KR101483612B1 - 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조 - Google Patents

수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조 Download PDF

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Abstract

하나 이상의 층으로 이루어지는 각층에 전후좌우 방향으로 구획된 수조에서 어류 사육시 발생되는 사육수 내에 오염원으로 존재하는 유, 무기물질을 식물성장에 필요한 영양성분으로 재활용함으로써 식물재배단계에서 어류의 양식에 저해되는 부영양 물질들을 분해하여 양분으로 흡수할 수 있도록 한 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 수조를 제공함으로서 사육수를 자연친화적인 방법으로 여과하여 정화할 수 있을 뿐만 아니라 환경 친화적 양식 기술을 제공함으로서 자연 환경 및 지리적 입지 조건에 제한받지 않는 연중 안정적인 유기 농·수산물의 생산 및 공급 체계 구축이 가능하다.

Description

수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조 {Aqua tank for agriculture}
본 발명은 수경재배가 가능한 다층식 아파트형 입체수조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전후좌우 방향의 4면과 복수개의 층으로 유리수조가 설치되어 어종별, 환경조건에 따라 집약적으로 사육관리가 가능하며, 양식생물이 사용한 사육수를 수경재배에 필요한 양분으로 이용할 수 있는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조에 관한 것이다.
최근 양식기술의 발전으로 대상생물을 바다가 아닌 육상의 수조에서 양식하는 기술이 확립되었고, 이를 더욱 발전시켜 도심지 등의 통제된 시설 내에서, 층별, 수조별 다양한 어패류를 양식하는 개념의 양식방법도 등장하고 있다.
일반적으로, 해수에 의한 양식은 육상 수조식, 해상 가두리식으로 크게 구분되며, 육상 수조식은 환경변화를 예측하기 어려운 바다로부터 서식환경을 인위적으로 조절할 수 있는 육상의 수조로 대상 생물을 옮겨 양식하는 방법이고, 해상 가두리식은 바다의 넓은 공간에 그물 등을 설치하고 생물을 가두어 기르는 방법이다.
최근에는 어패류를 바다에서 가두리 양식장 등에 치어나 치패 때부터 양식하게 되면, 자연재해의 위험 등에 노출되는 시간이 길어지게 되고, 그만큼 수율이 떨어지게 되어 이러한 문제를 개선하고 수율을 높이고자 육상에 구비된 양식수조에서 어패류를 고밀도로 집중 양식하고, 일정 크기로 성장하면 가두리 양식장 등에서 상품가치가 있는 성패가 될 때까지 양식하는 방식이 증가하는 추세이다.
이와 같이 육상에 구비된 양식수조에는 수산동식물을 고밀도로 양식하기 위하여 수산동물의 성장에 최적의 환경을 조성하기 위해 사육수 공급 및 배수시설, 정화시설 또는 산소 공급시설 등의 제반시설을 설비함으로서 일정한 환경으로 수생생물을 보호하고 양식에 적합한 사육환경을 형성하여 일정크기까지 생산하고 있다.
한편, 육상에서 고밀도 양식에 이용되는 수조는 복층구조가 기본으로 이루어져야하고, 이 경우, 수조의 재질은 콘크리트보다는 합성수지 또는 유리를 재료로 한 수조를 복층으로 구성하는 것이 한정된 사육공간을 활용하는데 효과적이다.
그러나 유리나, 아크릴 등의 합성수지를 수조 재료로서 사용하게 되면 바닥부분의 재질이 얇아, 사육수의 수위를 조절하는 내부 외부 파이프로 형성된 배수장치의 장착을 위한 수조 바닥을 가공하기가 어렵다. 또한, 현재까지의 복층구조는 구획된 하나의 동일한 환경을 갖는 구분으로, 한 층에 하나 또는 두 종의 생물을 사육하는데 지나지 않는다.
따라서 본 발명의 발명자에 의해서 복수의 층을 효율적으로 사용하기 위해서 복층구조로 이루어지는 각층에 구획된 수조를 장비함으로서 다양한 어종을 수용하고, 각각의 수조에 수용된 어종에 적합한 환경을 조절하여 제어할 수 있는 수조시스템이 제공된다.
다층식 아파트형 입체수조에서 사육수의 공급과 배수는 새로운 사육수를 공급하고 배출하는 방식으로 이루어지고 하나의 수조에 고밀도의 어류가 수용되기 때문에 사육과정에서 사육수는 시간이 경과함에 따라 사료 및 주변 환경으로부터 영양염인 질산염이나 인산염 등이 유입되어 발생되는 부영양화로 인해 수질이 악화되고 이를 처리하기 위해서는 많은 비용을 수반하게 된다. 실제적으로 사육폐수의 처리시설을 정상적으로 갖추지 못하고 그대로 하천 및 지하로 배출되어 환경오염을 야기시키는 경우도 있다.
종래 사육수의 수질개선을 위한 방법으로 화학적인 방법과 물리적인 방법이 공지되어 있고, 화학적인 방법은 광합성 억제제, 살초제, 제초제 등의 화공약품을 투입하여 조류 등의 증식을 억제하고 응집제 등을 투입하여 잔재물을 침전되게 하는 방법이 있으나 이러한 방법은 정기적으로 약품을 투입하여야만 효과가 유지되며 투입되는 화공약품으로 인하여 양식장 내의 어류 등이 정상적인 성장을 할 수 없고 식용으로서 안정성도 확보할 수 없다.
또한, 물리적인 방법의 하나인 사육수를 순환시키면서 필터를 이용하여 조류 등을 여과하는 방법은 값비싼 필터를 자주 교체하여야 한다는 문제점이 있었으며, 또 다른 방법인 응집, 침전, 여과시설을 설치하여 고분자 응집제로 응집하고 응집되어 침전된 잔재물을 여과시설에서 탈수하여 처리하는 방법이나 처리장치를 설치하기 위하여 상당한 면적의 부지와 함께 초기 설비투자가 과다하고 지속적으로 많은 운전비용이 소요된다는 문제점이 있다.
최근 건강식을 선호하는 추세에 따라 농작물의 소비가 늘어나면서 야채, 채소의 수요가 증가하고 있다. 수요에 따른 공급을 맞추기 위한 친환경적인 생산방법으로 농약을 사용하지 않고, 화학비료 대신 퇴비 등을 사용하여 친환경 농산물의 생산성을 높이기 위한 방법이 다양하게 연구되고 있다.
그러나 친환경 재배방식으로서 제안된 수경재배의 경우, 재배면적의 한계와 천연 비료 등을 통한 영양분의 지속적인 공급이 제한적으로 생산량 증대에 어려움을 겪고 있는 것이 실정이며, 수경재배 시 화학적 성분으로 구성된 양액을 지속적으로 공급해야 하므로 생산비에서 양액비용의 차지하는 부분이 높아 농가 수익률에 악영향을 미치고 있다. 또한 재배과정에서 발생되는 폐 양액의 처리 또한 하천 및 지하수 오염문제를 발생시키고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 다층식 아파트형 입체수조에서 어류 사육시 발생하는 유기물이 포함된 사육수를 자연친화적인 방법으로 여과 또는 정화할 수 있을 뿐만 아니라, 이 과정에서 이루어지는 친환경 식물재배를 융합시킨 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조를 제공하고자 한다.
국내 공개 특허공보 제10-2000-0067583호에는 틀체부 후면에 간접방식 조명장치를 구비하여 감시수조에 반사된 간접조명을 제공하고, 또한 수조를 구성하는 패널중 측면 및 하부면 구획벽이 렌즈의 입사각과 평행해 지도록 패널의 형태를 각각 사다리꼴로 형성하여, 상기 수조를 촬영하는 렌즈의 원근조절을 통해 수조내의 어류의 위치를 완전하게 추적할 수 있도록 함으로써, 감시수조의 어류로 부터 보다 정밀한 데이터를 도출하고자 하는 것을 특징으로 하는 어류 화상감시용 수조에 대해 개시되어 있다. 국내 공개 특허공보 제10-2001-0054691호에는 상부에는 수조가 형성되고 상기 수조의 하측에는 소정의 설치공간이 형성된 수족관 몸체와, 상기 수조의 각 모서리 부위에 세워져 설치되는 오존 물방울 생성기와, 상기 수족관 몸체의 설치공간에 설치되고 상기 오존 물방울 생성기와 각각 통하도록 연결되는 오존 발생기와 수조의 소정 부위에 설치되어 물 속의 잔류 오존을 분해하기 위한 적어도 1 이상의 오존 분해용 자외선 램프로 구성된 활어 수족관에 대해 개시되어 있다. 국내 공개특허공보 제10-2005-0032939호에는 제밑판은 직사각의 콘크리트판체 구조물로 다수개의 벽면결합용 볼트가 상측으로 향하게 용접된 결합용골조가 사방 선단부에 묻혀져 굳어진 콘크리트판으로 구성되고, 상판은 직사각의 콘크리트판체 구조물로 다수개의 벽면결합용 볼트가 일정한 간격으로 하측으로 향하게 용접된 결합용골조가 사방 선단부에 콘크리트 타설되어 묻혀져굳어진 콘크리트판으로 구성되는 콘크리트벽체를 구비한 조립식 저수조에 대해 개시되어 있다. 국내 공개특허공보 제10-2010-0087684호에는 다층으로 된 구조물과, 구조물의 각 층마다 형성되며 어류를 양식할 수 있는 어류채류공간을 구비한 다수개의 양식수조와, 양식수조들에 물을 공급하는 급수부와, 양식수조들에 양식되는 어류의 배설물 또는 사료찌거기를 수집하여 배출하는 배설물배출부와, 배설물배출부에 연결되어 어류의 배설물 또는 사료찌거기를 공급받아 지렁이 사육을 통한 분토를 생산하는 분토생산부를 구비한 빌딩형 양식장에 대해 개시되어 있다. 그러나 이와 같은 선행기술은 상, 하부가 개구된 직육면체 프레임의 수직부재를 중심으로, 하나 이상의 층이 형성되며 각각의 층에는 개별 단위수조로 이루어진 유리수조가 하나이상 설치되어 다층식 입체구조를 이루고, 유리수조의 어류 사육과정 시에 발생하여 사육수의 오염으로 존재하는 유, 무기물질을 식물성장에 필요한 영양성분으로 재활용하여 사육수를 친환경방법으로 정화시키는 수경재배 시스템이 설치되는 본 발명의 기술적 특징과는 차이를 보인다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 하나 이상의 층으로 이루어지는 각층에 전후좌우 방향으로 구획된 수조에서 어류 사육시 발생되는 사육수 내에 오염원으로 존재하는 유, 무기물질을 식물성장에 필요한 영양성분으로 재활용함으로써 식물재배단계에서 어류의 양식에 저해되는 부영양 물질들을 분해하여 양분으로 흡수할 수 있도록 한 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 내부가 비어있고 상, 하부가 개구된 일정 높이를 갖는 다각형 프레임의 수직부재가 중앙에 형성되고; 수직부재를 중심으로 일정 면적을 갖는 수평부재가 전후좌우 4면을 에워싸면서 수평으로 돌출되도록 이루어진 구조물 유닛이 하나 이상의 층으로 적층되며; 수평부재 위에는 수직부재를 중심으로 전후좌우 4면 각각의 방향에 하나 이상의 단위수조가 거치되고; 다각형 프레임의 상부 개구부에는 시스템 제어부가 설치되는 것을 특징으로 하는 다층식 아파트형 입체수조에 있어서,
상기 수평부재와 수직부재를 연결하는 부분에 하부로 오목한 배수로가 형성되어 식물의 수경재배가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조를 제공한다.
수경재배는 상기 배수로의 오목한 공간에 여과재와 여과솜을 깔아 수생식물의 종자를 식생하여 이루어지도록 하며, 배수로는 수직부재를 둘러싸며 연결되는 판형태의 수평프레임과 수직프레임이 결합된 상부가 개구되고 하부가 오목한 구조의 계단 모양의 상광하협 형태로 이루어진 공간이 형성된다.
또한 다각형 프레임으로 이루어진 수직부재의 상부에는 단위수조에 사육수를 공급할 수 있는 주수부가 형성되고 상기 주수부에는 사육수의 공급을 조절하는 밸브를 포함하는 주수라인이 설치되는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조를 제공한다.
또한 수경재배에 필요한 사육수의 흐름은 수경재배를 위한 사육수는 주수부의 주수라인을 통해 사육수가 단위수조로 공급되고, 공급된 사육수는 단위수조의 배수라인을 통해 배수부로 이동하여 수경재배되는 식물에 공급되어 배수통공을 통해 여과조를 거쳐 정화되어 다시 주수부를 통해 순환 공급된다.
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본 발명은 전후좌우 4면과 상, 하방향로 단위 유닛의 유리수조를 설치하는 다단구조로 이루어져 사육대상 생물의 집약적 관리가 가능하고 공간 효율을 높이는 효과가 있는 수조에, 어류 사육시에 발생되는 오염으로 존재하는 유, 무기물질을 식물성장에 필요한 영양성분으로 재활용함으로써 식물재배 단계에서 어류의 양식에 저해되는 부 영양물질들을 분해할 수 있고, 양분으로 흡수하여 사육수를 자연친화적인 방법으로 여과하여 정화할 수 있을 뿐만 아니라 친환경 농산물을 생산할 수 있고 수조내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 수질제어부의 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 수경재배 시스템이 장착된 물받이의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 배관도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다층식 아파트형 입체수조의 유닛의 전체적인 사시도와 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다층식 아파트형 입체수조의 물받이 배수구조의 변형도를 나타낸다.
이하, 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 물받이 배수구조와 관련한 구체적인 구성과 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 사시도를 나타낸다. 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조는 상, 하부가 개구된 직육면체 프레임의 형성된 수직부재를 중심으로, 수직부재의 상부는 제어기능을 갖는 시스템 조작부(30)가 설치되고, 수직부재는 다수개의 판 모양의 프레임이 각각의 층으로 하나 이상이 연결되어, 전후좌우 4면과 상, 하방향으로 단위 유닛의 유리수조(50)를 설치하는 다단구조로 이루어져, 최대 4층, 64개의 유리수조가 설치 가능하도록 형성된다.
본 발명은 다층식으로 형성된 집합 건물인 아파트형 입체수조로 각각의 층이 하나의 구조물 유닛으로 나누어지고 각층에는 하나 이상의 유리수조가 각각의 유닛으로 구획화되어 있고 각층의 유닛은 제어부와 자동으로 연결된다. 따라서, 각층에 설치된 수조마다 환경제어가 가능하고, 하나의 수조에서도 수조의 조건을 달리하여 여러 종류의 어류를 수용하여 사육할 수 있으므로 집약된 관리를 요하는 수족관이나 여러 조건의 환경제어가 필요한 실험실 등에서 사용 가능하다.
또한, 전후좌우 4면구조로 한면당 최대 5개 설치할 수 있고, 상,하방향으로 다단구조로 설치되어 집약적으로 사육관리가 가능하므로 공간을 효율적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 수조 한면 전체를 하나의 수조구성할 수 있도록 단위 수조의 크기 조절이 용이하기 때문에 목적별로 인테리어 디자인에 맞게 변형이 가능하다.
특히, 실험실에서 어종별 사육실험을 행하는 경우, 실험 조건별 설정 및 관리의 용이성이 최 우선시되므로 한사람의 연구자가 실험조건을 제어하고 데이터를 분석하는데 적절한 수조의 개수는 한 면당 5개 4층으로 설치하여 최대 64의 수조로 구성되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 수질제어부의 사시도를 나타낸다. 구조부 유닛(10)는 상,하가 개구된 파이프와 같이 내부가 비어있는 직육면체 수직부재구조의 여과조(13), 직육면체 프레임의 중심을 에워싸는 구조로 형성된 주수부(12), 여과조 하부에 다수개의 판모양의 프레임이 결합 연결되어 상광하협의 계단구조를 이루는 배수부(11)로 이루어진다.
여과조(13)는 사용자의 목적에 따라서 여과조의 위치뿐만 아니라 개수를 달리하여 수조의 중심부와 하부에 여과조를 각각 설치하여 정화능력을 높일 수 있다. 주수부(12)는 파이프와 같이 내부가 비어있는 직육면체 프레임으로 형성되어 여과조의 상부가 주수부의 중심을 관통하는 형태로 에워싸도록 형성되고, 주수부 외벽 측면에는 주수부 프레임 내부에 저장된 깨끗한 사육수를 유리수조로 공급할 수 있도록 한 주수라인(14)이 설치된다.
배수부(11)는 판형태의 프레임으로 이루어진 물받이, 연결판, 배수부 선반이 순차적으로 연결되어 상광하협의 구조를 이루고, 배수부의 전체적 프레임은 전면에서 바라보았을 경우에는 계단구조로 중심을 에워싼 형태를, 상면에서는 중앙이 빈공간을 갖는 직사각형 구조를 갖는다.
물받이는 판 형태의 수직프레임과 수평프레임으로 이루어지고 수평프레임이 여과조 하부와 연결되어 일반적으로 측단면으로 바라보았을 때는 물받이 프레임이 "ㄴ" 자 형태로 여과조를 중심으로 좌, 우에 설치되어 있는 구조를 갖는다. 물받이의 수직 프레임과 여과조는 평행으로 설치되고 그 사이를 물받이 수평프레임이 연결되어 상부가 개구되고 하부가 오목한 공간을 형성하여 유리수조로부터 배수된 사육수를 수집, 배수할 수 있다.
물받이의 수평 프레임에는 수집된 사육수를 외부 또는 여과조로 이동시킬 수 있는 일정 직경을 갖는 통공으로 배수구가 형성될 수 있다. 배수구의 위치나 개수는 수조의 크기에 따라서 자유롭게 조절할 수 있다. 연결판은 판형태의 수직프레임과 수평프레임으로 이루어질 수 있고 연결판의 수평프레임은 물받이와, 수직프레임은 배수선반과 연결되어 두 구성요소를 연결시켜주는 매개체 역할을 한다.
배수부 선반은 연결판의 수직프레임과 수평방향으로 연결되고 배수부 선반의 상측 면에는 다수개의 유리수조가 설치될 수 있는 공간이 마련되며, 하측 면에는 각각의 수조로 광원을 공급할 수 있는 LED조명이 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 수경재배 시스템이 장착된 물받이의 단면도를 나타낸다. 배수부는 다단 구조로 형성되기 때문에 물받이는 상부가 개구되어 있는 오목한 공간의 구조가 형성된다. 유리수조의 배수라인을 통해서 배수된 사육수는 중력에 의해 연결판에 낙차를 발생시키면서 물받이로 이동하고 물받이에는 일정량의 사육수가 수집될 수 있다.
어류사육을 위한 단위 유닛의 유리수조(50)에서 배출되는 사육수는 배수부의 수경재배조로 공급되고 공급되는 사육수의 양은 주수라인에 설치되는 주수밸브를 통해 조절하며, 식물재배조 내에는 식물을 재배할 수 있도록 고형배지여과재가 설치되고, 또한 수위조절을 위한 이중배수장치 설치되어 수경재배조에서 배출되는 정화된 사육수를 배수구를 통해 자동적으로 여과조로 공급함으로서 순환 환경 여과가 가능하도록 한다. 이와 같은 방법에 의하면 사육 어류로부터 발생하는 유기물은 생물적 또는 물리적인 여과를 거치지 않고 부 영양화된 사육수를 여과할 수 있다.
또한, 재배되는 식물에 따라 수경재배조에서 배출된 사육조의 사육수는 막여과 및 침전조를 거친 후 순환펌프를 통해 주수부로 공급되어 어류사육을 위한 단위 유닛의 유리수조(50)로 공급된다.
2중 배수장치는 일정한 길이를 갖는 수위조절파이프와 수위조절 파이프 하단에서 일정거리의 간격을 갖고, 수위조절파이프와 일정공간을 유지하여 외측을 감싸는 배수파이프로 이루어질 수 있다.
2중 배수장치의 수위조절파이프에 연결되는 외측 배수파이프의 내부 바닥은 밀폐되고 배수파이프 몸통의 일부에는 사육수 조절용 통공이 형성되어 수조내의 사육수가 일정수위로 유지될 수 있다. 즉, 사육수 주입구에서 일정 유량의 사육수를 지속적으로 수조에 공급하고 상기 수위조절 파이프를 통해 사육수를 배수시킴으로서 사육수가 일정시간을 주기로 교환될 수 있다.
본 발명의 수경재배시스템은 물받이로 이동한 사육수를 효율적으로 이용하기 위하여 물받이 오목한 공간에 고형배지 여과재와 여과솜을 깔고 수생식물을 생육시키는 구조로 이루어질 수 있다. 또한 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 재배 가능하다.
일반적으로 양식되는 어류는 공급된 배합사료중의 성분을 60~70%정도 소화하여 배설물로 배출하기 때문에 어류의 생육에 사용하고 배출된 사육수에는 다양한 유기물질이 포함되어 있을 뿐만 아니라, 유리수조 외부로 배수될 시에 연결판과 낙차를 발생하면서 산소와 접촉하기 때문에 사육수는 상대적으로 높은 용존산소량을 포함하고 있어 식물에 공급되기에 최적의 조건을 만들 수있다.
야채의 수경재배에 필요한 양분으로는 Ca, Mg, K, N, P, S, Cl, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo등의 영양소가 필요하며 상기의 영양소는 대부분이 사육어류의 사육 배출수 중에 함유되어 있다. 따라서 사육 어류의 종류에 따른 사육수의 성분을 고려하여 대상 생물의 조합을 선택 가능하다.
식물 재배시 식물이 가장 높은 성장률과 상품성을 나타내기 위해 필요한 영양소의 양을 조사함으로서 어류와 식물재배가 동시에 가능한 식물을 선정한다. 식물재배조에서 재배되는 식물은 채소류로 방울토마토, 토마토, 파프리카, 오이, 고추, 딸기, 멜론, 가지, 호박, 상추 중에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 화훼류로 장미, 국화, 거베라, 양란, 분화류, 백합, 카네이션 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있으며, 사육조에서 사육되는 어류와의 상관성을 맞추어 선택가능하다.
즉 본 발명은 어류와 함께 재배(사육)해야 하므로 어류의 서식 환경과 비슷한 범위의 재배조건을 갖추고 있는 품종, 양액과 배설물 등이 사육어류에 피해가 없는 품종 및 어류의 사육수를 배양수로 활용 가능한 품종 등 어류양식과 농작물의 수경재배에 유용하게 활용될 수 있는 품종을 선정하는 것이 중요하다.
주요농작물의 재배 환경 특성
환경요인
품종		 온도
(℃)		 광량
(Klux)		 양액온도
(EC,dS/m)		 용존산소
(ppm/L)		 pH 재배방법
토마토 17~27
(18~25)		 1~70 2.5~3.5 5이상 6.0~6.5 고형배지경
(펄라이트,암면)
상추 15~25
(20~25)		 1.5~25 1.5~2.0 5이상
(8~9)		 5.5~6.5 담액수경
장미 15~27
(18~27)		 3.2~50 1.5~2.2 4.5~7.0
(5.5~6.0)		 고형배지경
(암면)
미나리 10~30
(20~27)		 15~40 1.4~2.0 5.0~7.0 담액수경
국화 15~24
(18~20)		 35~70 1.0~2.4 5.8~6.6 고형배지경
(펄라이트)
또한, 본 발명의 배수부 선반 하측면에 설치되는 LED조명으로 어류성장 뿐만 아니라 식물성장을 위한 광원을 공급할 수 있고 광원의 종류와 세기는 시스템 조작부에서 제어할 수 있다. 배수부 선반의 하측면에는 설치되는 LED조명은 시스템 조작부의 LED 타이머와 연결이 되어 여러 가지의 광원을 각각의 수조로 공급하거나 제어할 수 있다.
통상 수조에 공급되는 광원은 반도체 계열인 통상 LED로 통용되는 발광 다이오우드를 설치하는 것이 적절한데, 발광 다이오우드는 최근 청색이 개발되어 기존의 흰색, 오렌지색, 청자색, 녹색, 빨강색등과 함께 가시광선의 전파장을 자유롭게 표현할 수 있다.
이로부터 본발명의 수경재배 시스템은 어류 양식시 유리수조에서 발생하는 사육수에 포함된 다양한 유기물질들을 식물에게 공급하여 사육수에 함유된 유기물을 친환경적으로 재처리 함으로서 부과적으로 친환경 농산물의 생산을 가능하게 하고, 이와 같은 과정을 통해 정화된 사육수는 다시 어류의 사육수로서 공급 활용하도록 함으로서 어류 양식의 사육수 정화비용 절감과 친환경 농산물의 대량생산이 가능하게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 배관도를 나타낸다. 각각의 유리수조에 공급되는 사육수는 여과조와 여과조에 연결 설치된 모터펌프에 의해 주수라인으로 공급된다. 시스템 조작부의 제어 스위치를 사용자가 조절하면 수조에 공급되는 사육수의 양과 유속량이 입력된 조건으로 주수부의 주수라인을 통해서 시스템 조작부(30)로 이동한다.
시스템 조작부의 제어 스위치를 통해서 목적하고자 하는 사육수의 양과 유속량을 입력하면, 사육수는 입력된 조건에 따라서 주수부로 이동하고 주수부에 설치된 주수라인(14)을 통해서 유리수조에 사육수를 공급시킬 수 있고 각 층마다 CPU제어장치를 설치하여 각 층제어가 가능하다.
일반적으로 유리수조에서 사육수를 배출시킬 수 있는 방법으로는 사육수가 적정수위에 도달하면 배수되는 유리수조 내부에 수위조절 파이프를 설치방법을 선택하여, 물받이에 재배되는 수생생물이 생육하기에 적합한 양의 사육수를 지속적으로 공급받을 수 있다 .
유리수조에서 정화가 필요한 사육수는 배수라인에 의해 유리수조 외부로 배출이 되고, 중력에 의해 사육수는 연결판으로 이동하여 낙차를 일으키며 이동할 수 있다. 물받이로 수집된 사육수는 물받이 바닥에 형성된 배수라인을 통해서 여과조로 이동하여 외부로 배출되거나 다시 정화되어 유리수조로 공급할 수 있다(도 5).
일반적으로 사육수가 수집되는 물받이 프레임은 측단면에서 좌우가 “ㄴ” 자로 형성되어 상, 하 프레임이 대응하는 모서리 부분에 수집된 사육수가 배출되지 않고 장시간 지나게 되면 사육수에 포함된 영양염에 의해 악취가 발생하는 문제점이 생긴다.
따라서, 수집된 사육수가 배수구로 원활하게 배수될 수 있는 구조로 물받이의 프레임을 변형하여 설치할 수 있고 배수구의 위치나 개수 또한 수조의 크기에 따라서 자유롭게 조절할 수 있다. 도 6은 배수구를 변형시킨 기본 실시예로서 물받이의 내측프레임을 배수구에 가까워짐에 따라 1°- 5°의 경사를 갖는 구배가 형성된 구조로 설계하였다.
도 6에는 본 발명의 수경재배시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조의 물받이 배수구조의 변형도를 A, B, C 세가지 타입으로 도시하였다.
Type A는 1개의 배수구를 가지고 물받이 바닥프레임은 여과조를 중심으로 사육수가 한바퀴를 이동하면서 배수될 수 있도록 배수구에 가까워짐에 따라 상,하,좌,우 한 방향으로 경사를 갖는 구배가 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
Type B는 2개의 배수구를 가지고 있는 구조로서 여과조를 중심으로 배수구 일측면으로 칸막이가 형성되어 물받이 내부는 상,하 또는 좌,우로 구획이 나누어질 수 있다. 각 구획에는 칸막이가 형성된 방향과 동일한 방향으로 경사를 가지는 구조로 이루어지고 경사가 시작되는 물받이 바닥에는 배수구가 형성되어 사육수는 중력의 힘에의해 배수가 원활하게 될 수 있다. Type B의 경사는 Type A에 비해 경사 각도가 크기 때문에 수집되는 사육수양이 많거나 배수가 단시간에 이루어져야하는 수조에 설치하는 것이 적절하다.
Type C는 물받이 바닥의 경사 프레임은 Type A와 동일한 구조로 물받이 바닥의 상,하,좌,우 각각의 방향에는 배수구가 형성되어 총 4개의 배수구를 가지고 있는 구조로 Type A와 Type B에서 물받이에 수집되는 사육수의 양보다 배수구를 통해 배수되는 사육수의 양이 적을 시에 물받이 외부로 사육수가 넘치는 문제점을 해결할 수 있다.
전후좌우 방향의 4면에 복수개의 유리수조를 복층으로 설치하여 집약적으로 사육 가능하여 공간 효율성을 높여줄 수 있고, 어류 사육시에 발생되는 오염으로 존재하는 유·무기물질을 식물성장에 필요한 영양성분으로 재활용함으로써 식물재배 단계에서 어류의 양식에 저해되는 부 영양물질들을 분해하여 양분으로 흡수할 수 있기 때문에 사육수를 자연친화적인 방법으로 여과하여 정화할 수 있을 뿐만 아니라 환경 친화적 양식 기술을 제공함으로서 자연 환경 및 지리적 입지 조건에 제한받지 않는 연중 안정적인 유기 농·수산물의 생산 및 공급 체계 구축이 가능하므로 산업상 이용가능성이 있다.
10: 구조물 유닛 11: 배수부
12: 주수부 13: 여과조
14: 주수라인 30: 시스템 조작부
50: 유리수조 40: 수경재배조

Claims (7)

  1. 내부가 비어있고 상, 하부가 개구된 일정 높이를 갖는 다각형 프레임의 수직부재가 중앙에 형성되고; 수직부재를 중심으로 일정 면적을 갖는 수평부재가 전후좌우 4면을 에워싸면서 수평으로 돌출되도록 이루어진 구조물 유닛이 하나 이상의 층으로 적층되며; 수평부재 위에는 수직부재를 중심으로 전후좌우 4면 각각의 방향에 하나 이상의 단위수조가 거치되고; 다각형 프레임의 상부 개구부에는 시스템 제어부가 설치되는 다층식 아파트형 입체수조에 있어서,
    상기 수평부재와 수직부재가 전후좌우 4면으로 둘러싸도록 연결되는 부분에 하부로 오목한 배수로를 형성하여 식물의 수경재배가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조
  2. 제1항에 있어서, 배수로의 오목한 공간에는 고형배지 여과재가 형성되어 식물의 종자를 식생하여 재배하도록 한 것을 특징으로 하는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조
  3. 제2항에 있어서 배수로는 수직부재를 둘러싸며 연결되는 판형태의 수평프레임과 수직프레임이 결합된 상부가 개구되고 하부가 오목한 구조의 계단 모양의 상광하협 형태로 이루어진 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조
  4. 제3항에 있어서, 배수로의 바닥은 배수구에 가까워짐에 따라 1 - 5도의 경사를 갖는 구배가 형성된 구조를 특징으로 하는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조
  5. 제1항에 있어서, 다각형 프레임으로 이루어진 수직부재의 상부에는 단위수조에 사육수를 공급할 수 있는 주수부가 형성되고 상기 주수부에는 사육수의 공급을 조절하는 밸브를 포함하는 주수라인이 설치된 것을 특징으로 하는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조
  6. 제4항에 있어서, 배수로에는 배수 통공이 형성되고 통공에는 일정한 길이를 갖는 수위조절파이프와 수위조절 파이프 하단에서 일정거리의 간격을 갖고, 수위조절파이프와 일정공간을 유지하여 외측을 감싸는 배수파이프로 이루어진 2중 배수장치가 설치된 것을 특징으로 하는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조
  7. 제5항에 있어서, 수경재배를 위한 사육수는 주수부의 주수라인을 통해 사육수가 단위수조로 공급되고, 공급된 사육수는 단위수조의 배수라인을 통해 배수부로 이동하여 수경재배되는 식물에 공급되어 배수통공을 통해 여과조를 거쳐 정화되어 다시 주수부를 통해 순환 공급되는 것을 특징으로 하는 수경재배 시스템이 장착된 다층식 아파트형 입체수조
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