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문제 정의
- 본 연구는 지속 이용이 가능하고 환경친화적인 지열을 이용한 열펌프 시스템을 온실의 냉방에 적용하여 고온 기 육묘시설 내에서 묘의 안정적인 생산을 위한 효율적인 냉방 방법을 개발하고자, 지열을 이용한 냉방 시스템의 온도 하강 효과와 묘 생육에 미치는 영향을 조사하였다.
제안 방법
- 4nm의 파장대에서 흡광도를 측정하여 정량하였다. C/N 율은 지상부를 절단하여 80±2ºC에서 48시간 건조한 후 마쇄하여 비색법으로 질소 및 탄수화물 함량을 측정한 후 산출하였다. 냉방 방법별 온도 변화는 datalogger(CR23X, Campbell)에 써머 커플을 이용하여 연속 측정하였다.
- 시험 재료로 이용한 오이('청화 흑진주', 홍농종묘), 고추('녹광' 흥농종묘) 및 토마토('하우스 모모타로', Takii) 종자를 27~28K의 온수에 침지한 후 항온 발아기에 24시간 최아 시켜 72공 플러그 트레이에 육묘용 시판 상토(신안정밀(주))를 이용하여 15일 간격으로 3회 파종하였다. 관수는 육묘용 플러그 트레이에 상토가 마르지 않도록 1~3회 /일 실시하였다. 지열을 이용한 열펌프 시스템을 육묘시설에 적용하여 내부 온도 하강 효과를 구명하고 자주 간 설정 온도는 30℃, 이간 설정 온도는 IbC로 두었다.
- C/N 율은 지상부를 절단하여 80±2ºC에서 48시간 건조한 후 마쇄하여 비색법으로 질소 및 탄수화물 함량을 측정한 후 산출하였다. 냉방 방법별 온도 변화는 datalogger(CR23X, Campbell)에 써머 커플을 이용하여 연속 측정하였다. 시험 결과는 SAS 프로그램을 이용, Duncan의 다중 검정으로 통계분석하여 처리 간 평균값을 비교하였다.
- 묘의 생육은 파종 후 7일 간격으로 초장, 엽면적, 생체중 및 건물 중을 조사하였다. 엽 면적은 엽 면적 측정계 (Li-3100, Li-Cor, USA)를 사용하였고, 건물 중은 80±2ºC에서 48시간 건조한 후 측정하였다.
- 본 시험은 2004년과 2005년 도에 7월~10월까지 원예연구소 시설원예시험장에서 수행하였다. 시험 재료로 이용한 오이('청화 흑진주', 홍농종묘), 고추('녹광' 흥농종묘) 및 토마토('하우스 모모타로', Takii) 종자를 27~28K의 온수에 침지한 후 항온 발아기에 24시간 최아 시켜 72공 플러그 트레이에 육묘용 시판 상토(신안정밀(주))를 이용하여 15일 간격으로 3회 파종하였다. 관수는 육묘용 플러그 트레이에 상토가 마르지 않도록 1~3회 /일 실시하였다.
- 묘의 생육은 파종 후 7일 간격으로 초장, 엽면적, 생체중 및 건물 중을 조사하였다. 엽 면적은 엽 면적 측정계 (Li-3100, Li-Cor, USA)를 사용하였고, 건물 중은 80±2ºC에서 48시간 건조한 후 측정하였다. 광합성 속도는 08:00~11:00에 완전히 전개한 엽을 2회에 걸쳐 portable photosynthesis system(Li-6400, Li-Cor.
- USA)를 이용하여 처리당 5주를 3 반복하여 평균값을 나타내었다. 엽록소 함량은 생체시료 0.5g을 잘게 설어 100% 메탄올 20mg 용매와 같이 삼각플라스크에 넣어 24시간 상온(암상태)에 두면서 2~3시간마다 추출 용매를 첨가하고 흔들어준 후, UV-visible spec- trophotometer(Cary-100, Vari an, Australia)를 이용해 665.2 및 652.4nm의 파장대에서 흡광도를 측정하여 정량하였다. C/N 율은 지상부를 절단하여 80±2ºC에서 48시간 건조한 후 마쇄하여 비색법으로 질소 및 탄수화물 함량을 측정한 후 산출하였다.
- 관수는 육묘용 플러그 트레이에 상토가 마르지 않도록 1~3회 /일 실시하였다. 지열을 이용한 열펌프 시스템을 육묘시설에 적용하여 내부 온도 하강 효과를 구명하고 자주 간 설정 온도는 30℃, 이간 설정 온도는 IbC로 두었다. 처리는 자동차광을 하면서 주간에 포그를 살포한 것(포그+차광), 자동차광을 하면서 야간에 지열 열펌프 시스템을 이용하여 냉방 한 것(지열+차광) 그리고 주간에 자동차 광한 것(차광)을 대조 구로 두어 비교하였다.
- 지열을 이용한 열펌프 시스템이 온실의 냉방과 과채류의 묘소 질에 미치는 영향을 구명하였다. 온실내 기온은 주간에는 차광구에 비해서 포그+차광구가 3~4 ℃ 낮았고, 야간에는 지열-열펌프+차광구가 차광 및 포그+차광구에 비해 5~7℃ 낮았다.
- 0 x60m 규모의 단동 플라스틱 온실에 3동에서 각각 실시하였다. 처리 별 규격 및 용량게 있어 지열 열펌프 시스템은 냉방 부하량이 19, 278kcal/h, 포그 살포 구는 분무 입자가 20~40)im 인 송풍식 연무기(Aircool, 테인테크(주))로 전력용량 0.4Kw, 회전 수3, 420rpm, 그리고 차광은 30% 정도의 차광망을 사용하였다.
- 지열을 이용한 열펌프 시스템을 육묘시설에 적용하여 내부 온도 하강 효과를 구명하고 자주 간 설정 온도는 30℃, 이간 설정 온도는 IbC로 두었다. 처리는 자동차광을 하면서 주간에 포그를 살포한 것(포그+차광), 자동차광을 하면서 야간에 지열 열펌프 시스템을 이용하여 냉방 한 것(지열+차광) 그리고 주간에 자동차 광한 것(차광)을 대조 구로 두어 비교하였다. 시험 온실은 5.
대상 데이터
- 본 시험은 2004년과 2005년 도에 7월~10월까지 원예연구소 시설원예시험장에서 수행하였다. 시험 재료로 이용한 오이('청화 흑진주', 홍농종묘), 고추('녹광' 흥농종묘) 및 토마토('하우스 모모타로', Takii) 종자를 27~28K의 온수에 침지한 후 항온 발아기에 24시간 최아 시켜 72공 플러그 트레이에 육묘용 시판 상토(신안정밀(주))를 이용하여 15일 간격으로 3회 파종하였다.
- 처리는 자동차광을 하면서 주간에 포그를 살포한 것(포그+차광), 자동차광을 하면서 야간에 지열 열펌프 시스템을 이용하여 냉방 한 것(지열+차광) 그리고 주간에 자동차 광한 것(차광)을 대조 구로 두어 비교하였다. 시험 온실은 5.0 x60m 규모의 단동 플라스틱 온실에 3동에서 각각 실시하였다. 처리 별 규격 및 용량게 있어 지열 열펌프 시스템은 냉방 부하량이 19, 278kcal/h, 포그 살포 구는 분무 입자가 20~40)im 인 송풍식 연무기(Aircool, 테인테크(주))로 전력용량 0.
데이터처리
- 엽 면적은 엽 면적 측정계 (Li-3100, Li-Cor, USA)를 사용하였고, 건물 중은 80±2ºC에서 48시간 건조한 후 측정하였다. 광합성 속도는 08:00~11:00에 완전히 전개한 엽을 2회에 걸쳐 portable photosynthesis system(Li-6400, Li-Cor. USA)를 이용하여 처리당 5주를 3 반복하여 평균값을 나타내었다. 엽록소 함량은 생체시료 0.
- 냉방 방법별 온도 변화는 datalogger(CR23X, Campbell)에 써머 커플을 이용하여 연속 측정하였다. 시험 결과는 SAS 프로그램을 이용, Duncan의 다중 검정으로 통계분석하여 처리 간 평균값을 비교하였다.
성능/효과
- 오이, 고추 및 토마토 묘의 초장은 차광이나 차광+포그구에 비해 지 열-열펌프+차광구가 가장 짧았고, 엽면적과 건물 중은 지열-열펌프+차광구가 다른 처리에 비해 약간 작았다. 결과적으로 건묘지수는 지열을 이용하여 냉방을 한 지 열+차광구는 포그 +차광구 및 차광구에 비해 모두 높게 나타났다.
- 묘의 신장을 조절하기 위해 생장 조절물질 (Barrett과 Nell, 1992), UV-B(Kwon 등, 2003), 물리적인 자극 (Choi 등, 2001)등을 이용한 결과 초장 및 엽면적 등은 감소히 여 절간 신장이 억제된 반면에 잎이 두꺼워지고 줄기가 굵어져서 비대생장은 촉진된다고 하였다. 본 시험에서는 야간 냉방을 한 지열+차광구에서 초장, 엽면적, 생체중 및 건물 중 등 감소가 뚜렷하였다. 일반적으로 고온기에 육묘 가 이루어지는 억제재배나 촉성재배 작형의 육묘 시에는 고온.
- Table 1은 냉방 방법과 시험 작물별로 7월 상, 7월 하수 8월 상순에 파종하여 오이는 21일, 토마토와 고추는 35일 육묘 후 지상부 생육을 조사한 결과이다. 생육에 있어 차광 구에 비해 포그 +차광구, 지열+차광구는 초장이 오이 4%, 26%, 고추 12%, 23%, 토마토 7%, 24% 각각 감소하였고, 엽면적은 오이 5%, 42%, 고추 11%, 34%, 토마토 12%, 37% 각각 감소하였으며, 생체중은 오이 10%, 36%, 고추 15%, 40%, 토마토 15%, 39% 각각 감소하였다. 그리고 건물 중 및 경경의 경우에도 같은 경향이었다.
- 온실내 기온은 주간에는 차광구에 비해서 포그+차광구가 3~4 ℃ 낮았고, 야간에는 지열-열펌프+차광구가 차광 및 포그+차광구에 비해 5~7℃ 낮았다. 오이, 고추 및 토마토 묘의 초장은 차광이나 차광+포그구에 비해 지 열-열펌프+차광구가 가장 짧았고, 엽면적과 건물 중은 지열-열펌프+차광구가 다른 처리에 비해 약간 작았다. 결과적으로 건묘지수는 지열을 이용하여 냉방을 한 지 열+차광구는 포그 +차광구 및 차광구에 비해 모두 높게 나타났다.
- 4). 이 결과는 야간에 지열을 이용하여 온도를 하강시킨 지열+차광구는 다른 처리 구에 비해 온도를 효과적으로 낮출 수 있어 상대적으로 동화 산물의 소모를 적게 하고 도장을 억제하였던 결과로 사료된다. 토마토, 고추, 가지 등과 같은 작물에서 화아 분화에는 C/N 율이 중요하며 극단적인 영양 생장 쪽으로 편향되지 않으면 영양 생장량이 많은 묘가화아분화가 촉진되고 화아발육 및 과실비대 등이 빨라지고(Rylski 등, 1993), 잎 내에 많은 량의 탄수화물이 저장되면 측지와 같은 영양생장기 관의 유기에 유리하게 작용한다(Reddy 등, 1998).
- 이상의 결과로 보아 지열을 이용한 지열+차광구는 야간온도를 차광 구보다 5~7℃ 낮출 수 있어 고온기 육묘 시 묘의 도장을 억제할 수가 있고 양질의 묘 생산에 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 지열시스템은 초기 투자비가 비교적 많이 소요되기 때문에 보급하는 데 어려운 점이 있겠으나, 대체에너지 중에서 비교적 저렴하게 난방 및 냉방에 이용할 수가 있어 경제성 등을 면밀히 검토할 필요가 있다고 생각된다.
- 냉방 방법 간에서는 지열+차광구는 다른 처리 구보다 건 묘지 수가 높게 나타났다. 특히 오이의 경우는 건 묘지 수의 차이를 뚜렷이 볼 수 있었으나 고추 및 토마토의 경우에는 건 묘지 수의 차이가 적었는데 이는 작물 특성상 오이는 고추 및 토마토에 비하여 적정 육묘일 수가 짧고, 온도에 대한 생육 반응이 컸기 때문에 나타난 결과로 판단된다.
후속연구
- 본 시험에서도 포그+차광구는 차광 구에 비해 온도가 낮았다. 그러나 주간에는 시설 내에 유입되는 과다한 일사량으로 인하여 외부 기온보다 더 낮추는 것은 많은 비용이 들기 때문에 야간에 하는 것이 효과적이라 하였는데 (Kozai 등, 1986; Quan과 Takakura, 1988), 지열을 이용하여 야간에 냉방을 한 지열+차광구는 다른 처리 구 및 외부 기온보다 평균 온도를 5~7℃ 더 낮출 수가 있어 효과적이라고 사료되지만 경제성 등은 추후 검토가 필요할 것으로 판단된다.
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