KR100771050B1 - 토양에 산소를 제공하는 방법 및 이를 위한 기체 공급기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양에 제공되는 물에 산소를 함유시켜 산소를 토양에 직접 주입시키는 것에 관한 것으로서 토양에 산소를 직접 주입시킬 수도 있으며 산소가 아닌 오존을 주입시킬 수도 있는데 오존을 주입할 경우 토양에 직접 주입된 오존은 근처의 토양에 살고 있는 박테리아, 세균을 죽여 살균작용을 하여 식물, 특히 농작물이 자라기 쉬운 여건을 만들어 줌과 동시에 살균작용에 참여하게 된 오존은 산소원자를 하나 잃게 되면서 산소로 변하게 된다. 이 산소는 식물의 뿌리를 통해 직접 흡수되어 식물의 생장에 필요한 산소를 직접 공급받게 되는 효과를 주게 된다.

또한, 일정 정도 크기의 기체와 액체는 서로 분리되므로 관내부에서 기체는 위로 떠서 물만 흐르는 결과를 초래한다. 따라서 식물의 근권부에 산소와 오존을 공급하기 위해서는 산소 또는 오존과 물이 충분히 잘 혼합되도록 하기 위하여 기체를 아주 미세하게 만들어 주어야 한다. 산소와 오존을 미세기포로 만들어 주기 위해서는 물과 기체(공기,오존)의 마찰력을 키워주는 것이 필요한데 인입되는 물을 스크류식으로 회전시켜 공급하고 또 기체 흡입부 또한 기체와 액체가 만나는 부분은 가는다란 직사각형으로 하여 마찰력을 증가시켜 마이크로 버블을 만드는데 일조한다. 이렇게 만들어진 미세기포(산소,오존)은 물과 충분히 혼합되어 물의 압력에 따라 차이는 있지만 비닐하우스, 과수원, 골프장 그리고 축구장 구석구석에 공급되기에 충분하다. 이와 같은 장치를 통하여 살균과 산소공급을 한번에 하여 식물의 생장에 큰 도움을 줄 수 있도록 한다.

Description

토양에 산소를 제공하는 방법 및 이를 위한 기체 공급기{METHOD FOR INJECTION OF DISSOLVED GAS INTO SOIL AND APPARATUS THEREFORE}

도 1은 본 발명에 따라 토양산소공급기를 이용한 급수 모습을 도시한 전체 상태도.

도 2는 본 발명에 따른 나선형 토양산소공급기의 내구 모습.

도3은 본 발명에 따른 기체 공급의 순서도

도4는 나선형 토양산소공급기의 물 주입부의 내부 단면도.

도5는 나선형 토양산소공급기의 팽창 유출부의 내부 단면도.

도6는 본 발명에 따른 토양기체공급기의 내부모습.

도7은 본 발명에 따른 살균 및 산소공급의 순서도

본 발명은 토양에 기체를 주입하되 기체로는 공기(산소)나 오존을 주입하여 산소공급을 할 수 있도록 하는 방법과 장치에 관한 것으로서, 공기(산소) 또는 오존과 물을 혼합하여 토양에 주입함으로써 토양에 산소가 직접 공급되도록 하며 오존의 형태로 공급하는 경우에는 오존과 물이 토양을 소독한 뒤 오존이 산소로 변화 되는 과정을 거치게 되어 토양에 산소를 직접 공급하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 식물의 성장에 있어서 기본적으로 물, 산소 그리고 기타 기체들을 필요로 한다. 식물의 성장에 필요로 하는 여러 가지 기체들 중에서 특히 산소는 가장 중요한 기체로서, 밭갈이를 하는 이유도 흙 속에 공기 즉, 산소를 불어넣기 위함이다. 좋은 흙은 단립구조가 발달한 흙으로서 보수성과 통기성을 가지고 있는데 이러한 흙은 식물의 뿌리에 쾌적한 환경을 조성하여 식물의 생육에 좋은 영향을 준다. 이를 위하여 종래에는 스프링클러, 분사호스, 점적호스를 사용하여 관수함으로써 물이 땅속으로 흘러들어감에 따라 공기가 흙 속 기공을 통하여 근권부에(뿌리에 가까운곳) 공급하도록 하였다. 그런데, 이는 단순히 액상으로만 물을 공급하게 되므로 식물이 필요로 하는 산소 요구량과 토양의 삼상(기상, 고상, 액상) 즉, 토양의 물리성을 좋게 하는 데는 많은 한계들을 가지고 있다.

한편, 식물의 잎에서는 이산화탄소를 빨아들이고 산소를 방출하지만, 반대로 식물의 뿌리에서는 산소를 필요로 한다. 또한, 식물의 근권부에 습함이 너무 오래 유지되면 먹이 전환에 필요한 미생물의 활동이 중지된다. 또한, 너무 오래 건조하면 토양에 산소가 많이 있음에도 불구하고 미생물 활성화를 돕는 수분의 부족으로 영양분이 형성되지 않는다. 따라서, 식물의 근권부를 습함과 건조함을 번갈아 해주는 것이 좋다. 이를 위하여 종래의 재배 방법은 인위적인 방법으로 물탱크에 산소를 넣어 용존 산소량을 높여 그 물을 식물에 살포해서 작물의 생육을 도우려 하고 있다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 용존 산소량을 높이는 데 한계가 있을 뿐 아 니라 식물이 쉽게 흡수하도록 하는 살포에도 한계가 있었다.

특히 비닐하우스와 같은 시설재배의 경우 강우가 차단된 상태에서 연중 집약적으로 재배되기 때문에 사용한 비료로 이용한 화학성분이 표토에 집적되어 토양 용약중의 염류농도를 증가시켜 연작장해 문제가 대두되고 있으며 비닐멀칭 재배는 비닐속으로 관수와 추비시용 작업이 번거럽고 노동력이 많이 소모될 뿐만 아니라 이랑 사이에 시비, 관수하게 됨으로써 토양환경이 악화되고 품질 저하가 일어나게 된다.

한편, 오존은 무색의 자극성 냄새가 있는 기체로서 강력한 산화력을 가지고 있으며, 산소원자 3개로 결합구성 되어있는데 이 3개의 원자중 제3원자는 결합력이 약하기 때문에 쉽게 분리되어 발생기 산소로 되는 성질이 있으며 이 발생기 산소의 산화 분해 작용은 염소보다 6배 강한 살균력을 가져 박테리아와 바이러스 균을 제거하는 효능을 가지며 염소등과 달리 산화제로 쓰일 때 유해 잔류물을 전혀 남기지 않으며, 또한, 강력한 표백력을 가지고 있다. 또한, 오존은 담배연기, 기타 악취를 내는 가스, 각종 유해 유기물질 등의 유기물질과 반응하여 무해화하는 탁월한 효능을 가지고 있다. 사용되고 남은 오존가스 자체는 서서히 산소로 완전히 분해되어 해가 없다(오존농도 반감기는 공기중에서는 10 ~ 15시간정도 이며 물 속에서는 20 ~ 30분정도 이다). 이러한 오존은 백여년 전부터 유럽, 미국 등에서 대규모 수도정수장을 필두로 여러 분야에서 안전하게 대량 사용되어 오고 있으나 토양은 흙 위에 뿌리는 방법 외에는 토양의 살균을 위하여는 거의 사용되지 않고 있다.

또한, 현재 오존층 파괴를 억제하기 위해서 메틸 브로마이드로 대표되는 토 양살균농약이 금지되어지고 있는데 현재 증기와 태양광을 이용한 소독만으로는 재배기간을 통해서 토양중의 식물 병해에 영향을 주는 미생물을 억제하는 것이 불가능하고 이 방법을 사용하더라도 사용되는 노동력이 과다할 뿐 아니라 경제적 부담도 크다. 따라서 효과적인 토양살균 방법의 제공도 절실한 실정이다.

특히 비닐하우스와 같은 시설재배의 경우 강우가 차단된 상태에서 연중 집약적으로 재배되기 때문에 사용한 비료로 이용한 화학성분이 표토에 집적되어 토양 용약중의 염류농도를 증가시켜 연작장해 문제가 대두되고 있다. 비닐멀칭 재배는 비닐속으로 관수와 추비시용 작업이 번거럽고 노동력이 많이 소모될 뿐만 아니라 이랑 사이에 시비, 관수하게 됨으로써 토양환경이 악화되고 품질 저하가 일어나게 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 토양 또는 식물의 근권부에 효과적으로 산소를 직접 제공하는 방법을 제공하여 식물의 생육을 도우며 는 것을 목적으로 하며 아울러서 토양을 살균하는 것을 목적으로 한다.

또한, 산소 또는 오존을 공급하기 위하여 이때 산소 또는 오존이 물과 잘 녹아 있는 채로 공급될 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 이루기 위하여 본 발명은, 토양에 공급되는 물과 기체를 혼합 하여 배출하는 토양기체공급기에 있어서,

외부로부터 기체를 흡입받는 기체 흡입부와,

물을 인입받는 물 주입부와,

내부 관통 반경이 상기 물 주입부보다 좁은 구조로 되어 있어 유속을 증가시키고 아울러 상기 기체흡입부로부터 흡입된 기체를 물 내의 기포로 혼합시키는 압축부와,

상기 압축부로부터 나오는 물을 외부로 배출 시키는 팽창 유출부를 포함할 수 있다.

상기 흡입되는 기체는 산소, 오존, 공기중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

상기 물 주입부는 유입 지점의 물 흐름 방향각을 상기 압축부로 변화시키는 트위스트 날개(twisting vanes)를 구비할 수 있다.

상기 팽창 유출부 유출 지점의 물 흐름 방향각을 출구 방향으로 하는 확장 날개(straightening vanes)를 구비할 수 있다.

상기 물주입부는 그 내벽이 나선형으로 되어 있어 외부로부터 주입받은 물을 회전 스크류 인입시키는 것일 수 있다.

상기 기체 흡입구에는 콤프레셔가 연결되어 기체의 흡입을 돕도록 할 수 있다.

또한, 토양에 산소를 제공하는 방법으로서,액체상태의 물을 제공하는단계와;

상기 제공된 물에 기체를 혼합하는 단계와;

상기 기체와 물의 혼합체를 땅속에 직접 공급하는단계;를 포함 할 수 있다.

상기 기체와 물의 혼합체를 땅속에 직접 공급하는 단계는

식물의 뿌리근처에 지중용 점적테이프를 매설하는 단계와;

상기 점적테이프를 통하여 상기 기체와 물의 혼합체를 토양에 직접 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기체는 기체상태의 공기와 산소, 오존 중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

상기 토양속에 공급된 오존이 토양주위의 흙을 살균하는 살균단계와;

상기 살균에 사용된 일정시간후 오존이 산소로 변화하여 식물의 뿌리에 흡수되는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 물을 제공하는 단계는, 기포를 발생시키는 단계를 더 포함 하고,

상기 물에 기체를 혼합하는 단계는, 상기 발생된 기포내부로 상기 기체가 들어가는 단계;를 더 포함하여, 기체와 물이 잘 혼합될 수 있도록 하는 것일 수 있다.

상기 기포를 발생시키는 단계는 인입되는 물을 스크류식으로 회전시켜 벽과 물이 마찰하여 기포를 발생시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

상기 기포를 발생시키는 단계는 그 입구가 나선형인 주입관을 제공하고

상기 관 내부에 소정각도로 휘어진 하나 이상의 트위스트날개를 제공하여 물의 흐름을 휘어지게 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기체와 물을 혼합하는 단계는 상기 기체가 투입되는 지점에서 물의 이 동속도를 증가시켜 상기 기체의 투입 압력을 높이는 것일 수 있다.

상기 액체상태의 물을 제공하는 단계는 따뜻한 물을 제공하는 단계로서, 상기 물의 온도는 섭씨 25도 이상이며 바람직하게는 섭씨 35도 내지 65도일 수 있다.

상기 액체상태의 물을 제공하는 단계는 액체상태의 비료를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

도 1은 토양에 산소 또는 오존을 공급하는 전체 상태도를 도시한 그림이다.

저수탱크(10)는 나선형 토양기체공급기(22)를 통하여 토양에 제공되는 물을 제공하는 장치로서, 저수탱크(10)에 저장된 물은 펌프(12)에 의해 토양기체공급기(22)로 유입된다. 펌프(12)는 지중용 점적테이프(28)에 제공되는 물의 양을 제어하는 장치로서, 펌프(12)의 압력은 지중용 점적테이프(28)의 전체 길이에 따라 다르지만 지중용 점적테이프(28)가 1000m ~ 4000m 인 경우 압상 2~3 마력이 적당하다. 필터(14)는 물에 들어 있을지 모를 이물질을 제거하여 이물질 없는 물을 토양기체공급기로 제공한다. 1차 압력계(16)와 2차 압력계(24)는 물의 압력을 제어하는 장치로서 1차 압력계(16)는 2K ~ 3K 압력이, 2차 압력계(24)는 0.5K ~ 1.5K가 되도록 함이 바람직하다. 액비 인젝션(18)은 액비와 미생물을 주입하는 장치로서, 평소 공기를 주입하며 필요에 따라서 액비와 미생물을 주입하는 관비 기능을 수행한다. 밸브(20)는 유입되는 물의 흐름을 조절하는 조절 장치의 동작을 수행한다. 주수 관(26)은 점적호스로서 지중용 점적테이프(28)에 물을 공급하는 기능을 수행한다. 지중용 점적테이프(28)는 토양 속에 매설되어 토양기체공급기(22)로부터 제공되는 물을 토양에 골고루 제공하는 기능을 수행한다. 상기 지중용 점적테이프(28)가 토양 속에 매설되는 깊이는 식물의 종류에 따라 다르게 적용될 수 있는데 일반적으로 지표면 기준으로 대략 6~15센티 내외에서 형성된다. 지중용 점적테이프(28)에서 토양에 제공되는 물은 토양기체공급기에 의해 산소나 오존을 포함하게 된다. 포함되는 기체가 산소나 대기중의 공기인 경우 근권부에 산소가 직접 공급되는 효과가 생기게 된다. 또한, 오존이 녹은 물이 토양에 공급되면 오존은 토양에 있는 세균과 박테리아에 대한 살균작용을 하고 오염물질과 반응하여 무해물질로 만들게 된다. 이 과정에서 오존에 있는 세 개의 산소 원자 중 한 개의 산소원자가 사용되고 오존은 산소로 변하게 된다. 이 산소는 식물의 뿌리로 바로 흡수되어 식물의 생장을 돕게 된다. 오존은 재배기간중 연작으로 발생하는 근부선충, 뿌리혹병균 및 수확직전에 발생하는 청고병, 입고병등 토양병원균의 예방및 치료가 가능하고 언제든지 토양소독을 가능하게 하여 식물의 생장에 좋은 환경을 만들뿐 아니라 연작의 피해없이 연작이 가능하게 한다.

이와 같이 물에 산소나 오존을 흡수시켜 식물의 뿌리쪽에 바로 산소를 공급함으로써 식물의 생장에 도움을 주게 되며 오존을 포함하는 경우에는 뿌리 주위의 토양을 살균하는 효과를 갖게 된다. 모든 식물의 뿌리는 호흡작용에 의해서 얻어진 에너지를 사용해서 뿌리 자신의 생장이나 그 외의 생리기능을 해야 되므로 뿌리 부근의 용존산소량이 식물체 전체의 정상적인 생육에 중요한 요인이 되며 산소가 부 족하게 되면 당연히 호흡작용이 저하되며 특히 용존산소량이 1.5ppm이하로 될 경우 급격한 호흡량의 저하로 대사장해가 일어나 생장이 위축된다. 용존산소는 근권부에 공급되는 유일한 산소원으로 자연상태에서 포화용존산소 농도는 섭씨 20도에서 9.1ppm수준이고 온도가 올라가면 포화용존 산소농도가 낮아지는 것으로 보고되고 있다.

토양기체공급기(22)는 물 주입부, 압축부, 팽창 유출부, 흡입부로 구성되어 지는데 물 주입부를 통해 흡수된 물은 유속이 빨라져서 팽창 유출부를 통해 배출되어 주수관을 통해 지중용 점적테이프로 전달되어 진다. 물 주입부를 통해 흡수된 물이 유속이 빨라지는 이유는 압축부의 좁은 관 속을 물이 통과하는 때에 베르누이의 원리에 의해 유속이 빨라지기 때문이다. 흡입부는 기체발생기에 연결되는데 상기 기체발생기는 산소발생기나 오존발생기일 수 있다. 따라서, 산소,오존을 흡입하여 압축부를 통과하는 물에 산소나 오존을 주입하는 기능을 수행한다. 상기 흡입부와 기체발생기 사이에는 원활한 흡입을 위하여 펌프, 콤프레샤 같은 것을 연결하여 일정 세기의 기체가 계속해서 공급되도록 할 수 있다.

한편, 상기의 물 주입부는 나선형으로 이루어지는데 이는 물의 회전을 통하여 흡입되는 공기와의 마찰을 높이기 위함이다. 상기의 나선형 토양기체공급기의 각 구성부의 세부 모습을 도 2와 함께 좀 더 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 나선형 토양기체공급기의 내부 구성을 도시한 그림이다. 물 주입부(52)는 저수탱크(10)로부터의 물이 흡입되는 주입구로서 그 내부 관벽은 나선형(50)을 가지고 있음을 특징으로 한다. 관 내부를 나선형(50)으로 하는 이유는 물의 회전을 통하여 흡입되는 기체와의 마찰을 높이게 하기 위함이다. 나선형 구조를 가짐으로써 순간적으로 물이 휘몰아침이 일어날 수 있어 기체가 들어갈 수 있는 작은 기포를 만들 수 있기 때문이다. 즉, 빠른 유속으로 회전되어 들어가는 물은 빨려 들어오는 기체와 마주쳐 순간적으로 물과 오존이 만나 휘몰아침 현상이 일어나 미세한 기포가 발생하기 때문이다. 이렇게 발생된 기포는 충분히 작기 때문에 기포가 합체되어 커지지 않기 때문이다. 미세 기포는 흐르는 물과 함께 움직이는 경향을 갖고 있으므로 주수관 및 지중용 점적테이프를 통해 식물의 근권부에 제공되어 진다.

물 주입부(52)와 압축부(54) 사이의 관은 트위스트 날개(72;twisting vanes)를 가지는 형태를 가진다. 트위스트 날개(72)는 물 주입부를 통해 들어오는 물의 흐름을 소정 각도로 휘어지게 함으로써 물 주입부로부터의 물과 흡입부로부터의 오존을 효과적으로 혼합될 수 있도록 한다. 상기 물 주입부내의 관 내부를 나타낸 정면도를 도 3에 도시하였다. 도 4와 같은 구조를 가짐으로써, 관 내부에 존재하는 다수의 트위스트 날개(72;twisting vanes)에 의해 물 흐름 각도가 뒤틀릴 수 있음을 알 수 있다.

압축부(54)는 물의 흐름이 빨라지도록 물의 관 폭이 좁아지는 곳으로서, 물 주입부(52)를 통하여 들어오는 물은 압축부에 의해 유속이 빨라지는 효과를 가진다. 이는 베르누이의 원리에 의해 물의 관속이 좁아질수록 해당 유속 흐름을 빨라지는 원리에 기인한다.

흡입부(58)는 기체가 들어오는 곳으로서 기체발생기와 연결된다. 이 곳을 통하여 다량의 기체가 흡입되어 물과 섞이게 된다. 흡입부를 통하여 공기를 주입하거나 산소발생기를 연결하여 산소를 직접 주입할 수도 있지만, 산소발생기를 연결하여 산소를 주입할 경우에는 필요이상의 산소가 과다하게 주입될 수 있을 뿐만 아니라 산소발생기의 가격이 좀 더 비싸기 때문에 과도한 비용이 들어갈 수 있다. 오존을 주입하기 위하여 오존발생기가 직접 연결될 수도 있다.

공기를 주입하는 경우에는 대기에 있는 공기를 주입하기 위해선 별도의 콤프레셔등을 연결하여야만 하며 공기만 주입하여서는 살균작용을 기대할 수가 없다.오존을 같이 주입 할 수 도 있는데 단, 살균필요 정도 및 산소 필요량등을 고려하여 오존과 공기를 1:1~1:5 정도로 하여 투입할 수도 있다.

팽창 유출부(56)는 압축부(54)를 통해 유속이 빨라진 물을 주수관으로 배출하는 기능을 수행한다. 팽창 유출부(56)를 통해 유출되는 물은 물 주입부에 유입되는 물보다 유속이 빨라질 뿐만 아니라, 공기 흡입부(58)로부터 흡입되는 공기가 압축부에서 물과 섞이어 유출되는 특징을 갖는다. 팽창 유출부(56)의 단면을 도 5에 도시하였는데, 물 주입부의 단면(도3)과 마찬가지로 트위스트 날개 형태의 확장 날개(74;straightening vanes)를 가지고 있어서 배출 시에 물이 외부로 용이하게 배출되도록 하는 구조를 가지고 있다.

한편, 도 2에 도시된 형 토양기체공급기 물 주입부(52)의 내부 관벽이 나선형(50)으로 되어 있음을 특징으로 하는데, 본 발명의 다른 실시예로서 물 주입부(52)의 내부 관벽이 나선형(50)으로 되어 있지 않은 형태로 구현될 수 있음은 자명할 것이다. 즉, 물 주입부(52)의 내부 관벽이 도 2에 도시된 나선형(50)로 되어 있지 않고 일반적인 평면적 내부 관벽형태로 구현할 수 있음은 자명할 것이다. 이러한 모습은 도6에 나타나있다.

도3은 본 발명에 따른 산소농법을 도시하는 도면이다. 식물의 뿌리 옆으로 점적테이프를 매설하고 이곳에 물을 공급하되 공급되는 물에 공기, 산소, 오존중 어느하나를 혼합하다. 이때 이러한 기체를 혼합하는 방법으로는 여러 가지가 있을 수 있으나 무작정 기체를 집어 넣는 것만으로는 효율적이지 못하다. 따라서, 본 발명에서는 물을 회전시켜 기포를 발생시키고 이 기포에 기체분자가 들어가 기포를 기체전달매개체(즉,산소,오존전달매개체)로 사용한다.

기포를 발생시키는 방법에도 여러 가지가 있을 수 있는데, 물을 주입하기 전에 물을 인위적으로 회전시킬 수도 있으며 물을 벽이나 기타의 장치에 부딪히게 하여 인위적으로 기포를 만들어 낼 수도 있다.

상기 기포와 결합한 기체(공기, 오존,산소)가 물을 따라 이동하게 되며 뿌리근처에 오게 되면 공기나 산소의 경우는 뿌리를 통해서 흡수가 될 수 있으며, 오전이라면 뿌리 근처의 흙을 살균한다. 이 살균작용에 사용되는 것은 오존이 갖는 세 개의 산소원자중 하나이면 남은 결합력이 상대적으로 약한 이 산소원자 하나가 떨어져 나가면서 살균작용을 하고 남은 산소원자 두 개로 구성되는 산소분자는 뿌리에 직접 흡수되어 생육에 도움을 주게된다. 따라서 오존은 뿌리근처의 흙을 살균하고 산소로 변하여 뿌리에 흡수된다. 도3은 이러한 과정을 나타낸 것으로서 액체상태의물을 제공하고 물에 기체를 혼합하는데 물의 내부에 기포를 발생키키고 물을 스크류식으로 회전시키며 이러한 기체와 기포가 합류되는 지점에서 물의 이동속도 을 증가시켜 기포와 기체를 결합시키에 된다. 이후 식물의 근권부에 점적테입을 매설하고 기체와 물의 혼합체를 땅속에 혼합하게 된다.

도7에는 오존을 이용한 경우를 다시 나타내었다.

또한, 본 발명에 의한 장치를 이용하여 식물의 생장에 필요한 온도를 맞추는 것도 가능하다. 특히 혹한의 겨울에는 땅이 얼어 붙으면서 땅속의 온도도 같이 낮아질 뿐 아니라 땅밖으로 나와 있는 작물 또한 주위 온도의 영향을 받지 않을 수가 없다. 이경우에 근권부에 제공되는 물의 온도를 높여 따뜻한 물을 제공함으로써 작물의 생장에 도움을 줄 수가 있다. 점적테입을 통하여 주입되는 물의 온도를 높힘으로써 얼어붙은 작물을 따뜻하게 데워 줄 수 있으며 다뜻한 물을 공급받음으로 해서 작물의 발육이 좋아지게 된다. 따뜻한 물을 제공하기 위해서는 보통의 점적테입보다는 경질의 점적테입을 사용하는 것이 좋다. 물의 온도는 상온이상(섭씨 25이상)인 것이 적당하며 바람직하게는 따뜻한 물이 작물에 영향을 미치지 않으면서 얼어있는 주위의 흙과 근권부를 녹일 수 있는 온도인 65도 이하인것이 좋다.

같은 방법으로 물이 아닌 기체를 제공하되 기체의 온도를 높여서 제공함으로써 지중난방을 가능하게 할 수 있다. 식물의 뿌리 부분에 높은 온도의 기체를 제공하는 것만으로도 근권부의 온도를 높혀 여름과 같은 정도로 영양흡수를 하게 하는 것도 가능하다. 이경우에 점적테이프의 말단을 기체주입구와 연결해서 기체가 계속적으로 순환할 수 있도록 할 수도 있다.

또한, 물에 각종 비료를 혼합하여 제공하는 것도 가능하다. 물에 각종 비료를 혼합함으로써 따로 시비하지 않고 근권부에 액비형태로 직접 제공하는 것이 가 능하다. 비료의 경우는 환경오염의 원인이 될 수 있는데 근권부에 직접 제공함으로써 비료의 흡수 효율을 높일 뿐 아니라 비료에 의한 환경오염을 줄 일 수 있다. 비료가 땅위에 남아 있게 되면 부패하거나 악취가 날 수 있지만 근권부에 직접 제공하게 됨으로써 냄새를 줄 일 수 가 있으며 시비하는 양도 줄일 수가 있다.

실시예

산소농법을 이용하여 딸기를 재배하였으며 이것을 기존의 재배방법을 이용하여 동일조건에서 재배한 딸기와 비교하였다. 농업기술센터에서 아끼히메딸기를 이용하여 재배하였으며 시험구는 산소농법에 의하여 대조구는 관행농법에 의하여 재배하였다.

딸기를 심은지 70일후에 딸기생육은 산소농법 처리구가 대조구에 비해 엽 건물증은 12.1%, 근 거물중은 6.2% 높게 나타났으며 초장, 엽장, 엽폭등 지상부의 생육이 양호하게 나타났다.

표1 산소농법에 의한 정식 70일 후의 딸기 초기 생육

처리	초장(cm)	엽수(개)	엽장(cm)	엽폭(cm)	관부(mm)	생체중( g)	건물중(g)			출뢰수
							엽	근	계
처리구(산소)	36.9	7.9	9.5	11.4	15.7	59.2	9.71	1.85	11.6	1.5
대조구(관행)	26.8	7.2	8.7	9.1	15.4	49.1	8.03	1.74	9.7	1.3

정식 130일 후에 산소농법 처리구가 대조구에 비해 엽건물중은 21.6%, 근걸물중은 5.3%높게 나타났으며 특히 엽수는 산소농법이 15.6개 대조구가 12.8개로 21.9%높았으며 출뢰수도 34.8%높았다. 산소농법 처리구가 대조구보다 출뢰수가 높게 나타난것은 생육상태가 양호하여 엽이 빨리 나오면서 화방도 같이 빨리 나온 것이다.

표2 산소농법에 의한 정식 130후의 중기 생육

처리	초장(cm)	엽수(개)	엽장(cm)	엽폭(cm)	관부(mm)	생체중( g)	건물중(g)			출뢰수
							엽	근	계
처리구(산소)	34.3	15.69	10.8	8.6	16.8	65.5	14.62	3.00	17.6	3.1
대조구(관행)	34.4	12.8	9.8	7.9	15.8	51.8	12.02	2.85	14.87	2.3

딸기의 과특성및 수량을 조사한 결과 산소농법에 의한 주당 과수와 과중은 15%높게 나타났다. 이처럼 중기수량이 초기수량보다 높아진 것은 착과기 이후 지상부에 산소공급에 의해서 뿌리의 생육및 지상부 생육이 왕성하여 주피로 현상없이 생육이 왕성하였기 때문이다.

표3 산소농법에 의한 딸기 과실 특성

처리	과주(개/주)	과중(g/주)	1과중(g)	당도(브릭스)
처리구(산소)	20.4	314	15.4	12.2
대조구(관행)	17.7	273	15.4	12.1

표4 산소농법에 의한 딸기 과실 수량

처리	초기수량(kg/10a)	중기수량(kg/10a)	대비(산소농법/대조구)
처리구(산소)	1337	3136	114.8%
처리구(관행)	1268	2732

표5는 토양분석결과이다. 이처럼 산소농법이 대조구보다 비료성분이 적은 것은 산소농법 처리구의 생육이 왕성하여 토양에 들어있는 비료 성분을 많이 흡수 하였기 때문으로 보이며 10a당 산소농법 시비량(질소,인산,칼리 총량은 7.7kg으로 표준시비량(28.0kg)의 27.5%정도 소용되어 72.5%절감되는 것으로 나타났다. 이는 표6에 나와 있다.

표5 산소농법과 관행재배 토양의 분석

처리	ph(1:5H2O	E.C(dS/m)	O.M(g/kg)	Av.P2O5(mg/kg)	치환성양이온(cmol+/kg)
					K	Ca	Mg
처리구(산소)	5.26	0.71	11.3	222	0.94	2.59	1.71
대조구(관행)	5.31	0.77	11.4	336	1.17	3.06	1.87
적정범위	6.6~6.5	2.0이하	2.6~3.0	100~300	0.32~0.53	3.6~6.4	1.0~1.5

표6 산소농법 시비량과 표준 시비량과의 차이

구분	산소농법시비량(A)	표준시비량(B)	대비(A/B)
질소	2.4	9.2	26.0
인산	1.4	4.4	31.8
가리	3.9	14.4	27.0
총량	7.7	28.0	27.5

[발명하게 된 배경]

식물의 뿌리에서는 일정정도의 산소가 요구되어진다. 작물을 재배하기 전에 밭갈이를 하거나 골프장의 그린에 에어레이션을 하는 이유가 근권부(根圈部)에 공기를 넣어주기 위함이다. 통기성을 향상시키기 위해서 볏짚이나 톱밥, 나무껍질 등을 넣기도 한다. 그러난 이러한 방법은 많은 한계를 가질 수 밖에 없다. 식물은 정식 후 지속적으로 물이 요구되어지는데 물을 공급하면 할수록 토양은 경화되어 기존에 조금이나마 갖고 있던 공극을 차단하게 된다. 식물이 열매를 맺고 수확을 하기 시작할 즈음에는 더욱 많은 산소량이 필요한데 현실은 그 반대로 가고 있는 것이다.

그리고, 현재 시설하우스의 작물, 골프장 잔디, 축구장 잔디, 도시공원 잔디, 옥상조경 등 작물을 재배하는 데는 많은 물이 소요된다. 즉 대부분 지하수를 사용하는데 곳에 따라서는 심각한 물 부족 현상이 나타나고 있다.

또, 작물 재배에는 일정 정도의 양분 즉 미생물과 액비 등을 공급한다. 그런데 영양분을 필요로 하는 곳은 식물의 미세뿌리인데 기존의 관행적 방법들은 마땅한 방법들이 없어서 토양의 전부를 적셔 식물의 뿌리로부터 양분을 흡수하게 하는 전층시비(전층시수)를 하고 있다. 따라서 식물이 흡수한 일부분의 양분 이외의 액비와 미생물은 고스란히 흙 속에 남게 되는데 이것을 잔비라 한다. 이것은 토양오염 의 주범이 되는데 토양의 산성화를 촉진시키고 연작장애의 주요인으로 작용한다.

또 한가지 간과해서는 안 될 것은 토양 살균(소독)에 관한 것이다. 시설하우스나, 골프장 식물이 오래 재배되고 있는 곳은 상술한 이유 등으로 해서 크고 작은 토양병을 갖기 십상이다. 그래서 토양 소독이 필요한데 이것이 그리 간단치 않다. 기존의 토양 소독에는 메틸 브로마이드로 일컬어지는 농약을 이용한 소독, 열을 이용한 열균소독, 뜨거운 물을 이용한 열수소독 등이 있다. 농약을 이용한 방법이 간편하고 저렴한데 이것은 환경오염 유발하여 법으로 금지된 상태이다. 열균소독과 열수소독은 많은 비용을 초래하여 현실과는 상당한 괴리감을 갖고 있다. 그러나 오 존은 매우 강한 산화제로 강력한 살균력을 지닌다. 토양속에 물과 오존이 섞인 오존수를 투입함으로써 저렴한 비용으로 쉽게 토양 소독(살균)을 할 수 있어 경제성과 환경에 기여할 수 있다.

산소와 오존의 토양속 직접 투입시 장점중 대표적인 것을 간단히 설명하자면,

1.환경에 대한 기여- 현재 시설하우스나 골프장 등에서 심각하게 대두되고 있는 환경 문제에 많이 기여를 할 수 있다. 근권부에 직접 물, 액비, 미생물, 농약 등을 공급하므로 적은 양을 가지고 효과를 극대화할 수 있으며 경우에 따라서는 유기농이 가능하여 환경 친화적이다.

2.보다 안전한 채소와 과일-친환경적 재배이므로 농약과 비료 등을 획기적으로 줄이고 무농약 재배도 가능하여 안전한 식탁을 기대할 수 있다.

3.맛있는 과일과 채소-친환경 농법이면서도 과가 상품이 많이 나와 맛과 질을 향상시킨다.

4.수확량 증대를 통한 소득 증대-건강한 뿌리와 줄기, 잎 그리고 거기에서 파생된 열매는 수확량 증대로 이어진다.

5.이용자들의 쾌적한 환경 조성- 골프장에서 골퍼들이 운동을 할 때나 공원에서 시민들이 산책들 할 때도 아무 불편함 없이 잔디 관리가 가능하다. 또, 친환경적 식물 재배이기 때문에 그만큼 이용자들의 건강에 도움을 준다.

6.시기 적적한 잔디 관리 가능-작물도 사람과 마찬가지로 갈수 현상이 나타날 때 물과 양분을 주는 것이 필요하다. 그런데 기존의 방법으로는 이용자들에게 불편을 줌으로 제때에 잔디 관리가 되기 어렵거나 이용자들이 불편함을 감수해야 했다. 하지만 지중 관수와 산소 공급은 언제, 어떤 환경에서도 가능하다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시 할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하여 물에 기체를 을 포함시켜 뿌리근처의 흙에 직접 주입함으로써 식물의 생장에 큰 도움을 줄 수 있다.

또한, 오존을 주입함으로서 재배기간중연작으로 인해 발생하는 근부선충, 뿌리혹 병균및 수확직전에 발생하는 청고병, 입고병등 토양병원균의 예방 및 치료가 가능하여 언제든지 토양의 소독이 간능하며 식물에 좋은 토양환경을 만들어주고 연작피해없이 연작이 가능하게 할 수 있다. 아울러서, 오존의 살균작용에 의하여 발생된 산소는 뿌리를 통하여 직접 식물에 흡수됨으로써 식물의 생육에 필요한 산소를 직접 공급하게 됨으로써 식물의 생장에 큰도움을 주게 된다. 또한 오존과 공기를 혼합하여 주입하게 되는 경우 공기속의 산소뿐 아니라 질소나 기타성분 또한 직접 주입되는데, 질소는 비료의 재료로써 흙속에 천연재료를 제공하게 되는 효과가 있을 뿐만 아니라 물과 함께 공급됨으로써 흙속의 수많은 미생물과 만나 유기물질 을 형성하여 천연유기질 비료를 공급하는 효과를 갖는다.

Claims (16)

1. 토양에 산소를 제공하는 방법으로서

   액체상태의 물을 제공하는단계와;

   상기 제공된 물에 기체를 혼합하는 단계와;

   상기 기체와 물의 혼합체를 땅속에 직접 공급하는단계를 포함하는데, ;

   상기 기체와 물의 혼합체를 땅속에 직접 공급하는 단계는

   식물의 뿌리근처에 지중용 점적테이프를 매설하는 단계와;

   상기 점적테이프를 통하여 상기 기체와 물의 혼합체를 토양에 직접 공급하는 단계를 포함하는, 토양에 산소를 제공하는 방법
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서 상기 기체는 기체상태의 공기와 산소, 오존 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 토양에 산소를 제공하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 토양 속에 공급된 오존이 토양주위의 흙을 살균하는 살균단계와;

    상기 살균에 사용된 일정 시간 후 오존이 산소로 변화하여 식물의 뿌리에 흡수되는 단계를 더 포함하는, 토양에 산소를 제공하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 물을 제공하는 단계는, 기포를 발생시키는 단계를 더 포함 하고,

    상기 물에 기체를 혼합하는 단계는, 상기 발생된 기포내부로 상기 기체가 들어가는 단계;를 더 포함하여, 기체와 물이 잘 혼합될 수 있도록 하는 , 토양에 산소를 제공하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 기포를 발생시키는 단계는 인입되는 물을 스크류식으로 회전시켜 벽과 물이 마찰하여 기포를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 토양에 산소를 제공하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 기포를 발생시키는 단계는 그 입구가 나선형인 주입 관을 제공하고

    상기 관 내부에 소정각도로 휘어진 하나 이상의 트위스트날개를 제공하여 물의 흐름을 휘어지게 하는 단계를 포함하는, 토양에 산소를 제공하는 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 기체와 물을 혼합하는 단계는 상기 기체가 투입되는 지점에서 물의 이동속도를 증가시켜 상기 기체의 투입 압력을 높이는 것을 특징으로 하는, 토양에 산소를 제공하는 방법.
15. 삭제
16. 제 1항과 제9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,상기 액체상태의 물을 제공하는 단계는 액체상태의 비료를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 토양에 산소를 제공하는 방법.

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