KR102330448B1 - 아쿠아포닉스 스마트팜 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아쿠아포닉스 스마트팜에 관한 것으로, 수용공간이 형성되고, 흡기구와 배기구가 각각 구비되는 하우징과, 흡기구에 구비되어 하우징의 외부 공기를 상기 수용공간의 내부로 강제 유입시키는 흡기부와, 배기구에 구비되어 수용공간의 내부 공기를 하우징의 외부로 강제 배출시키는 배기부와, 수용공간의 상하 방향을 따라 다단으로 이격 위치되고, 물이 수용되는 내부에 작물이 안착되는 다수의 메인 재배수조와, 메인 재배수조의 상부에 구비되고, 외부에서 전달되는 전력에 의해 구동되어 상기 작물로 광을 조사하는 조명부와, 메인 재배수조의 내부로 물을 공급함과 동시에 외부로 배출시켜 물을 설정된 수위로 유지시키는 물 공급부와, 수용공간의 내부에 구비되고, 수용공간으로 온풍 또는 냉풍을 토출시켜 수용공간을 설정온도로 유지시키는 온도 조절부 및, 수용공간의 내부에 구비되고, 수용공간의 내부 습도가 설정 습도 이상인 경우 구동되며, 구동시 발생한 물을 필터부재로 필터링한 후 물 공급부로 전달하는 습도 조절부를 포함한다.
Description
본 발명은 아쿠아포닉스 스마트팜에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아쿠아포닉스 농법으로 작물을 수경 재배할 수 있는 아쿠아포닉스 스마트팜에 관한 것이다.
일반적으로 산업이 발전하고 도시화가 진행되면서 각종 공장이나 주택 및 산업시설 등의 건설로 농경지나 청정지역이 감소하고 있는 추세이고, 농약이나 화학 비료의 무분별한 사용으로 토양이 오염됨에 따라 작물을 청정한 농지에서 재배하는 것이 어려운 실정이며, 농산물의 안전성 문제가 사회적인 문제로 인식되어 제한된 면적에 무농약 작물을 많이 생산할 필요성이 증가하였다.
그런데, 종래의 아쿠아포닉스 재배 시설은 반투명 비닐 또는 투명 유리로 공간을 구획하여 태양광에 의한 복사에너지를 활용하여 작물이 성장하는데 필요한 온도를 확보하고 있으나, 작물의 생육에 필요한 일조량과 온도가 일정하지 않아 작물의 성장 속도와 수확량이 일정하지 않았고, 작물의 성장에 필요한 온도를 일정하게 유지시키는 과정에서 많은 에너지를 사용해야 하므로 경제적인 부담감이 있었다.
본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0129848호(2020년 11월 18일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 아쿠아포닉스 작물 재배장치가 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 통상적으로 태양광을 이용한 단층의 재배수조 방식에서 벗어나, 식물 재배용 인공 광원을 여러 층으로 배열된 재배수조에 작물을 수경 재배할 수 있어 협소한 공간 내에서 다량의 작물을 수확할 수 있고, 작물의 파종부터 수확까지 하나의 공간 내에서 작업이 가능하므로 노동력을 절감할 수 있는 아쿠아포닉스 스마트팜을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 외부의 기후 환경에 관계없이 수용공간의 재배 조건(온도, 습도, 이산화탄소 등)을 일정하게 유지시킬 수 있어 다양한 환경에서 작물을 재배할 수 있고, 양어수조의 수온과 수질(ph, DO, 염도, 암모니아, 아질산염, 질산염)을 실시간으로 모니터링하여 사료 투입량을 자동으로 조절할 수 있고, ph를 자동으로 조절할 수 있어 양어수조의 수질을 용이하게 관리할 수 있는 아쿠아포닉스 스마트팜을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜은 수용공간이 형성되고, 흡기구와 배기구가 각각 구비되는 하우징과, 상기 흡기구에 구비되어 상기 하우징의 외부 공기를 상기 수용공간의 내부로 강제 유입시키는 흡기부와, 상기 배기구에 구비되어 상기 수용공간의 내부 공기를 상기 하우징의 외부로 강제 배출시키는 배기부와, 상기 수용공간의 상하 방향을 따라 다단으로 이격 위치되고, 물이 수용되는 내부에 작물이 안착되는 다수의 메인 재배수조와, 상기 메인 재배수조의 상부에 구비되고, 외부에서 전달되는 전력에 의해 구동되어 상기 작물로 광을 조사하는 조명부와, 상기 메인 재배수조의 내부로 물을 공급함과 동시에 외부로 배출시켜 상기 물을 설정된 수위로 유지시키는 물 공급부와, 상기 수용공간의 내부에 구비되고, 상기 수용공간으로 온풍 또는 냉풍을 토출시켜 상기 수용공간을 설정온도로 유지시키는 온도 조절부 및, 상기 수용공간의 내부에 구비되고, 상기 수용공간의 내부 습도가 설정 습도 이상인 경우 구동되며, 구동시 발생한 물을 필터부재로 필터링한 후 상기 물 공급부로 전달하는 습도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡기부와 상기 배기부와 상기 조명부와 상기 온도 조절부 및 상기 습도 조절부의 구동을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 흡기부와 상기 배기부와 상기 온도 조절부 및 상기 습도 조절부 구동을 온(ON)/오프(OFF) 시킴과 동시에 상기 온도 조절부를 온풍 모드 또는 냉풍 모드로 구동시켜 상기 수용공간의 내부온도를 설정온도로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 메인 재배수조는 1단 높이에 구비되는 제1메인 재배수조 및, 상기 제1메인 재배수조의 상부에 2단 높이 이상으로 이격 위치되는 다수의 제2메인 재배수조를 포함할 수 있으며, 상기 물 공급부는 내부에 물과 물고기가 투입되는 양어수조와, 상기 양어수조를 통해 배출되는 물을 상기 제1메인 재배수조의 내부로 이동시키는 제1연결라인과, 상기 제1메인 재배수조의 내부에 설치되는 펌프와, 상기 펌프에 의해 펌핑된 물을 상향 이동시켜 상기 제2메인 재배수조의 내부로 각각 이동시키는 제2연결라인과, 2단 높이에 위치된 상기 제2메인 재배수조의 물을 하향 이동시켜 상기 제1메인 재배수조의 내부로 이동시키는 제3연결라인과, 3단 높이에 위치된 상기 제2메인 재배수조의 물을 하향 이동시켜 상기 제1메인 재배수조의 내부로 이동시키는 제4연결라인과, 4단 높이 이상에 위치된 상기 제2메인 재배수조의 물을 하향 이동시켜 상기 양어수조의 내부로 이동시키는 하나 이상의 제5연결라인 및, 상기 제2연결라인에 개폐 가능하게 구비되는 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 양어수조로 산소를 공급하기 위한 산소 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인 재배수조는 2단 높이 이상에 위치된 상기 제2메인 재배수조의 일측에 구비되고, 물이 수용되는 내부에 모종이 안착되는 모종 재배수조를 더 포함할 수 있으며, 상기 물 공급부는 상기 제1메인 재배수조의 내부에 설치되는 보조 펌프와, 상기 보조 펌프에 의해 펌핑된 물을 상향 이동시켜 상기 모종 재배수조의 내부로 이동시키는 제1보조 연결라인과, 상기 모종 재배수조의 물을 하향 이동시켜 상기 제1메인 재배수조의 내부로 이동시키는 제2보조 연결라인과, 상기 제2보조 연결라인에 개폐 가능하게 구비되는 보조 밸브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수용공간에 설치되고, 상기 제1연결라인을 따라 이동하는 물에 포함된 고형물을 침전시킨 후에 상기 제1메인 재배수조의 재배공간으로 이동시키기 위한 계류조와, 내부에 물고기 사료가 저장되고, 하단의 배출부가 개폐 가능하게 구비되는 사료 공급부와, 상기 계류조에 저장된 물의 수질을 측정하기 위한 수질 감지부 및, 상기 양어수조의 상부에 위치되고, 내부에 물고기 사료가 저장되며, 하단의 배출부가 개폐 가능하게 구비되는 사료 공급부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 수질 감지부로부터 전달되는 수질 측정 수치가 기준 수치범위를 미달하는 경우 상기 배출부를 개방시켜 사료 배출량을 증가시는 반면, 상기 수질 감지부로부터 전달되는 수질 측정 수치가 기준 수치범위를 초과하는 경우 상기 배출부를 폐쇄시켜 사료 배출량을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 수용공간에 구비되고, 내부에 고체 이산화탄소(carbon dioxide)가 투입되도록 공간부가 형성되는 하우징 및, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 하우징의 일측에 개폐 가능하게 구비되는 도어부가 구비된 이산화탄소 공급부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 조명부가 점등되는 경우 상기 도어부를 개방시켜 고체 이산화탄소를 공기중으로 노출시키고, 상기 조명부가 소등되는 경우 상기 도어부를 폐쇄시켜 고체 이산화탄소와 공기가 접촉되지 않도록 차단할 수 있다.
본 발명은 여러 층으로 배열된 재배수조에 작물을 수경 재배할 수 있어 협소한 공간 내에서 다량의 작물을 수확할 수 있고, 작물의 파종부터 수확까지 하나의 공간 내에서 작업이 가능하므로 노동력을 절감할 수 있으며, 습도 조절 과정에서 발생된 물일 재사용할 수 있어 물 사용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 고순도의 산소를 재배수조로 공급할 수 있어 별도의 여과 구조 없이 수경 재배 환경을 조성할 수 있고, 흡기부와 배기부의 회전속도 조절을 통해 수용공간의 온도를 설정온도로 유지시킬 수 있어 에너지 사용량을 절감할 수 있으며, 수용공간의 내부 온도가 균일하게 유지되므로 작물의 성장 속도를 일정하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 외부의 기후 환경에 관계없이 수용공간의 재배 조건(온도, 습도, 이산화탄소 등)을 일정하게 유지시킬 수 있어 다양한 환경에서 작물을 재배할 수 있고, 양어수조의 수온과 수질(ph, DO, 염도, 암모니아, 아질산염, 질산염)을 실시간으로 모니터링하여 사료 투입량을 자동으로 조절할 수 있고, ph를 자동으로 조절할 수 있어 양어수조의 수질을 용이하게 관리할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 광합성하는 시간(램프가 점등되는 시간)과 광합성 하지 않는 시간(램프가 소등되는 시간)에 따라 고체 이산화탄소를 적절히 기화시켜 광합성의 효율을 증대시킬 수 있고, 습도가 낮을 경우 미스트를 분사시켜 적정 습도를 자동으로 유지시킬 수 있으며, 물고기 사료 투입량을 조절하여 적정 수준의 질산염 농도 유지하여 식물성장의 최적 조건을 자동으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명의 제어부는 하우징의 내/외부 온도를 전송받아 온도 조절부, 흡기부, 배기부를 적절하게 제어하여 하우징의 내부 온도를 자동으로 조절할 수 있고, 하우징의 내/외부 습도를 전송받아 제습기, 미스트 분사기를 적절하게 제어하여 하우징의 내부 습도를 자동으로 조절할 수 있고, 수질 감지부로 부터 ph를 전송받아 사료 공급부의 작동시간을 조정하여 사료 공급량을 자동으로 조절할 수 있고, 이산화탄소 공급부의 기화 시간을 조절하여 이산화탄소 농도를 자동으로 조절할 수 있으며, 수질 감지부로부터 ph 농도를 전송받아 탄산칼슘 공급부, 구연산 공급부를 제어하여 자동으로 ph를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 보여주기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 보여주기 위한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 보여주기 위한 정단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 제1방향에서 보여주기 위한 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜의 재배수조와 조명부를 제1방향에서 보여주기 위한 분리 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 제1방향과 반대되는 제2방향에서 보여주기 위한 측단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜의 재배수조와 조명부를 제1방향과 반대되는 제2방향에서 보여주기 위한 분리 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜에서 각 구성들 간의 연결 관계를 보여주기 위한 블럭도이다.
도 9는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜에 영상 촬영부를 적용한 상태를 보여주기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 보여주기 위한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 보여주기 위한 정단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 제1방향에서 보여주기 위한 측단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜의 재배수조와 조명부를 제1방향에서 보여주기 위한 분리 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 제1방향과 반대되는 제2방향에서 보여주기 위한 측단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜의 재배수조와 조명부를 제1방향과 반대되는 제2방향에서 보여주기 위한 분리 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜에서 각 구성들 간의 연결 관계를 보여주기 위한 블럭도이다.
도 9는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜에 영상 촬영부를 적용한 상태를 보여주기 위한 블럭도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 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.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 보여주기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 보여주기 위한 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 보여주기 위한 정단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 제1방향에서 보여주기 위한 측단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜의 재배수조와 조명부를 제1방향에서 보여주기 위한 분리 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜을 제1방향과 반대되는 제2방향에서 보여주기 위한 측단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜의 재배수조와 조명부를 제1방향과 반대되는 제2방향에서 보여주기 위한 분리 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜에서 각 구성들 간의 연결 관계를 보여주기 위한 블럭도이며, 도 9는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜에 영상 촬영부를 적용한 상태를 보여주기 위한 블럭도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜은 하우징(100)과, 흡기부(200)와, 배기부(300)와, 메인 재배수조(400)와, 조명부(500)와, 물 공급부(600)와, 온도 조절부(700)와, 습도 조절부(800) 및, 제어부(900)를 포함한다.
하우징(100)은 내부에 일정 넓이의 수용공간(110)이 형성되고, 하우징(100)의 양측에는 공기가 유입 및 유출될 수 있도록 흡기구(110)와 배기구(120)가 각각 형성된다. 흡기구(110)와 배기구(120)는 수용공간(110)의 내부와 하우징(100)의 외부를 수평하게 연통시킬 수 있고, 흡기구(110)와 배기구(120)를 양측에 나란하게 위치시킬 수 있다.
여기서, 하우징(100)은 내부에 수용공간(101)이 형성된 건축물, 컨테이너 구조물 등을 이용할 수 있고, 양측으로 길이를 갖는 직육면체 등의 형상을 가질 수 있으나, 하우징(100)의 형상은 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하다. 또한 하우징(100)의 두께 내에는 단열층(미도시)이 구비될 수 있고, 단열층의 내부에는 단열부재(미도시)가 구비될 수 있다.
흡기부(200)는 외부의 공기를 하우징(100)의 흡기구(110)를 통해 수용공간(101)으로 공기를 유입시키기 위한 것으로, 흡기구(110)의 내부에 형성시킨 수평 회전중심을 기준으로 회전 가능한 회전 날개(미도시) 및, 회전 날개의 회전중심으로 회전력을 전달하는 송풍 모터(미도시)로 구비될 수 있다. 송풍 모터는 별도의 조작 스위치(미도시) 또는 후술될 제어부(900)에 의해 구동이 제어될 수 있다. 또한 흡기부(200)에는 헤파 필터(Hepa Filter, 미도시)가 더 설치될 수 있고, 헤파 필터를 이용해 병충해 및 초미세먼지 등을 필터링한 후 수용공간(101)으로 공급할 수 있다.
배기부(300)는 수용공간(101)의 공기를 하우징(100)의 배기구(120)를 통해 외부로 배출시키기 위한 것으로, 배기구(120)의 내부에 형성시킨 수평 회전중심을 기준으로 회전 가능한 회전 날개(미도시) 및, 회전 날개의 회전중심으로 회전력을 전달하는 송풍 모터(미도시)로 구비될 수 있다. 송풍 모터는 별도의 조작 스위치(미도시) 또는 후술될 제어부(900)에 의해 구동이 제어될 수 있다. 또한 배기부(300)는 개폐 가능한 셔터(미도시)가 장착될 수 있고, 셔터를 자동으로 개방시켜 수용공간(101)의 내부 공기를 하우징(100)의 외부로 배출시킬 수 있으며, 셔터를 폐쇄시키는 경우는 병충해, 미세먼지 등이 수용공간(101)으로 유입되지 않도록 차단할 수 있다.
하우징(100)의 전면에는 출입구(130)가 형성되고, 출입구(130)에는 개폐 가능한 출입 도어(130)가 구비될 수 있다. 출입 도어(130)는 일측이 수직 회전중심을 기준으로 회동 가능하게 연결되고, 반대되는 타측이 회동 개폐 가능하게 구비될 수 있다.
여기서, 출입 도어(130)의 양면에는 관리자가 손으로 개폐시키기 위한 조작 레버 등이 구비될 수 있고, 출입 도어(130)의 일측에는 조작 레버의 회전과 연동하여 출입 도어(130)를 잠금 또는 잠금 해지 상태로 전환되는 잠금부재(미도시)가 구비될 수 있다.
또한, 수용공간(101)의 일측 벽면에는 공기 토출부(150)가 구비될 수 있고, 공기 토출부(150)는 출입구(130)의 상부에서 하방으로 공기를 수직하게 토출시킨다. 여기서 공기 토출부(150)는 출입구(130)의 상부에 위치되고, 하부에 토출구가 형성되는 본체(미도시)와, 본체의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전팬(미도시) 및, 회전팬의 회전중심에 회전력을 전달하는 구동부(미도시)가 구비될 수 있다. 이와 같은 공기 토출부(130)는 출입구(130)가 개방되는 경우 외부의 병해충 등이 수용공간(101)으로 유입되지 않도록 차단할 수 있다.
아울러, 수용공간(101)의 상부에는 하부로 광을 확산시키기 위한 하나 이상의 천정등(30W 등, 180) 및, 수용공간(101)에 구비되어 전원 잭(미도시) 등을 연결시키기 위한 콘센트(200V 등, 미도시)가 구비될 수 있다. 천정등(180)은 형광등, 엘이디(LED: Light-Emitting Diode) 등을 선택적으로 사용할 수 있고, 별도의 조작 스위치(미도시) 또는 후술될 제어부(900)에 의해 구동이 제어될 수 있다.
메인 재배수조(400)는 작물(10)을 수경 방식을 이용해 재배하기 위한 것으로, 수용공간(101)의 상하 방향을 따라 다단으로 이격 위치되고, 내부의 재배공간(401)에 물(W)이 수용되며, 재배공간(401)의 상부에는 다수의 작물(10)의 하단이 삽입된 상태로 안착된다. 여기서 메인 재배수조(400)는 수용공간(101)의 양측으로 길이를 가질 수 있고, 재배공간(401)의 폭방향과 길이방향을 따라 작물(10)이 다수로 배열될 수 있다.
그리고, 재배공간(401)의 상부에는 덮개(402)가 수평하게 설치될 수 있고, 덮개(402)에는 작물(10)의 하단이 삽입되도록 다수의 삽입홀(411)이 상하로 관통될 수 있다. 이 경우 삽입홀(411)은 덮개(402)의 폭방향과 길이방향을 따라 다수로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메인 재배수조(400)는 1단 높이에 구비되고, 내부에 재배공간(401)이 형성되는 제1메인 재배수조(410) 및, 제1메인 재배수조(410)의 상부에 2단 높이 이상으로 이격 위치되고, 내부에 재배공간(401)이 형성되는 다수의 제2메인 재배수조(420)를 포함할 수 있다. 또한 메인 재배수조(400)는 2단 이상의 높이에 위치된 제2메인 재배수조(420)의 일측에 구비되고, 물(W)이 수용되는 내부에 모종(11)이 안착되는 모종 재배수조(430)를 더 포함할 수 있다.
제1메인 재배수조(410)는 작물(10)을 수경 재배하기 위한 것으로, 메인 재배수조(400)의 최하층에 위치되고, 내부의 재배공간(401)으로 물(W)이 공급되며, 제1메인 재배수조(410)의 재배공간(401)으로 공급된 물(W)은 후술될 물 공급부(600)에 의해 제2메인 재배수조(420)와 모종 재배수조(430)의 재배공간(401)으로 순환될 수 있다.
제2메인 재배수조(420)는 작물(10)을 수경 재배하기 위한 것으로, 제1메인 재배수조(410)의 상부에 다단으로 이격 위치되고, 도 4와 6에서처럼 2단에서 6단까지 배열될 수 있으나, 제2메인 재배수조(420)의 단수는 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하다.
모종 재배수조(430)는 모종(11)을 수경 재배하기 위한 것으로, 모종 재배수조(430)는 2단 이상의 높이에 위치된 제2메인 재배수조(420)의 일측에 구비되고, 제2메인 재배수조(420)의 길이방향 일측에 동일 높이로 위치될 수 있으며, 모종 재배수조(430)는 제2메인 재배수조(420)의 길이방향을 따라 길이를 가질 수 있다. 여기서 모종 재배수조(430)의 높이, 개수, 위치 등은 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하다.
이와 같은 메인 재배수조(400)는 수용공간(101)의 일측에 설치되고, 상하 방향을 따라 다단으로 이격 위치되는 제1그룹과, 제1그룹과 마주하는 수용공간(101)의 일측에 설치되고, 상하 방향을 따라 다단으로 이격 위치되는 제2그룹으로 구비될 수 있다. 이 경우 메인 재배수조(400)의 제1그룹과 제2그룹의 사이에는 관리자가 통행할 수 있도록 통로가 형성될 수 있고, 통로의 일측은 출입구(130)와 연결될 수 있다.
그리고, 메인 재배수조(400)는 설치 프레임(420)에 의해 수용공간(101)에 다단으로 설치될 수 있다. 설치 프레임(420)은 하단이 수용공간(101)의 바닥면에 안착된 상태로 설치될 수 있고, 설치 프레임(420)의 상하 방향을 따라 다수의 선반(421)이 수평하게 설치될 수 있으며, 메인 재배수조(400)는 설치 프레임(420)의 선반(421)에 안착된 상태로 설치될 수 있다.
예를 들어, 메인 재배수조(400)를 제1그룹과 제2그룹으로 적용하는 경우 설치 프레임(420)은 수용공간(101)의 양측에 각각 설치될 수 있고, 설치 프레임(420)들의 사이에는 관리자가 통행할 수 있도록 통로가 형성될 수 있다.
또한, 메인 재배수조(400)와 수용공간(101)의 측벽 사이에는 공기를 상부로 이동시키기 위한 제1공기 순환부(160)가 구비될 수 있다. 제1공기 순환부(160)는 메인 재배수조(400)의 길이방향과 상하 방향을 따라 다수가 이격된 상태로 설치될 수 있다. 여기서 제1공기 순환부(160)는 상부에 토출구가 형성되는 본체와, 본체의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전팬 및, 회전팬의 회전중심에 회전력을 전달하는 구동부가 구비될 수 있다.
이와 같은 제1공기 순환부(160)는 차가운 공기를 상부로 이동시켜 수용공간(101)의 하부와 상부의 온도를 일정하게 유지시키는 역할을 하며, 제2공기 순환부(160)는 상부의 공기를 여러 방향으로 이동시키는 역할을 하므로 수용공간(101)의 온도를 균일하게 유지시킬 수 있다.
이와 함께, 수용공간(101)의 상부에는 공기를 수직 또는 하향 경사지게 송풍하기 위한 제2공기 순환부(170)가 구비될 수 있다. 제2공기 순환부(170)는 하부에 토출구가 형성되는 본체와, 본체의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전팬 및, 회전팬의 회전중심에 회전력을 전달하는 구동부가 구비될 수 있다.
조명부(500)는 메인 재배수조(400)의 상부에서 작물(10)로 광(光)을 조사하기 위한 것으로, 외부에서 전달되는 전력에 의해 하부로 광을 조사할 수 있고, 메인 재배수조(500)들의 상부에 이격 위치된 상태에서 하부로 광을 조사하며, 설치 프레임(420)을 적용하는 경우 선반(421)의 하부에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조명부(500)는 메인 재배수조(400)의 상부에 설치되고, 외부에서 전력이 공급되는 회로기판(510) 및, 회로기판(520)의 하부에 실장되어 하부로 광을 조사하는 하나 이상의 램프(520)로 구비될 수 있다. 램프(520)는 형광등, 엘이디(LED: Light-Emitting Diode) 등을 선택적으로 사용할 수 있고, 조명부(500)는 별도의 조작 스위치(미도시) 또는 후술될 제어부(900)에 의해 구동이 제어될 수 있으며, 별도의 조작 스위치(미도시) 또는 후술될 제어부(900)에 의해 구동이 제어될 수 있다.
물 공급부(600)는 메인 재배수조(400)의 내부로 물(W)을 공급함과 동시에 외부로 배출시켜 물(W)을 설정된 수위로 유지시키기 위한 것으로, 물 공급부(600)는 별도의 조작 스위치(미도시) 또는 후술될 제어부(900)에 의해 구동이 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물 공급부(600)는 내부에 물(W)과 물고기가 투입되는 양어수조(610)와, 양어수조(610)를 통해 배출되는 물(W)을 제1메인 재배수조(410)의 내부로 이동시키는 제1연결라인(620)과, 제1메인 재배수조(410)의 내부에 설치되는 펌프(630)와, 펌프(630)에 의해 펌핑된 물을 상향 이동시켜 제2메인 재배수조(420)의 내부로 각각 이동시키는 제2연결라인(640)과, 2단 높이에 위치된 제2메인 재배수조(420)의 물(W)을 하향 이동시켜 제1메인 재배수조(410)의 내부로 이동시키는 제3연결라인(650)과, 3단 높이에 위치된 제2메인 재배수조(420)의 물(W)을 하향 이동시켜 제1메인 재배수조(410)의 내부로 이동시키는 제4연결라인(660)과, 4단 높이 이상에 위치된 제2메인 재배수조(420)의 물(W)을 하향 이동시켜 양어수조(610)의 내부로 이동시키는 하나 이상의 제5연결라인(670) 및, 제2연결라인(640)에 개폐 가능하게 구비되는 하나 이상의 밸브(680)를 포함할 수 있다.
또한, 물 공급부(600)는 모종 재배수조(430)의 내부에 설치되는 보조 펌프(691)와, 보조 펌프(691)에 의해 펌핑된 물(W)을 상향 이동시켜 모종 재배수조(430)의 내부로 이동시키는 제1보조 연결라인(692)과, 모종 재배수조(430)의 물(W)을 하향 이동시켜 제1메인 재배수조(410)의 내부로 이동시키는 제2보조 연결라인(693)과, 제2보조 연결라인(693)에 개폐 가능하게 구비되는 보조 밸브(694)를 포함할 수 있다.
양어수조(610)는 수용공간(101)의 일측에 설치될 수 있고, 내부에서 물고기가 생육할 수 있도록 일정 넓이의 저장공간이 형성되고, 저장공간의 내부에 물(W)이 일정 수위로 저장된다. 여기서 양어수조(610)의 일측에는 외부에서 물(W)이 공급되도록 물 공급라인이 연결될 수 있고, 물 공급라인에는 물(W)의 이동을 개폐시키기 위한 조절 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
그리고, 양어수조(610)에는 저장공간으로 순도 90%의 산소를 공급하기 위한 산소 공급부(611)가 더 연결될 수 있고, 산소 공급부(611)는 연결라인에 의해 양어수조(610)의 저장공간과 연결될 수 있다. 즉 90% 이상 고순도 산소를 메인 재배수조(400)의 재배공간(401)으로 공급할 수 있어 물 속의 호기성 미생물을 증식시킬 수 있고, 물 속에 함유된 소량의 고형물(물고기 배설물, 사료 찌꺼기 등)을 대부분 분해시킬 수 있다.
제1연결라인(620)은 양어수조(610)를 통해 배출되는 물(W)을 제1메인 재배수조(410)의 내부로 이동시키기 위한 것으로, 제1연결라인(620)의 길이방향 일측이 양어수조(610)의 저장공간에 연결되고, 반대되는 타측이 제1메인 재배수조(410)의 재배공간(401)으로 연결될 수 있다. 여기서 제1연결라인(620)에는 물(W)을 제1메인수조(410) 방향으로 펌핑하기 위한 펌프(미도시)가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜은 도 4와 도 6에서처럼 수용공간(101)에 설치되고, 제1연결라인(620)을 따라 이동하는 물(W)에 포함된 고형물을 침전시킨 후에 제1메인 재배수조(410)의 재배공간(401)으로 이동시키기 위한 계류조(695)를 더 포함할 수 있다. 계류조(695)는 하단이 수용공간(101) 바닥면에 안착된 상태로 설치될 수 있고, 계류조(695)의 내부에는 고형물이 침전될 수 있는 일정 넓이의 저장공간이 형성된다. 이 경우 제1연결라인(620)은 양어수조(610)의 저장공간과 계류조(695)를 연결시키는 1차측 제1연결라인(620)과, 계류조(695)의 저장공간과 제1메인 재배수조(410)의 재배공간(401)을 연결시키는 2차측 제1연결라인(620)으로 구분될 수 있다.
1차측 제1연결라인(620)은 길이방향 양측이 양어수조(610)의 저장공간과 계류조(695)의 저장공간에 각각 연결되고, 2차측 제1연결라인(620)은 길이방향 양측이 계류조(695)의 저장공간과 제1메인 재배수조(410)의 재배공간(401)에 각각 연결될 수 있다.
따라서, 제1연결라인(620)을 따라 제1메인 재배수조(410)의 재배공간(401)으로 이동하는 물(W)에 함유된 고형물을 계류조(695)의 저장공간으로 침전시킴으로써, 고형물이 제거된 물(W)을 제1메인 재배수조(410)로 공급할 수 있으며, 양어수조(610)로 공급되는 물(W)은 계류조(695)로 이동되어 일정한 수위로 유지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜은 도 4, 6, 8, 9에서처럼 수용공간(101)의 내부에는 후술될 제어부(900)에 의해 구동이 제어되고, 계류조(695)의 저장공간으로 탄산칼슘(CaCO3)을 선택적으로 투입시키기 위한 탄산칼슘 공급부(696) 및, 후술될 제어부(900)에 의해 구동이 제어되고, 계류조(695)의 저장공간으로 구연산(Citric acid)을 선택적으로 투입시키기 위한 구연산 공급부(697)를 더 포함할 수 있다.
탄산칼슘 공급부(696)는 일측이 수용공간(101)의 내부 또는 설치 프레임(440)의 일측에 고정적으로 연결될 수 있고, 탄산칼슘 공급부(696)의 일측(하부 등)은 탄산칼슘(CaCO3)을 투입시킬 수 있도록 개폐 가능하게 구비될 수 있으며, 탄산칼슘 공급부(696)의 배출부는 제어부(900)에 의해 개폐 상태가 가변적으로 제어될 수 있다. 이 경우 제어부(900)에는 기준 ph 수치범위(ph 5.5 ~ 6.5)가 기설정될 수 있다.
예를 들어, 후술될 제어부(900)는 후술될 수질 감지부(612)로부터 전달되는 ph 측정 수치가 5.5 미만으로 내려가는 경우, 탄산칼슘 공급부(696)의 배출부를 선택적으로 개방시켜 탄산칼슘(CaCO3)을 12시간에 2g씩 계류조(695)의 저장공간으로 투입시킬 수 있으며, 계류조(695)에 저장된 물(W)의 ph가 5.5~6.5로 유지되는 경우 탄산칼슘 공급부(696)의 배출부를 폐쇄시킬 수 있다. 즉 ph를 자동으로 조절할 수 있어 양어수조(610)에 저장된 물(W)의 수질을 용이하게 관리할 수 있다.
구연산 공급부(697)는 일측이 수용공간(101)의 내부 또는 설치 프레임(440)의 일측에 고정적으로 연결될 수 있고, 구연산 공급부(697)의 일측(하부 등)은 구연산(Citric acid)을 투입시킬 수 있도록 개폐 가능하게 구비될 수 있으며, 구연산 공급부(697)의 배출부는 제어부(900)에 의해 개폐 상태가 가변적으로 제어될 수 있다. 이 경우 제어부(900)에는 기준 ph 수치범위(ph 5.5~6.5)가 기설정될 수 있다.
예를 들어, 후술될 제어부(900)는 후술될 수질 감지부(612)로부터 전달되는 ph 측정 수치가 6.5 이상으로 올라가는 경우, 구연산 공급부(697)의 배출부를 선택적으로 개방시켜 구연산(Citric acid)을 12시간에 2g씩 계류조(695)의 저장공간으로 투입시킬 수 있으며, 계류조(695)에 저장된 물(W)의 ph가 5.5~6.5로 유지되는 경우 구연산 공급부(697)의 배출부를 폐쇄시킬 수 있다. 즉 ph를 자동으로 조절할 수 있어 양어수조(610)에 저장된 물(W)의 수질을 용이하게 관리할 수 있다.
제2연결라인(640)은 도 4와 6에서처럼 하단이 펌프(630)와 연결되고, 상단이 상부로 연장된 후 다수로 분기되어 제2메인 재배수조(420)의 측부에 각각 연결될 수 있으며, 제2연결라인(640)의 분기된 라인 상에 밸브(680)가 개폐 가능하게 각각 설치될 수 있다.
펌프(630)는 도 4와 6에서처럼 제1메인 재배수조(410)의 재배공간(401)으로 공급된 물(W)을 제2메인 재배수조(420)의 재배공간(401)으로 펌핑하기 위한 것으로, 24시간 동안 연속적으로 구동될 수 있고, 펌프(630)의 펌핑 압력에 의해 제1메인 재배수조(410)에 수용된 물(W)이 제2연결라인(640)을 따라 이동된 후 분기되어 제2메인 재배수조(420)의 내부로 공급될 수 있다.
보조 펌프(691)는 도 4에서처럼 제1메인 재배수조(410)의 재배공간(401)으로 공급된 물(W)을 모종 재배수조(430)의 재배공간(401)으로 펌핑하기 위한 것으로, 1일 동안 기설정된 시간동안 2회 구동될 수 있으나, 보조 펌프(691)의 구동 시간과 횟수는 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하고, 보조 펌프(691)의 펌핑 압력에 의해 제1메인 재배수조(410)에 수용된 물(W)이 제1보조 연결라인(692)을 따라 이동된 후 모종 재배수조(430)의 내부로 공급될 수 있다.
온도 조절부(700)는 수용공간(101)의 내부 온도를 설정온도로 유지시키기 위한 것으로, 수용공간(101)의 내부에 구비되고, 수용공간(101)으로 온풍 또는 냉풍을 토출시켜 수용공간(101)을 설정온도로 유지시킨다. 여기서 온도 조절부(700)는 후술될 제어부(900)의 구동 제어에 의해 온(ON)/오프(OFF)되거나 냉풍 모드 또는 온풍 모드로 전환될 수 있다.
이를 위한 온도 조절부(700)는 냉풍 모드로 구동시 물의 기화열을 이용하게 공기를 차갑게 냉각시키고, 온풍 모드로 구동시 발열체(미도시)를 가열시켜 공기를 따듯하게 가열하며, 송풍팬(미도시)을 이용해 냉풍 또는 온풍을 수용공간(101)으로 토출시키는 구조를 이용할 수 있으나, 온도 조절부(700)는 필요에 따라 다양한 구조를 선택적으로 사용할 수 있다.
습도 조절부(800)는 수용공간(101)의 내부습도를 설정습도(60 ~ 70% 등)로 유지시키기 위한 것으로, 수용공간(101)의 내부에 구비되고, 수용공간(101)의 내부습도가 설정습도 이상인 경우 구동되며, 구동시 발생한 응축수를 필터부재(810)로 필터링한 후 상기 물 공급부(600)로 양어수조(610)로 전달한다. 여기서 습도 조절부(800)는 연결라인에 의해 양어수조(610)와 연결될 수 있고, 후술될 제어부(900)에는 기준습도가 기설정될 수 있다.
이를 위한 습도 조절부(800)는 도 8과 9에서처럼 수용공간(101)에 구비되고, 수용공간(101)의 내부습도가 설정습도 이상인 경우 구동되며, 구동시 발생한 응축수를 필터부재(810)로 필터링한 후 상기 물 공급부(600)로 양어수조(610)로 전달하는 제습기(820) 및, 수용공간(101)의 내부(천장 등)에 구비되고, 제습기(820)로부터 전달되는 미스트를 수용공간(101)의 내부로 분사하기 위한 미스트 분사기(830)를 포함할 수 있다.
제습기(820)는 압축기(미도시)의 냉매 사이클을 통해 발열기(미도시)가 가열되고, 냉각기(미도시)는 차가워지는 구조를 가질 수 있고, 흡열기(미도시)에 공기를 통과시켜 응결된 공기중의 수분을 모아 양어수조(610)의 내부로 이동시킬 수 있다. 이때 수분이 제거된 건조한 공기는 외부로 배출되고, 필터부재(810)는 연결라인을 따라 이동되는 물(W)을 필터링하면서 통과시키며, 필터부재(810)는 물(W)에 함유된 이물질을 필터링하기 위한 여과 구조를 선택적으로 사용할 수 있다.
미스트 분사기(830)는 제습기(820)와 별도의 연결라인(배관 등)에 의해 연결된 상태로 수용공간(101)의 내부에 하나 이상의 개수로 설치될 수 있고, 일측에 다수의 분사홀이 형성된 노즐 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 수용공간(101)의 내부 습도가 기설정된 기준습도(50%)보다 낮은 경우, 미스트 분사기(830)를 통해 미스트가 분사될 수 있고, 수용공간(101)의 내부 습도가 기설정된 기준습도를 유지하는 경우 미스트 분사기(830)의 미스트 분사 동작을 중지시킬 수 있다. 즉 습도 조절부(800)의 미스트 분사 동작을 통해 수용공간(101)의 내부 습도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
제어부(900)는 흡기부(200)와 배기부(300)와 조명부(500)와 온도 조절부(700) 및 습도 조절부(800)의 구동을 제어하기 위한 것으로, 제어부(900)는 흡기부(200)와 배기부(300) 및 온도 조절부(700)의 구동을 온(ON)/오프(OFF) 시킴과 동시에 온도 조절부(700)를 온풍 모드 또는 냉풍 모드로 구동시켜 수용공간(101)의 내부온도를 설정온도로 유지시킨다.
여기서, 제어부(900)에는 관리자가 조작 가능하도록 조작부(910)가 전기적으로 연결될 수 있다. 조작부(910)에는 흡기부(200)와 배기부(300)와 조명부(500)와 온도 조절부(700) 및 습도 조절부(800)를 제어하기 위한 조작 스위치(미도시)가 구비될 수 있고, 조작부(910)에는 각종 정보(온도, 습도 등)를 표시하기 위한 표시부(미도시)가 구비될 수 있다.
그리고, 제어부(900)에는 수용공간(101)의 내부온도를 감지하기 위한 온도 감지부(온도 센서 등, 920) 및, 수용공간(101)의 내부습도를 감지하기 위한 습도 감지부(습도 센서 등, 930)이 전기적으로 연결될 수 있고, 제어부(900)에는 관리자가 보유한 단말기(스마트폰 등, 20)와 무선 통신을 위한 통신모듈(940)이 구비될 수 있으며, 통신모듈(940)은 블루투스(bluetooth), 와이파이(wifi) 등의 근거리 무선 통신(near field communication) 방식을 사용할 수 있다. 즉 관리자는 무선통신 방식을 이용해 제어부(900)의 구동을 제어할 수 있으며, 제어부(900)의 구동 제어를 통해 흡기부(200)와 배기부(300)와 온도 조절부(700) 및 습도 조절부(800)의 구동을 원격으로 제어할 수 있다.
또한, 제어부(900)에는 도 9에서처럼 메인 재배수조(400)의 작물(10)과 모종(11)을 촬영하기 위한 촬영 용공간(101)의 내부를 촬영할 수 있는 영상 촬영부(950)가 전기적으로 더 연결될 수 있다. 영상 촬영부(950)는 메인 재배수조(400)의 상부를 촬영하기 위해 다수가 서로 다른 높이에 이격된 상태로 설치될 수 있고, 영상 촬영부(950)는 메인 재배수조(400)의 상부 또는 측부에서 작물(10)과 모종(11)을 촬영할 수 있으나, 영상 촬영부(950)의 설치 위치, 촬영 방향 등은 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하다. 즉 제어부(900)는 영상 촬영부(950)에 의해 촬영된 영상을 관리자의 단말기(20)로 전달할 수 있고, 관리자는 자신이 보유한 단말기의 화면을 통해 표시되는 영상을 육안으로 확인할 수 있어 작물(10)과 모종(11)의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
이와 같은 제어부(900)는 05시 ~ 21시에 조명부(500)의 램프(520)를 점등시키고, 21시 ~ 05시에 조명부(500)의 램프(520)를 점멸시킬 수 있다. 05시 ~ 21시 구간에는 조명부(500)에서 28~29도의 열이 발산되어 수용공간(101)의 내부온도가 상승되고, 작물(10)의 광합성 작용으로 인해 내부 습도가 80% 이상으로 올라가게 된다.
예를 들어, 하우징(100)의 외부온도가 O도 이하인 경우, 제어부(900)는 흡기부(200)와 배기부(300)의 구동을 오프(OFF)시키고, 온도 조절부(700)를 온풍 모드로 구동시켜 수용공간(101)의 내부온도를 설정온도(20도 이상 22도 미만)로 유지시킬 수 있다. 여기서 수용공간(101)의 내부 온도가 20도 이하로 30분 이상 지속되는 경우 흡기부(200)와 배기부(300)의 구동을 오프(OFF)시키고, 온도 조절부(700)를 온풍 모드로 구동시켜 설정온도(20도 이상 22도 미만)로 유지시킬 수 있다.
반면, 하우징(100)의 외부온도가 O도 이상 17도 이하인 경우, 제어부(900)는 흡기부(200)와 배기부(300)의 구동을 온(ON)시키고, 온도 조절부(700)의 구동을 오프(OFF)시킬 수 있으며, 흡기부(200)와 배기부(300)의 회전속도를 가변시키면서 수용공간(101)의 내부온도를 설정온도로 유지시킬 수 있다. 여기서 수용공간(101)의 내부온도가 22도 이상으로 30분 이상 지속되는 경우 흡기부(200)와 배기부(300)의 구동을 오프(OFF)시키고, 온도 조절부(700)를 냉풍 모드로 구동시켜 설정온도(20도 이상 22도 미만)로 유지시킬 수 있다.
그리고, 외부온도가 17도 이상인 경우, 제어부(900)는 흡기부(200)와 배기부(300)의 구동을 오프(OFF)시키고, 온도 조절부(700)를 냉풍 모드로 구동시켜 수용공간(101)의 내부온도를 설정온도(20도 이상 22도 미만)로 유지시킬 수 있다.
또한, 수용공간(101)의 내부습도가 70% 이상일 경우, 제어부(900)는 습도 감지부(930)의 구동을 온(ON) 상태로 전환시켜 수용공간(101)의 내부습도를 설정습도로 유지시킬 수 있고, 수용공간(101)의 내부습도가 50% 이하 경우, 제어부(900)는 습도 감지부(930)의 구동을 오프(OFF) 상태로 전환시켜 수용공간(101)의 내부습도를 설정습도로 유지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜은 도 8과 9에서처럼 계류조(695)의 저장공간에 저장된 물(W)의 수질을 측정하기 위한 수질 감지부(612)와, 양어수조(610)의 상부에 위치되고, 내부에 물고기 사료가 저장되며, 하단의 배출부가 개폐 가능하게 구비되는 사료 공급부(613)를 더 포함할 수 있다. 배출부는 회전중심을 기준으로 회동 개폐되는 도어(미도시) 및, 외부에서 전달되는 전력에 의해 구동되고, 도어의 회전중심으로 회전력을 전달하는 모터(미도시) 등으로 구성될 수 있으나, 배출부는 필요에 따라 다양한 구조를 선택적으로 사용할 수 있다.
수질 감지부(612)는 계류조(695)의 상부에 일정 높이로 거치될 수 있고, 하단의 수질 감지 센서가 저장공간의 내부에 삽입된 상태로 구비될 수 있으며, 수질 감지 센서에서 측정된 수질 측정 수치(ph, DO, 염도, 암모니아, 아질산염, 질산염 등)를 전달할 수 있다.
사료 공급부(613)는 일측이 수용공간(101)의 내부 또는 설치 프레임(440)의 일측에 고정적으로 연결될 수 있고, 사료 공급부(613)의 일측은 사료를 투입시킬 수 있도록 개폐 가능하게 구비될 수 있으며, 사료 공급부(613)의 배출부는 제어부(900)에 의해 개폐 상태가 가변적으로 제어될 수 있다. 이 경우 제어부(900)에는 기준 수치범위가 기설정될 수 있다.
예를 들어, 제어부(900)는 수질 감지부(612)로부터 전달되는 수질 측정 수치가 기준 수치범위를 미달하는 경우 사료 공급부(613)의 배출부를 개방시켜 사료 배출량을 증가시는 반면, 수질 감지부(612)로부터 전달되는 수질 측정 수치가 기준 수치범위를 초과하는 경우 사료 공급부(613)의 배출부를 폐쇄시켜 사료 배출량을 감소시킬 수 있다. 즉 제어부(900)는 수질 감지부(612)로부터 전달되는 수질 측정 수치에 따라 사료 배출량을 가변적으로 조절할 수 있어 계류조(695)에 저장된 물(W)의 수질을 일정하게 유지시킬 수 있다.
즉, 양어수조(610)에 저장된 물(W)의 질산염의 농도는 30~50ppm으로 유지되어야 하는데, 물(W)의 질산염 농도가 30ppm 이하인 경우에는 사료 공급량을 증가시키고, 50ppm 이상인 경우에는 사료 공급량을 감소시키며, 물(W)의 질산염 농도가 30~50ppm인 경우에는 기존 사료 공급향을 유지시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜은 도 8과 9에서처럼 제어부(900)에 전기적으로 연결되는 통신 모듈(미도시) 및, 원격지에서 통신 모듈과 통신망에 의해 연결 가능한 관리 서버(30)를 포함할 수 있으며, 제어부(900)는 수질 감지부(612)로부터 전달되는 수질 측정 수치를 관리 서버(30)에 무선 통신 방식으로 전송할 수 있다.
이때, 제어부(900)에서 전송되는 수질 측정 수치는 관리 서버(30)에 저장될 수 있고, 관리자는 관리 서버(30)로 전송되는 수질 측정 수치를 실시간으로 확인할 수 있으며, 관리자의 원격 제어에 의해 배출부의 개폐 상태를 제어하거나, 제어부(900)의 자동 제어 모드를 이용해 배출부의 개폐 상태를 자동으로 제어할 수 있다. 또한 제어부(900)에서 전송되는 수질 측정 수치는 관리자가 보유한 휴대 단말기(20)로 전송될 수 있고, 관리자는 단말기(20)를 통해 표시되는 수질 측정 수치를 육안으로 확인할 수 있으며, 관리자의 원격 제어에 의해 배출부의 개폐 상태가 제어되거나, 제어부(900)의 자동 제어 모드를 이용해 배출부의 개폐 상태를 자동으로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜은 도 4, 6, 8, 9에서처럼 저장공간에 저장된 물(W)의 온도를 측정하기 위한 수온 감지부(614)를 더 포함할 수 있다. 수온 감지부(614)는 계류조(695)의 상부에 일정 높이로 거치될 수 있고, 하단의 수온 감지 센서가 저장공간의 내부에 삽입된 상태로 구비될 수 있으며, 수온 감지 센서에서 측정된 온도는 제어부(900)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜은 도 4, 6, 8, 9에서처럼 제어부(900)에 의해 구동이 제어되고, 수용공간(101)의 내부로 이산화탄소를 토출시키기 위한 이산화탄소 공급부(960)를 더 포함할 수 있다. 이산화탄소 공급부(960)는 수용공간(101)에 구비되고, 내부에 고체 이산화탄소(carbon dioxide)가 투입되도록 공간부가 형성되는 하우징 및, 하우징의 일측에 개폐 가능하게 구비되는 도어부를 포함할 수 있다. 여기서 하우징은 투명한 소재로 구비될 수 있다.
공기 중의 평균 이산화탄소 농도는 약400ppm이다. 외부와 차단된 구조의 수용공간(101)은 하우징(100)의 외부 기온이 0~17도 사이일 경우 흡기부(200)와 배기부(300)의 회전속도를 적절히 컨트롤하고, 경우에 따라 온도 조절부(700)를 가동시켜 수용공간(101)의 내부 온도를 20 ~ 22도로 적절히 유지시킬 수 있다. 그러나 하우징(100)의 외부 온도가 5도 이하 또는 18도 이상일 경우 흡기부(200)와 배기부(300)의 가동을 멈춘 상태에서 온도 조절부(700)만을 가동하여 온도를 조절하게 되므로, 조명부(500)의 램프(520)가 점등된 상태에서는 광합성에 의해서 공기중의 이산화탄소 농도가 급격하게 감소하여 식물이 제대로 성장하지 않는다. 이때 대기중의 이산화탄소 농도를 인위적으로 상승시키기 위해 고체 이산화탄소(carbon dioxide)를 사용하여 수용공간(101)의 내부 이산화탄소 농도를 조절할 수 있다.
이를 위해, 제어부(900)는 전술한 조명부(500)의 램프(520)가 점등되는 경우 이산화탄소 공급부(960)의 도어부를 개방시켜 고체 이산화탄소를 공기중으로 노출시킬 수 있다. 이 경우는 고체 이산화탄소는 공기와 접촉되면서 기화하게 된다. 반면 제어부(900)는 전술한 조명부(500)의 램프(520)가 소등되는 경우 이산화탄소 공급부(960)의 도어부를 폐쇄시켜 고체 이산화탄소와 공기가 접촉되지 않도록 차단할 수 있다. 이 경우는 고체 이산화탄소의 기화가 방지되므로 이산화탄소의 소모를 최소화하면서 광합성에 적합한 이산화탄소 농도를 유지시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 여러 층으로 배열된 재배수조에 작물(10)을 수경 재배할 수 있어 협소한 공간 내에서 다량의 작물을 수확할 수 있고, 작물(10)의 파종부터 수확까지 하나의 공간 내에서 작업이 가능하므로 노동력을 절감할 수 있으며, 습도 조절 과정에서 발생된 물일 재사용할 수 있어 물 사용을 최소화할 수 있다. 그리고 본 발명은 고순도의 산소를 재배수조로 공급할 수 있어 별도의 여과 구조 없이 수경 재배 환경을 조성할 수 있고, 흡기부와 배기부의 회전속도 조절을 통해 수용공간의 온도를 설정온도로 유지시킬 수 있어 에너지 사용량을 절감할 수 있으며, 수용공간(101)의 내부 온도가 균일하게 유지되므로 작물(10)의 성장 속도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 외부의 기후 환경에 관계없이 수용공간(101)의 재배 조건(온도, 습도, 이산화탄소 등)을 일정하게 유지시킬 수 있어 다양한 환경에서 작물(10)을 재배할 수 있고, 양어수조의 수온과 수질(ph, DO, 염도, 암모니아, 아질산염, 질산염)을 실시간으로 모니터링하여 사료 투입량을 자동으로 조절할 수 있고, ph를 자동으로 조절할 수 있어 양어수조의 수질을 용이하게 관리할 수 있다. 아울러 본 발명은 광합성하는 시간(램프가 점등되는 시간)과 광합성 하지 않는 시간(램프가 소등되는 시간)에 따라 고체 이산화탄소를 적절히 기화시켜 광합성의 효율을 증대시킬 수 있고, 습도가 낮을 경우 미스트를 분사시켜 적정 습도를 자동으로 유지시킬 수 있으며, 물고기 사료 투입량을 조절하여 적정 수준의 질산염 농도 유지하여 식물성장의 최적 조건을 자동으로 유지시킬 수 있다.
게다가, 본 발명의 제어부(900)는 하우징(100)의 내/외부 온도를 전송받아 온도 조절부(700), 흡기부(200), 배기부(300)를 적절하게 제어하여 하우징(100)의 내부 온도를 자동으로 조절할 수 있고, 하우징(100)의 내/외부 습도를 전송받아 제습기(820), 미스트 분사기(830)를 적절하게 제어하여 하우징(100)의 내부 습도를 자동으로 조절할 수 있고, 수질 감지부(612)로 부터 ph를 전송받아 사료 공급부(613)의 작동시간을 조정하여 사료 공급량을 자동으로 조절할 수 있고, 이산화탄소 공급부(960)의 기화 시간을 조절하여 이산화탄소 농도를 자동으로 조절할 수 있으며, 수질 감지부로부터 ph 농도를 전송받아 탄산칼슘 공급부(696), 구연산 공급부(697)를 제어하여 자동으로 ph를 제어할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 작물 11: 모종
20: 단말기 30: 서버
100: 하우징 101: 수용공간
110: 흡기구 120: 배기구
130: 출입구 140: 출입 도어
150: 공기 토출부 160: 제1공기 순환부
170: 제2공기 순환부 180: 천정등
200: 흡기부 300: 배기부
400: 메인 재배수조 401: 재배공간
402: 덮개 403: 삽입홀
410: 제1메인 재배수조 420: 제2메인 재배수조
430: 모종 재배수조 440: 설치 프레임
441: 선반 500: 조명부
510: 회로기판 520: 램프
600: 물 공급부 610: 양어수조
611: 산소 공급부 612: 수질 감지부
613: 사료 공급부 614: 수온 감지부
620: 제1연결라인 630: 펌프
640: 제2연결라인 650: 제3연결라인
660: 제4연결라인 670: 제5연결라인
680: 밸브 691: 보조 펌프
692: 제1보조 연결라인 693: 제2보조 연결라인
694: 보조 밸브 695: 계류조
696: 탄산칼슘 공급부 697: 구연산 공급부
700: 온도 조절부 800: 습도 조절부
810: 필터부재 820: 제습기
830: 미스트 분사기 900: 제어부
910: 조작부 920: 온도 감지부
930: 습도 감지부 940: 통신모듈
950: 영상 촬영부 960: 이산화탄소 공급부
W: 물
20: 단말기 30: 서버
100: 하우징 101: 수용공간
110: 흡기구 120: 배기구
130: 출입구 140: 출입 도어
150: 공기 토출부 160: 제1공기 순환부
170: 제2공기 순환부 180: 천정등
200: 흡기부 300: 배기부
400: 메인 재배수조 401: 재배공간
402: 덮개 403: 삽입홀
410: 제1메인 재배수조 420: 제2메인 재배수조
430: 모종 재배수조 440: 설치 프레임
441: 선반 500: 조명부
510: 회로기판 520: 램프
600: 물 공급부 610: 양어수조
611: 산소 공급부 612: 수질 감지부
613: 사료 공급부 614: 수온 감지부
620: 제1연결라인 630: 펌프
640: 제2연결라인 650: 제3연결라인
660: 제4연결라인 670: 제5연결라인
680: 밸브 691: 보조 펌프
692: 제1보조 연결라인 693: 제2보조 연결라인
694: 보조 밸브 695: 계류조
696: 탄산칼슘 공급부 697: 구연산 공급부
700: 온도 조절부 800: 습도 조절부
810: 필터부재 820: 제습기
830: 미스트 분사기 900: 제어부
910: 조작부 920: 온도 감지부
930: 습도 감지부 940: 통신모듈
950: 영상 촬영부 960: 이산화탄소 공급부
W: 물
Claims (7)
- 수용공간이 형성되고, 흡기구와 배기구가 각각 구비되는 하우징;
상기 흡기구에 구비되어 상기 하우징의 외부 공기를 상기 수용공간의 내부로 강제 유입시키는 흡기부;
상기 배기구에 구비되어 상기 수용공간의 내부 공기를 상기 하우징의 외부로 강제 배출시키는 배기부;
상기 수용공간의 상하 방향을 따라 다단으로 이격 위치되고, 물이 수용되는 내부에 작물이 안착되는 다수의 메인 재배수조;
상기 메인 재배수조의 상부에 구비되고, 외부에서 전달되는 전력에 의해 구동되어 상기 작물로 광을 조사하는 조명부;
상기 메인 재배수조의 내부로 물을 공급함과 동시에 외부로 배출시켜 상기 물을 설정된 수위로 유지시키는 물 공급부;
상기 수용공간의 내부에 구비되고, 상기 수용공간으로 온풍 또는 냉풍을 토출시켜 상기 수용공간을 설정온도로 유지시키는 온도 조절부; 및
상기 수용공간의 내부에 구비되고, 상기 수용공간의 내부 습도가 설정 습도 이상인 경우 구동되며, 구동시 발생한 물을 필터부재로 필터링한 후 상기 물 공급부로 전달하는 습도 조절부;를 포함하되,
상기 흡기부와 상기 배기부와 상기 조명부와 상기 온도 조절부 및 상기 습도 조절부의 구동을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 흡기부와 상기 배기부와 상기 온도 조절부 및 상기 습도 조절부의 구동을 온(ON)/오프(OFF) 시킴과 동시에 상기 온도 조절부를 온풍 모드 또는 냉풍 모드로 구동시켜 상기 수용공간의 내부온도를 설정온도로 유지시키고,
상기 메인 재배수조는 1단 높이에 구비되는 제1메인 재배수조 및, 상기 제1메인 재배수조의 상부에 2단 높이 이상으로 이격 위치되는 다수의 제2메인 재배수조를 포함하며, 상기 물 공급부는 내부에 물과 물고기가 투입되는 양어수조와, 상기 양어수조를 통해 배출되는 물을 상기 제1메인 재배수조의 내부로 이동시키는 제1연결라인을 포함하며,
상기 수용공간에 설치되고, 상기 제1연결라인을 따라 이동하는 물에 포함된 고형물을 침전시킨 후에 상기 제1메인 재배수조의 재배공간으로 이동시키기 위한 계류조와, 내부에 물고기 사료가 저장되고, 하단의 배출부가 개폐 가능하게 구비되는 사료 공급부와, 상기 계류조에 저장된 물의 수질을 측정하기 위한 수질 감지부 및, 상기 양어수조의 상부에 위치되고, 내부에 물고기 사료가 저장되며, 하단의 배출부가 개폐 가능하게 구비되는 사료 공급부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 수질 감지부로부터 전달되는 수질 측정 수치가 기준 수치범위를 미달하는 경우 상기 배출부를 개방시켜 사료 배출량을 증가시는 반면, 상기 수질 감지부로부터 전달되는 수질 측정 수치가 기준 수치범위를 초과하는 경우 상기 배출부를 폐쇄시켜 사료 배출량을 감소시키며,
상기 수용공간의 내부에는 상기 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 계류조의 저장공간으로 탄산칼슘(CaCO3)을 선택적으로 투입시키기 위한 탄산칼슘 공급부 및, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 계류조의 저장공간으로 구연산(Citric acid)을 선택적으로 투입시키기 위한 구연산 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스 스마트팜. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1메인 재배수조의 내부에 설치되는 펌프와,
상기 펌프에 의해 펌핑된 물을 상향 이동시켜 상기 제2메인 재배수조의 내부로 각각 이동시키는 제2연결라인과,
2단 높이에 위치된 상기 제2메인 재배수조의 물을 하향 이동시켜 상기 제1메인 재배수조의 내부로 이동시키는 제3연결라인과,
3단 높이에 위치된 상기 제2메인 재배수조의 물을 하향 이동시켜 상기 제1메인 재배수조의 내부로 이동시키는 제4연결라인과,
4단 높이 이상에 위치된 상기 제2메인 재배수조의 물을 하향 이동시켜 상기 양어수조의 내부로 이동시키는 하나 이상의 제5연결라인 및,
상기 제2연결라인에 개폐 가능하게 구비되는 하나 이상의 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스 스마트팜. - 제3항에 있어서,
상기 양어수조로 산소를 공급하기 위한 산소 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스 스마트팜. - 제3항에 있어서,
상기 메인 재배수조는 2단 높이 이상에 위치된 상기 제2메인 재배수조의 일측에 구비되고, 물이 수용되는 내부에 모종이 안착되는 모종 재배수조를 더 포함하며,
상기 물 공급부는 상기 제1메인 재배수조의 내부에 설치되는 보조 펌프와,
상기 보조 펌프에 의해 펌핑된 물을 상향 이동시켜 상기 모종 재배수조의 내부로 이동시키는 제1보조 연결라인과,
상기 모종 재배수조의 물을 하향 이동시켜 상기 제1메인 재배수조의 내부로 이동시키는 제2보조 연결라인과,
상기 제2보조 연결라인에 개폐 가능하게 구비되는 보조 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스 스마트팜. - 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 수용공간에 구비되고, 내부에 고체 이산화탄소(carbon dioxide)가 투입되도록 공간부가 형성되는 하우징 및, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 하우징의 일측에 개폐 가능하게 구비되는 도어부가 구비된 이산화탄소 공급부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 조명부가 점등되는 경우 상기 도어부를 개방시켜 고체 이산화탄소를 공기중으로 노출시키고, 상기 조명부가 소등되는 경우 상기 도어부를 폐쇄시켜 고체 이산화탄소와 공기가 접촉되지 않도록 차단하는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스 스마트팜.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210071019A KR102330448B1 (ko) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | 아쿠아포닉스 스마트팜 |
| PCT/KR2022/006470 WO2022255670A1 (ko) | 2021-06-01 | 2022-05-06 | 아쿠아포닉스 스마트팜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210071019A KR102330448B1 (ko) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | 아쿠아포닉스 스마트팜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102330448B1 true KR102330448B1 (ko) | 2021-12-01 |
Family
ID=78899951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210071019A KR102330448B1 (ko) | 2021-06-01 | 2021-06-01 | 아쿠아포닉스 스마트팜 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| WO (1) | WO2022255670A1 (ko) |
Cited By (5)
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102330448B1 (ko) * | 2021-06-01 | 2021-12-01 | 정정현 | 아쿠아포닉스 스마트팜 |
-
2021
- 2021-06-01 KR KR1020210071019A patent/KR102330448B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-05-06 WO PCT/KR2022/006470 patent/WO2022255670A1/ko active Application Filing
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|---|---|
| WO2022255670A1 (ko) | 2022-12-08 |
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