관비재배용 자재
가. 폴리에틸렌 파이프
폴리에틸렌(PE) 파이프는 재질에 따라 경질과 연질로 구분된다. 경질 PE
파이프는 송수, 배수, 급수용으로 사용되며 상용압력은 10.0kg/cm2까지
사용된다. 20∼70mm 규격의 파이프는 롤관과 직관이 생산되며 100mm 이상
규격의 파이프는 직관만 생산된다. 직관은 길이가 6m로 펌프, 관비시스템,
물탱크 등에 접하여 짧거나 모양을 낼 때 사용되고 롤관은 길이가 40∼120m로
주관, 부관, 지관 등 장거리를 배관할 때 사용된다. 연질 PE 파이프는 경질
PE 파이프에 비하여 부드러워 미니스프링클러, 점적단추를 설치할 때 구멍을
뚫기가 쉬워 설치시간을 단축할 수 있으며 구멍부위에 연결구가 잘 밀착되어
누수를 방지할 수 있다. 파이프는 직경에 따라 통과능력(유량)이 다른데,
관정이 멀리 있거나 펌프나 시스템으로부터 주관의 길이가 길 때에는 이를
반드시 고려해야 한다. 예를 들어 주관길이를 200m로 하여 시간당 15톤의
물을 공급하고자 할 경우, 펌프로부터 100m까지는 주관직경이 65mm, 그
이후의 100m는 주관직경이 50mm인 파이프로 배관하는 것이 가장 경제적인배관방법이다.
나. 점적호스와 점적버튼
압력보상형 점적호스는 점적기 내부에 고무판막을 부착하여 일정한 수압에
도달하기 전까지는 고무판막이 열리지 않다가 일정한 수압에 도달하면서부터
고무판이 휘어지면서 열리는 원리를 이용하여 만든 점적기이다. 압력보상형
점적기의 특징은 점적호스 내의 수압이 일정 압력 이상으로 되면 점적기에서
동일한 물량이 관수된다는 것이다. 공급되는 수압이 높을수록 멀리까지 설치할
수 있으나 국내 실정으로 보아 1.5kg/cm2 정도의 수압으로 공급하면 적당하다.
경사지에서도 점적기 간에 물량 차이가 나지 않고 고르게 공급되므로 관수는
물론 관비에도 매우 유리하다. 압력보상형 점적단추는 일반 점적단추와 모양은
같으나 톱니형 수로 밑에 고무판막이 하나 더 있어 일정한 수압에 도달하여야만
고무판이 밀려나면서 그 틈새로 물이 나오는 원리를 이용하여 만든 점적기이며
기능은 압력보상형 점적호스와 같다. 현재 채소와 화훼 수경재배용으로 가장
많이 설치되어 있다. 수압이 최소한 1.5kg/cm2 이상 되면 어느 정도 작동되지만,
수압이 2.5kg/cm2 이상 되어야 지관에 양액이 빨리 채워져 양액공급의
균일성이 높아지고 고무판의 자체 세척기능이 정상적으로 작동한다.
다. 펌프
펌프는 관비재배 시 중요한 자재로서 그 성능을 잘 파악하여 관비시설을 할
때 활용하여야 한다. 펌프의 특성 중에서 흡상은 빨아들이는 능력을 말하며
압상은 밀어내는 능력을 말한다. 그리고 온양정은 흡상과 압상의 합을 말한다.
관정에서 물을 퍼올릴 때는 흡상이 큰 펌프를 사용하여야 하고 탱크에서
관수시설로 물을 공급할 때는 압상이 큰 펌프를 사용하여야 한다. 관수나 관비
시에는 물의 소요량만 계산하여 펌프용량을 결정하지 말고 펌프의 성능곡선을
참조하여 펌프용량을 결정해야 한다(그림 5-1).
라. 전자밸브
원예작물의 관수 및 관비용으로 주로 사용되는 전자밸브는 일반적으로 사용되는
직동식이 아니라 전기신호가 주어지면 전자석이 작동하여 물을 통과시키고 그
수압으로 고무판을 밀어내어 밸브를 열어주면서 물을 통과시키는 수압식이다.
이러한 수압식 전자밸브는 수압이 0.35kg/cm2 정도 되어야 정상적으로
작동한다. AC 24V용 및 DC 9V용이 있으며 최근에는 DC 9V용에는 프로그램식
타이머 및 TDR 수분센서를 부착하여 사용할 수 있는 제품도 시판되고 있다.
AC용 전자밸브는 3∼10구역의 대면적의 컨트롤러에 의해 순차적인 제어로
관수할 때 주로 사용하고, DC용 전자밸브는 3구역 이하의 소면적을 관수할 때
프로그램 타이머를 부착하여 주로 사용한다.
마. 수분센서
관수시점을 정하는데 실질적으로 사용할 수 있는 과학적 지표는 토양수분조건
이다. 토양수분조건을 나타내는 방법으로 토양수분장력(kPa)과 토양수분
함량(%)이 있다. 토양수분장력은 식물이 토양에서 물을 흡수하는 데 드는 힘을
반영하므로 관수시점을 결정하기 위해 바로 사용할 수 있으며, 토양수분함량은
토양 내에 물이 있는 양을 나타내기 때문에 물 관리에 활용하기 위해서는
토양수분장력으로 환산하여야 한다.
(1) 토양수분장력계
토양수분장력을 측정하는 가장 일반적인 기기는 텐시오미터(Tensiometer)로서
정확하면서도 이용이 간편하다. 텐시오미터의 측정범위는 0∼100kPa이며
100kPa 이상으로 토양이 건조해진 경우에는 이 기기를 사용할 수 없다.
물관리가 중요한 시설원예작물의 경우 당도 조절을 위해 물을 전혀 주지 않는
시기를 제외하면 유용하게 사용할 수 있다. 겨울에는 동파의 우려가 있어
포장에서 철수하여야 하고 다시 사용할 때는 계기의 감도, 투기압, 감응성,
토양수분장력의 유효한계 등을 재조정하여야 한다. 최근에는 압력계 대신
부압센서를 연결하여 디지털 방식으로 전환한 후 전자제어장치에 연결한
자동관수시스템이 개발되어 있다.
(2) 토양수분센서
토양수분함량은 유전율 센서를 이용하면 편리하게 측정할 수 있다. 유전율식
센서는 TDR(Time Domain Reflectometry)과 FDR(Frequency Domain
Reflectometry)의 두 종류로 나눌 수 있는데 두 유형 모두 용적수분함량(%)으로
나타낸다. 토양에서 물의 유전상수는 다른 매질에 비해 월등히 높아 유전율을
측정하면 관계식을 통해 토양수분함량을 산정할 수 있다(유전상수:물 78, 토양
무기입자 2∼4, 토양 유기입자 10내외, 토양 기상 1). 그런데 유기물함량,
공극률, 무기입자 조성 등이 토양마다 다르기 때문에 정확한 값의 측정을
위해서는 각 토양마다 보정식을 만들어 환산해 주어야 한다. 특히,
유기물함량이 높은 토양의 경우에는 필히 보정식을 만들어 사용해야 한다.
또한 토양의 전기전도도 역시 토양전체의 유전율에 영향을 미치기 때문에
EC가 높은 토양에서도 반드시 별도의 보정식을 만들어 사용하여야 한다.
토양수분함량 측정값을 이용하여 관수개시점을 결정하기 위해서는 토양수분함량을 장력으로 환산하여야 한다. 환산하는 방법에는 토성별 평균값을 이용하는 방법과 현장에서 토양수분특성(토양수분장력과 토양수분함량의 관계)을 평가하는 방법이 있다. 현장에서 토양수분 특성을 평가하기 위해서는 토양수분장력계와 토양수분센서를 함께 이용하여야 한다. 토양수분센서 주위에 토양수분장력계를 매설한 후 충분히 관수를 하고 건조시키면서 토양수분장력과 토양수분함량의 관계를 매일 적은 후 정리하면 된다. 토양수분센서와 토양수분장력계의 거리가 너무 가까우면 센서의 측정값에 오차가 발생하므로 15cm 이상 거리를 두어야 한다.
바. 비료공급장치
(1) 벤투리형(Venturi type)
물이 넓은 관에서 좁은 곳을 통과하면 유량이 줄어들고 유속이 빨라지고 수압이
높아지므로 그 지점에 홉입관을 연결하여 비료액을 흡입시키는 방법이다.
장점은 장치가 매우 간단하여 설치와 관리가 용이하고 작동하기가 매우 쉽고
흡입량이 비교적 적어 농축액을 흡입시켜야 하고 주입관에 밸브와 유량계를
부착하여 비료의 흡입량과 흡입율을 조정할 수 있다는 것이다. 단점은 주관의
압력손실이 높기 때문에 가압시키거나 충분한 수압을 유지하여야 하며 흡입량
조절과 자동화가 어렵다는 것이다. 수압에 의하여 흡입량이 변하므로 수압이
2.0kg/cm2 정도 되어야 비료액의 흡입이 잘 된다. 비료농도의 변화는 적은
편으로 관비재배 시 문제가 되지 않는다.
(2) 비료탱크형(Fertilizer tank type, Pressure differential tank type)
압력이 새지 않도록 기밀이 유지된 탱크에 비료액을 넣고 주관 사이에 탱크로
인입파이프와 배출파이프를 연결하여 비료를 주입하는 장치로 인입관
앞부분 및 인입관과 배출관 사이에는 체크밸브를 부착하여야 한다. 장점은
조작이 간단하고 농축 비료액을 조제할 필요가 없고 장치가 간단하여 설치가
손쉬우며 고형비료를 사용하기에 적당하고 비료종류의 교환이 용이하며
장치를 운용하는데 전기나 연료 등의 에너지가 들지 않는다. 단점으로는
비료농도가 시간이 흐름에 따라 감소하고 주관의 압력이 손실되므로 경우에
따라서는 부스터펌프(Booster pump)를 부착하여야 한다는 것이다. 또한 정확한
비료액 시용이나 비율에 문제가 있고 용량에 한계가 있으며 자동화가 어렵다.
탱크용량은 50∼1,000L 정도이고 인입관과 출구의 압력차가 1∼5 정도 되어야한다.
(3) 주입펌프형(Injection pump type)
주관의 수압으로 비료액을 흡입시키거나 흡입라인과 배출라인에 주관보다
훨씬 작은 관으로 연결하고 그 사이에 비료액을 밀어 넣는 펌프를 연결하여
작동시키면서 관비하는 방법으로 주관의 인입관과 출구 사이에 체크밸브를
부착하여야 하고 이 때 수압펌프의 압력은 1.0∼1.5kg/cm2 정도 되어야 한다.
장점은 정확한 양을 관비할 수 있고 주관의 압력 손실이 없으며 자동화가
매우 용이하다는 것이다. 단점은 경비가 비싸고 배관이 많아 파손되기 쉽다는것이다.
(4) 자동관비장치
국내에 공급되는 자동관비장치는 0.3∼1.0ha까지 관비가 가능하며 3ha
이상이면 양액공급장치를 사용하는 것이 경제적이다. 자동관비장치는
자동으로 농축 비료액과 물을 공급하는 컨트롤부와 물을 작물에 공급하는
배관부(점적호스, 점적단추)로 구성되어 있다. 동관비장치는 관수주기,
관수시각, 관수량이 자동으로 조절되어야 하며, 주관에 남아 있는 비료액이
한 구역으로 편중되거나 농축 비료액이 토양으로 공급되어 염류피해를
일으키거나 점적기에 남아 점적기를 막히게 하지 않도록 시비전후에
관수하는 기능을 갖추어야 한다. 아울러 전원공급이 중단되어도 72시간 정도
프로그램이 보호되어야 하고, 토양수분을 감지하여 관수하는 기능이 필요하고,
순간유량계를 부착하여 관비량을 조절할 수 있어야 하고, 압력계를 여과기
전후에 부착하여 여과기의 막힘을 파악할 수 있어야 한다.
