성장 정도, 또는 예컨대 고구마나 감자와 같은 작물의 덩이뿌리나 덩이줄기의 성장상태 등을 추정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현 예에서, 상기한 토양관리 시스템의 보다 효율적인 관리를 위해서 제어장치가 채용될 수 있다. 도 4는 제어장치(60)의 구성 예를 나타낸 블록구성도이다. 도면에서 제어장치(60)는 제어부(61)와 데이터 저장부(62), 입력부(64) 및 디스플레이(65)를 구비한다. 제어장치(60)는 개인용 컴퓨터나 노트북 등이 채용될 수 있고, 별도의 장치로서 구현될 수 있다. 또한, 제어부(61)와 데이터 저장부(62)는 각각 서버로 구성될 수 있다. 상기 구성에서 제어부(61)는 시스템 전체를 제어하기 위한 것이고, 데이터 저장부(62)는 시스템 제어에 필요한 각종 데이터를 저장 및 보관하기 위한 것이다. 또한, 입력부(64)는 관리자를 위한 것으로서, 여기에는 마우스 및 키보드와 더불어 터치패널이 포함될 수 있다. 디스플레이(65)는 관리자에게 각종 정보와 메뉴화면을 포함하는 각종 인터페이스 화면을 제공하기 위한 것이다.
또한, 제어장치(63)에는 센서부(63)가 연결 또는 구비된다. 상술한 바와 같이, 센서부(63)에는 공간부(3)의 내측 및 상부에 구비되는 온도센서와 압력센서가 포함된다. 또한, 센서부(63)에는 토양관리 시스템을 효율적으로 관리하는데 필요한 다른 적정한 센서가 구비될 수 있다. 이들 센서에는 대기의 온도를 측정하기 위한 온도센서와 조도를 검출하기 위한 조도센서, 토양내의 습도를 측정하기 위한 습도센서가 포함될 수 있다. 또한, 센서부(63)에는 토양관리를 위한 각종 장치, 예컨대 열공급 수단(70)의 작동 상태를 감지하기 위한 센서가 포함될 수 있다. 열공급 수단(70)은 상술한 바와 같이 공간부(2)로 온기 또는 냉기를 공급하기 위한 열풍기 및/또는 냉풍기를 포함한다. 열공급 수단(70)은 필요에 따라 제어장치(60)와 유선 또는 무선을 통해서 결합된다. 또한, 열공급 수단(70)은 수동으로 구동될 수 있고, 제어장치(60)는 열공급 수단(70)의 작동에 필요한 각종 정보를 제공할 수 있다. 센서부(63)를 구성하는 센서의 종류 및 개수나 열공급 수단의 구성 및 작동방식 등은 특정되지 않는다.
제어부(61)는 장치 전체를 관리 및 제어하기 위한 관리 프로그램이 구비된다. 관리 프로그램은 관리자를 위한 사용자 인터페이스(UI: User Interface)를 제공한다. 사용자 인터페이스는 디스플레이(65)를 통해 제공되는 메뉴화면과 정보화면을 포함한다. 상기 메뉴화면에는 괸리자가 토양층(2)에 파종한 작물의 종류와, 그 파종 일자 등을 입력하기 입력화면이 포함되고, 상기 정보화면에는 관리자에게 토양의 온도 및 습도와 그에 따른 이상 상황을 안내하기 위한 안내화면이 포함된다.
데이터 저장부(62)에는 작물의 관리에 필요한 각종 정보, 예컨대 작물 정보와 그 작물의 성장 상태에 따라 요구되는 근권부 온도 및 습도 정보, 토양관리에 따른 이력 정보, 즉 작물의 파종에서부터 현재에 이르기까지의 토양의 온도 및 습도 정보 등이 저장된다. 토양관리에 따른 이력정보는 작물의 수확량 등과 비교하여 이후의 보다 효율적인 영농을 위해서 유용하게 참조될 수 있다.
본 발명에 따른 작물 재배용 토양관리 시스템은 토양층(2)의 하부에 토양 관리를 위한 공간부(3)를 마련하고, 이 공간부(3)를 통해 토양의 온도 관리를 실행하게 된다. 또한, 공간부(3)는 토양을 하부에서 전체적으로 지지하게 되므로 공간부(3)의 상측에 압력센서나 습도센서 등 토양 관리에 요구되는 각종 센서를 용이하게 설치 및 관리할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 토양관리 시스템은 과학적이고 효율적인 영농을 위한 하나의 유용한 플랫폼으로서 활용될 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 실시 예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다. 예를 들어, 상술한 실시 예에 있어서는 공간부 부재(10)를 구성하는 상판(11)과 하판(12)이 동일한 재질로 구성되는 것으로 설명하였으나, 상판(11)과 하판(12)은 서로 다른 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 이 경우 바람직하게 상판(11)은 하판(12)에 비해 열전도율이 높은 재질로 구성될 수 있다.
1: 지지층, 2: 토양층,
3: 공간부, 10: 공간부 부재,
11: 상판, 12: 하판,
13: 지지대, 20: 칸막이,
21: 인입구, 22: 배출구,
30: 인입관, 40: 배출관,
41: 분기관, 42: 마개.

Claims (12)

  1. 작물을 재배하기 위한 토양을 관리하는 토양관리 시스템에 있어서.
    토양층의 하부에 설치되는 공간부를 구비하고,
    상기 공간부는 토양층을 하부에서 전체적으로 지지하며,
    상기 공간부에는 온기 또는 냉기를 공급 또는 순환시키기 위한 열공급 수단이 연결되고,
    상기 공간부는 단열재 또는 축열재로 구성되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공간부의 상측에는 기공이 구비되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공간부와 토양층의 사이에 보호막이 구비되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공간부의 내부에 제1 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공간부의 상측에 제2 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공간부의 상측에 압력센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공간부는 공간부 부재를 포함하여 구성되고,
    상기 공간부 부재는 상판과 하판 및 하판에 대하여 상판을 이격되게 지지하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상판에는 관통공이 구비되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 공간부에는 칸막이가 구비되고, 상기 칸막이는 상기 공간부 부재의 상판과 하판 사이에 결합되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공간부에는 공기를 인입하기 위한 인입관과, 공기를 배출하기 위한 배출관이 연결되고, 상기 인입관과 배출관 사이에 열공급 수단이 결합되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배출관에는 분기관이 연결되고, 상기 분기관의 단부에는 마개가 착탈가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
  12. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 온도센서, 또는 상기 압력센서의 검출신호에 근거해서 상기 열공급 수단을 제어하는 제어장치를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 작물 재배용 토양관리 시스템.
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