토양 처리 방법

토양 처리 방법{SOIL PROCESSING METHOD}

이 발명은 예를 들면 밭의 선충(線蟲) 구제, 작물의 생육 조정, 발아 시기 조정, 토양 개량 등의 목적으로 사용되는 농업용 토양 처리 방법에 관하여, 특히 마이크로파를 이용한 토양 처리 방법에 관한 것이다.

종래 야채류, 화훼류의 모판 흙 소독, 엽채류의 모종판 소독, 시설 야채의 토양 소독에 대해서는 염가이며 사용 방법이 간단하고도 효과가 높은 약제인 『브롬화메틸』이 널리 이용되어 왔다. 그러나, 이 브롬화메틸은 1987년에 빈 조약 체결국에 의해 채택된 『오존층을 파괴하는 물질에 관한 몬트리올 의정서』에 따라 사용 제한이 합의되고, 그 후 몇 번의 개정을 거쳐 2005년 1월 1일부터 전면 사용 금지가 결정되었다.

이러한 상황을 받아들여 브롬화메틸을 대신할 토양 소독 기술의 개발이 시도되고 있고, 그 대표적인 것으로 태양열 소독, 온탕 소독, 훈증 소독 등을 들 수 있는데 모두 유효성, 경제성, 작업성에서 문제를 남기고 있어 대체안을 확립했다고는 하기 어렵다. 제한 시한이 되는 2005년 초까지 2년여밖에 남지 않았기 때문에 유효한 기술 확립이 급선무가 되고 있다.

마이크로파를 이용한 살균, 살충, 제초 등은 이미 유럽에서 시도되었지만, 안정된 기술로서의 인지는 이루어지지 않고 있는 것이 현실이다. 또한, 마이크로파를 조사(照射)함으로써 유전(誘電) 가열 작용을 이용하여 함유 수분을 가열 팽창시켜 암반이나 지반을 파괴시키는 토목 기술은 종래부터 알려져 있다 (예를 들면, 일본 특개평 07-91181호 공보 참조).

밭에 심은 작물이 토양 중의 선충으로부터 받는 영향 (이른바, 연작(連作) 장애)을 토양의 가열 살균 소독에 의해 방지하기 위해서는 밭에서의 일반 작물 (예를 들면 근채류 등)을 심는 깊이인 지면에서 40cm 정도에 이르는 범위에 존재하는 토양 온도를 적어도 몇 분 동안 소정 온도 (예를 들면 섭씨 60도) 이상으로 유지하는 것이 조건으로 되어 있다.

이러한 가열 살균 소독을 위한 온도 조건을 밭의 열탕(熱湯) 살포에 의해 실현하려고 하면 대량의 열탕 공급, 살포, 살포 후의 보온용 시트에 의한 피복, 그와 같은 작업의 반복 등을 위해서 많은 수고와 비용이 드는데다가 땅속 침투시에 열탕 온도는 급격하게 저하하기 때문에 목적으로 하는 깊이의 토양 중의 선충을 확실하게 사멸 또는 무해화하기 위해서는 장기간 (예를 들면 1주일 정도)를 요한다.

그래서, 본 발명자들은 상술한 온도 조건을 밭의 마이크로파 조사에 의해 달성하는 것을 시도했다. 그러나, 밭의 지면 바로 위에서 마이크로파를 조사한 곳에서는 지면 아래 10cm 정도의 깊이까지가 고작이고, 목적으로 하는 깊이 (예를 들면 지면 아래 40cm 정도)까지 상술한 온도 조건을 달성할 수 없다는 견해를 얻었다.

더구나 마이크로파의 송신 출력을 증가시켜도 마이크로파의 땅속 침투 깊이는 별로 변하지 않는듯했고, 실제로 비교적 얕은 영역 (예를 들면 지면에서 10cm 정도까지의 깊이 영역)의 토양으로의 도달 온도는 송신 출력에 따라 상승하지만, 그 이상의 깊이 영역에 대해서는 송신 출력을 증대시켜도 좀처럼 목적으로 하는 온도까지 도달하지 않는다는 견해도 얻을 수 있었다.

이 발명은 상술한 견해에 의거하여 이루어진 것으로, 목적으로 하는 것은 밭 표면에 대한 마이크로파 조사에서는 영향을 미치기 어려운 심층 영역의 토양에 대한 마이크로파의 영향을 효과적으로 미치게 할 수 있고, 그것에 의해, 예를 들면, 작물의 생육조정, 발아 시기의 조정, 토양 소독, 토양 개량과 같은 여러 가지 농업상 유익한 작용을 기대할 수 있는 토양 처리 방법을 제공하는 것이다.

이 발명에서 구체적인 목적으로 하는 것은 밭에서의 작물을 심는 깊이 범위의 토양에 함유되는 선충을 확실하고도 단시간에 구제할 수 있고, 더욱이 경제성 및 작업성도 양호한 토양 소독 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

이 발명의 또 다른 목적 및 작용 효과에 대해서는 명세서 아래의 기술을 참조하면 해당 업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 토양 처리 방법은 마이크로파 방사기를 토양 속에 잠입시키고, 그 후에 마이크로파 방사기에서 처리 대상이 되는 토양으로 마이크로파를 방사하는 것이다. 여기에서 마이크로파 방사기를 토양 속에 잠입시키는 방법으로는 티젤이나 서브소일과 같은 잠입 보습기구로 농작업기를 주행시키면서 잠입시키는 방법, 각종 수직 굴삭 장치를 이용해서 토양 속에 수직으로 꽂거나 뽑는 방법, 삽이나 가래와 같은 수동 작업 도구로 퍼넣어 인력으로 토양 속에 잠입시키는 방법 등 여러 가지 방법을 채용할 수 있다. 한편, 마이크로파의 방사는 토양 속에 잠입시킨 마이크로파 방사기를 정지시킨 상태에서 실시해도 좋고, 대략 수직 방향 또는 대략 수평 방향으로 이동시키면서 실시해도 좋다. 정지 상태에서 실시하는 경우에는 특정한 토양 포인트 (예를 들면 포기를 심은 장소)에 대하여 다량의 마이크로파를 저소비 전력으로 조사할 수 있다. 이동 상태에서 실시하는 경우에는 그 이동 궤적에 따르는 토양 라인 (예를 들면 수평 이동이면 포기를 심은 라인, 수직 이동이면 특정한 지점의 전체 깊이 범위)에 대하여 마이크로파를 연속적으로 조사할 수 있다.

본 발명의 한 실시 형태인 토양 소독 방법은 지하의 소정 깊이를 진행하는 마이크로파 방사기에서 땅속으로 마이크로파를 방사 함으로써 소독 대상이 되는 토양을 마이크로파 방사기의 진행 궤적에 따라 소독하는 것이다. 즉, 밭 표면의 바로 위에서 마이크로파를 조사하는 것이 아니라 마이크로 파 송파기(送波器) 자체를 땅속에 잠행시킴으로써 그 잠행 깊이의 위치에서 마이크로파를 임의 각도에서 땅속으로 방사 하는 것이다.

이와 같은 구성에 따르면 마이크로파 송파기 자체를 땅속에 위치하게 하여 밭 지면에 대한 수직 조사에서는 마이크로파가 충분히 미치지 않는 깊이의 토양이라도 여기에 충분한 강도를 가지는 마이크로파를 조사하여, 유전 가열작용에 의해 소독 대상이 되는 토양 온도를 소독 필요 온도로까지 확실하게 상승시키고, 또는 마이크로파 자체를 미생물에 조사함으로써 소독을 목적으로 하는 미생물 (선충 등)을 사멸 또는 무해화할 수 있다.

이때 마이크로파 방사기에서 땅속으로 방사되는 마이크로파의 방사 중심 축 방향을 대략 수평방향으로 하면 토양은 소정 깊이 범위 내에서만 유전(誘電) 가열에 의해 층 모양으로 승온 되기 때문에 토양 속의 일정한 깊이의 범위에서 생식하는 선충 등의 미생물을 집중적으로 사멸 또는 무해화할 수 있다.

또, 마이크로파 방사기의 땅속 진행을 동일 진행 궤적에 따라 2회 이상으로 깊이를 다르게 하여 실시하면 지면에서 소정 깊이에 이르는 일련의 토양이 실시 때마다 기존 가열층을 겹치게 되어 전체적으로 가열되며, 그 결과 작물을 심는 깊이 범위의 토양을 균일하게 소독할 수 있다.

또, 여러 대의 마이크로파 조사기를 진행 방향과 직각으로 만나는 방향으로 적당한 거리를 두고 배치하면 여러 대의 마이크로파 방사기의 진행에 따라 소독 대상이 되는 토양을 지면에 따른 소정 폭에 걸쳐 띠 모양으로 소독할 수 있다.

또한, 여러 대의 마이크로파 조사기 중 인접하는 2대가 서로 방사면을 향하여 합쳐서 배치되어 있으면 2대의 마이크로파 조사기 사이에 마이크로파의 중첩(重疊) 전장(電場)이 형성되어 토양을 더욱더 강력하게 소독할 수 있다.

본 발명 방법의 실시에 있어서 마이크로파의 조사에 앞서 소독 대상이 되는 토양에 염류 비료 (예를 들면 질소, 인산, 칼륨을 포함하는 화성비료 등)를 혼입하면 그만큼 토양의 복소(複素) 유전율이 높아지고, 마이크로파 조사에 의한 가열 효율이 향상된다. 또, 토양 중의 선충을 대상으로 가열 소독하는 경우 토양의 승온 목표 온도는 섭씨 60도 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 심는 대상이 되는 작물이 근채류인 경우에 승온 되어야 할 토양의 깊이 범위는 지면에서 40cm 정도의 범위 내인 것이 바람직하다.

다음에 본 발명의 토양 소독장치는 땅속 진행부와 지상 진행부를 가지는 밭 이동체와 밭 이동체의 땅속 진행부에 내장된 마이크로파 방사기와 밭 이동체의 지상 진행부에 유지된 마이크로파 발생원과 지상 진행부에 유지된 마이크로파 발생원과 땅속 진행부에 내장된 마이크로파 방사기를 연결하는 도파관(導波管)을 구비하는 것이다. 여기에서 『땅속 진행부』란 진행에 따라 땅속에 잠입하여 대략 일정한 깊이를 진행하는 작용을 가지는 부분으로 티젤이나 서브 소일러 등의 농기구의 땅속 잠행부가 이것과 유사한 개념이라고 할 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면 마이크로파 송파기는 땅속 진행부에 내장되어 땅속을 진행하는 한편 지상 진행부에 유지된 마이크로파 발생원 (예를 들면 마그네트론 등)에서 발생한 마이크로파는 도파관을 통하여 땅속의 마이크로파 송파기로 인도되기 때문에 마이크로파 송파기 자체를 땅속에 위치하게 함으로써, 밭 지면에 대한 수직 조사에서는 마이크로파가 충분히 미치지 않는 깊이의 토양이라도 여기에 충분한 강도를 가지는 마이크로파를 조사하여, 유전 가열작용에 따라 소독 대상이 되는 토양 온도를 소독 필요 온도까지 확실하게 상승시켜서 소독을 목적으로 하는 미생물 (선충 등)을 사멸 또는 무해화할 수 있다. 더욱이 마이크로파 발생원은 지상에 위치하기 때문에 냉각 등으로 지장을 초래하지 일도 없다.

이때, 밭 이동체가 진행 방향과 직각으로 만나는 방향으로 적당한 거리를 두고 배치된 여러 개의 땅속 진행부를 가지고, 마이크로파 조사기가 각 땅속 진행부 각각에 내장되어 있으면 복수의 마이크로파 방사기 등의 진행에 따라 소독 대상이 되는 토양을 지면에 따른 소정 폭에 걸쳐 유전 가열에 의해 띠 모양으로 승온 시키며, 그것에 따라 임의 폭에 걸쳐서 밭을 띠 모양으로 소독할 수 있다.

또, 마이크로파 방사기의 방사 중심축이 진행 방향과 직각으로 만나는 방향에서 대략 수평방향으로 향하고 있으면 토양은 소정 깊이 범위 내에서만 유전 가열에 따라 층 모양으로 승온되기 때문에 토양 속의 일정한 깊이 범위에 생식하는 선충 등의 미생물을 집중적으로 사멸 또는 무해화할 수 있다.

또, 서로 인접하는 땅속 잠행부 각각에 유지된 마이크로파 송파기가 서로 대향하고 있으면 2대의 마이크로파 조사기 사이에 마이크로파의 중첩 전장이 형성되어 토양을 더욱더 강력하게 소독할 수 있다.

또, 땅속 진행부의 잠행 깊이를 조정하기 위한 잠행 깊이 조정 도구를 가지고 있으면 잠행 깊이를 임의로 변경하여 원하는 깊이의 토양을 선택적으로 소독할 수 있음과 동시에 동일한 밭을 2~3회로 나눠서 깊이를 다르게 하여 소독함으로써 밭을 깊게 파내려 가므로, 지면에서 소정 깊이에 이르는 일련의 토양을 연속적으로 소독할 수 있다.

또, 땅속 진행부에 유지된 마이크로파 송파기에서 송파된 마이크로파가 지상으로 새는 것을 방지하기 위한 차단체를 가지고 있으면 작업자가 부주의하게 마이크로파를 쐬는 위험을 미연에 방지할 수 있다.

이상 설명한 밭 이동체는 견인식 이거나 자주(自走)식 이라도 상관없다. 여기에서 견인식으로 한 경우에는 예를 들면 경운기 뒷부분에 설치해서 견인하면 되고, 또 자주식으로 한 경우에는 이른바 미드마운트 방식의 농작업기에 설치하면 된다.

그런데, 비닐하우스에서 근채류 등을 재배하는 상황을 상정하면 트럭터 등의 대형 작업기를 비닐하우스 안에서 주행시키는 것은 적합하지 않다. 그와 같은 경우 포기의 심는 위치를 미리 알고 있으면 그 부분만을 국부적으로 깊이 방향으로 집중적으로 소독하면 충분하다. 이와 같은 경우에는 마이크로파 방사기를 토양 중에 대략 수직 방향으로 잠입시키고 나서 마이크로파 방사기에서 처리 대상이 되는 토양으로 마이크로파를 방사하는 토양 처리방법으로 적용시키는 농작업 도구가 필요하게 된다.

이와 같은 목적으로 사용되는 농작업 도구는 토양 중에 대략 수직 방향으로 꽂을 수 있는 본체를 가진다. 이 본체의 선단부에는 돌입을 위한 첨예부를 가진다.또 본체의 측면에는 마이크로파 방사구를 가진다. 또, 본체의 후단부에는 마이크로파 도입구를 가진다. 또한, 본체의 내부에는 마이크로파 도입구에서 마이크로파 송파구로 마이크로파를 안내하는 도파관이 내장된다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 농작업 도구에 따르면 소형 파워 암으로 토양 중에 수직으로 꽂거나 빼는 방법, 각종 수직 굴삭장치를 이용해서 필요에 따라 진동을 가하면서 토양 중에 수직으로 꽂거나 빼는 방법, 삽이나 가래와 같은 수동 작업 도구로 퍼서 인력으로 토양 중에 넣는 방법 등과 같은 여러 가지 방법을 이용함으로써 밭의 원하는 지점에 꽂아서 소정 깊이의 토양에 마이크로파를 조사할 수 있다.

제1도는 본 발명 장치의 사용 상태에서의 개략적 한쪽 단면도이다.

제2도는 본 발명 장치의 개략적 평면도이다.

제3도는 본 발명 장치의 개략적 정면도이다.

제4도는 마이크로파 송파기의 배치를 중심으로 나타내는 본 발명 장치의 평 단면도이다.

제5도는 마이크로파 송파기 장착 도파관의 일례를 나타내는 구성도이다.

제6도는 마이크로파 장착 도파관의 사시도이다.

제7도는 본 발명장치의 작용을 설명하기 위한 한쪽 단면도이다.

제8도는 본 발명장치의 작용을 설명하기 위한 정면도이다.

제9도는 대향하는 마이크로파 송파기 사이에서의 가열 에너지 분포를 나타내는 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.

제10도는 마이크로파식 토양 소독 방법과 열탕식 토양 소독 방법을 경제성을 비교하여 나타내는 그래프이다.

제11도는 마이크로파 조사 후의 밭의 상태를 나타내는 설명도이다.

제12도는 마이크로파 조사 후의 밭과 근채류를 심는 위치와의 관계를 나타내는 설명도이다.

제13도는 본 발명장치의 다른 한 예를 나타내는 구성도이다.

제14도는 본 발명장치의 다른 한 예에서의 작용 설명도이다.

아래에 이 발명에 관계되는 토양 소독방법 및 그것을 실시하기 위한 토양 소독장치의 알맞은 실시의 한 형태를 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명하겠다. 제1도는 본 발명장치의 사용 상태에서의 개략적 한쪽 단면도, 제2도는 본 발명장치의 개략적 평면도, 제3도는 본 발명장치의 개략적 정면도, 제4도는 마이크로파 송파기의 배치를 나타내는 본 발명장치의 평 단면도이다.

제1도에 나타내는 것처럼 본 발명에 관계되는 밭 이동체(100)는 땅속 진행부(A)와 지상 진행부(B)를 가진다. 땅속 진행부(A)에는 마이크로파 송파기(21a~21d)가 내장되어 유지되고 있다. 지상 진행부(B)에는 마이크로파 발생원인 마그네트론(31a~31d)과 땅속 진행부(A)에 유지된 마이크로파 송파기(21a~21d)가 도파관(41a~41d)를 통하여 이어져 있다. 그렇기 때문에 마이크로파 송파기(21a~21d)는 땅속 진행부(A)에 내장 유지되어 땅속을 진행하는 한편 지상 진행부(B)에 유지된 마그네트론(31a~31d)에서 발생한 마이크로파는 도파관(41a~41d)을 통하여 땅속의 마이크로파 발생기(21a~21d)로 인도되기 때문에 마이크로파 송파기(21a~21d) 자체를 땅속에 위치하게 하여 밭 지면에 대한 수직 조사에서는 마이크로파가 충분히 미치지 않는 심층 토양(8)이라도 여기에 충분한 강도를 가지는 마이크로파를 조사하고, 유전 가열작용에 의해 소독 대상이 되는 토양 온도를 필요온도까지 확실하게 상승시켜, 소독을 목적으로 하는 미생물 (선충 등)을 사멸 또는 무해화할 수 있다.

더욱더 자세하게 설명하면 제4도에 나타내는 것처럼 밭 이동체(100)는 베이스 프레임(1)을 주체로 구성되어 있다. 베이스 프레임(1)은 앞 부분 지지 바(bar)(11), 뒷부분 지지 바(12), 좌측 지지 바(13), 우측 지지 바(14)로 이루어지는 직사각형 프레임 안에 8개의 세로 방향 리브(15)와 4개의 가로 방향 리브(16)를 넣어 일체화한 것이다.

이 베이스 프레임(1)에는 4개의 땅속 잠행체(21, 22, 23, 24)가 수직 아래 방향으로 설치되어 있다. 땅속 잠행체(21, 22, 23, 24)의 각각은 강판으로 이루어지는 좌우 측벽판(25, 26)을 도시하지 않은 스페이서를 통하여 대향 일체화하여 이루어지는 것으로 좌우의 측벽판(25, 26)으로 둘러싸인 비어있는 곳은 상하 방향으로 연동함과 동시에 앞 부분은 후술하는 선금(先金) (제1도 참조)(27)으로 막혀져 있다. 제1도에 나타내는 것처럼 선금(27)의 선단부에는 땅속에 넣기 위한 앞 부분이 처진 테이퍼 면을 가진 보습(28)이 설치되어 있다. 따라서, 밭 이동체(100)가 앞쪽으로 진행하면 선금(27)의 선단에 설치된 보습(28)으로 안내되고, 땅속 잠행체(21, 22, 23, 24)는 땅속으로 잠입하며, 그것에 따라 마이크로파 송파기(21a~21d, 22a~22d, 23a~23d, 24a~24d)에 대해서도 땅속 잠행체에 의해 보호되면서 땅속을 잠행하게 된다. 또한, 제1도는 제2도에 나타내는 밭 이동체(100)를 좌측 벽판(26)을 떼고 좌측면에서 본 상태를 나타내고 있다.

제4도에 나타내는 것처럼 땅속 잠행체(21) 내의 하부에 수평 일렬로 수용된 4개의 마이크로파 송파기(21a~21d) 중에서 진행 방향 뒷부분에 배치된 2개의 마이크로파 송파기(21a, 21b)는 진행 방향을 향하여 수평 오른쪽 방향으로 설치되어 있고, 진행방향 앞 부분에 배치된 2개의 마이크로파 송파기(21c, 21d)는 진행 방향을 향해서 수평 왼쪽 방향으로 설치되어 있다. 마찬가지로 땅속 잠행체(22) 내의 하부에 수평 일렬로 수용된 4개의 마이크로파 송파기(22a~22d) 중에서 진행방향 뒷부분에 배치된 2개의 마이크로파 송파기(22a, 22b)는 진행방향을 향해서 수평 왼쪽 방향으로 설치되어 있고, 진행방향 앞 부분에 배치된 2개의 마이크로파 송파기(22c, 22d)는 진행방향을 향해서 수평 오른쪽 방향으로 설치되어 있다. 마찬가지로 땅속 잠행체(23) 내의 하부에 수평 일렬로 수용된 4개의 마이크로파 송파기(23a~23d) 중에서 진행방향 뒷부분에 배치된 2개의 마이크로파 송파기(23a, 23b)는 진행방향을 향해서 수평 오른쪽 방향으로 설치되어 있고, 진행방향 앞 부분에 배치된 2개의 마이크로파 송파(기23c, 23d)는 진행방향을 향해서 수평방향으로 설치되어 있다. 마찬가지로 땅속 잠행체(24) 내의 하부에 수평 일렬로 수용된 4개의 마이크로파 송파기(24a~24d) 중에서 진행방향 뒷부분에 배치된 2개의 마이크로파 송파기(24a, 24b)는 진행방향을 향해서 수평 왼쪽 방향으로 설치되어 있고, 진행방향 앞 부분에 배치된 2개의 마이크로파 송파기(24c, 24d)는 진행방향을 향해서 수평 오른쪽 방향으로 설치되어 있다.

그렇기 때문에 제4도에서 밝힌 것처럼 잠행체(21)에 설치된 2개의 마이크로파 송파기(21a, 21b)와 인접하는 땅속 잠행체(22)에 설치된 2개의 마이크로파 송파기(22a, 22b)는 서로 마주보고 배치하게 되고, 그와 같은 마이크로파 송파기 사이에는 도면 중 화살표시로 나타내듯이 마이크로파의 중첩 전장이 형성된다. 마찬가지로 땅속 잠행체(22)에 설치된 2개의 마이크로파 송파기(22c, 22d)와 인접하는 땅속 잠행체(23)에 설치된 2개의 마이크로파 송파기(23c, 23d)와는 서로 마주보고 배치하게 되고, 그와 같은 마이크로파 송파기 사이에도 도면 중 화살표시로 나타내듯이 마이크로파의 중첩 전장이 형성된다. 마찬가지로 땅속 잠행체(23)에 설치된 2개의 마이크로파 송파기(23a, 23b)와 인접하는 땅속 잠행체(24)에 설치된 2개의 마이크로파 송파기(24a, 24b)와는 서로 마주보고 배치하게 되고, 그와 같은 마이크로파 송파기 사이에도 도면 중 화살표시로 나타내듯이 마이크로파의 중첩 전장이 형성된다. 이에 따라 밭 이동체(100)의 이동에 의해 4개의 땅속 잠행체(21~24) 사이의 토양에는 강력한 마이크로파가 방사되어 유전 가열작용에 따라 토양(8)의 가열이 이루어지게 된다.

제1도로 되돌아가서 마이크로파 발생원인 마그네트론 (예를 들면 2.45GHz) (31a~31d)은 도시하지 않은 지지 기구를 통하여 도파관(41a~41d)의 상부에 지지 고정되고, 그곳에는 도시하지 않은 냉각용 송풍기가 부설되어 있다. 즉, 제2도에 나타내는 것처럼 4개의 땅속 잠행체(21~24) 각각에는 마이크로파 방사기에 결합 되는 4개의 도파관(41a~41d, 42a~42d, 43a~43d, 44a~44d)이 수직방향을 향해서 수용되어 있고, 그러한 도파관의 상단부 각각 마다 마그네트론이 설치되어 있다. 그렇기 때문에 마그네트론에서 발생된 마이크로파는 도파관을 통하여 마이크로파 방사기에 이르고, 여기에서 수평방향 오른쪽 또는 왼쪽으로 방향을 바꿔서 땅속으로 방출하게 된다. 또한, 땅속 잠행체(21~24)를 구성하는 좌우 측벽판(25, 26)에는 도시하지 않았지만 마이크로파 방사기의 방사구에 대응하여 원형 개구가 형성되어 있고, 이 원형 개구를 통하여 마이크로파는 땅속으로 방사된다. 또한, 도시하지 않았지만 이 마이크로파 방사용 개구는 진흙 등의 이물질이 마이크로파 방사기로 들어가지 않도록 테플론제 맹판(盲板)으로 막혀있다.

이렇게 땅속에 방출된 마이크로파는 토양의 가열에 이용되는데 땅속 잠행체(21~24)의 좌우 측면과 거기에 접하는 토양과의 사이는 틈이 있기 때문에 그러한 간격에서 마이크로파가 지상으로 새는 것을 생각할 수 있다. 그렇기 때문에 제2도 에 나타내는 것처럼 서로 인접하는 땅속 잠행체(21~24) 사이의 비어있는 곳은 강판 등으로 이루어지는 실드 판으로 막혀있다. 이것에 의해 토양 소독 작업중에 작업자가 잘못해서 새는 마이크로파를 쐬게 되는 위험이 방지된다.

제1도로 되돌아가서 베이스 프레임(1)의 뒷부분에는 브래킷(51)이 설치되고, 이 브래킷(51)에는 좌우 2개의 표준 바퀴(65)가 지지 되어 있다 (제2도 참조). 즉, 도면에서 (64)는 표준 바퀴의 샤프트, (63)은 표준 바퀴의 샤프트를 지탱하는 두 갈래의 요크, (61)은 요크(63)에 고정된 지지 로드, (62)는 지지 로드(61)의 길이를 조정하기 위한 스토퍼이고,이 스토퍼(62)의 위치를 오르내림으로써 지지 로드(61)의 돌출 길이를 변경하여, 표준 바퀴(65)의 높이 (즉, 잠행 깊이(D1))를 임의로 조정할 수 있게 이루어져 있다. 마찬가지로 베이스 프레임(1)의 앞 부분에도 브래킷(52)이 설치되며, 이 브래킷(52)에도 좌우 2개의 표준 바퀴(65, 66)가 지지 되고 있다 (제2도 참조). 즉, 도면에서 (64)는 표준 바퀴의 샤프트, (63)은 표준 바퀴의 샤프트를 지탱하는 두 갈래의 요크, (61)은 요크(63)에 고정된 지지 로드, (62)는 지지 로드(61)의 길이를 조정하기 위한 스토퍼이고, 이 스토퍼(62)의 위치를 오르내림으로써 지지 로드(61)의 돌출 길이를 변경하여, 표준 바퀴(65)의 높이 (즉, 잠행 깊이(D1))를 임의로 조정할 수 있게 이루어져 있다.

또한, 제2도에 나타내는 것처럼 베이스 프레임(1)의 전단부에는 앞 부분 베이스판(73)이 일체적으로 고정되어 있다. 이 앞 부분 베이스판(73)에는 견인작업시에 이용하기 위한 손잡이(71) 및 끄는 막대(72)가 설치되어 있다.

본 발명 장치의 작용을 설명하기 위한 측면도 및 정면도를 제7도 및 제8도에 나타내고 있다. 그러한 도면을 참조하면서 본 발명장치를 사용한 토양 소독방법을 아래에 상세하게 설명하겠다.

밭 이동체(100)의 사용에 있어서는 우선 이것을 제7도에 나타내는 것처럼 경운기(200)의 뒷부분에 설치하여 견인시킨다. 이때 표준 바퀴(65)의 높이를 조정함으로써 땅속 잠행체(23~24)의 잠행 깊이(D1) (제1도 참조)를 적절하게 설정한다. 근채류 등을 심기로 예정된 밭의 경우, 예를 들면 지면에서 40cm의 깊이 범위에 존재하는 토양을 소독한다. 이 경우, 예를 들면 첫 번째는 40cm에서 20cm의 깊이 범위 (또는 20cm에서 지표면까지의 깊이 범위), 두 번째는 20cm에서 지표면까지의 깊이 범위 (또는 40cm에서 20cm의 깊이 범위)라고 한 것처럼 2회에 나눠서 소독하면 표준 바퀴(65)의 높이를 그와 같은 깊이(D1)에 맞춰서 설정한다. 다음에 토양 소독에 앞서서 대상 토양의 복소 유전율을 높이기 위해서 밭의 소독 예정 영역에 염류인 비료 (예를 들면 질소, 인산, 칼륨을 포함하는 화성 비료 등)를 혼입한다. 또한, 비료 혼입은 경운(耕耘) 작업과 동시에 해도 된다. 다음에 경운기(200)로 견인시키면서 밭 이동체(100)를 밭의 소독 예정 영역에 주행하게 한다. 첫 번째의 주행이 완료하게 되면 표준 바퀴(65)의 높이를 바꿔서 두 번째 주행을 하게 한다. 그러면 각 주행마다 땅속 잠행체(21~24)에 끼인 영역에 존재하는 토양은 제8도에 나타내는 것처럼 수평방향 양쪽에서의 마이크로파 조사에 의한 유전 가열작용에 의해 가열 승온 된다. 이때 마이크로파의 파워 및 밭 이동체의 이동 속도를 적절하게 설정해 두면 소독 대상이 되는 토양의 온도는 섭씨 60도 이상이 되고, 더욱이 그 상태는 적어도 몇 분 정도는 유지되기 때문에 목적으로 하는 선충을 밭 이동체(100) 의 전체 폭 및 예정 깊이 (지표에서 40cm 정도)에 걸쳐 확실하게 사멸 또는 무해화할 수 있다.

이렇게 소독된 밭 상태가 제11도 및 제12도에 나타나있다. 제11도에 나타내는 것처럼 밭에 작물을 심을 예정 라인(a1~a5)이 여러 개 존재하는 경우 그러한 심기 예정 라인(a1~a5)을 일괄하여, 예를 들면 지표에서 40cm의 깊이 범위에 걸쳐서 2회로 깊이를 나눠서 마이크로파에 의한 토양 소독을 실시할 수 있다. 그렇기 때문에 이와 같은 소독 후에는 제12도에 나타내는 것처럼 심는 라인(a1~a5) 상의 어디에 심어도 근채류(201)는 소독이 끝난 영역(b0~b4, c1, c2)의 범위 내에서 선충의 피해를 입지 않고 생육할 수 있다. 또한 제12도에서 영역(b0)은 땅속 잠행체(21)의 바깥쪽 영역, 영역(b1)은 땅속 잠행체(21과 22)에 의해 끼인 영역, 영역(b2)는 땅속 잠행체(22와 23)에 의해 끼인 영역, 영역(b3)은 땅속 잠행체(23과 24)에 의해 끼인 영역, 영역(b4)는 땅속 잠행체(24)의 바깥쪽 영역이다. 또, (c1)은 예를 들면 첫 번째 소독층, (c2)는 예를 들면 두 번째 소독층이다.

또한, 이상의 실시 형태에서는 본 발명의 밭 이동체를 견인식으로 구성했지만, 그것을 바꿔서 미드마운트식 농작업기에 설치하는 등 자주식으로 구성할 수 있는 것은 물론이다.

또, 이상의 실시 형태에서는 땅속 잠행체를 밭 이동체에 4열 설치하고, 각각에 마이크로파 방사기를 내장시켰지만, 땅속 잠행체의 배열 및 거기에 내장되는 마이크로파 방사기의 개수 및 방향은 이것에 한정되는 것은 아니다.

또, 이상의 실시 형태에서는 마이크로파 발생원으로서 2.45GHz의 마그네트론 을 채용했지만, 마이크로파 발생원의 구성 및 주파수도 이것에 한정되는 것은 아니다.

또한, 이상의 실시 형태에서는 잠행 깊이 조정 도구로서 표준 바퀴를 나타냈지만, 예를 들면 손잡이(71)와 경운기(200)와의 접합부에서 높이를 조정할 수 있는 구조를 채용해도 좋다.

다음에 본 발명장치에 알맞은 마이크로파 송파기를 장착한 도파관에 대해서 제5도 및 제7도를 참조하여 설명하겠다. 제5도 및 제6도에 나타내는 것처럼 이 도파관은 단면이 직사각형인 소정 길이의 네모통 모양의 도파관(91)과 이 네모통 모양 도파관(91)의 선단부에 설치되는 바닥이 평평한 원형 팔 모양 방사기(92)로 구성되어 있다. 네모통 모양 도파관(91) 및 원형 팔 모양 방사기(92)의 소재로서는 스테인리스 (SUS)가 사용된다. 네모통 모양 도파관(91)은 폭(W) 및 높이(H)로 이루어지는 직사각형 모양의 단면을 가진다. 원형 팔 모양 방사기(92)는 깊이(D2)를 가지면서 밑 부분(92a)이 평평한 팔 모양 외형을 가진다. 또, 원형 팔 모양 방사기(92)의 직경은 네모통 모양 도파관(91)의 폭(W) 보다 큰 지름으로 되어 있다. 원형 팔 모양 방사기(92)의 안쪽 둘레의 일부는 네모통 모양 도파관(91)과의 접속을 위해서 잘라낸다. 네모통 모양 도파관(91)의 선단부는 접속 대상이 되는 팔 모양 방사기(92)의 둘레 측면의 곡률(曲率)에 맞춰서 절단된다. 이렇게 해서 예비 가공된 네모통 모양 도파관(91)과 원형 팔 모양 방사기(92)는 단면(91a, 91b)을 정합 시켜서 용접에 의해 결합 된다. 또한, 도면에서 91c는 설치용 브래킷이다.

이렇게 해서 얻어진 마이크로파 송파기 장착 도파관에 의하면 도파관에 따라 전파된 마이크로파를 도파관의 선단부에서 직각 방향으로 구부려서 외부에 방사할 수 있고, 더욱이 도파관 선단에서 반사되어 되돌아오는 마이크로파가 아주 적어, 마이크로파를 효율적으로 땅속에 방사할 수 있다. 대향하는 마이크로파 송파기 사이에서의 가열 에너지 분포의 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 제9도에 나타내고 있다. 같은 도면에 나타내는 것처럼 제5도 및 제6도에 나타내는 구조의 마이크로파 송파기 장착의 도파관을 사용한 곳에서는 양 마이크로파 방사기 사이에서 고밀도의 가열 에너지 분포를 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

또, 네모통 모양 도파관(91)의 높이(H)와 원형 팔 모양 방사기(92)의 깊이(D2)는 거의 같기 때문에 땅속 잠행체(21~24)를 구성하는 좌우의 측벽판(25, 26) 사이에 콤팩트하게 수용할 수 있다. 또한, 네모통 모양 도파관(91)과 원형 팔 모양 방사기(92)를 용접 일체화하는 가공방법을 채용하고 있기 때문에 굽힘 가공이 어려운 경질 소재 (SUS)를 사용하면서도 제작이 용이하다는 이점도 있다. 즉, 네모통 모양 도파관 자체를 프레스로 굽힘 가공하여 네모통 모양 도파관의 선단부를 직각으로 구부리는 방법도 생각할 수 있지만, 그런 경우에는 가공이 현저하게 곤란한 것에 대하여, 이 예와 같이 방사기 부분은 프레스로 성형하면서도 이것과 도파관 부분을 용접하도록 하면 굽힘 가공이 불필요하기 때문에 제작이 현저하게 용이해진다.

마이크로파식 토양 소독방법과 열탕식 토양 소독방법으로 경제성을 비교하여 나타내는 그래프를 제10도에 나타내고 있다. 같은 도면에서 밝혀진 것처럼 본 발명자들에 의한 시험계산에 따르면 처리 면적이 180헥타르를 넘는 영역에서는 열탕 살 포 방식보다도 본 발명 방법의 채용이 유리한 것이 판명되었다.

그런데 비닐하우스 등에서 근채류를 재배하는 상황을 상정하면 승용형 경운기 등의 대형 작업기를 비닐하우스 안에서 주행시키는 것은 적합하지 않다. 그와 같은 경우 포기를 심는 위치를 미리 알고 있으면 그 부분만을 국부적으로 깊이 방향에 대해 집중적으로 소독하면 충분하다.

이와 같은 경우에는 마이크로파 방사기를 토양 속에 대략 수직방향으로 잠입시키고나서 마이크로파 방사기에서 처리 대상이 되는 토양으로 마이크로파를 방사하는 토양 처리방법에 적용되는 농작업 도구가 필요해진다. 이와 같은 목적으로 사용되는 농작업 도구는 제13도에 나타내는 것처럼 토양 속에 대략 수직방향으로 꽂을 수 있는 금속제 본체(202)를 가진다. 이 본체(202)의 선단부에는 돌입을 위한 첨예부(203)를 가진다. 이 본체(202)의 측면에는 테플론제 맹판(205)으로 막힌 마이크로파 방사구(204)를 가진다. 또, 본체(202)의 측면에는 테플론제 맹판 (205)으로 막힌 마이크로파 방사구(204)를 가진다. 또, 본체(202)의 후단부에는 마이크로파 발생원(206)에서의 마이크로파를 받아들이는 마이크로파 도입구(207)를 가진다. 또한, 본체(202)의 내부에는 마이크로파 도입구(207)에서 마이크로파 송파구(204)로 마이크로파를 안내하는 도파관(208)이 내장된다. 또한, 제13도에서 209는 파워 암에 장착되기 위한 브래킷이다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 농작업 도구에 따르면 소형 파워 암으로 토양 속에 수직으로 꽂거나 뽑는 방법 (제14도 참조), 각종 수직 굴삭 장치를 이용해서 필요에 따라 진동을 가하면서 토양 속에 수직으로 꽂거나 빼는 방법, 삽이나 가 래와 같은 수동작업도구에 넣어, 인력으로 토양 속에 잠입시키는 방법 등과 같은 여러 가지 방법을 이용함으로써 밭의 원하는 지점에 꽂아서 소정 깊이의 토양에 마이크로파를 조사할 수 있다. 또한, 제14도에서 (210)은 파워 암 장치의 선단 암, (211)은 소형 파워 암 장치의 구동 로드, (212)는 파워 암 장치의 중간 암, (213)은 본체(202)의 토양(215)으로 꽂고 빼는 방향을 나타내는 화살표시, (214)는 방사된 마이크로파이다.

또한, 이상의 실시형태에서는 본 발명방법 및 설치를 토양 중의 근채류에 유해한 선충 구제에 적용하지만, 본 발명방법 및 설치는 그 이외에도 예를 들면 마이크로파 조사에 의한 작물의 생육 조정, 발아 시기의 조정, 토양 개량 등에 널리 적용할 수 있다.

이상의 설명에서 밝힌 것처럼 본 발명에 따르면 밭 표면에 대한 마이크로파 조사에서는 영향을 미치기 힘든 심층 영역의 토양에 대하여 마이크로파에 의한 영향을 효과적으로 미칠 수 있고, 그것에 의해 예를 들면 작물의 생육 조정, 발아 시기의 조정, 토양 소독, 토양 개량과 같은 여러 가지 농업상 유익한 작용을 기대할 수 있다.