KR101375709B1

KR101375709B1 - 양액순환공급장치

Info

Publication number: KR101375709B1
Application number: KR1020120097948A
Authority: KR
Inventors: 박재우
Original assignee: (주)창신아그멕
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-03-19
Also published as: KR20140031060A

Abstract

본 발명은 식물의 양액재배에 사용되는 양액베드에 필요한 양액을 공급하고 상기 양액베드에서 배출되는 양액을 회수하여 재사용할 수 있도록 처리한 후 다시 상기 양액베드로 공급하도록 구성된 양액순환공급시스템에 관한 것으로, 상기 양액베드와 연통되며, 상기 양액베드에서 배출되는 양액을 회수하여 저장하는 회수양액탱크; 상기 회수양액탱크와 연통되며, 상기 회수양액탱크에서 양액을 공급받아 살균 정화 처리하는 회수양액처리부; 상기 회수양액처리부와 연통되며, 상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리된 양액을 공급받아 저장하는 정화양액탱크; 상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로 상에 형성되는 멀티-웨이 밸브; 상기 멀티-웨이 밸브와 연통되며, 상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로로 보급되는 원수를 저장하는 원수탱크; 상기 멀티-웨이 밸브와 연통되며, 상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로로 보급되는 액비를 공급하는 액비공급부; 상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리되어 배출된 양액의 전기전도도를 측정하는 제1센서부; 및 상기 제1센서에서 측정된 전기전도도를 기반으로 상기 멀티-웨이 밸브를 제어하여 상기 원수탱크에서 보급되는 원수와 상기 액비공급부에서 보급되는 액비의 양을 조절하는 EC컨트롤부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

양액순환공급장치{Nutrient Solution Circular Supply System}

본 발명은 양액순환공급시스템에 관한 것으로서, 특히 식물의 양액재배에 사용되는 양액베드에 필요한 양액을 공급하고 상기 양액베드에서 배출되는 양액을 회수하여 재사용할 수 있도록 처리한 후 다시 상기 양액베드로 공급하도록 구성된 양액순환공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로 양액재배란 용액재배(solution culture)라고도 하며, 작물의 생육에 필요한 양분을 공급하는 것과 별개로 피트모스, 펄라이트, 버미큘라이트, 암면, 경석, 훈탄(燻炭), 톱밥, 자갈, 모래 등으로 만든 고형배지(固形培地)를 이용하여 작물이 생육하는 환경을 인위적으로 조성하여 작물을 생육하는 재배법을 말한다. 이는 무토양재배를 원칙으로 하며, NFT(nutrient film technique)나 담액수경(湛液水耕), 분무경(噴霧耕), 모관수경(毛管水耕) 등과 같은 수경재배가 여기에 포함된다. 또는 탱크농법(tank farming), 베드농법(bed farming)이라고도 한다.

양액재배는 단기간에 많은 양의 작물을 수확할 수 있고 토양재배와 비교하여 자연환경의 지배를 훨씬 덜 받기 때문에 농경이 불가능한 곳에서도 재배가 가능하다. 그러나 많은 자본이 필요하고, 일단 병원균이 침투하면 단기간에 전염되며 작물에 대한 세심한 영양관리가 필요하다. 우리나라에서는 1980년경부터 양액재배가 시작되어 1985년에는 재배면적이 4ha에 이르렀으며 1994년에는 59.5ha에 달하였다. 그 가운데 70% 정도는 고형배지를 이용하는 것이며, 30% 정도는 담액수경재배 방식을 취한 것이다. 해당 작물은 오이·토마토·방울토마토·고추 등의 과채류, 상추·미나리·앤다이브·잎파·들깨 등의 엽채류, 장미·거베라·국화·카네이션 등의 화훼류이다. 재배방식은 1990년을 전후하여 이전에는 NFT, 역경재배(礫耕栽培), 훈탄재배 등이 주류를 이루었으나 그 후부터는 NFT를 제외하고는 암면재배, 펄라이트재배로 바뀌어 가고 있다.

이러한 양액재배에서 양액을 공급하는 방식은 크게 두 가지로 나누어지는데, 첫째는 작물의 생장에 필요한 영양분이 포함된 양액을 양액베드로 공급한 후 양액베드에서 배출되는 잉여 양액을 폐기하는 비순환식 공급방식이고, 둘째는 양액을 양액베드로 공급한 후 양액 베드에서 배출되는 잉여 양액을 다시 양액베드로 공급하여 재사용하는 순환식 공급방식이다.

종래에는 주로 비순환식 공급방식이 많이 사용되었으나, 최근 들어서는 양액베드에서 배출되는 양액은 토양이나 수자원을 오염시킬 위험이 매우 높으므로 양액의 폐기에 대한 규제가 매우 까다로울 뿐만 아니라, 양액베드에서 사용되고 배출되는 양액에도 필요한 영양분이 다 소모되지 않고 잔류하고 있어 이를 이용하더라도 재배하는 작물의 품질이 그다지 떨어지지 않기 때문에 순환식 공급방식이 점차 각광받고 있다.

이와 같은 순환식 공급방식에서는 양액의 공급과 작물의 생육을 원활히 할 수 있도록 각종 작물의 생육에 유효한 양액 성분의 조성을 유지하는 것이 중요할 뿐만 아니라, 양액이 오염되어 작물이 병원균에 감염되지 않도록 관리하여 주는 것이 중요하다.

종래의 순환식 공급방식에서는 단순히 양액베드에서 배출되는 양액을 펌프 등을 이용하여 다시 양액베드로 재공급하는 시스템으로 이루어져 있었기 때문에, 양액에 포함된 유효 성분을 유지시키기 위하여 주기적으로 양액을 교체해 주어야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 반복적인 순환에 의하여 양액에 이물질이 발생하거나 병원균이 번식할 확률이 매우 높은 문제점이 있었다.

또한, 양액을 순환시키는 중간에 살균 장치 등을 부가하여 병원균이 번식하는 것을 방지할 수 있는 순환식 공급방식도 제안되었으나, 각종 성분을 함유하고 있는 양액이 살균 장치를 통과하면서 성질에 변화가 일어날 가능성이 있었고, 양액에 포함되어 있는 망간이나 철분 이온 등이 산화되어 영양분의 결핍을 가져올 뿐만 아니라 침전 등에 의하여 장치 사이에 형성된 관로를 폐쇄하거나 양액의 흐름을 방해하는 문제점을 안고 있었다.

한국등록특허 제10-0285693호(2001.01.05.등록) 한국등록특허 제10-0470453호(2005.01.27.등록)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 양액베드에 공급된 양액을 회수하여 재공급하는 양액순환공급시스템에 있어서 회수된 양액을 살균 정화 처리하여 병원균의 발생을 억제 할 수 있을 뿐만 아니라 각종 센서장치와 제어장치를 이용하여 능동적으로 부족한 성분이나 원수를 보충하여 작물의 생장에 최적화된 양액을 유지할 수 있는 양액순환공급시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상술한 과제의 해결하기 위한 양액순환공급시스템은 양액베드에 공급된 양액을 회수하여 재공급하는 양액순환공급시스템에 있어서, 상기 양액베드와 연통되며, 상기 양액베드에서 배출되는 양액을 회수하여 저장하는 회수양액탱크; 상기 회수양액탱크와 연통되며, 상기 회수양액탱크에서 양액을 공급받아 살균 정화 처리하는 회수양액처리부; 상기 회수양액처리부와 연통되며, 상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리된 양액을 공급받아 저장하는 정화양액탱크; 상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로 상에 형성되는 멀티-웨이 밸브; 상기 멀티-웨이 밸브와 연통되며, 상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로로 보급되는 원수를 저장하는 원수탱크; 상기 멀티-웨이 밸브와 연통되며, 상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로로 보급되는 액비를 공급하는 액비공급부; 상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리되어 배출된 양액의 전기전도도를 측정하는 제1센서부; 및 상기 제1센서에서 측정된 전기전도도를 기반으로 상기 멀티-웨이 밸브를 제어하여 상기 원수탱크에서 보급되는 원수와 상기 액비공급부에서 보급되는 액비의 양을 조절하는 EC컨트롤부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 액비공급부는 각각 상이한 성분의 용액을 저장하고 있는 둘 이상의 용액탱크와, 둘 이상의 상기 용액탱크 각각에서 배출되는 용액의 양을 제어하는 액비컨트롤부를 포함한다.

아울러, 상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리되어 배출된 양액의 수소이온농도를 측정하는 제2센서부를 더 포함하여 구성되며, 둘 이상의 상기 용액탱크 중 적어도 하나는 알칼리성 용액을, 다른 하나는 산성 용액을 저장하도록 하고, 상기 액비컨트롤부에서 상기 제2센서부에서 측정된 수소이온농도를 기반으로 상기 용액탱크에서 배출되는 알칼리성 용액과 산성 용액의 양을 각각 제어하여 양액의 수소이온화농도를 조절하도록 한다.

한편, 상기 정화양액탱크에 저장된 양액의 수위를 측정하는 제3센서부를 구비하여 양액이 오버플로우하지 않는지 관찰할 수 있도록 한다.

또한, 상기 회수양액탱크와 회수양액처리부를 연통하는 관로 상에는 제1여과필터를, 상기 회수양액처리부와 정화양액탱크를 연통하는 관로 상에는 제2여과필터를 설치하여 부유불순물을 충분히 걸러줄 수 있도록 구성하는 것이 좋다.

한편, 상기 회수양액처리부는 상기 회수양액탱크에서 공급된 양액을 저장하는 컨택트탱크와, 오존을 생성하여 상기 컨택트탱크에서 공급된 양액에 함유시킨 후 상기 컨택트탱크로 양액을 반송하는 오존처리유 등으로 구성되며, 이때 상기 컨택트탱크 내에 설치되어 양액을 살균 처리하고 양액에 함유된 오존을 활성화시키는 자외선처리유닛을 더 포함하는 것도 바람직하다.

아울러, 상기 컨택트탱크에 저장된 양액의 수위를 측정하는 제4센서부를 구비하여 역시 양액이 오버플로우하지 않도록 관리하는 것이 필요하다.

한편, 상기 멀티-웨이 밸브를 통과한 후 상기 양액베드로 공급되는 양액의 전기전도도와 수소이온농도를 측정하는 제5센서부와, 상기 제1 내지 제5센서부에서 각각 측정된 수치 중 적어도 하나 이상의 수치를 유무선 통신망을 통해 송신하는 통신유닛과, 상기 통신유닛으로부터 수치를 수신하여 현출하는 디스플레이장치를 포함하는 관리자유닛을 더 포함하여 시스템을 원격지에서도 충분히 관찰할 수 있도록 할 수도 있다.

이 경우 상기 관리자유닛은 관리자의 입력에 의하여 상기 EC컨트롤부와 액비컨트롤부를 제어하는 신호를 각각 생성하는 관리자제어모듈과, 상기 관리자제어모듈에서 생성된 신호를 유무선 통신망을 통해 상기 EC컨트롤부와 액비컨트롤부로 각각 송신하는 통신모듈을 포함하여 원격지에서 시스템을 관찰할 뿐만 아니라 제어할 수 있도록 구성하는 것도 바람직하다.

본 발명은 양액베드에서 배출되는 양액을 별도로 회수양액탱크에 저장한 후 상기 회수양액탱크에서 회수양액처리부로 양액을 공급하여 살균 정화 처리하도록 함으로써, 상기 회수양액처리부의 용량을 초과하는 양액이 공급되어 제대로 살균 정화 처리되지 못하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리된 양액을 별도의 정화양액탱크에 저장한 후 상기 정화양액탱크에서 다시 양액베드로 공급되도록 함으로써, 살균 정화 처리된 양액이 양액베드에서 배출된 양액과 다시 섞여서 오염되는 것을 방지할 뿐만 아니라 상기 정화양액탱크에 살균 정화 처리된 양액을 충분히 확보하여 재공급할 수 있는 다른 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 회수양액처리부에서 배출되어 상기 정화양액탱크에 공급되는 양액의 전기전도도와 수소이온농도 등을 체크하고 철분이나 망간 이온의 산화 등 각종 원인에 의하여 결핍된 영양분이나 원수의 보충을 멀티-웨이 밸브를 이용하여 능동적으로 공급함으로써, 양액베드로 재공급되는 양액을 항시 최적화된 상태로 유지할 수 있는 또 다른 장점이 있다.

또한, 본 발명은 양액의 전기전도도와 수소이온농도, 양액을 이루는 성분의 조성비 등을 유무선 통신망을 이용하여 원격적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 양액의 상태 등을 수시로 체크할 수 있는 또 다른 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양액순환공급시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회수양액처리부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액비공급부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통신유닛과 관리자유닛의 구성도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양액순환공급시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 양액순환공급시스템은 작물이 생장하는 양액베드(100)와, 상기 양액베드(100)에서 배출되는 양액을 저장하는 회수양액탱크(200)와, 상기 회수양액탱크(200)에서 배출되는 양액을 살균 정화하는 회수양액처리부(400)와, 상기 회수양액처리부(400)에서 배출되는 양액을 저장하는 정화양액탱크(300)와, 상기 정화양액탱크(300)와 양액베드(100)를 연통하는 관로로 출구가 형성되어 있는 멀티-웨이 밸브(800)와, 상기 멀티-웨이 밸브(800)의 입구 측에 연결되어 있으며 원수를 저장하는 원수탱크(600)와, 상기 멀티-웨이 밸브(800)의 다른 입구 측에 연결되어 있으며 액비를 공급하는 액비공급부(500)와, 상기 정화양액탱크(300)에 저장된 양액의 전기전도도를 측정하는 제1센서부(710)와, 상기 제1센서부(710)에서 측정된 수치를 기반으로 상기 멀티-웨이 밸브(800)의 유량을 제어하는 EC컨트롤부(700)를 포함하여 이루어지며, 도면에 도시되지는 않았지만 각종 펌프와 밸브가 필요한 부분에 장착될 수 있다.

이때, 상기 회수양액탱크(200)와 회수양액처리부(400)를 연통하는 관로 상에는 제1여과필터(210)를 장착하여, 양액에 포함된 부유물이나 기타 불순물을 미리 제거하여 상기 회수양액처리부(400)에서 살균 정화 처리하는데 용이하도록 하는 것이 바람직하며, 상기 회수양액처리부(400)와 정화양액탱크(300)를 연통하는 관로 상에도 제2여과필터(310)를 장착하여 혹시 걸러지지 못한 부유물이나 기타 불순물을 한 번 더 제거하여 상기 정화양액탱크(300)에 저장된 후 상기 양액베드(100)로 공급되는 양액이 오염이나 감염되지 않도록 관리하는 것이 좋다.

한편, 상기 회수양액처리부(400)는 양액에 포함되어 있을 수 있는 각종 병원균 등을 살균 정화할 수 있는 장치인데, 열처리 살균 장치나 자외선 살균 장치, 오존 살균 장치 등을 이용할 수 있다.

도 2에는 이와 같은 회수양액처리부(400)의 일실시예가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회수양액처리부(400)는 상기 회수양액탱크(200)에서 공급되는 양액을 저장하는 컨택트탱크(410)와, 오존을 생성하는 오존처리유닛(420)과, 상기 컨택트탱크(410) 내에 설치되는 자외선처리유닛(430)을 포함하여 구성된다.

상기 컨택트탱크(410)에는 양액베드(100)에 사용된 후 배출된 양액이 공급되는데, 상기 양액베드(100)에서 직접 공급되는 것이 아니라 상기 회수양액탱크(200)에 1차로 저장된 후 상기 회수양액탱크(200)에서 상기 컨택트탱크(410)로 공급되게 된다.

이는 상기 양액베드(100)에서 상기 컨택트탱크(410)로 양액을 직접적으로 배출하는 경우에는 상기 회수양액처리부(400)의 처리용량을 초과하는 양액이 공급되는 경우 양액을 제대로 살균 정화 처리하지 못하고 배출하는 경우가 발생할 수 있으며 양액이 오염되어 작물의 생장에 악영향을 끼치는 것을 방지할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에서는 상기 양액베드(100)에서 배출된 양액을 상기 회수양액탱크(200)에서 1차로 저장한 후 상기 회수양액탱크(200)에서 상기 회수양액처리부(400)의 처리용량에 맞는 양 만큼만 상기 컨택트탱크(410)로 공급하여 양액이 확실하게 살균 정화 처리되도록 구성한 것이다.

상기 회수양액처리부(400)의 처리용량을 초과하지 않도록 하기 위하여 여러 방법을 사용할 수 있는데, 상기 컨택트탱크(410)에 유입된 양액의 수위를 측정하는 제4센서부(도 2에는 미도시)를 구비하여 상기 컨택트탱크(410)에 공급된 양액의 수위가 정해진 수치에 다다른 경우에는 상기 회수양액탱크(200)에서 상기 컨택트탱크(410)로 양액이 더 이상 공급되지 않도록 밸브를 제어하거나 펌프의 작동을 정지하도록 구성할 수 있다.

아울러 상기 제4센서를 이용하여 상기 컨택트탱크(410)의 수위를 측정하는 경우에는 상기 컨택트탱크(410)에 소량의 양액만이 저장되었을 때는 상기 회수양액처리부(400)를 가동하지 않고 일정 이상의 수위가 되었을 때만 가동하도록 하여 에너지의 낭비 없이 효율적으로 가동할 수 있는 다른 장점도 가지고 있다.

한편, 상기 컨택트탱크(410)에 저장된 양액은 상기 오존처리유닛(420)을 반복적으로 순환하면서 오존이 풍부하게 함유되어 살균 정화 처리되게 되는데, 양액에 함유된 용존 오존은 일정한 시간이 경과하면 산소로 치환되어 용존 산소로 존재하게 된다.

이때, 상기 오존처리유닛(420)을 이용하여 오존만으로 양액을 살균 정화 처리하게 되는 경우 오존이 과다하게 투입되어 양액이 지나치게 산화되는 경우가 발생할 수 있게 된다.

따라서, 상기 컨택트탱크(410) 내부에 살균 파장을 가지는 자외선을 방출하는 자외선처리유닛(430)을 구비함으로써 양액에 포함된 세균이나 바이러스 등을 살균하여 상기 오존처리유닛(420)과 함께 살균 정화 기능을 담당하도록 함과 동시에 양액에 함유된 오존을 더욱 활성화시켜 적은 양의 오존으로도 충분히 양액을 살균 정화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

다시 도 1을 참조하면, 이와 같이 상기 회수양액처리부(400)의 오존처리유닛(420)과 자외선처리유닛(430)에 의하여 살균 정화 처리된 양액은 상기 제2여과필터(310)를 통과하면서 혹시 포함되어 있을 지도 모르는 부유불순물이 걸러지면서 상기 정화양액탱크(300)로 공급되게 된다.

이와 같이 상기 회수양액처리부(400)에서 살균 정화 처리된 양액을 직접적으로 상기 양액베드(100)로 다시 공급하지 않고 상기 정화양액탱크(300)에 일단 저장한 후 상기 정화양액탱크(300)에서 상기 양액베드(100)로 재공급하는 것은 회수된 양액은 상기 양액베드(100)에서 사용된 것이므로 양액 속에 포함된 영양분의 손실이 있을 수 있고, 또한 상기 회수양액처리부(400)에서 오존에 의하여 살균 정화 처리되면서 양액 상에 이온 형태로 존재하는 철분이나 망간 등이 산화하여 침전 등이 발생함으로써 특정 영양분이 결핍되고 산도 등 양액의 성질이 변할 수 있으므로 이를 보정하기 위해서 이다.

먼저 상기 정화양액탱크(300)에 저장된 양액의 전기전도도(EC)를 제1센서부(710)를 이용하여 측정하여 양액에 포함된 영양분 함유 정도를 판단하게 되는데, 전기전도도가 높은 경우에는 영양분의 농도가 높은 것이고 전기전도도가 낮은 경우에는 영양분이 부족하여 농도가 낮은 것이다.

일반적으로 생육하는 작물의 종류 등에 따라 적당한 전기전도도가 다른데 보통 2 ~ 5 /(mΩ·㎝) 정도의 값에서 제어하게 된다.

한편, 전기전도도는 측정 온도에 따라 변화하게 되는데, 보통 1℃가 변함에 따라 2% 정도 변화하며 온도의 영향을 반영하기 위하여 상기 제1센서부(710)에 온도를 측정하는 센서를 함께 구비하여 보정을 해주는 것이 필요하며, 일반적으로 25℃를 기준으로 하여 전기전도도 수치를 구하게 된다.

이와 같이 상기 제1센서부(710)를 통하여 상기 정화양액탱크(300) 내 양액의 전기전도도를 측정한 결과 전기전도도가 기준치 이하이면 양액 내의 영양분을 보충하기 위하여 액비를 공급하여 주어야 하고, 전기전도도가 기준치 이상이면 원수를 공급하여 영양분의 농도를 낮추어 주어야 한다.

본 발명의 일실시예에서는 전기적으로 제어가 가능한 상기 멀티-웨이 밸브(800)와 이를 전기적으로 제어하는 EC컨트롤부(700)를 이용하여 이를 구현하였다.

먼저, 상기 멀티-웨이 밸브(800)의 출구 측은 상기 정화양액탱크(300)와 양액베드(100) 사이에 구비된 관로 상에 연통되도록 하고, 상기 멀티-웨이 밸브(800)의 하나의 입구 측은 원수를 저장하고 있는 상기 원수탱크(600)와 연통하고, 다른 입구 측은 액비를 공급하는 액비공급부(500)와 연통되도록 설치한다.

그리고, 상기 제1센서부(710)에서 상기 정화양액탱크(300) 내 양액의 전기전도도를 측정하여 미리 입력된 기준보다 전기전도도가 높은 경우 상기 EC컨트롤부(700)에서는 상기 멀티-웨이 밸브(800)를 조절하여 원수의 공급을 늘려 주고, 전기전도도가 낮은 경우 상기 EC컨트롤부(700)에서 상기 멀티-웨이 밸브(800)를 조절하여 액비의 공급을 늘려 주어 상기 양액베드(100)로 공급되는 양액의 전기전도도를 일정하게 유지시키게 된다.

이와 같이 본 일실시예에서는 입구가 2개이고 출구가 1개인 3-웨이 밸브를 이용하여 발명을 구현하였지만, 입구가 3개이고 출구가 1개인 4-웨이 밸브를 이용하여 구현할 수도 있다.

즉, 상기 정화양액탱크(300), 원수탱크(600), 액비공급부(500)와 상기 멀티-웨이 밸브(800)의 입구가 연통되도록 하고, 상기 양액베드(100)에 상기 멀티-웨이 밸브(800)의 출구가 연통되도록 하여 상기 정화양액탱크(300)에서 배출되는 양액과 상기 원수탱크(600)에서 배출되는 원수와 상기 액비공급부(500)에서 공급되는 액비의 양을 모두 조절할 수 있도록 하는 것이며, 이 경우 상기 정화양액탱크(300)내에 저장된 양액의 수위를 측정하는 제3센서부(320)를 구비하여 양액의 수위에 따라 상기 양액베드(100)로 공급되는 양액의 양을 조절하도록 구성할 수도 있다.

이외에도 다양한 조합과 형태의 상기 멀티-웨이 밸브(800)를 이용하여 본 발명을 구현할 수도 있음은 물론이며, 상기 정화양액탱크(300)에 구비된 제3센서부(320)를 포함하여 필요한 장비를 더 부가할 수도 있다.

그리고, 양액의 전기전도도를 측정하는 상기 제1센서부(710)도 상기 정화양액탱크(300) 내에 구비할 필요 없이 상기 회수양액처리부(400)와 상기 정화양액탱크(300) 사이의 관로 상에 형성하거나, 상기 정화양액탱크(300)의 출구 측 관로에 형성하여도 무방하다.

한편, 상기 양액베드(100)에 공급되는 양액의 전기전도도를 일정하게 유지시키는 것도 중요하지만 양액의 수소이온화농도(pH)를 일정하게 유지시키는 것도 작물의 생장에 매우 중요하다.

특히, 오존을 이용하여 살균 정화 처리하는 상기 회수양액처리부(400)를 통과한 양액은 오존의 산화력에 의하여 수소이온화농도가 낮아질 위험이 있으며, 이외에도 작물에 필요한 영양분 중 특정 성분만 급격하게 작물에 흡수되어 양액 성분의 균형이 깨어져 수소이온화농도가 변화할 수도 있다.

따라서, 상기 정화양액탱크(300) 내 양액의 수소이온화도를 측정하여 이를 보정해 줄 필요가 있는데, 도 3에는 이를 구현하기 위한 상기 액비공급부(500)의 일실시예가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 상기 정화양액탱크(300) 내에는 양액의 수소이온화농도를 측정하는 제2센서부(530)가 구비되어 있으며, 상기 액비공급부(500)는 2 이상의 다수개의 용액탱크(510)와 상기 용액탱크(510)에서 배출되는 용액의 양을 제어하는 액비컨트롤부(520) 등을 포함하여 구성되어 있다.

상기 다수개의 용액탱크(510)에는 양액을 구성하는 영양분을 포함하는 액비가 각각 저장되어 있는데, 하나의 상기 용액탱크(510)에는 단일 성분의 액비를 저장할 수도 있으며 유사한 성분의 다수 성분의 액비를 저장할 수도 있으며, 동일한 성분의 액비를 저장하는 상기 용액탱크(510)를 2개 이상 복수개로 구비할 수도 있다.

이와 같은 다수개의 상기 용액탱크(510) 중 적어도 하나 이상의 탱크에는 알칼리성 성분의 액비가 저장되도록 하고 다른 하나 이상의 탱크에는 산성 성분의 액비가 저장되도록 한다.

그리고 상기 제2센서부(530)에서 상기 정화양액탱크(300) 내 양액의 수소이온화농도를 측정하여 그 수치가 높은 경우에는 상기 액비컨트롤부(520)에서 산성 성분의 액비가 저장된 상기 용액탱크(510)에서 배출되는 액비의 양을 늘리게 되며, 수소이온화농도가 낮은 경우에는 상기 액비컨트롤부(520)에서 알칼리성 성분의 액비가 저장된 상기 용액탱크(510)에서 배출되는 액비의 양을 늘리게 된다.

이렇게 배출된 액비는 상기 멀티-웨이 밸브(800)를 통과하여 상기 정화양액탱크(300)에서 배출되는 양액과 혼합되어 상기 양액베드(100)로 공급되는 양액의 수소이온화농도를 일정하게 유지하게 되는 것이다.

이때, 상기 액비컨트롤부(520)는 상기 용액탱크(510) 각각에 설치된 밸브를 개별적으로 제어하도록 구현할 수 있으며, 상기 멀티-웨이 밸브(800)와 같은 형태의 밸브를 구비하고 각각의 입구 측을 상기 용액탱크(510)에 연통하도록 하고 상기 멀티-웨이 밸브를 제어하도록 구현할 수도 있다.

한편, 상기 정화양액탱크(300)에서 배출되는 양액의 수소이온화농도를 보정하기 위해서는 상기 액비컨트롤부(520)로 배출되는 상기 용액탱크(510)에서 배출되는 용액의 양을 제어해야 할 뿐만 아니라 상기 멀티-웨이 밸브(800)를 제어하여 상기 액비공급부(500)에서 배출되는 액비의 양도 함께 제어하여야 한다.

따라서, 상기 액비컨트롤부(520)와 상기 EC컨트롤부(700)는 마이크로프로세서 등을 이용한 하나의 제어 장치 내에 구현하여 제1센서부(710)와 제2센서부(530) 기타 여러 측정장치에서 측정된 수치를 조합 분석하고 연계하여 각종 밸브나 펌프 등을 일체로 제어하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 앞서 설명한 상기 제1센서부(710)와 마찬가지로 양액의 수소이온화농도를 측정하는 상기 제2센서부(530)도 상기 정화양액탱크(300) 내에 구비할 필요 없이 상기 회수양액처리부(400)와 상기 정화양액탱크(300) 사이의 관로 상에 형성하거나, 상기 정화양액탱크(300)의 출구 측 관로에 형성하여도 무방하다.

다시 도 1로 돌아와서, 본 발명의 일실시예에 따른 양액순환공급시스템의 작동을 간단하게 살펴보도록 한다.

먼저 상기 양액베드(100) 상에 재배할 작물의 종류 등에 따라 공급될 양액의 전기전도도와 수소이온화농도 등을 세팅하고, 양액의 공급양이나 유속 등도 맞추어 준다.

그리고 제일 처음에는 상기 양액베드(100)에서 회수되어 재공급되는 양액이 없으므로 상기 멀티-웨이 밸브(800)를 제어하여 상기 정화양액탱크(300)에서 배출되는 양액 없이 상기 원수탱크(600)와 액비공급부(500)에서 각각 배출되는 원수와 액비만을 혼합하여 상기 양액베드(100)로 공급하게 된다.

상기 양액베드(100)로 공급된 양액은 일정시간 동안 흐르면서 상기 양액베드(100) 상에 재배되는 작물에 영양분을 공급한 후 배출되어 상기 회수양액탱크(200)에 저장된다.

상기 양액베드(100)에 사용된 후 상기 회수양액탱크(200)에 저장된 양액은 상기 회수양액처리부(400)에 저장되어 살균 정화 처리되게 되는데, 상기 회수양액처리부(400)의 처리용량을 감안하여 양액의 공급량이 초과되지 않도록 상기 제4센서부(411)로 수위를 측정하여 제어하도록 한다.

상기 회수양액처리부(400)에서 살균 정화 처리된 양액은 상기 정화양액탱크(300)에 저장되고 일정 양 이상의 양액이 저장되면 다시 상기 양액베드(100)로 공급되게 된다.

이때, 상기 정화양액탱크(300)에서 상기 양액베드(100)로 양액을 공급하는 경우 상기 정화양액탱크(300)에 저장된 양액의 전기전도도를 상기 제1센서부(710)로 측정하고 상기 멀티-웨이 밸브(800)를 EC컨브롤부로 제어하여 원수와 액비의 공급 비율을 제어하고, 또한 양액의 수소이온화농도를 상기 제2센서부(530)로 측정하여 상기 용액탱크(510)를 액비컨트롤부(520)로 제어하여 산성 용액과 알칼리성 용액의 공급 비율을 제어하여 미리 세팅된 전기전도도와 수소이온화농도로 보정하게 된다.

또한, 상기 정화양액탱크(300)의 수위를 상기 제3센서부(320)로 측정하여 저장된 양액의 수위가 낮은 경우에는 상기 정화양액탱크(300)에서 양액이 배출되지 않도록 하며, 양액의 수위가 높은 경우에는 상기 회수양액탱크(200)의 양액 배출량이나 상기 회수양액처리부(400)의 양액 배출량을 제어하여 상기 정화양액탱크(300)로 양액이 과도하게 유입되지 않도록 한다.

이와 같이 상기 정화양액탱크(300)에서 배출된 양액과 상기 멀티-웨이 밸브(800)를 통하여 배출량이 조절된 원수와 액비가 혼합되어 다시 상기 양액베드(100)로 재공급되고 일정 시간이 경과한 후 배출된 양액은 다시 상기 회수양액탱크(200)로 공급되어 동일한 과정을 순환하게 된다.

한편, 이와 같은 양액공급순환시스템을 이용하여 작물을 재배하는 경우 항상 시스템의 작동 상황이나 양액의 상태 등을 체크해 주어야 하는데, 시스템 관리자가 원격지에 있어도 이를 관리하기 용이하도록 할 필요가 있다.

도 4에는 이와 같은 원격 관리를 위한 구성이 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 원격 관리를 위한 구성은 관리자유닛(910)과 유무선 통신망을 통해 신호를 송수신하는 통신유닛(900)과, 상기 통신유닛(900)과 각종 신호를 송수신하며 시스템을 관리하고 제어하는 관리자유닛(910)을 포함한다.

상기 통신유닛(900)은 상기 정화양액탱크(300)에 저장된 양액의 전기전도도를 측정하는 제1센서부(710), 수소이온화농도를 측정하는 제2센서부(530)와 수위를 측정하는 제3센서부(320)에서 각각 측정된 수치와, 상기 회수양액처리부(400)의 컨택트탱크(410)의 수위를 측정하는 제4센서부(411)에서 측정된 수치, 상기 양액베드(100)에 최종적으로 유입되는 양액의 전기전도도와 수소이온화농도를 측정하는 제5센서부(110)에서 측정된 수치 등을 상기 관리자유닛(910)의 통신모듈(913)로 전송하게 되며, 이외에도 시스템을 관리하는데 필요한 기타 정보도 전송할 수 있도록 구성한다.

상기 관리자유닛(910)은 상기 통신유닛(900)과 정보를 주고받는 통신모듈(913)과 상기 통신모듈(913)에서 수신한 정보 중 필요한 정보를 전기적으로 현출하는 디스플레이장치(911)와 시스템을 제어하기 위한 신호를 생성하는 관리자제어모듈(912)을 포함하여 구성된다.

이와 같은 상기 관리자유닛(910)은 일반적인 컴퓨터 상에 필요한 프로그램을 설치하여 구동할 수 있으며, 태블릿 PC나 스마트폰에 필요한 애플리케이션을 설치하여 구현할 수도 있다.

상기 디스플레이장치(911)는 일반적으로 많이 사용되는 액정디스플레이장치(LCD)나 발광다이오드 디스플레이장치(LED) 등으로 구성되며, 상기 관리자제어모듈(912)에는 입력수단인 키보드나 터치스크린 입력장치를 구비하도록 한다.

이때, 양액순환공급시스템의 상태를 원격적으로 관찰만 하기 위하는 경우에는 상기 관리자제어모듈(912)을 필요하지 않으며, 수신된 정보를 바탕으로 양액순환공급시스템의 구체적인 상태를 제어하기 위해서는 상기 관리자제어모듈(912)이 필요하게 된다.

즉, 상기 관리자제어모듈(912)과 통신모듈(913) 등을 이용하여 상기 통신유닛(900)을 통하여 전송된 양액의 전기전도도나 수소이온화농도, 각종 탱크의 수위 등을 관찰하고 이에 능동적으로 대응하여 초기에 입력한 양액의 전기전도도나 수소이온화농도 세팅값에 변화를 주거나 시스템의 각종 구동 상태에 변화를 가하여 최적의 작물 생장 환경을 원격적으로 조성할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100 - 양액베드 110 - 제5센서부
200 - 회수양액탱크 210 - 제1여과필터
300 - 정화양액탱크 310 - 제2여과필터
320 - 제3센서부
400 - 회수양액처리부
410 - 컨택트탱크 411 - 제4센서부
420 - 오존처리유닛 430 - 자외선처리유닛
500 - 액비공급부 510 - 용액탱크
520 - 액비컨트롤부 530 - 제2센서부
600 - 원수탱크
700 - EC컨트롤부 710 - 제1센서부
800 - 멀티-웨이 밸브
900 - 통신유닛 910 - 관리자유닛
911 - 디스플레이장치 912 - 관리자제어모듈
913 - 통신모듈

Claims

양액베드에 공급된 양액을 회수하여 재공급하는 양액순환공급시스템에 있어서,
상기 양액베드와 연통되며, 상기 양액베드에서 배출되는 양액을 회수하여 저장하는 회수양액탱크;
상기 회수양액탱크와 연통되어 상기 회수양액탱크에서 공급된 양액을 저장하는 컨택트탱크와, 오존을 생성하여 상기 컨택트탱크에서 공급된 양액에 함유시킨 후 상기 컨택트탱크로 양액을 반송하는 오존처리유닛을 포함하여, 상기 회수양액탱크에서 공급되는 양액을 살균 정화 처리하는 회수양액처리부;
상기 회수양액처리부와 연통되며, 상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리된 양액을 공급받아 저장하는 정화양액탱크;
상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로 상에 형성되는 멀티-웨이 밸브;
상기 멀티-웨이 밸브와 연통되며, 상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로로 보급되는 원수를 저장하는 원수탱크;
상기 멀티-웨이 밸브와 연통되며, 상기 정화양액탱크에서 상기 양액베드로 양액을 재공급하는 관로로 보급되는 액비를 공급하는 액비공급부;
상기 정화양액탱크 내에 설치되어, 상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리되어 배출된 양액의 전기전도도를 측정하는 제1센서부; 및
상기 제1센서에서 측정된 전기전도도를 기반으로 상기 멀티-웨이 밸브를 제어하여 상기 원수탱크에서 보급되는 원수와 상기 액비공급부에서 보급되는 액비의 양을 조절하는 EC컨트롤부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 액비공급부는 각각 상이한 성분의 용액을 저장하고 있는 둘 이상의 용액탱크와, 둘 이상의 상기 용액탱크 각각에서 배출되는 용액의 양을 제어하는 액비컨트롤부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 회수양액처리부에서 살균 정화 처리되어 배출된 양액의 수소이온농도를 측정하는 제2센서부를 더 포함하여 구성되며,
둘 이상의 상기 용액탱크 중 적어도 하나는 알칼리성 용액을, 다른 하나는 산성 용액을 저장하고 있으며,
상기 액비컨트롤부에서 상기 제2센서부에서 측정된 수소이온농도를 기반으로 상기 용액탱크에서 배출되는 알칼리성 용액과 산성 용액의 양을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 정화양액탱크에 저장된 양액의 수위를 측정하는 제3센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 회수양액탱크와 회수양액처리부를 연통하는 관로 상에 설치되어 부유 불순물을 걸러 주는 제1여과필터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 회수양액처리부와 정화양액탱크를 연통하는 관로 상에 설치되어 부유 불순물을 걸러 주는 제2여과필터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 멀티-웨이 밸브를 통과한 후 상기 양액베드로 공급되는 양액의 전기전도도와 수소이온농도를 측정하는 제5센서부와,
상기 제1 내지 제3센서부 및 제5센서부에서 측정된 수치 중 적어나 하나 이상의 수치를 유무선 통신망을 통해 송신하는 통신유닛과,
상기 통신유닛으로부터 수치를 수신하여 현출하는 디스플레이장치를 포함하는 관리자유닛을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 관리자유닛은 관리자의 입력에 의하여 상기 EC컨트롤부와 액비컨트롤부를 제어하는 신호를 각각 생성하는 관리자제어모듈과, 상기 관리자제어모듈에서 생성된 신호를 유무선 통신망을 통해 상기 EC컨트롤부와 액비컨트롤부로 각각 송신하는 통신모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
삭제
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨택트탱크 내에 설치되어 양액을 살균 처리하고 양액에 함유된 오존을 활성화시키는 자외선처리유닛을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨택트탱크에 저장된 양액의 수위를 측정하는 제4센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 멀티-웨이 밸브를 통과한 후 상기 양액베드로 공급되는 양액의 전기전도도와 수소이온농도를 측정하는 제5센서부와,
상기 제1 내지 제5센서부에서 각각 측정된 수치 중 적어도 하나 이상의 수치를 유무선 통신망을 통해 송신하는 통신유닛과,
상기 통신유닛으로부터 수치를 수신하여 현출하는 디스플레이장치를 포함하는 관리자유닛을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 관리자유닛은 관리자의 입력에 의하여 상기 EC컨트롤부와 액비컨트롤부를 제어하는 신호를 각각 생성하는 관리자제어모듈과, 상기 관리자제어모듈에서 생성된 신호를 유무선 통신망을 통해 상기 EC컨트롤부와 액비컨트롤부로 각각 송신하는 통신모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양액순환공급시스템.