[논문]기상조건에 따른 온실의 전천일사량 및 광합성유효광량자속의 상관관계 및 투과율

이현우; 이석건; 이상호

초록
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온실의 경우 구조재가 광투과율에 많은 영향을 주기 때문에 기상조건에 따라 달라지는 산란광과 직달광의 비율에 따라 투과율이 달라질 수 있다 따라서 기상조건에 따른 온실내부의 광투과율을 구명할 필요가있다. 전천일사량은 기상청에서 제공하는 기상자료에서 쉽게 얻을 수가 있는 반면에 광합성유효광량자속의 자료는 직접 측정하지 않고는 구하기가 어렵다. 그러나 전천일사량과 광합성유효광량자속의 상관관계가 얻어지면 전천일사량으로부터 광합성유효광량자속을 쉽게 구할 수가 있을 것이다. 따라서 우리나라 온실에 대하여 기상조건에 따라 광합성유효광양자속을 산정할 수 있는 상관식의 개발이 필요하다. 본 연구는 실험을 통하여 온실의 수관부에서의 기상조건에 따른 광합성유효광량자속의 투과율을 산정하고 전천일사와 광합성 유효광량자속과의 상관관계를 구명하기 위하여 수행되었다. 산란광이 많은 흐린 날과 직달광이 많은 맑은날의 투과율 변화는 상당한 차이가 있음을 확인할 수 있었으며, 온실의 투과율은 기상조건에 따라 다르게 적용되어야 할 것으로 판단되었다. 온실의 전천일사량 투과율을 광합성유효광량자속의 투과량을 산정하는데 그대로 이용할 수 있을 것으로 분석되었다. 비록 맑은 날에 비하여 흐린 날의 상관도는 낮지만 상관식의 기울기는 큰 것으로 나타나 운량의 증가와 더불어 전천일사량 중에서 광합성유효광량자속의 비율이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 시간당 광합성유효광량자속과 전천일사량의 상관식을 유도하였으며, 이러한 상관식을 이용한다면 시간당 전천일사량을 이용하여 시간당 광합성유효광량자속을 추정하는데 적절히 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

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Since the transmittance of solar radiation directly affected by the structural frames of greenhouse can be changed according to the ratio of diffuse to direct radiations, it is necessary to investigate the transmittance of greenhouse at the different weather conditions. We can easily get the data of...

Since the transmittance of solar radiation directly affected by the structural frames of greenhouse can be changed according to the ratio of diffuse to direct radiations, it is necessary to investigate the transmittance of greenhouse at the different weather conditions. We can easily get the data of total solar radiation from the Meteorological Administration, but we have to personally measure the photosynthetic photon flux (PPF). If the relationship between total solar radiation and PPF is established, the PPF can be simply acquired from the relationship. Sol it is required to develop the equation to calculate PPF depending on weather condition. This study was conducted to determine the transmittance of PPF at canopy level in glasshouse and the correlation between total solar radiation and PPF at clear and cloudy days. The variation phase of greenhouse transmittance at clear day was very different from that at cloudy day. It was concluded that the proper transmittance, depending on the weather condition, should be adopted to calculate the accurate total solar radiation and PPF in greenhouse. The transmittance of solar radiation was the same as that of PPF in greenhouse. It was confirmed that the ratio of PPF to total radiation increased as the amount of cloud increased. The correlation between the hourly total solar radiation and PPF was derived.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 실험을 통하여 온 실의 수관부에서의 기상조건에 따른 광합성유효광량자 속의 투과율을 산정하고 전천일사량과 광합성 유효광량자속과의 상관관계를 구명하기 위하여 수행되었다.

제안 방법

기상청에서 제시하는 기상조건은 전운량(1~ 10, 全雲量)을 기준으로 하여 크게 4종류(맑음, 구름 조금, 구름 많 음, 흐림)로 분류하고 있으나, 본 연구에서는 기상조건을 맑음(운량 V 5)과 흐림(운량 > 5)으로만 구분하였다.
전천일 사량과 광합성 유효광량자 속의 투과율을 비교하기 위하여 기상조건별로 일평균투과율을 산정하였다. 또한, 전천일 사랑과 광량자속과의 상관관계를 구명하기 위하여 기상조건별로 시간당 전천일사량과 시간당 광합성 유효광량자 속의 상관관계식을 구하였다.
온실 내의 전천일 사량과 광합성 유효광량자 속의 변화를 계측하기 위하여 Delta-T data-logger 및 CR10X micro-logger를 사용하였다. 전천일 사량은 GS1 전천일 사센서(305~2, 800 nm)를 사용하였고 광합성 유효광량 자속은 LI190SB 광량자센서(400~ 700 nm)를 사용하여 측정하였다.
전천일 사량과 광합성 유효광량자 속의 투과율을 비교하기 위하여 기상조건별로 일평균투과율을 산정하였다. 또한, 전천일 사랑과 광량자속과의 상관관계를 구명하기 위하여 기상조건별로 시간당 전천일사량과 시간당 광합성 유효광량자 속의 상관관계식을 구하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 실험온실은 크기가 7 m(폭)X 11 m(길이) X 2.2 m(측고)이고 동고가 4 m이며 동간격이 5이 인 양지붕형 단동 유리온실 2개동으로 경북대학교 부속농장에 설치되어 있다. 온실의 건설방위는 동서동이며 자연환기를 위해 천창과 3-way 방식의 측창이 설치되어 있다.
8 m 높이에 설치하였다. 온실 외부의 기상자료는 부속농장 내에 설치된 종합기상관측 장비를 이용하였다.
온실 내의 전천일 사량과 광합성 유효광량자 속의 변화를 계측하기 위하여 Delta-T data-logger 및 CR10X micro-logger를 사용하였다. 전천일 사량은 GS1 전천일 사센서(305~2, 800 nm)를 사용하였고 광합성 유효광량 자속은 LI190SB 광량자센서(400~ 700 nm)를 사용하여 측정하였다. 온실 내의 센서는 지면으로부터 0.

성능/효과

3%)로 맑은 날에 비해 골조재의 영향을 그다지 받지 않아 입사되는 량의 변동이 훨씬 적은 것으로 분석되었다. 따라서, 산란광이 많은 흐린 날과 직달광이 많은 맑은 날의 투과율 변화는 상당한 차이가 있음을 확인할 수 있었으며, 온실의 투과율은 기상조건에 따라 다르게 적용되어야 할 것으로 판단 되었다.
외부의 시간당광 합성유효광량자속의 비율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 외부의 시간당 광합성유 효광량자속과 전천일사량의 상관식은 PPF=2.0668 X RAD이었고 상관계수는 0.9446이었다. 이 식은 Ting과 Giacomelli(1987:가 위도 40.
이는 본 연구결과와 비교해볼 때, 비록 맑은 날에 비하여 흐린 날의 상관도는 낮지만 상관식의 기울기는 큰 것으로 나타나 운량의 증가와 더불어 전천일사량 중에서 광합성 유효광량자 속의 비율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 외부의 시간당광 합성유효광량자속의 비율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 외부의 시간당 광합성유 효광량자속과 전천일사량의 상관식은 PPF=2.
Blackburn과 Proctor(]983)은 시간당 전천일사-량과 광합성유효 광량자속 사이의 상관관계는 하늘의 청명상태에 의존한다고 하였으며 운량의 증가와 더불어 광합성유효광량자 속은 증가한다고 보고하였다. 이는 본 연구결과와 비교해볼 때, 비록 맑은 날에 비하여 흐린 날의 상관도는 낮지만 상관식의 기울기는 큰 것으로 나타나 운량의 증가와 더불어 전천일사량 중에서 광합성 유효광량자 속의 비율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 외부의 시간당광 합성유효광량자속의 비율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
1 %이었다. 일일 평균 투과율은 09:00~ 17:00까지 온실 내부로 투과되는 전천일 사량 및 광합성유효광량자 속에 대한 투과율을 평균한 것으로 온실의 설치 방향과 구조에 따라 다소 달라질 수 있을 것으로 판단되지만, 흐린 날보다 맑은 날이 투과율이 약간 높았고 전천일사와 광합성유효광량자 속 의 투과율 사이에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서, 온실의 전천일사량 투과율을 광합성 유효 광량자 속의 투과량을 산정하는데 그대로 이용할 수 있을 것이다.

후속연구

일일 평균 투과율은 09:00~ 17:00까지 온실 내부로 투과되는 전천일 사량 및 광합성유효광량자 속에 대한 투과율을 평균한 것으로 온실의 설치 방향과 구조에 따라 다소 달라질 수 있을 것으로 판단되지만, 흐린 날보다 맑은 날이 투과율이 약간 높았고 전천일사와 광합성유효광량자 속 의 투과율 사이에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서, 온실의 전천일사량 투과율을 광합성 유효 광량자 속의 투과량을 산정하는데 그대로 이용할 수 있을 것이다. Kim과 Lee(1999)는 산란일사투과율에 미치는 골 조율의 영향은 작다고 하였고, 직달 일사의 투과율은 골 조율의 영향을 많이 받기 때문에 산란일사가 많은 흐린 날보다 직달 일사가 많은 맑은 날이 투과율이 약간 더 높았다는 본 연구의 결과는 실험온실의 골 조율에 따라 차이가 발생할 수 있을 것으로 분석되었다.
0699 X R貼D와 유사한 기울기를 나타내어 타당성을 입증할 수 있었다. 따라서, 이러한 상관식을 이용한다면 시간당 전천일사량을 이용하여 기상조건에 따른 시간당 광합성유효광랑자 속을 추정하는 데 적절히 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

참고문헌 (10)

Alados I., FJ. Olmo, I. Foyo-Moreno, and L. AladOS-Arboledas. 2000. Estimation of photosynthetically active radiation under cloudy condiations. Agricultural and Forest Meteorology 102:39-50

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Blackbum W.J. and J.T.A. Proctor. 1983. Estimating photosynthetically active radiation from measured solar irradiance. Solar Energy Vol. 31(2):233-234

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Cho, I.H., S.J. Jo, and Y.S. Kwon. 1997. Effects of covering materials on light environment in protected horticulture. J. Horti. Sci. of Rural Development Administration. 39(1): 140-144 (in Korean)
Giacomelli G.A., K.C. Ting, and S. Panigrahi. 1988. Solar PAR vs. solar total radiation transmission in a greenhouse. Trans. of the ASAE Vol 31(5): 1540-1543
Giacomelli G.A. and W.J. Roberts. 1993. Greenhouse covering systems. HortTechnology Vol 3(1):50-58
Kim, Y.H. and S.G. Lee. 1999. Effects of frame ratio and length on the transmissivity of solar radiation in glasshouse by a computer simulation. J. Bio-Environ-ment Control 8(3):202-208 (in Korean)
Kittas C. and A. Baille. 1998. Determination of the spectral properties of several greenhouse cover materials and evaluation of specific parameters related to plant response. Journal of Aghcultural Engineering Research Vol.(71):193-202

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Lee, S.G., H.W. Lee, G.D. Kim, and J.W. Lee. 2001. Effects of shading ratio and method on inside air tem-perature change in greenhouses. J. Bio-Environment Control 10(2):80-87 (in Korean)
Royal D. Heins, and Richard W. Thimijan. 1983. Pho-tometric, radiometric, and quantum light units of mea-sure. HortScience Vol. 18(6):818-822
Ting K.C., and G. A. Giacomelli. 1987. Availability of solar photosynthetically active radiation. Trans. of the ASAE Vol 30(5):1453-1457

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