본 연구에서는 큰 느타리버섯 재배사의 에너지 이용효율과 소요에너지 산정에 대한 기초 자료를 얻기 위하여 기존에 제시한 재배사모형(영구형 단동 및 연동과 반영구형 단동)들을 대상으로 열수지시뮬레이션을 실시하였다. 또한 재배사의 단열재 및 피복재의 열전달 저항치를 산정한 후, 재배사의 냉$\cdot$난방 부하량을 추정하였다. 진주지방의 경우, 큰 느타리버섯 재배사의 냉$\cdot$난방 D-H 증감현상은 실내 설정온도의 변화에 따라 거의 직선적인 변화를 보였으며, 변화의 정도는 냉방 D-U가 난방 D-H에 비해 훨씬 예민하다는 것을 알 수 있었다. 따라서 설정온도는 물론 실내 유지온도의 제어 양상에 따라 소요 에너지의 변화를 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 앞으로 개발될 버섯 재배사의 환경모형 시뮬레이션 검정과 에너지 소요량 추정에도 산정 된 D-H가 유익하게 활용될 수 있을 것으로 판단되었다. 그리고 동일한 재배공간 확보를 전제로 할 경우, 다중 피복의 반영구형 재배사에 비해 다양한 두께 및 재질로 생산되고 있는 영구형 재배사가 단열성능 면에서 현저히 유리하였다 단동 대비 연동구조의 에너지 효율, 단열 정도에 따른 에너지 소요량의 변화를 쉽게 가늠할 수 있을 뿐만 아니라 주어진 지역과 주요 표면의 단열 정도와 표면상태 등에 따라 계절별 또는 재배 주기별 소요 에너지를 예측함으로서 재배사의 구조 및 환경적 최적화를 꾀할 수 있을 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 큰 느타리버섯 재배사의 에너지 이용효율과 소요에너지 산정에 대한 기초 자료를 얻기 위하여 기존에 제시한 재배사모형(영구형 단동 및 연동과 반영구형 단동)들을 대상으로 열수지 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 재배사의 단열재 및 피복재의 열전달 저항치를 산정한 후, 재배사의 냉$\cdot$난방 부하량을 추정하였다. 진주지방의 경우, 큰 느타리버섯 재배사의 냉$\cdot$난방 D-H 증감현상은 실내 설정온도의 변화에 따라 거의 직선적인 변화를 보였으며, 변화의 정도는 냉방 D-U가 난방 D-H에 비해 훨씬 예민하다는 것을 알 수 있었다. 따라서 설정온도는 물론 실내 유지온도의 제어 양상에 따라 소요 에너지의 변화를 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 앞으로 개발될 버섯 재배사의 환경모형 시뮬레이션 검정과 에너지 소요량 추정에도 산정 된 D-H가 유익하게 활용될 수 있을 것으로 판단되었다. 그리고 동일한 재배공간 확보를 전제로 할 경우, 다중 피복의 반영구형 재배사에 비해 다양한 두께 및 재질로 생산되고 있는 영구형 재배사가 단열성능 면에서 현저히 유리하였다 단동 대비 연동구조의 에너지 효율, 단열 정도에 따른 에너지 소요량의 변화를 쉽게 가늠할 수 있을 뿐만 아니라 주어진 지역과 주요 표면의 단열 정도와 표면상태 등에 따라 계절별 또는 재배 주기별 소요 에너지를 예측함으로서 재배사의 구조 및 환경적 최적화를 꾀할 수 있을 것으로 판단되었다.
This study was carried out to file up using effect and requirement of energy for environmental design data of Pleurotus eryngii growing houses. Heating and cooling Degree-Hour (D-H) were calculated and compared for. some Pleurotus eryngii growing houses of sandwich-panel (permanent) o. arch-roofed(s...
This study was carried out to file up using effect and requirement of energy for environmental design data of Pleurotus eryngii growing houses. Heating and cooling Degree-Hour (D-H) were calculated and compared for. some Pleurotus eryngii growing houses of sandwich-panel (permanent) o. arch-roofed(simple) type structures modified and suggested through field survey and analysis. Also thermal resistance (R-value) was calculated for the heat insulating and covering materials of the permanent and simple-type, which were made of polyurethane or polystyrene panel and $7\~8$ layers heat conservation cover wall. The variations of heating and cooling D-H simulated for Jinju area was nearly linearly proportional to the setting inside temperatures. The variations of cooling D-H was much more sensitive than those of heating D-H. Therefore, it was expected that the variations of required energy in accordance with setting temperature or actual temperature maintained inside of the cultivation house could be estimated and also the estimated results of heating and cooling D-H could be effectively used far the verification of environmental simulation as well as for the calculation of required energy amounts. When the cultivation floor areas are all equal, panel type houses to be constructed by various combinations of materials were found to by far more effective than simple type pipe house in the aspect of energy conservation maintenance except some additional cost invested initially. And also the energy effectiveness of multi-span house compared to single span together with the prediction of energy requirement depending on the level insulated for the wall and roof area could be estimated. Additionally, structural as well as environmental optimizations are expected to be possible by calculating periodical and/or seasonal energy requirements for those various combinations of insulation level and different climate conditions, etc.
This study was carried out to file up using effect and requirement of energy for environmental design data of Pleurotus eryngii growing houses. Heating and cooling Degree-Hour (D-H) were calculated and compared for. some Pleurotus eryngii growing houses of sandwich-panel (permanent) o. arch-roofed(simple) type structures modified and suggested through field survey and analysis. Also thermal resistance (R-value) was calculated for the heat insulating and covering materials of the permanent and simple-type, which were made of polyurethane or polystyrene panel and $7\~8$ layers heat conservation cover wall. The variations of heating and cooling D-H simulated for Jinju area was nearly linearly proportional to the setting inside temperatures. The variations of cooling D-H was much more sensitive than those of heating D-H. Therefore, it was expected that the variations of required energy in accordance with setting temperature or actual temperature maintained inside of the cultivation house could be estimated and also the estimated results of heating and cooling D-H could be effectively used far the verification of environmental simulation as well as for the calculation of required energy amounts. When the cultivation floor areas are all equal, panel type houses to be constructed by various combinations of materials were found to by far more effective than simple type pipe house in the aspect of energy conservation maintenance except some additional cost invested initially. And also the energy effectiveness of multi-span house compared to single span together with the prediction of energy requirement depending on the level insulated for the wall and roof area could be estimated. Additionally, structural as well as environmental optimizations are expected to be possible by calculating periodical and/or seasonal energy requirements for those various combinations of insulation level and different climate conditions, etc.
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문제 정의
다음으로는 반영구형 재배사의 단열성능을 살펴보기 위하여 동일한 공간조건을 가진 영구형에 대비해 보았다. 영구형의 폴리스티렌 100 mm 단열재에 대한 반영 구형 8층 피복 단열의 단열성능비 만을 단순 비교한 결과, 냉 .
본 연구에서는 큰느타리버섯 재배사의 에너지 이용 효율과 소요에너지 산정에 대한 기초 자료를 얻기 위하여 기존에 제시한 재배사 모형(영구형 단동 및 연동과 반영구형 단동)들을 대상으로 열수지 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 재배사-의 단열재 및 피복재의 열전달 저항치를 산정한 후, 재배사의 냉 .
따라서 본 연구실에서는 큰느타리버섯 재배사 구조 의 형상과 단열성, 환경조절 장치의 종류 및 조절방법, 공간활용의 최적화, 구조해석 등에 대하여 조사 및 검 토한 후, 그 결과를 발표한 적이 있다(Suh 등, 2002a, 2002b; Suh 등, 2003; Yoon 등, 2003; Suh & Yoon, 2004; Yoon 등, 2004, Suh & Yoon, 2005). 본 연구에서는 큰느타리버섯 재배사의 에너지 이용효 율과 소요에너지 산정에 대한 기초 자료를 얻기 위하여 Suh & Yoon(2005)이 발표한 자료에서 제시한 재 배사 모형 (영구형 단동 및 연동과 반영구형 단동)들을 대상으로 열수지 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 재배 사의 단열재 및 피복재를 대상으로 열전달 저항치(R- value)를 산정한 후, 재배사의 냉 .
가설 설정
Table 4는 영구형과 반영구형 재배사의 폭과 길이를 각각 7.2 m와 20.0 m로 동일하게 적용했으며, 비교 목 적상 실내 재배공간의 배치도 동일하다고 가정하였다. 단, 2연동 영구형의 경우는 바닥면적이 단동형의 2배이므로 이를 바닥 단위면적당(괄호 내)으로 환산하였다.
이 두 모형을 대상으로 열수 지 시뮬레이션에 의한 에너지 이용효율 검토와 R값을 산정하였다. 그리고 재배사의 길이는 일반적으로 농가에서 선호하고 있는 20 m로 가정하였다.
재배사 벽체 및 지붕의 열전달 단면을 가정하고, R- 값을 추정하였다. 재배사 재료로 사용되고 있는 자재는 구조형태(영구형, 반영구형)에 따라 크게 두 가지로 대별된다.
제안 방법
실내 설정온도를 단일온도로 설정하는 대신 정적범 위의 온도(제어범위)로 설정함으로서 보다 현장성에 가까운 조건하에서 냉 . 난방 D-H의 변화를 검토하였다. 이때 사용한 적정재배 온도범위를 연중 16~18로 유지한 경우, 난방기간 동안에는 15~17로 유치하고 냉방 기간 동안에는 17~19로 유지한 경우, 연중 15~19로 설정온도 범위를 넓게 한 경우로 하였다.
또한 재배사-의 단열재 및 피복재의 열전달 저항치를 산정한 후, 재배사의 냉 . 난방 부하량을 추정하였다. 진주지방의 경우, 큰느타리버섯 재배사의 냉 .
이상에서 계산된 D-H, 재배사별 열교환 표면적 (A), R값을 중심으로 설정온도 17일 때, 냉 . 난방 소요열 량을 구하여 에너지 효율을 검토하였다.
따라서 본 연구에서는 조사 및 실측자료를 바탕으로 버섯재배사의 냉 . 난방부하를 Degree-Hour(D-H) 및 R값을 이용하여 간접적으로 추정하였다. D-H 및 R값 산정할 때, 대상 모형은 Fig.
냉방이나 난방에 필요한 소요에너지를 간접적으로 비교하는 수단으로 널리 활용되고 있는 D-H 또는 Degree-Day(D-D) 등은 특정 설정온도가 기준이 된다. 본 연구에서는 큰느타리버섯의 적정 온도범위를 설정 기준으로 삼아, 다음과 같은 방법으로 D-H를 상정하였다.
난방 D-H계산에 사용된 기상자료는 경남 진주지역의 평년기상(TMY)에 가 까운 1987년의 매시간별 평균온도로 하였다. 설정온도는 큰느타리버섯의 적정재배온도인 16~18℃(평균 17℃) 를 기준으로 하고, 최저 14℃에서 최고 20℃까지 변화시키면서 매 시간별 평균온도를 기준으로 월별 및 연중 D-H를 계산하였다.
실내 설정온도를 단일 온도로 설정하는 대신 적정 범위의 온도(제어 범위)로 설정함으로서 보다 현장성에 가까운 조건 하에서의 냉방 및 난방 D-H의 변화를 살펴보았다.
열적 수지계산에 채택된 재배사 모형은 크게 영구형과 반영구형으로 구분되며, 각각에 대한 벽체 단면형상, 열저항 회로 및 열전달 저항치는 다음과 같이 계산하였다.
5와 같다. 총 열전달 저항치 계산에 사용된 단열재의 종류는 폴리스티렌으로 된 1-A형과 폴 리우레탄으로 된 1-B형으로 구분하였다. 여기서 사용되는 단열재의 두께는 농가에서 일반적으로 채택되는 100 mm를 기준으로 하였다.
6과 같다. 총 저항치 계산에는 관행적으로 많이 사용되는 있는 8층 피복의 경우를 2-A형으로 하였으며, 7층의 경우는 8층의 경우에서 보온덮개 또는 카시미론이 한층 없는 2-B형으로 했다.
대상 데이터
난방부하를 Degree-Hour(D-H) 및 R값을 이용하여 간접적으로 추정하였다. D-H 및 R값 산정할 때, 대상 모형은 Fig. 1의 단동 및 2연동과 Fig. 2의 단동구조를 중심으로 검토하였으며, Fig. 2의 반영구형 모형은 보온피복재를 7층과 8층으로 한 경우를 대상으로 하였다.
)에 따른 월별 냉 . 난방 D-H계산에 사용된 기상자료는 경남 진주지역의 평년기상(TMY)에 가 까운 1987년의 매시간별 평균온도로 하였다. 설정온도는 큰느타리버섯의 적정재배온도인 16~18℃(평균 17℃) 를 기준으로 하고, 최저 14℃에서 최고 20℃까지 변화시키면서 매 시간별 평균온도를 기준으로 월별 및 연중 D-H를 계산하였다.
본 연구에서는 영구형 패널인 경우, 가장 보편적으로 사용되고 있는 두께 100 mm의 폴리스티렌과 폴리 우레탄 벽체로 가정하였고, 반영구형은 관행적으로 많이 사용하고 있는 7~8층의 피복을 대상으로 하였으며, 각 재료들의 R값을 산정하면 Table 1과 같다. Table 1에서 R값에 나타낸 첨자는 단열재의 층수를 나타낸 것으로서 1은 최내측, 7또는 8은 최외측을 의미한다.
성능/효과
결국, 재배사내의 환경인자와 태양복사 등을 고려하지 않고 R값만을 이용하여 단순 비교한 경우, 동일한 공간구조를 갖춘 재배사는 다중 피복의 반영구형 재배사에 비해 규격화된 두께 및 재질로 생산되고 있는 영구형 재배사가 단열성능 면에서 현저히 유리하였으며, 단동 대비 연동구조의 냉 . 난방 에너지 효율의 개 선정도, 그리고 각종 단열 정도에 따른 에너지 소요량의 차이를 쉽게 가늠할 수 있음을 알 수 있었다.
따라서 설정온도는 물론 실내 유지온도의 제어 양상에 따라 소요 에너지의 변화를 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 앞으로 개발될 버섯 재배사의 환경모형 시뮬레이션 검정과 에너지 소요량 추정에도 산정된 D-H가 유익하게 활용될 수 있을 것으로 판단 되었다. 그리고 동일한 재배공간 확보를 전제로 할 경우, 다중' 피복의 반영구형 재배사에 비해 다양한 두께 및 재질로 생산되고 있는 영구형 재배사가 단열성능 면에서 현저히 유리하였다. 단동 대비 연동구조의 에너지 효율, 단열 정도에 따른 에너지 소요량의 변화를 쉽게 가늠할 수 있을 뿐만 아니라 주어진 지역과 주요 표면의 단열 정도와 표면상태 등에 따라 계절별 또는 재배 주기별 소요 에너지를 예측함으로서 재배사- 의 구조 및 환경적 최적화를 꾀할 수 있을 것으로 판단되었다.
난방의 경우는 냉방과 거의 반대 현상을 나타내고 있다. 그리고 설정온도(Ts)가 17인 경우의 냉방 D-H=20, 202 및 난방 D-H=56, 143을 기준으로 설정온도 1 증감에 따라 냉방 D-H는 대 체로 평균 17.3%의 증감을 보였으며, 난방 D-H는 대체로 평균 9.4%의 증감을 보였다. 따라서 같은 설정 온도 변화 당 D-H의 변화의 정도는 냉방이 난방에 비해 훨씬 예민하다는 것을 알 수 있었다.
진주지방의 경우, 큰느타리버섯 재배사의 냉 . 난방 D-H 증감현상은 실내 설정온도의 변화에 따라 거의 직선적인 변화를 보였으며, 변화의 정도는 냉 방 D-H가 난방 D-H에 비해 훨씬 예민하다는 것을 알 수 있었다. 따라서 설정온도는 물론 실내 유지온도의 제어 양상에 따라 소요 에너지의 변화를 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 앞으로 개발될 버섯 재배사의 환경모형 시뮬레이션 검정과 에너지 소요량 추정에도 산정된 D-H가 유익하게 활용될 수 있을 것으로 판단 되었다.
결국, 재배사내의 환경인자와 태양복사 등을 고려하지 않고 R값만을 이용하여 단순 비교한 경우, 동일한 공간구조를 갖춘 재배사는 다중 피복의 반영구형 재배사에 비해 규격화된 두께 및 재질로 생산되고 있는 영구형 재배사가 단열성능 면에서 현저히 유리하였으며, 단동 대비 연동구조의 냉 . 난방 에너지 효율의 개 선정도, 그리고 각종 단열 정도에 따른 에너지 소요량의 차이를 쉽게 가늠할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 으들 자료를 중심으로 재배사내의 환경인자와 태 양복사 등을 좀 더 고려하면, 주어진 지역의 기상 상황을 중심으로 재배사의 구조형상, 특히 벽체 및 지붕 등의 주요표면의 단열 정도와 표면상태 등에 따라 계 절별 또는 재배 주기별 냉방 및 난방 에너지 소요량 을 예측할 수 있으므로 적절한 경제성 분석을 통한 재배사의 구조 형상적 최적화를 꾀할 수 있을 것으로 판단되었다.
영구형 단동구조에서 벽체 및 지붕의 단열재가 다른 경우를 검토하기 위하여 폴리스티렌 100 mm 단열에 대한 폴리우레탄 100 mm 단열의 단열성능비 만을 단 순 비교한 결과, 냉 . 난방부하 모두 0.809(35.36/43.71,98.26/121.46)로서 같은 단열두께라 하더라도 재료만 바꾸더라도 냉방 및 난방 면에서 약 19%의 열부하를 줄일 수 있음을 알 수 있었다.
4%의 증감을 보였다. 따라서 같은 설정 온도 변화 당 D-H의 변화의 정도는 냉방이 난방에 비해 훨씬 예민하다는 것을 알 수 있었다.
Table 4에서 알 수 있듯이 에너지 효율측면에서 가장 유리한 재배사 모형은 2연동 영구형 구조임을 알 수 있었다. 소요 에너지 측면에서도 연동 재배사는 단 동 재배사에 비해 냉방과 난방 모두 바닥면적 1 m2당 약 10%의 에너지를 절약할 수 있음을 알 수 있었다. 2연동 구조는 2개의 단동이 측벽에서 결합되는 형식이므로 결국 한 쪽 측벽부에 해당하는 만큼 열전달이 감소되기 때문이다.
후속연구
그리고 동일한 재배공간 확보를 전제로 할 경우, 다중' 피복의 반영구형 재배사에 비해 다양한 두께 및 재질로 생산되고 있는 영구형 재배사가 단열성능 면에서 현저히 유리하였다. 단동 대비 연동구조의 에너지 효율, 단열 정도에 따른 에너지 소요량의 변화를 쉽게 가늠할 수 있을 뿐만 아니라 주어진 지역과 주요 표면의 단열 정도와 표면상태 등에 따라 계절별 또는 재배 주기별 소요 에너지를 예측함으로서 재배사- 의 구조 및 환경적 최적화를 꾀할 수 있을 것으로 판단되었다.
난방 D-H 증감현상은 실내 설정온도의 변화에 따라 거의 직선적인 변화를 보였으며, 변화의 정도는 냉 방 D-H가 난방 D-H에 비해 훨씬 예민하다는 것을 알 수 있었다. 따라서 설정온도는 물론 실내 유지온도의 제어 양상에 따라 소요 에너지의 변화를 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 앞으로 개발될 버섯 재배사의 환경모형 시뮬레이션 검정과 에너지 소요량 추정에도 산정된 D-H가 유익하게 활용될 수 있을 것으로 판단 되었다. 그리고 동일한 재배공간 확보를 전제로 할 경우, 다중' 피복의 반영구형 재배사에 비해 다양한 두께 및 재질로 생산되고 있는 영구형 재배사가 단열성능 면에서 현저히 유리하였다.
난방 에너지 효율의 개 선정도, 그리고 각종 단열 정도에 따른 에너지 소요량의 차이를 쉽게 가늠할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 으들 자료를 중심으로 재배사내의 환경인자와 태 양복사 등을 좀 더 고려하면, 주어진 지역의 기상 상황을 중심으로 재배사의 구조형상, 특히 벽체 및 지붕 등의 주요표면의 단열 정도와 표면상태 등에 따라 계 절별 또는 재배 주기별 냉방 및 난방 에너지 소요량 을 예측할 수 있으므로 적절한 경제성 분석을 통한 재배사의 구조 형상적 최적화를 꾀할 수 있을 것으로 판단되었다.
4는 이상과 같이 3가지 상황을 가정하고 그 결과를 비교한 것으로서, 처리간의 차이가 뚜렷함을 알 수 있었다. 또한 설정온도 및 실내 유지온도를 어떻게 제어하느냐에 따라 에너지 소비량의 변화를 확인할 수 있었으며, 추후 활용될 모형 시뮬레이션의 점검은 물론 현재까지 측정된 기상자료 및 에너지 사용량을 점검해 보는 데도 도움 이 될 것으로 판단되었다.
참고문헌 (12)
Gal, S. W. 2003. Cultivation technology and functionality of Pleurotus eryngii (seminar). Mushroom Institute of Jinju National University and Mushroom Association of Gyeongnam. 63-80 (in Korean)
Kang, M. S., T. S. Kang, A. S. Kang, H. R. Shon, and J. M. Sung. 2000. Studies on mycelial growth and artificial cultivation of Pleurotus eryngii, Korean Journal of Mycology. 28(2):73-80 (in Korean)
Kang, T. S., M. S. Kang, J. M. Sung, A. S. Kang, H. R. Shon, and S. Y. Lee. 2001. Effect of Pleurotus eryngii on the blood glucose and cholesterol in diabetic Rats. Korean Journal of Mycology. 29(2):86-90 (in Korean)
Kim, H. K., J. C. Cheong, H. Y. Chang, G P. Kim, D. Y. Cha, and B. J. Moon. 1997. The artificial cultivation of Pleurotus eryngii (I) - Investigation of mycelial growth conditions-. Korean Journal of Mycology. 25(4):305-310 (in Korean)
Suh, W. M., Y. C. Yoon, and Y. W. Kim. 2002. Status of Oyster mushroom houses in Jinju province. J. Bio-Env. Con. 11(1):7-12 (in Korean)
Suh, W. M., Y. C. Yoon, and Y. W. Kim. 2002. Technical development of environment control complex of micro-climatic factors for Oyster mushroom cultivated in protected environment. Proceedings of the 2002 Annual Con. the Korean Society of Agricultural Engineering. 121-124 (in Korean)
Suh, W. M., Y. C. Yoon, S. W. Park, and J. K. Kwo. 2003. Instrumentation and control of environment factors in eryngii growing house. Proceedings of Korean Society for Bio-Environment. Con. 2003 Spring Conference. 12(1):161-165 (in Korean)
Suh, W. M. and Y. C. Yoon. 2004. An analysis on thermal insulation effect of farm structures coated with surface treatment. J. of KSAE. 46(4):39-46 (in Korean)
Yoon, Y. C., W. M. Suh, and H. W. Lee. 2003. Analysis of environment factors in Pleurotus eryngii cultivation house. J. Bio-Env. Con. 12(4):200-206 (in Korean)
Suh, W. M. and Y. C. Yoon. 2005. Analysis of structural design data for growing Pleurotus eryngii, J. of KSAE. the paper under contribution (in Korean)
Yoon, Y. C., W. M. Suh, and C. Yu. 2004. Analysis of actual state of facilities for Pleurotus eryngii cultivation. J. Bio-Env. Con. 13(4):217-225 (in Korean)
Lee, H. W. 2003. Cultivation technology and functionality of Pleurotus eryngii (seminar). Mushroom Institute of Jinju National University and Mushroom Association of Gyeongnam. 43-63 (in Korean)
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