KR20010103224A - 초음파 분무경식 콩나물 재배기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 분무경(Ultrasonic aeroponics)식으로 기존의 콩나물 재배기보다 천배 이상의 적은 용수로 무공해 콩나물을 조속히 재배할 수 있는 콩나물 재배기를 얻기 위한 것인 바,

콩나물을 재배할 수 있는 공간이 형성된 콩나물재배기통; 그 상단부에 수분 및 공기의 공급과 공기를 배출하도록 분무토출구와 공기배출구가 형성된 상단덮개; 분무액을 하단에서 상단으로 공급하도록 공간이 형성된 하단받침대; 상기 상단부의 분무토출구와 하단부의 분무액을 공급하도록 다수의 초음파진동기와 물수위 측정 및 타이머, On/Off스위치와 제어부로 구성된 초음파분무기와, 분무의 공급량을 조절하도록 장착된 분무조절밸브와 공급배관을 포함한 분무공급수단; 상기 콩나물재배기통에 공기를 공급하도록 공급배관과 공기배출펌프로 공기수단부로 구성함으로써, 관행적인 다량 용수의 일회 관수방식이 아닌 초음파 분무입자(3㎛ 이하)를 콩에 분무함으로 극소량의 수분과 충분한 산소를 콩의 배축과 뿌리발육에 적절히 공급하는 것과 저속 순환시스템을 감압 혹은 가압방식으로 설치 운용함으로 재배통 내부에서 발생하는 엄청남 열을 떨어뜨리는 것과 초산성수를 사용함으로 발아, 생육 및 유통시 발생하는 부패를 방지하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

초음파 분무경식 콩나물 재배기 {Bean sprouts cultivation apparatus using ultrasonic sprayer}

본 발명은 초음파 분무경식(Ultrasonic aeroponics)으로, 기존의 콩나물 재배기보다 수천배의 적은 용수로 무공해 콩나물을 조속히 재배할 수 있는 콩나물 재배기에 관한 것이다.

현재 콩나물 생산시설은 대부분의 전통적인 방법을 취함으로서 근로조건 및 생산시설이 열악할 뿐만 아니라, 엄청난 양의 용수가 필요하여 입지적으로 제한되어져 있다. 더욱이 콩나물 내부의 온도를 떨어뜨리고 콩나물에서 분비되는 물질을 제거하기 위해서 사용되는 용수는 폐수를 발생시켜 환경오염을 야기시킨다. 또한, 최근에는 조속한 생산과 모양을 갖추기 위해서 필요이상의 생리활성 물질을 사용하기도 하며, 생산과 유통과정 중에서 발생하는 치명적인 부패를 막기 위해서 다량의 농약을 첨가시켜 사회적 문제를 야기 시키기도 한다.

이러한 단점을 보완하기 위해서 현재 가정용으로는 용수 순환식 콩나물 재배기가 개발되어 있으나, 용수가 계속적으로 순환되어질 경우 분비물을 함유한 물이 쉽게 부패되어지거나 탁해져 필터링을 위한 또 다른 문제점들이 야기되어 대규모로쉽게 상품화되지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 현 재배상의 문제점들을 획기적으로 개선하고 보다 고품질의 콩나물을 생산하기 위해서 콩나물 재배시 생리적 관점에서 보다 근원적인 문제를 해결하고, 용수의 양을 대폭 줄임으로서 폐수문제를 해결하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 농약을 사용하지 않는 방법으로 부패문제를 해결하고 고품질, 무공해 식품의 생산방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나 다른 목적은 콩나물에 기능성을 부여하는 가능성을 제공하자는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은 초음파 분무경 시스템(Ultrasonic aeroponics)을 이용해 용수대신 초음파 분무로 수분과 양액을 공급하여 재배함으로 달성된다.

도 1은 본 발명의 초음파 분무경식 재배기를 나타낸 측단면도,

도 2는 본 발명의 초음파 분무경식 재배기를 나타낸 측단면도,

도 3은 본 발명의 재배기에 사용되는 콩나물 재배통를 도시한 부품도,

도 4는 본 발명의 재배통에서 재배한 콩나물과 기존의 콩나물을 비교한 사진도,

도 5는 본 발명의 기존의 물공급시와 초음파 분무기로 분무시의 온도변화를 도시한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 덮개 20 : 콩나물 재배기통

30 : 산소 및 수분공급원판 40 : 하단받침대

50 : 하부 분무구 60 : 초음파 분무기

60-1 : ON/OFF 스위치 60-2 : 타이머

60-3 : 수위측정센서 70 : 미세공

80 : 분무조절밸브 90 : 받침판

100 : 공기배출팬 110 : 재배통

120 : 분무공급배관 130 : 공기배출배관

140 : 통풍팬

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 초음파 분무경 방식은 콩나물의 뿌리와 배축 발달시 필요한 충분한 수분을 공급함과 동시에 수세식 재배나 수경양액 재배시 흔히 발생되는 뿌리호흡에 필요한 용존산소 부족문제를 해결할 수 있는 최첨단 재배방식이다. 이러한 방식은밀폐된 재배기내의 재배환경을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 극소량의 물만을 사용함으로 폐수문제해결, 재배시 위치적 제한극복, 물을 순환시키기 위한 특별한 고안이 필요 없게 한다. 또한 비순환식 재배방식에서는 불가능한 기능성도 콩나물에 부여할 수 있는 특징을 지닌다.

먼저, 도 1내지 도3에 도시한 상기와 같이 구현하기 위한 본 발명의 초음파 분무경식 콩나물 재배기는 콩나물을 재배할 수 있는 공간이 형성된 콩나물 재배기통(20); 그 상단부에 분무 토출구(10-1)와 공기배출구(10-2)가 형성된 상단덮개 (10); 분무액을 하부에서 상부로 공급하도록 공간이 형성된 하단받침대(40); 상기 상단부의 분무토출구(10-1)와 하단부의 분무를 공급하도록 다수의 초음파진동기와 물수위 측정 및 타이머(60-2), On/Off스위치(60-1)와 제어부로 구성된 초음파분무기(60); 분무의 공급량을 조절하도록 장착된 분무조절밸브(80)와 공급배관(120)을 포함한 분무공급수단; 상기 콩나물재배기통에 공기를 공급하도록 공급배관(130)과 모터를 포함한 공기배출팬(100)을 갖는 공기 공급수단부를 포함하여 구성된다.

도 3에 도시한 상기 콩나물재배기통(20)은 그 내부에 장/탈착이 가능하며 하단에는 미세공(70)이 다수개 형성된 받침판(90)과, 콩나물이 빠져나가지 못하도록 망사구조를 갖는 갓형상의 산소 및 수분공급판(30)과, 재배통(110)으로 구성하였다.

상기의 초음파분무기는 초미립자의 물분자를 만들어 상/하단으로 공급관을 통하여 공급하도록 구성되며, 콩나물재배통으로 수분 및 공기를 공급하는 양과 공급시간을 자동으로 세팅하도록 타이머가 장착되고, 초음파분무기의 공급용수의 량을 감지하도록 수위감지기를 설치하였다. 또한 콩나물재배기의 통의 온도를 감지하여 분무기의 작동과 정지 및 공기가 배출 되도록 송풍팬의 작동을 일괄 제어하도록 제어부를 구성하였다.

한편, 송풍팬(fan)을 이용한 저속 순환시스템은 재배기 통내의 지나친 발열을 억제시킴으로 미생물의 감염을 억제시키고 공기를 저속으로 순환시킴으로 심층부에 있는 콩에도 적절한 양의 산소를 공급할 수 있게 한다.

전통적인 방법에 의해서는 계절에 따라 다르지만 일회 상당량의 용수를 일일 4∼6회씩 관수하는 것이 일반적인 재배방법이다. 현재까지 알려진 관수 이유는 통내 콩속에서 호흡으로 인해 발생하는 엄청난 열을 감소시키는 것과, 콩이 발아 시 분비하는 물질이 부패병균의 침입기회를 주기 때문에 수세하기 위한 것이다.

그러나, 실제로는 이것 이외에도 물로서 수세함으로 바깥에 있는 신선한 공기를 콩심층부에까지 끌어들임으로 정상적인 호흡을 유지시키는데 더 큰 이유가 있다. 재배시 발생하는 대부분의 열은 본래부터 발생되어지는 당연한 열외에 콩을 몇 층으로 쌓을 경우 콩내부의 공기순환 부족으로 말미암아 이산화탄소가 축적됨으로서 정상적인 호흡뿐만 아니라, 발효(fermentation)현상이 일어나기 때문에 발생되는 열인 것이다. 따라서, 저속 순환시스템의 사용은 온도를 내릴 뿐 만 아니라 콩으로 하여금 정상적인 호흡으로 인하여 발아와 배축의 왕성한 생장을 유도한다.

본 발명의 상세도는 일반적으로 통용되는 콩나물 재배기통을 기준으로 설계된 것으로서, 콩나물 재배기통(20)은 착탈식으로 콩을 적당히 집어넣은 후 재배기에 끼워 넣고 재배후 배내도록 되어있다. 초음파 분무시설은 초음파 발생기로부터발생되며 콩나물 재배에 사용되는 분무의 입자는 약 3㎛ 이하로 한다. 초음파 분무기(60)는 재배기의 하부에 위치하고 있으며 타이머(60-2)의 시간간격 조절에 의해서 조절밸브(80)가 전환되어져 초음파 분무가 하부 분무구(50) 이나 상부 분무구(10-1)를 통해서 시간적으로 엇갈려 재배통 안으로 분무되어진다. 이때 분무시간과 분무간격은 타이머(60-2)에 의해서 자동적으로 조절되어질 수 있다.

한편, 저속 순환시스템은 상부에서 공기를 끌어들이는 방식과 하부에서 공기를 밀어 넣는 방식으로 설치되어질 수 있다.

도 1의 방식은 상부의 덮개에 공기흡입구(10-2)가 장착되어져 있는 반면, 도 2의 방식은 하부에 팬을 통한 강제 통풍장치가 설치되어져 있다. 도 1 방식 혹은 도 2 방식에 의해서 공기 순환시스템이 작동되어질 때는 동시에 하부에 있는 분무구를 통해서 분무가 작동되어지도록 장치되어져 공기순환과 동시에 분무가 감압 또는 가압에 의해서 일어나도록 송풍팬(140-1)을 포함한 모터(150)로 구성된다.

한편, 도 3은 콩나물 재배기통(20)의 상세도 로서 착탈식 1∼2㎝의 적은 미세공(70)을 가진 받침판(90)과 콩나물이 빠져나가지 못하도록 망사이 구멍이 1.5㎜인 산소공급 및 수분공급판(30)과 직경 30∼35㎝ 높이 34∼40㎝ 정도의 재배통 (110)으로 구성되어져 있다.

상기 받침판(90)은 플라스틱 혹은 스테인레스판으로 만들 수 있으며, 갓모양의 산소공급 및 수분공급판(30)은 스테인레스 혹은 플라스틱망으로 제조되어진다.

상기 망은 특히 중간부위에 같은 재질로 된 직경 3∼5㎝와 높이 5∼7㎝의 밑이 뚫린 원통구조(3-5)를 가진다.

한편, 본 발명에 사용되는 용수는 초산성수를 사용하는데, 물을 전기분해시 산성수와 알카리수가 발생되며 이중 산성수를 이용한다. 보통의 경우 전기분해 산성수는 산도(pH)가 4∼4.5 정도이며 살균력이 거의 없으나, 물속에 NaCl이나 KCl을 첨가한 후 전기분해하면 초산성수와 알카리수가 생성된다. 이때 발생되는 초산성수의 특성은 pH 2.7, EC 1㎳/㎝, 산화환원 전위차(redox potential)가 1,100㎷ 정도이다.

초산성수는 염소물질과 낮은 산도(pH), 그리고 1,100㎷의 산화환원 전위차로 강력한 살균효과를 가져 콩발아시와 재배, 유통시 부패방지효과를 얻을 수 있다.

한편, 알카리수는 생육촉진효과가 있어, 재배시 산성수와 알카리수를 일정 간격으로 교대로 사용하면 부패억제효과와 생육촉진효과를 동시에 얻을 수 있다.

특히, 기존의 관행방식의 재배는 용수를 일회 사용하고 버리기 때문에 용수에 인체에 필요한 물질을 넣어 기능성 콩나물을 만드는데 경제적으로 전혀 고려될 가치가 없지만, 극소량의 용수만을 사용하는 본 발명의 경우는 수경재배와 동일한 방법으로 여러 가지 인체에 유익한 물질을 넣어 콩나물을 재배할 수 있음으로 기능성 콩나물의 가능성을 제시한다.

본 발명의 초음파 분무경식 콩나물 재배기에 의한 효과를 시험한 하기의 실시예를 통하여 본 발명의 효과를 더욱 상세히 이해할 수 있을 것이다.

"초음파 분무경식 콩나물 재배기가 콩나물 발아 및 생장에 미치는 영향"

실시예 1

본 실시예는 기존의 관행적인 방법(재배통에 하루에 5회씩 위에서 다량의 물을 관수하는 방법)과 본 발명에 의한 초음파 분무경식 방법 재배시 사용되는 용수의 양을 비교한 실시예로서, 가로 34㎝, 세로 32㎝의 콩나물 재배통에 약 1㎏의 콩을 넣은 후 7일간 재배후 소용되는 용수량을 측정하였다. 표 1에서 보는 바와 같이 관행적 방법에서는 7일간 평균 3,500L의 용수가 사용되었으나, 초음파 분무경 .

방식에서는 5∼6L(분무간격에 따라 소요량이 달라짐)밖에 소요되지 않았으며, 최종 중량에는 별 차이가 없는 것으로 밝혀졌다.

처 리	소요된 용수량(L)	수확된 콩중량(㎏)
관행방법	3,500	11.51
초음파 분무방식 재배방법	10	11.8

실시예 2

본 실시예에는 콩나물 콩(Glycine max)을 이용하여 기존의 관행적인 방법 1(재배통에 하루에 3회씩 위에서 다량의 물을 관수하는 방법)과 관행적인 방법 2(재배통에 하루에 6회씩 위에서 다량의 물을 관수하는 방법) 그리고, 본 발명에 의한 초음파 분무경식 재배방법시 콩나물 생장효과를 규명한 실시예로서, 재배후 84시간(3일반 정도)후에 콩나물 콩의 생장정도를 비교한 실시예이다. 도 4에서 보는 바와 같이, 관행적인 방법 1(사진 맨 좌측)에 의한 재배시 콩나물의 배축 및 뿌리길이는 평균 8.1㎝, 3㎝였고, 관행적인 방법 2(사진 중앙)에 의한 재배시 배축 및 뿌리길이는 평균 11.2㎝, 3.3㎝인 반면 초음파 분무경식 재배시는 배축 및 뿌리길이가 평균 14.3㎝, 4.3㎝로 나타났다. 본 실시예의 결과로 본 발명에 의한 초음파 분무경식 재배방법이 콩나물의 생육에도 월등한 효과가 있는 것으로 밝혀졌다.

실시예 3

본 실시예는 기존의 관행적인 방법(재배통에 하루에 5회씩 위에서 다량의 물을 관수하는 방법)과 본 발명에 의한 초음파 분무경식 방법 재배시 콩 종자발아 효과를 규명한 실시예로서, 경동시장에서 구입한 콩나물 콩을 무작위로 100개씩을 선발한 후, 전혀 불리지 않은 대조구, 물속에서 2시간, 12시간, 24시간을 불린 후 재배통에 넣고 발아정도를 발아율과 발아세를 통하여 측정하였다. 주위환경은 온도가 25∼27℃로 유지되도록 설정했다. 표 2에서 보는 바와 같이, 초음파 분무경 방식에 의한 발아는 관행적인 방법에 의한 것보다 종자 침지 시간에 관계없이 발아율 ()과 발아세(/일) 모두에 있어 뛰어난 것으로 밝혀졌다.

단위 :
	관행적인 방법	초음파 분무경 재배방법
	발아율	발아세(1일)	발아율	발아세(1일)
0시간	79	0	94	40
2시간	90	13	95	60
12시간	92	54	99	99
24시간	89	72	99	99

실시예 4

본 실시예에는 보통 사용하는 수돗물과 본 발명기기에 첨가 사용되어지는 초산성수 및 알카리수에 발아시 부패율과 발아율을 비교한 실시예로서, 콩나물 콩을 24시간 동안 물 또는 초산성수 혹은 알카리수에 침지시킨후 40℃에 보관하여 발생되는 부패율 및 발아율을 3일 후 측정하였다. 표 3에 보는 바와 같이, 수돗물 처리구는 부패율이 15가 되고 대부분의 콩이 고온으로 인하여 발효되었다. 한편, 초산성수 처리구는 발효는 되었으나 부패율은 전혀 없는 것으로 밝혀졌다.

단위 :
	24시간 침지후 40℃에 보관
	발아시 부패율	발아율
수돗물	15	14
초산성수	0	35

실시예 5

본 실시예에는 본 발명에 의한 초음파 분무경식 재배방법시 수돗물, 초산성수, 그리고 초산성수/알카리수의 용수가 콩나물의 생장과 부패에 미치는 영향을 조사한 실시예로서, 콩을 각각 처리수에 30분간 침지한 후 침지와 같은 용수로 분무재배하였다. 사용된 콩량은 재배통에 3층 정도가 형성되는 량(800∼1,000g)을 넣었다. 이때 초산성수/알카리수 처리구는 초산성수와 알카리수를 한번씩 번갈아 분무하였다.

84시간 후에 배축 및 뿌리길이, 배축직경, 그리고 부패율을 측정하였다. 표 4에서 보는 바와 같이 초산성수 처리구는 수돗물 처리구에 비해 배축의 길이를 짧게 하는 반면 배축의 직경은 굵게하는 특징을 나타내었으며, 초산성수/알카리수의교대분무는 배축의 길이가 수돗물보다 길고 배축 직경은 별다른 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 한편, 수돗물 처리구는 부패발생이 있으나 초산성수나 초산성수/알카리수 처리구는 부패가 전혀 발생하지 않는 것으로 밝혀졌다.

단위 : ㎜
	배축길이	뿌리길이	배축직경	부패율()
수돗물	130	40	2.2	20
초산성수	111	35	2.4	0
초산성수/알카리수	132	41	2.2	0

실시예 6

본 실시예는 기존의 관행 재배방식과 초음파 분무경 방식에 의한 콩나물 재배시 재배통 내에서 발생하는 열발생의 변화를 비교한 실시예로서, 재배 4일간 1시간 간격으로 온도의 변화를 센서를 통하여 추적하였다. 도 5에서 보는 바와 같이, 관행 재배시에서는 온도가 30℃이상 올라가며 물로 관수할 때마다 온도가 떨어짐을 보여주는 반면, 초음파 분무경 방식에 의한 재배시 저속 환기시스템의 작동에 의해서 온도차에 거의 변화가 없이 27℃ 내외로 유지됨을 볼 수 있다.

상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명은 관행적인 다량 용수의 일회 관수 방식이 아닌 초음파 분무입자(3㎛ 이하)를 콩에 분무함으로 극소량의 수분과 충분한 산소를 콩의 배축과 뿌리발육에 적절히 공급하는 발아 및 생육이 빠른효과가 있다. 또한, 저속 순환시스템을 감압 혹은 가압방식으로 설치 운용함으로 재배통 내부에서 발생하는 엄청남 열을 떨어뜨리는 것과 초산성수를 사용함으로 발아, 생육 및 유통시 발생하는 부패를 방지하는 뛰어남 효과가 있으므로 콩나물재배산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 콩나물을 재배할 수 있는 공간이 형성된 콩나물재배기통(20);

   그 상단부에 분무 토출구(10-1)와 공기배출구(10-2)가 형성된 상단덮개(10);

   분무액을 하부에서 상부로 공급하도록 공간이 형성된 하단받침대(40);

   상기 상단부의 분무토출구(10-1)와 하단부의 분무를 공급하도록 다수의 초음파진동기와 물수위 측정 및 타이머(60-2), On/Off스위치(60-1)와 제어부로 구성된 초음파분무기(60);

   분무의 공급량을 조절하도록 장착된 분무조절밸브(80)와 공급배관(120)을 포함한 분무공급수단;

   상기 콩나물재배기통에 공기를 공급하도록 공급배관(130)과 모터를 포함한 공기배출팬(100)을 갖는 공기 공급수단부로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파 분무경식 콩나물 재배기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 콩나물재배기통(20)은 그 내부에 장/탈착이 가능하며 하단에는 미세공(70)이 다수개 형성된 받침판(90)과, 콩나물이 빠져나가지 못하도록 망사구조를 갖는 갓형상의 산소 및 수분공급판(30)과, 재배통(110)으로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파 분무경식 콩나물 재배기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 분무에 사용되는 용수는 물속에 NaCl이나 KCl을 첨가한 후 전기분해하면 초산성수와 알카리수가 생성되므로 이때 발생되는 초산성수의 pH 2.7, EC 1㎳/㎝, 산화환원 전위차(redox potential)가 1,100㎷ 정도를 갖는 용수를 사용하는 것을 특징으로 하는 초음파 분무경식 콩나물 재배기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 공급수단부는 공기를 송풍팬(140)으로 불어넣거나, 공기를 뺄 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 분무경식 콩나물 재배기.