KR20170009202A - 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치 - Google Patents

Abstract

본원발명은 방향초와 청정채소와 같은 다양한 식물을 재배하는 학습관찰용 식물재배장치에 관한 것으로, 유치원이나 초등학교의 학습과정에서 극소의 좁은 공간만으로도 육상식물은 물론 수경식물재배를 산야(山野)에 직접 가지 않고서도 교실 또는 실내에서 도시민들이 갈망하는 생활농업에 대한 동경과 욕구를 손쉽게 학습관찰 체험을 할 수 있도록 하여 정서함양은 물론, 어린아이가 재미와 흥미를 느끼고 집중력을 증진하고, 나아가 체험한 지식과 경험을 통하여 가정과 사회에서 청정채소 재배를 다양하게 활용 내지 응용할 수 있는 능력을 배양하는데 그 목적이 있으며, 그 구성을 살펴보면, 천연의 편백나무와 폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용한 패널을 조립하여 형성한 것으로 그 내부에 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 있어서,
상기 패널은 전면패널(10), 후면패널(20), 좌측패널(30), 우측패널(40)을 조립하고, 그 상/하부에는 상부패널(50) 및 하부패널(60)을 덮는 직면체의 부스(100);와, 식물을 재배하도록 다수의 재배공(311)을 가지고 있으며, 상하로 이격하여 내부에 배양액이 흘러가도록 하는 구조의 복수의 트레이부(310)를 가진 재배베드(300);와,
식물재배장치의 내부 온도, 습도, 배양액의 pH, 광량의 정보를 수신하고, 수신된 정보에 의하여 식물의 재배환경을 제어조정하는 제어부(400);와,
상기 재배베드(300)에 수분과 배양액을 혼합하여 공급하고, 배양액에 포함된 세균과 병원균을 멸균시키는 유브램프(510, UV LAMP)가 설치된 수분배양액공급부(500);와,
상부패널에서 각 격판(210)별로 엘이디 램프(LED LAMP)가 설치되는 램프지지판(610)이 설치되고, 상기 엘이디(LED) 광원의 파장, 강도, 조사주기, 시간을 제어하는 제어기판(미도시)과, 상기 제어된 정보가 표시되는 표시부(미도시)를 포함하여 광원을 조사하는 조명부(600);와,
상기 조명부(600)를 상하 좌우로 이동함에 의하여 광원이 변화되는데 이에 따라 식물이 성장하는 변화과정을 학습하는 것으로 부스(100)의 좌측패널과 우측패널 사이의 지주(650)에 설치되는 지지대(620)와, 상기 전면패널(10)의 출입문(11)은 경첩(14)을 통하여 개폐가 이루어지고 출입문(11) 개폐용 손잡이(13)를 가지고 있고 개폐상태를 감지하는 개폐용 센서(12)가 부착되는 것이고, 상기 좌측패널 또는 우측판넬에는 손잡이가 부착된 서랍(310)과 메모판(320)을 설치하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 관한 것이다.

Description

식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치{Learning multistage plant cultivation device for growing plants}

본 발명은 방향초와 청정채소와 같은 다양한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연의 편백나무와 폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용한 패널을 조립하여 형성한 것으로 그 내부에 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 있어서,

상기 패널은 전면패널(10), 후면패널(20), 좌측패널(30), 우측패널(40)을 조립하고, 그 상/하부에는 상부패널(50) 및 하부패널(60)을 덮는 직면체의 부스(100); 설치와, 식물을 재배하도록 다수의 재배공(311)을 가지고 있고, 상하로 이격하여 내부에 배양액이 흘러가도록 하는 구조의 복수의 트레이부(310)를 가진 재배베드(300)와, 식물재배장치의 내부 온도, 습도, 배양액의 pH, 광량의 정보를 수신하고, 수신된 정보에 의하여 식물의 재배환경을 제어조정하는 제어부(400)와, 상기 재배베드(300)에 수분과 배양액을 혼합하여 공급하고, 배양액에 포함된 세균과 병원균을 멸균시키는 유브램프(510, UV Lamp)가 설치된 수분배양액공급부(500)와, 상부패널에서 각 격판 별로 엘이디 램프(LED LAMP)가 설치되는 램프지지판(610)이 설치되고, 상기 엘이디(LED) 광원의 파장, 강도, 조사주기, 시간을 제어하는 제어부(미도시)와, 상기 제어된 정보가 표시되는 표시부(미도시)를 포함하여 광원을 조사하는 조명부(600)와, 상기 조명부(600)를 상하 좌우로 이동함에 의하여 광원이 변화되는데, 이에 따라 식물이 성장하는 변화과정을 학습하는 것으로 부스(100)의 좌측패널(30)과 우측패널(40) 사이의 지주에 설치되는 지지대와, 상기 전면패널(10)의 출입문(11)은 경첩(14)을 통하여 개폐가 이루어지고, 출입문 개폐용 손잡이(13)를 가지고 있고, 개폐상태를 감지하는 개폐용 센서(12)가 부착되는 것이고, 좌측패널 또는 우측판넬에는 손잡이가 부착된 서랍(310)과 메모판(320)을 설치하는 것에 특징을 가진 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 관한 것이다.

유치원과 초등학교에 다니는 어린이들에게 식물체험학습은 단지 교과서나 그림책을 보여 주면서 그 내부에 기재된 설명과 그림에 표기된 식물의 생김새와 기능, 역할을 인식할 수 있도록 하는 주입식 교육을 실시하였으나, 이는 실제상황과는 거리가 있어, 그에 진보한 교육패턴으로 그림책에서 만화 등의 동영상을 통하여 좀 더 상세하고 실물을 영상으로 담아 식물의 모양과 자생상태를 동영상으로 제작하여 화면을 보여 주어 학습하게 함으로서, 어린이들의 재미와 흥미가 새롭게 돋아나 학습효과가 증진되었다. 그러나 상기와 같은 교육방식은 실제 산야(山野)에서 자생하는 식물들과 대비하면 자생하는 주변환경과 조건이 구체적으로 무엇인지, 식물들과 주변환경이 한태 어울어져 자생하는 상태를 체감하지 못하거나 경험이 부족한 상태의 어린이들에게는 바른 체험 학습을 수강하는데 한계점이 있어 어린아이들에게 흥미를 촉진하지 못하고 쉽게 싫증을 내게 됨으로써, 교육의 의미와 효과가 저하되는 단점이 있었다. 따라서, 우리가 아무리 눈으로 보고 들어도 직접 체험하거나 냄새나 향기 등을 직접 접촉하지 못하면 이해하는 힘들고 그 기억도 짧아지는 문제점이 있었다.

또한 최근에는 먹거리에 대한 안전성 저해와 환경오염에 의하여 어린이들이 아토피, 호흡기 및 메르스질환 등의 문제가 화두로 대두되면서, 육류섭취와 정크 푸드(junk food) 섭취 대신에 채소과 과일소비 촉진 및 채소재배의 대중화를 위하여 장소를 가리지 않고 쉽게 채소를 길러 무농약, 무공해 농산물을 자유롭게 생산유통되는 것을 염원하고 있으나, 오염된 도시의 실내 공간에서 채소 등을 재배할 수 있도록 하는 데에는 한계가 있어 그에 따른 대안으로 다양한 간이 식물재배기가 이미 개발, 유통되고 있으나, 광, 습도 등의 열악한 실내 재배 조건 때문에 구매처에서 구입한 농산물에 비해 품질이 저조하며, 식물별 농업기술이 패키지화 제공되지 않아 초보적인 단순한 새싹채소 재배기 정도의 수준만을 제공하는데 그치고 있다.

그 실례로 밀폐된 공간의 수경재배장치에 관하여 밀폐형 수경재배장치 및 방법(특허 1996-0030031, 1993. 07. 24) 및 컨테이너형 수경재배장치(10-2000-0044600, 2000. 8. 1)가 특허 출원되었으나, 다단으로 적재되는 트레이부에 개개의 광원이 없고 식물이 성장하는 광원을 내측에 설치하게 됨으로써 식물이 생육하는데 광도가 낮은 단점이 있었고, 이에 덧붙여 어린이들에게 흡족하고 효과적인 교육 내지 학습용으로 제조된 식물재배장치가 변변하지 못하였다.

이에 본 발명은 상기의 문제점과 어려움에 착안하여 다양한 식물이 재배되는 다단형 학습용 식물재배장치에 관한 것으로 어린이들이 직접 각 식물의 자생상태와 각 부위의 역할과 기능, 실제 잎사귀의 형상과 모양, 그의 변화과정, 꽃의 개화과정 등을 눈으로 보고 손의 촉감에 의한 느낌을 접촉하고, 냄새 등을 직접 체험함으로써 재미와 흥미를 느끼고 집중력을 촉진하여 다양하고 풍부한 학습을 즐길 수 있도록 한 학습용 식물재배장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 유아원부터 대학에 이르기까지 과학시간이나 생물시간에 다양하고 흥미진진한 실험활동을 연장하도록 하는 길잡이로서, 식물과 친근감을 공유함과 동시에 단시간 내에 다수의 개체로부터 생장 데이터를 임의로 추출하여 이를 실험하고 체험하는 유용한 식물 재료와 장치로 활용할 수 있는 것이다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

[0006]특허 10-1413135, B1(2014. 7. 4 공고) 특허 10-2002-0011225 A1(2002. 2. 8 공개)

본 발명은 방향초와 청정채소와 같은 다양한 식물을 재배하는 학습관찰용 식물재배장치에 관한 것으로, 극소의 좁은 공간에서 육상식물은 물론 수경식물을 재배하여 산야(山野)에 직접 나가지 않고서도 교실 또는 실내에서 손쉽게 학습관찰 체험을 할 수 있도록 하여 정서함양은 물론, 어린이가 재미와 흥미를 느끼고 집중력을 증진하고, 나아가 체험한 지식과 경험을 통하여 가정과 사회에서 청정채소 재배를 다양하게 활용 내지 응용할 수 있는 능력을 배양하는데 그 목적이 있고,

또한, 본 발명에 따른 학습용 식물재배장치는 사용자가 지속적인 관리를 하지 아니하여도 재배가 용이하며, 식물에 수분과 배양액이 일정하게 공급되어 유지 관리가 아주 용이하고, 재배되는 나무의 식재(植栽)로 토양(土壤)을 사용하지 아니하고, 친환경적인 매트를 활용함으로써 식물재배의 위생성을 향상하고, 운반 및 보관이 용이한 것은 물론 매트의 교체가 용이하여 관리상의 편의성을 증대할 수 있는 목적이 있고,

또한, 본 발명에 따른 식물재배 장치는 배양액을 연속적으로 순환시켜서 배양액의 용존 산소량을 증가시키고, 배양액에 포함된 영양성분이 균일하게 분포하도록 함으로써 식물성장에 균일한 영양 공급이 지속가능하고, 그와 함께 편백나무와 다양한 식물에서 발산하는 피톤치드 등의 살균 및 향료성분이 실내로 발산 분배됨에 의하여 친환경적인 학업과정 달성하는데 지장이 없고, 메르스 및 아토피와 같은 환경질환감염을 다소나마 예방하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술이 갖는 문제점을 해소하고, 이를 감안하여 창출한 것으로, 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 관한 것으로, 천연의 편백나무와 폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용한 패널을 조립하여 형성한 것으로 그 내부에 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 있어서,

상기 패널은 전면패널(10), 후면패널(20), 좌측패널(30), 우측패널(40)을 조립하고, 그 상/하부에는 상부패널(50) 및 하부패널(60)을 덮는 직면체의 부스(100);와, 식물을 재배하도록 다수의 재배공(311)을 가지고 있으며, 상하로 이격하여 내부에 배양액이 흘러가도록 하는 구조의 복수의 트레이부(310)를 가진 재배베드(300);와,

식물재배장치의 내부 온도, 습도, 배양액의 pH, 광량의 정보를 수신하고, 수신된 정보에 의하여 식물의 재배환경을 제어조정하는 제어부(400);와,

상기 재배베드(300)에 수분과 배양액을 혼합하여 공급하고, 배양액에 포함된 세균과 병원균을 멸균시키는 유브램프(510, UV LAMP)가 설치된 수분배양액공급부(500);와,

상부패널에서 각 격판(210)별로 엘이디 램프(LED LAMP)가 설치되는 램프지지판(610)이 설치되고, 상기 엘이디(LED) 광원의 파장, 강도, 조사주기, 시간을 제어하는 제어기판(미도시)과, 상기 제어된 정보가 표시되는 표시부(미도시)를 포함하여 광원을 조사하는 조명부(600);와,

상기 조명부(600)를 상하 좌우로 이동함에 의하여 광원이 변화되는데 이에 따라 식물이 성장하는 변화과정을 학습하는 것으로 부스(100)의 좌측패널과 우측패널 사이의 지주(650)에 설치되는 지지대(620)와, 상기 전면패널(10)의 출입문(11)은 경첩(14)을 통하여 개폐가 이루어지고 출입문(11) 개폐용 손잡이(13)를 가지고 있고 개폐상태를 감지하는 개폐용 센서(12)가 부착되는 것이고, 상기 좌측패널 또는 우측판넬에는 손잡이가 부착된 서랍(310)과 메모판(320)을 설치하는 것이다.

상기 트레이부(310)는 각형의 구조로서 내부에는 오목홈부(350)가 형성되어 있고 그 저부에는 피트모스가 포함된 부직포(320)와 천연섬유(330)가 층상으로 적층되고, 상부에 결합되어 재배공(311)이 일정간격으로 다수개 형성되어 있는 덮개판(340)을 포함한 것이다.

상기 지지대(620)는 부스(100)의 좌측과 우측 사이에 설치된 지주(650)의 길이 방향에 다수의 구멍(630)을 천공하여 상하로 거리를 이동하는데 조명부(600)를 상하로 이동이 가능하도록 하고, 체결구(640)를 사용하여 고정할 수 있도록 한 것이다.

상기 부스(100)의 하부에는 이동과 제동이 가능한 바퀴(80)를 다수개 설치하는 것이다.

상기 부스(100)의 일측에는 식물이 성장하는데 지장이 없도록 송풍팬(70)을 설치하여 공기의 온도와 밀도를 균일하게 순환공급하는 것이다.

상기 부스(100)의 일측에는 통풍구(16)를 형성하여 식물이 성장하면서 발생하는 향기와 피톤치드를 외부로 배출발산하여 주변공기를 순화 내지 정화하여 맑은 공기 공급하는 것이다.

상기 조명부(600)는 적색광 과 청색광이 2:1의 비율로 혼합하도록 하고, 도달 광도는 45~65μmolm-2s-1 이상으로 조사하도록 하는 것이다.

상기 지주(650)의 일측에는 길이, 두께, 폭을 측정하는 측정자(670)가 설치되어 식물의 성장도를 측정하는 것이다.

상기 지주(650)의 타측에는 카메라(660) 또는 확대경(660)을 설치하여 식물의 잎사귀의 성장과정과 변화추이를 측정 내지 기록으로 보관하고, 식물의 원근(遠近)에 따른 거리를 원활하게 완화하기 위하여 신축이 가능한 텔레스포픽식의 이동대(680)를 설치하는 것이다.

상기 부스(100)의 내부에 냉난방장치(700)를 부가하여 실내의 층간 온도와 습도를 균일하게 유지하도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 방향초와 청정채소와 같은 다양한 식물을 재배하는 학습관찰용 식물재배장치에 관한 것으로, 유치원이나 초등학교의 학습과정에서 극소의 좁은 공간만으로도 육상식물은 물론 수경식물재배를 산야(山野)에 직접 나가지 않고서도 교실 또는 실내에서 손쉽게 학습관찰 체험을 할 수 있도록 하여 정서함양은 물론, 어린이가 재미와 흥미를 느끼고 집중력을 증진시키고, 나아가 체험한 지식과 경험을 통하여 가정과 사회에서 청정채소 재배를 다양하게 활용 내지 응용할 수 있는 능력을 배양하는 효과가 있고,

또한, 본 발명에 따른 학습용 식물재배장치는 사용자가 지속적인 관리를 하지 아니하여도 재배가 용이하며, 식물에 수분과 배양액이 일정하게 공급되어 유지 관리가 아주 용이하고, 재배되는 나무의 식재(植栽)로 토양(土壤)을 사용하지 아니하고 친환경적인 매트를 활용함으로써 식물재배의 위생성을 향상하고, 운반 및 보관이 용이한 것은 물론 매트의 교체가 용이하여 관리상의 편의성을 증대하는 효과가 있고,

또한, 본 발명에 따른 식물재배 장치는 배양액을 연속적으로 순환시켜서 배양액의 용존 산소량을 증가시키고, 배양액에 포함된 영양성분이 균일하게 분포하도록 함으로써 식물성장에 균일한 영양 공급이 지속가능하고, 그와 함께 편백나무와 다양한 식물에서 발산하는 피톤치드 등의 살균 및 향료성분이 실내로 발산 분배됨에 의하여 친환경적인 학업과정을 달성하는데 지장이 없고, 메르스 및 아토피와 같은 환경질환감염을 다소나마 예방하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시례에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치를 도시한 사시도 이다.
도 2는 본 발명의 실시례에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치의 내부를 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시례에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시례에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치로서 2도의 "A"부분을 상세하게 도시한 트레이부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시례에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치의 정면을 상세하게 표시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시례에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치의 수분배양액공급부 순환계통에 관한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시례를 상세히 설명하도록 한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 것으로 도면에 도시된 구성요소의 크기와 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수도 있으며, 또한 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자와 운용자의 의도 및 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명에 사용되는 용어들은 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의를 내리는 것이 타당할 것이다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시례에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치는 천연의 편백나무와 폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용한 패널을 조립하여 형성한 것으로 그 내부에 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 있어서,

상기 패널은 전면패널(10), 후면패널(20), 좌측패널(30), 우측패널(40)을 조립하고, 그 상/하부에는 상부패널(50) 및 하부패널(60)을 덮는 직면체의 부스(100)로 구성되며, 상기 패널(10~60)의 결합은 대응하는 돌기와 홈 및 요철(凹凸) 형상의 끼움구조와 볼트로 체결하고, 부스 내에는 천연의 원목에서 발산하는 피톤치드가 발산할 수 있도록 구성된 것이다. 또한 상기 상부패널은 투명 또는 반투명하게 제조되어 햇볕을 받는데 지장이 없고, 상기 상부패널에는 특정한 색상을 가지는 필름을 코팅하여 외부의 영향을 받지 않도록 할 수도 있고, 적정한 도핑물질을 부가하여 착색할 수도 있다. 좌/우측패널(30,40)의 상단에는 창문(17)을 형성하고, 하단에는 수직으로 형성된 장공(15)이 다수 개 형성된 통풍구(16)를 형성하도록 하여 공기의 순환을 촉진하도록 한 것이다. 상기 창문(17)과 통풍구(16)는 부스(100) 내에 공기의 흐름을 향상함과 동시에 벌레와 해충, 병원균등의 침입에 의하여 식물들이 성장하는데 지장을 초래하는 것을 방지하고, 겨울과 같이 추운 계절에는 온도가 내려가 식물이 얼어 고사(枯死)하는 것도 방지하기 위한 것이다.

또한 통풍구(16)와 창문(17)을 통하여 식물에서 발산하는 고유의 향기와 피톤치드를 외부로 배출발산하여 주변공기(교실 내지 실내)를 청정유지와 살균 및 미세 먼지 등을 제거하여 순화 내지 정화시켜 공급하도록 하여 학습능력을 향상하도록 하고, 이와 동시에 새집증후군과 아토피 등의 환경질환의 예방보조기능으로 활용할 수 있다.

상기 부스(100)는 일정한 공간을 형성하도록 하고, 그 내부에는 편백나무를 사용한 복수개의 격판(210)을 분할하여 판넬의 지주에 연결하고, 식물을 재배하도록 다수의 재배공(311)을 가지고 있어 상하로 이격(離隔)하여 내부에 배양액이 흘러가도록 하는 구조의 복수의 트레이부(310)를 가진 재배베드(300)가 설치된다. 상기 트레이부(310)는 각형의 구조로서 내부에는 오목홈부(350)가 형성되어 있고, 그 저부에는 피트모스가 포함된 부직포(320)와 천연섬유(330)가 층상으로 적층되고, 트레이부 상부에 결합되어 재배공(311)이 일정간격으로 다수개 형성되어 있는 덮개판(340)을 형성한 것이다. 식물의 배양액 관수(灌水)는 각 트레이부의 하단에 설치된 피트모스가 포함된 부직포와 천연섬유(330) 위를 흐르도록 하여 배양액 공급이 원활하지 않거나 지장이 있거나, 단수된 경우에도 부직포에 흡수된 수분이 잔류하고 있어 생육식물이 성장하는데 지장을 받지 않으며, 건조시에도 일부의 수분이 공급되도록 하여 급수로 인한 영향을 최소화하고, 부직포(320) 상부에는 천연섬유(330)를 설치하여 씨앗을 덮어주어 새싹이 발아하는데 아주 용이하고 성장시에는 뿌리 및 가지를 둘러 사면서 이를 보호하는 지지대 역할을 수행하도록 한 것이다.

상기 천연섬유(330)는 내구성, 통기성 등을 고려하면 마(麻)를 재료로 사용하는 것이 바람직하다.

마(麻)를 재료로 하는 천연섬유, 마를 원료로 직조한 마대, 야자나무 열매껍질을 재료로 한 천연섬유, 목화를 재료로 직조한 천이나 천막, 헌옷을 분쇄ㆍ가공하여 압축한 섬유층 등의 재료가 각각 사용될 수 있다.

상기와 같은 구조의 트레이부(310)는 그 내부에 관수가 이루어짐으로써 수분과 배양액의 영양분을 충분하고 원활하게 공급하고, 병충해에 내성이 우수하고, 잡초발생이 없으며, 급수량을 절약하고, 발아(發芽)촉진으로 씨앗의 손실량이 적어 경제적이다. 상기 피트모스(泥炭 : peat moss)는 이끼류 갈대사초 등의 화본과 식물 등의 수목질의 유체(遺體)가 분지에 두껍게 퇴적하여 물이 존재하는 상태에서 균류 등의 생물화학적인 변화에 의하여 식물질의 주성분인 리그닌, 셀룰로오스 등이 주로 지표에서 긴 세월동안 분해, 중합, 축합되고 산화된 것으로서, 피트모스 주성분의 75중량 %가 액상으로 물을 지니는 성질이 좋고 알갱이 사이에 공기를 지닐 수 있는 공간이 풍부하여 통기성이 우수하고 유기질이 풍부해서 일반토양이나 인조 용 토와 섞어서 원예용으로 많이 이용되고, 식물을 심는 것 이외에도 파종배양토, 토양개량 등에도 활용되고 있으며. 영양분의 보존능력이 높고 지효성으로 흙속의 유기물생성을 돕고 자체유기물이 분해되어 지속적인 효과를 유지하고, 한랭한 늪지대에서 생육된 물이끼의 유체가 퇴적되어 분해되어, 독특한 섬유결속 구조로 인해서 수분과 영양분 저장 및 공급 능력이 우수하고, 무독, 무균 상태의 천연자원으로 토양에 의해서 일어나는 병의 발생률이 매우 낮은 점이 특징이다.

또한, 식물의 종류에 따라 적절하게 조제된 배양액이 하단 배양액저장탱크(520)로부터 펌프(530)를 이용하여 공급되며 생육에 적합한 급액량 및 급액주기가 자동으로 제어조절된다. 식물에 흡수되고 남은 여분의 배양액은 펌프(540)의 가동이 정지한 후에 배수구를 통해 완전히 배수되도록 하여 뿌리의 과습 피해를 방지하도록 한다.

식물이 성장하는 트레이부별로 급액 라인을 설치할 수 있고, 각각에 대하여 모듈을 설치하여 개별 급액이 가능하도록 배관할 수 있다.

상기 재배베드(300)에 수분과 배양액을 혼합한 배양액을 공급하는 수분배양액공급부(500)가 설치되는데, 도 6는 본 발명의 실시례에 의한 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치의 수분배양액공급부 순환계통도를 표기한 것이며, 그 구성은 배관부가 연결된 급수탱크(550)가 연결되며, 부스(100)의 하단 일측에는 배양액을 저장하는 배양액저장탱크(520)가 있고, 상기 급수탱크(550)와 배양액저장탱크(520)에서 배출된 급수와 배양액을 혼합하는 혼합탱크((560) 등이 구성되어 있다. 상기 수분배양액공급부(500)에는 배양액에 포함된 잔류세균과 병원균을 멸균시키는 유브램프(510, UV LAMP)가 설치되도록 한다. 격판(210)에 설치된 재배베드(300)의 트레이부(310) 내부에 배양액을 원활하게 공급하기 위하여 혼합탱크(560)에서 펌프(540)가 설치된다. 상기 급수탱크(550)와 혼합탱크(560) 사이의 배관에는 식물이 성장하는데 원활하도록 추가적인 산소를 보충공급하는 산소발생기(580)가 부착되어 산소를 추가로 농축하여 공급하게 됨으로써 식물성장을 촉진하고 병충해가 발생하는 것을 사전방지할 수 있는 기능을 갖도록 한 것이며, 산소발생기의 공급과 차폐에 의하여 식물의 성장도를 학습할 수 있다.

상기 부스의 하부 타측에는 냉난방장치(700)가 설치되어 냉기 또는 온기를 부스 내부에 순환 공급하도록 하여 실내의 층간 온도와 습도를 균일하게 유지하도록 하여 식물이 성장하는데 지장이 없도록 하고, 동절기에는 식물이 동파하는 것을 방지하고, 식물의 건실한 생육과 고농도의 색소 및 기능성 물질의 함량이 충만된 엽채류 생산물을 획득할 수 있다. 부스(100)의 상부에는 분할하여 냉난방장치(700)로부터 발생한 공기를 순환시킬 수 있도록 하나 또는 복수의 송풍팬(70)을 설치하도록 한다.

상기 재배베드(300) 일측에는 방향초(herb)를 식재(植栽)함으로써 다양한 기능이 부가된 조경물을 구성한다. 상기 방향초는 기능과 생육여건에 따라 다양하게 분류되는데, 학습을 향상하기 위하여 집중력을 키워주는 허브는 로즈마리가 있고, 강심제 기능과 류머티즘 치료에 좋은 보레이지, 민트가 있고, 신경을 안정시키기 위한 기능으로는 카밀레, 라벤더가 있고, 수면을 완화하기 위해서는 마죠람, 호프, 아니스, 서양 야생 박하 등이 있으며, 새집증후군과 탈취, 방부, 독소분해작용에 좋은 타임 등을 선별하고 이를 혼합하여 식재할 수 있다.

또한, 상기 재배베드(300)의 타측에는 피톤치드에 의하여 공기를 청정하게 하고 살균과 향기를 내품는 편백나무를 식재하고, 그 이외의 재배베드에는 쌈 채소 또는 어린잎 샐러드 채소를 식재할 수 있어 고품질의 채소를 공급할 수 있고, 또한, 딸기와 같은 과체류 또는 화초(국화, 장미, 거베라, 나리 등)를 수경으로 재배하도록 하여 노지(露地)에서 생산되는 고품질의 제품을 생산함과 더블어 꽃의 개화(開花)과정과 열매가 결실되는 과정, 뿌리의 성장과정 등을 종합한 학습체험할 수 있다.

상기 식물재배장치가 설치된 부스의 내부 온도, 습도, CO2, 배양액의 pH, 광량의 정보를 수신하기 위하여 각 센서(미도시)가 부착되고, 수신된 정보에 의하여 식물의 재배환경을 제어조정하는 제어부(400)가 설치된다. 상기 제어부(400)는 외부의 기상조건에 구애되지 않는 환경조건을 조성하도록 하여 다단형 학습용 식물재배장치를 제어조정하는 것이다.

또한, 식물의 종류에 따라 재배기간, 성장단계, 해당 식물이 필요로 하는 빛의 종류와 필요 광량이 각각 서로 상이하기 때문에 제어부에 그에 따른 자료를 사전에 입력 제어할 수 있다. 상기 제어부(400)는 온/오프 주기, 시간을 제어하여 식물의 발아나 성장 단계에 따른 최적의 광량이 제공되도록 제어할 수도 있다.

햇볕의 자연광(自然光)은 100nm ~ 380nm의 파장을 가지는 자외선(ultraviolet rays)과, 380nm ~ 700nm의 파장을 가지는 가시광선(visible rays) 및 700nm 이상의 파장을 가지는 적외선(infrared ray) 등으로 구성되어 있다.

상기 자외선은 파장에 따라 UV-C, UV-B 및 UV-A로 구분되고, 상기 가시광선은 보라색, 남색, 청색, 녹색, 황색, 주황색, 적색 등으로 구분할 수 있으며, 상기 적외선은 근적외선(near infrared) 및 원적외선(far infrared) 등으로 구분된다. 상기와 같은 태양광은 특정 파장의 빛에서 식물 생장에 영향을 미치게 되고, 식물에 큰 영향을 미치는 파장의 빛들을 발생할 수 있도록 다수개의 발광소자들이 조합된 조명부(600)를 형성하여 자연광과 유사한 스펙트럼을 형성하여 다양한 종류의 식물을 재배할 수 있다. 조명부(600)에서 발광하는 파장, 강도, 조사주기, 발광시간을 조절함에 따라 식물의 성장상태를 파악하여 학습효과를 증진할 수 있도록 한 것이다.

상기 조명부(600)는 기능성 물질의 함량을 증가시킬 수 있는 UV파장대와 해충회피파장인 600nm 등을 선택적으로 활용할 수도 있다. 식물 재배에 있어 발광소자를 이용한 조명부(600)는 광(光)을 조사(照査)한 후, 광합성(光合成)의 반응 시간 중에 소등(消燈)함으로써 에너지절약화가 가능하고, 점등 방법은 고속 펄스 방식을 사용할 수 있으며, 응답 속도가 빠른 발광 다이오드의 이점을 활용할 수도 있다.

녹색식물은 태양의 빛을 이용하여 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)을 화합시켜 포도당이나 녹말과 같은 탄수화물을 만든다. 상기와 같은 과정이 광합성인데, 이 광합성에서 엽록소는 태양의 빛에너지를 포착하여 이를 화학에너지의 형태로 바꾸어 탄수화물을 만들게 하는 중요한 역할을 한다. 즉, 엽록소에 빛을 쬐면 그 빛에너지를 엽록소 분자가 흡수하여 여기상태[勵起狀態]가 되는 것이다. 엽록소는 엽록체 안에 있는 색소인데, 틸라코이드(chloroplasts' thylakoids)막의 단백질 안에 존재하는 것이며, 주로 식물(녹색식물)의 광합성으로 생성한다.

색소의 활성도는 빛의 수확에 밀접하기 때문에, 방사선의 양 또는 에너지가 가장 중요한 측면이다. 엽록소의 가장 중요한 두 흡수 피크치를 살펴보면 625-670 nm와 425-470 nm에 있다. 또한, UV 근처(300-400 nm)와 먼 레드(far red) 영역(700-800 nm)에 또 다른 국지적인 피크가 있다. 엽록소 합성의 최대 효과는 655nm 근처의 파장과 440nm 근처에서 발생하므로 상기 제어부(400)는 식물의 종류 및 성장 단계와 관련한 적정한 파장대의 점등이 이루어져 식물의 성장에 도움을 준다.

상기 조명부(600)는 적색광 및 청색광의 비율을 2:1로 혼합하도록 하고, 도달 광도는 45~65μmolm-2s-1 이상으로 조사하도록 하여 식물성장에 도움을 준다. 필요에 따라서 광원은 평판형 및 소켓형으로 쉽게 교체할 수 있다. 식물의 형상과 용도에 따라 광원의 높이를 20~50cm의 범위에서 가변적으로 자유롭게 조절 가능한다.

상부패널(50)에서 각 격판(210) 별로 엘이디 램프(LED LAMP)가 설치되는 램프지지판(610)이 설치되고, 상기 엘이디(LED)광원의 파장, 강도, 조사주기, 시간을 제어하는 제어기판(미도시)과, 상기 제어된 정보가 표시되는 표시부(미도시)를 포함한 조명부(600)가 설치된다. 상기 격판은 편백나무의 목재를 사용할 수도 있다.

식물의 성장과정을 학습할 수 있도록 상기 조명부(600)를 지주(650)의 상하로 이동하는 지지대(620)를 이동하여 광원의 고저에 따라 식물의 성장과정을 학습할 수 있다. 상기 지지대(620)는 부스의 좌측과 우측 사이에 설치된 지주(650)에 다수의 구멍(630)을 천공하여 상하로 이동하는데 체결구(640) 즉 핀 또는 걸고리, 볼트 등을 사용하여 고정할 수 있다. 상기 조명부(600)를 이동하는 지지대(620)를 이용하여 학습하는데, 일례로 식물과 광원 간의 거리가 15cm에서 24시간 후와, 30cm의 거리에서 24시간 후의 성장상태를 측정하여 대비학습할 수 있다. 식물이 광량에 얼마만큼 영향을 받는지 분석하기 위해 길이나 두께, 폭 등을 측정하는 측정자(670)를 설치할 수 있고, 그 식물을 직접 채취하여 광량, 조사주기, 조사시간에 따라 엽록소 형성과정, 조직 및 세포는 어떻게 변화된 것인지, 잎사귀와 가지, 줄기 등의 크기와 뿌리의 성장과정을 비교분석하여 실제 교과서에 기재된 이론 학습과 실제 본 발명의 다단형 학습용 식물재배장치에서 재배되는 식물 사이에는 어떤 점이 동질감이 있고 차이점은 무엇인지를 파악하여 학습의 참고자료로 활용할 수 있다.

상기 전면패널(10)의 출입문(11)에는 경첩(14)을 통하여 개폐가 이루어지는데, 출입문을 개폐하는 손잡이(13)를 가지고 있고, 개폐상태를 감지하는 개폐용 센서(12)가 부착되어 있다. 상기 출입문(11)은 동파기에 보온을 유지하여 식물이 성장하는데 지장을 초래하는 것을 방지함과 동시에 추위에 식물이 어는 것을 방지하고, 학습자가 자유롭게 왕래하기 위한 기능으로 부설된 것이다. 부스(100)의 좌측패널 또는 우측판넬에는 손잡이가 부착된 서랍(310)과 메모판(320)을 설치하도록 하여 학습효과를 효과적으로 누릴 수 있다. 전면에 손잡이가 형성된 서랍을 결합하여 학습에 필요한 자료와 기구들을 보관할 수 있으며, 상기 서랍(310)을 수평방향으로 다수 개 끼워 넣을 수 있도록 하고, 메모판(320, 칠판)을 부착할 수 있고, 필요시 컴퓨터(PC)를 올려놓을 수 있도록 지지바(미도시)를 설치하여 견고하게 결합할 수 있도록 한다. 컴퓨터(PC) 또는 메모판(칠판)을 걸기 위한 지지고정대(미도시)가 부설된다. 상기 서랍과 메모판은 학습시 필요한 물품과 시험장치와 시험구를 비치할 수 있고, 학습내용을 설명 내지 보충자료를 대비분석하는데 활용된다.

상기 지지대(620)는 부스(100)의 좌측과 우측 사이에 설치된 지주(650)의 길이 방향에 다수의 구멍(630)을 천공하여 상하로 거리를 이동하는데 조명부(600)를 상하로 이동이 가능하도록 하고, 체결구(640) 즉 핀 또는 걸고리, 볼트 등을 사용하여 고정할 수 있다. 상기 지주(650)의 일측 단부에는 길이, 두께, 폭을 측정하는 측정자(670)가 설치되어 성장도를 측정할 수 있으며, 타측의 단부에는 카메라(660) 또는 확대경(660)을 설치하여 식물의 잎사귀의 성장과정과 변화추이, 조직 등을 측정 내지 기록 보관하여 참고자료로 활용하고, 식재된 식물의 원근(遠近)에 따른 거리를 원활하게 완화시키기 위하여 신축이 가능한 테레스코픽식(telescopic type) 이동대(680)를 설치하여 인접된 식물의 모양과 잎사귀, 개화상태를 손쉽게 관찰 학습하도록 한 구조이다.

상기 부스의 하부에는 이동이 가능하고 제동이 가능한 바퀴(80)를 다수개 설치하도록 하여 이동과 제동을 자류롭게 실시하도록 한다.

상기 부스의 일측에는 식물이 성장하는데 지장이 없도록 송풍팬((70)을 설치하여 공기의 온도와 밀도를 균일하게 순환공급할 수 있도록 한다.

본 발명은 상기와 같은 장치의 가동에 의하여 청정한 엽록소 섭취에 대한 욕구를 손쉽게 충족하고, 한정된 공간에서 여러 종류의 식물이 생육 가능하도록 광원과 공기순환 장치를 구성함으로써 비전문가가 손쉽게 식물을 재배할 수 있도록 하여 사용자의 편의성 증진, 적절한 양분과 수분관리, 광원조건, 공기순환을 원활하게 순환하도록 하여 노지(露地)에서 생산된 채소에 근접하는 고 품질의 쌈 채소 또는 어린잎 샐러드 채소를 원활하게 생산할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 대해 구체적인 실시례를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시례 및 첨부된 도면에 의하여 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형 및 수정될 수 있다.

10: 전면패널 20: 후면패널
30: 좌측패널 40: 우측패널
50: 상부패널 60: 하부패널
80: 바퀴 100: 부스
210: 격판 300: 재배베드 310: 트레이부 311: 재배공 310: 서랍 320: 메모판
400: 제어부 500: 수분배양액공급부 510: 유브램프 600: 조명부
620: 지지대 700: 냉난방장치

Claims (10)

1. 천연의 편백나무와 폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용한 패널을 조립하여 형성한 것으로 그 내부에 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치에 있어서,
   상기 패널은 전면패널(10), 후면패널(20), 좌측패널(30), 우측패널(40)을 조립하고, 그 상/하부에는 상부패널(50) 및 하부패널(60)을 덮는 직면체의 부스(100);와, 식물을 재배하도록 다수의 재배공(311)을 가지고 있으며, 상하로 이격하여 내부에 배양액이 흘러가도록 하는 구조의 복수의 트레이부(310)를 가진 재배베드(300);와,
   식물재배장치의 내부 온도, 습도, 배양액의 pH, 광량의 정보를 수신하고, 수신된 정보에 의하여 식물의 재배환경을 제어조정하는 제어부(400);와,
   상기 재배베드(300)에 수분과 배양액을 혼합하여 공급하고, 배양액에 포함된 세균과 병원균을 멸균시키는 유브램프(510, UV LAMP)가 설치된 수분배양액공급부(500);와,
   상부패널에서 각 격판(210)별로 엘이디 램프(LED LAMP)가 설치되는 램프지지판(610)이 설치되고, 상기 엘이디(LED) 광원의 파장, 강도, 조사주기, 시간을 제어하는 제어기판(미도시)과, 상기 제어된 정보가 표시되는 표시부(미도시)를 포함하여 광원을 조사하는 조명부(600);와,
   상기 조명부(600)를 상하 좌우로 이동함에 의하여 광원이 변화되는데 이에 따라 식물이 성장하는 변화과정을 학습하는 것으로 부스(100)의 좌측패널과 우측패널 사이의 지주(650)에 설치되는 지지대(620)와, 상기 전면패널(10)의 출입문(11)은 경첩(14)을 통하여 개폐가 이루어지고 출입문(11) 개폐용 손잡이(13)를 가지고 있고 개폐상태를 감지하는 개폐용 센서(12)가 부착되는 것이고, 상기 좌측패널 또는 우측판넬에는 손잡이가 부착된 서랍(310)과 메모판(320)을 설치하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치
2. 제1항에 있어서,
   상기 트레이부(310)는 각형의 구조로서 내부에는 오목홈부(350)가 형성되어 있고 그 저부에는 피트모스가 포함된 부직포(320)와 천연섬유(330)가 층상으로 적층되고, 상부에 결합되어 재배공(311)이 일정간격으로 다수개 형성되어 있는 덮개판(340)을 포함한 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치
3. 제1항에 있어서,
   상기 지지대(620)는 부스(100)의 좌측과 우측 사이에 설치된 지주(650)의 길이 방향에 다수의 구멍(630)을 천공하여 상하로 거리를 이동하는데 조명부(600)를 상하로 이동하고, 체결구(640)를 사용하여 고정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 부스(100)의 하부에는 이동과 제동이 가능한 바퀴(80)를 다수개 설치하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 부스(100)의 일측에는 식물이 성장하는데 지장이 없도록 송풍팬(70)을 설치하여 공기의 온도와 밀도를 균일하게 순환공급하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 부스(100)의 일측에는 통풍구(16)를 형성하여 식물이 성장하면서 발생하는 향기와 피톤치드를 외부로 배출발산하여 주변공기를 순화 내지 정화하여 맑은 공기 공급하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 조명부(600)는 적색광 과 청색광이 2:1의 비율로 혼합하도록 하고, 도달 광도는 45~65μmolm-2s-1 이상으로 조사하도록 하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치.
8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 지주(650)의 일측에는 길이, 두께, 폭을 측정하는 측정자(670)가 설치되어 성장도를 측정하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 지주(650)의 타측에는 카메라(660) 또는 확대경(660)을 설치하여 식물의 잎사귀의 성장과정과 변화추이를 측정 내지 기록으로 보관할 수 있고, 식물의 원근(遠近)에 따른 거리를 원활하게 완화하기 위하여 신축이 가능한 텔레스포픽식의 이동대(680)를 설치하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 부스(100)의 내부에 냉난방장치(700)를 부가하여 실내의 층간 온도와 습도를 균일하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 식물을 재배하는 다단형 학습용 식물재배장치.

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