[논문]플라스틱온실 피복재의 관류열전달계수 변화

이현우; 소레이멘디옵; 김영식

초록
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본 연구는 국내 상업용 온실 피복재의 관류열전달계수를 산정히는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 최근 국내에 많이 보급되어 사용되고 있는 플라스틱필름으로 피복된 온실에 대해 관류열량을 측정하고 관류열전달계수의 변화를 분석하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 온실 내외부 온도차에 따른 관류열전달계수의 변화를 분석한 결과 피복의 층수에 따라 안정된 관류열전달계수를 나타내게 되는 온실 내외부 온도차의 값이 다르게 나타났기 때문에 온실 피복재에 대한 관류열전달계수를 결정할 때에는 피복층수별로 안정된 값을 나타내는 온실 내외부 온도차 범위에서의 관류열전달계수를 채택하여야할 것이다. 온도차이에 따른 관류열전달계수의 변화 경향은 기존의 연구결과와 잘 일치하였으나 안정된 값을 나타내는 온도차이의 구체적인 값은 다르게 나타났기 때문에 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 풍속에 따른 관류열전달계수의 증가율은 연구자에 따라 많은 차이가 있음을 알 수 있었으며, 이중피복온실이나 커튼을 설치한 온실과 같이 보온성을 높인 온실은 일중피복온실에 비해 풍속에 따른 관류열 손실이 더 작다는 사실을 확인할 수 있었다. 관류열전달계수의 기존 연구결과들을 분석한 결과 연구자에 따라 값이 차이가 있었기 때문에 국내 온실의 정확한 난방부하량을 산정하는데 필요한 적절한 관류열전달계수를 제시하기 위해서는 우선 측정을 위한 표준화된 환경기준이 마련될 필요가 있으며, 또한 국내에서 실제로 사용되고 있는 주요 피복재별로 구체적인 관류열전달계수가 구해져야 할 것이다.

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The objective of the present study is to provide the basic data necessary for estimating the overall heat transfer coefficient of commercial plastic greenhouse. The heat flow through covering of greenhouses was measured and the variation of overall heat transfer coefficient was analyzed. Because the...

The objective of the present study is to provide the basic data necessary for estimating the overall heat transfer coefficient of commercial plastic greenhouse. The heat flow through covering of greenhouses was measured and the variation of overall heat transfer coefficient was analyzed. Because the inside-outside temperature difference of greenhouse to indicate the stabilized overall heat transfer coefficient was different depending on the number of covering layers, the actual overall heat transfer coefficient should be decided in range of inside-outside temperature difference to make the coefficient constant for each covering method. The variation trend of the overall heat transfer coefficient according to the inside-outside temperature difference corresponded with the existing research results, but the specific values of temperature difference to present the stabilized overall heat transfer coefficient were different each other. The increase rates of overall heat transfer coefficient with wind speed were quite dissimilar among several research results and the quantity of heat loss through covering according to the wind speed in the double layers covered or curtained greenhouse was less than that in the single layer covered greenhouse. Because there was large variations among the values of overall heat transfer coefficient for the polyethylene film greenhouses, it was required to establish the standardized environmental condition for experiment measuring heat flow through covering in commercial greenhouse.

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문제 정의

본 연구는 국내 상업용 온실 피복재의 관류열전달 계수를 산정하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 최근 국내에 많이 보급되어 사용되고 있는 플라스틱 필름으로 피복된 온실에 대해 관류열량을 측정하고 관류열전달 계수의 변화를 분석하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구에서는 국내 상업용 온실 피복재의 관류열전달 계수를 산정하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 최근 국내에 많이 보급되어 사용되고 있는 플라스틱 필름으로 피복된 온실에 대해 관류열량을 측정하고 관류열전달계수의 변화를 분석하였다.

제안 방법

1(c)는 관류열량을 측정하기 위해 피복재 표면에 설치한 관류열센서를 보여주는 사진이다. 관류열량은 MF-180 관류열센서 (EKO, 일본)를 MP-75 데이터로그 (EKO, 일본)에 연결하여 5분 간격으로 저장되도록 하였으며, 3개의 센서에서 측정한 값을 평균히여 사용하였다. 온도는 HOBO 온도센서 (ONSET, 미국)를 온실 내외부에 각각 3점씩 설치하여 5분 간격으로 저장되도록 하였다.
관류열량은 MF-180 관류열센서 (EKO, 일본)를 MP-75 데이터로그 (EKO, 일본)에 연결하여 5분 간격으로 저장되도록 하였으며, 3개의 센서에서 측정한 값을 평균히여 사용하였다. 온도는 HOBO 온도센서 (ONSET, 미국)를 온실 내외부에 각각 3점씩 설치하여 5분 간격으로 저장되도록 하였다. 모든 측정은 2011년 11 1일부터 4월 20 일까지 실시하였다.
1(b)는풍속측정을 위한 센서와 장비를 보여주는 사진이다. 풍속은 03101-L 풍속센서(CAMPBELL SCIENTIFIC, 미국)를 21X(L) 데이터로그(CAMPBELL SCIENTIFIC, 미국)에 연결하여 5분 간격으로 저장되도록 하였다. Fig.

대상 데이터

온도는 HOBO 온도센서 (ONSET, 미국)를 온실 내외부에 각각 3점씩 설치하여 5분 간격으로 저장되도록 하였다. 모든 측정은 2011년 11 1일부터 4월 20 일까지 실시하였다.
6m, 길이 30m인 단동온실이다. 실험용 피복재는 농가에 많이 보급되어 사용되고 있는 1사에서 생산된 S제품이며, 그 특성은 Table 1과 같다. 이 피복재는 폴리에틸렌계열의 필름이며 무적 및 내후 처리가 된 필름으로 제조회사에서 가장 많이 생산되고 판매되는 제품이다.

성능/효과

m 2 . h-'-T-1 범위의 비교적 안정된 값을 나타내었으며, 이중피복의 경우는 적어도 온실 내외부 온도치이가 약 5℃ 이상이 되었을 때 1.8~3.2kcal - me2 he1 - ℃₁ 범위의 안정된 값을 나타내었다. 따라서 피복의 층수에 따라 안정된 관류열전달계수를 나타내게 되는 온실 내외부 온도차의 값이 다르다는 사실을 확인할 수 있었으며, 온실 피복재에 대한 관류열전달계수를 결정할 때에는 피복층수별로 안정된 값을 나타내는 온실 내외부 온도 차 범위에서의 관류열전달계수를 채택하여야 할 것이다.
2kcal - me2 he1 - ℃₁ 범위의 안정된 값을 나타내었다. 따라서 피복의 층수에 따라 안정된 관류열전달계수를 나타내게 되는 온실 내외부 온도차의 값이 다르다는 사실을 확인할 수 있었으며, 온실 피복재에 대한 관류열전달계수를 결정할 때에는 피복층수별로 안정된 값을 나타내는 온실 내외부 온도 차 범위에서의 관류열전달계수를 채택하여야 할 것이다. 본 연구에서 얻어진 온실내외부 온도차이에 따른 관류열전달 계수의 변화 경향은 Minagawa와 Tachibana (1982)와 Feuilloley와 Issanchou(1996)의 연구 결과와 잘 일치하였으나 안정된 값을 나타내는 온도차이는 각각 약 15℃와 20℃ 정도로 세 가지 연구 결과 모두 다르게 나타났기 때문에 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
온실 내외부의 온도차이가 5℃ 미만의 작은 값에서는 온도차이가 증가함에 따라 관류열전달 계수가 급격히 감소하다가 온도차이가 어느 정도 커지게 되면 감소율이 점점 적어지면서 거의 일정한 값이 유지되는 것으로 나타났다. 또한, 관류열전달 계수가 거의 일정한 값에 도달하게 되는 온실 내외부 온도차이의 값은 일중피복의 경우가 이중피복의 경우보다 약간 더 큰 것으로 나타났다. 일중피복의 경우는 약 8℃ 정도 이상이 되었을 때 3.
2는 일중피복온실과 이중피복온실에 대한 온실 내부와 외부의 온도차에 따른 피복재의 관류열전달 계수의 변화를 도시한 것이다. 온실 내외부의 온도차이가 5℃ 미만의 작은 값에서는 온도차이가 증가함에 따라 관류열전달 계수가 급격히 감소하다가 온도차이가 어느 정도 커지게 되면 감소율이 점점 적어지면서 거의 일정한 값이 유지되는 것으로 나타났다. 또한, 관류열전달 계수가 거의 일정한 값에 도달하게 되는 온실 내외부 온도차이의 값은 일중피복의 경우가 이중피복의 경우보다 약간 더 큰 것으로 나타났다.
2 범위의 값을 제시하였다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 이중피복온실이나 커튼을 설치한 온실과 같이 보온성을 높인 온실은 일 중 피복 온실에 비해 풍속에 따른 관류열 손실이 더 작다는 사실을 확인할 수 있었다.
온도차이에 따른 관류열전달 계수의 변화 경향은 기존의 연구결과와 잘 일치하였으나 안정된 값을 나티내는 온도차이의 구체적인 값은 다르게 나타났기 때문에 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 풍속에 따른 관류열전달 계수의 증가율은 연구자에 따라 많은 차이가 있음을 알 수 있었으며, 이중피복온실이나 커튼을 설치한 온실과 같이 보온성을 높인 온실은 일중피복온실에 비해 풍속에 따른 관류열 손실이 더 작다는 사실을 확인할 수 있었다. 관류열전달계수의 기존 연구결과들을 분석한 결과 연구자에 따라 값이 차이가 있었기 때문에 국내 온실의 정확한 난방부하량을 산정하는데 필요한 적절한 관류열전달계수를 제시하기 위해서는 우선 측정을 위한 표준화된 환경기준이 마련될 필요.

후속연구

특히 본 연구 결과가 차이가 다소 크게 발생한 것은 기존의 연구들은 제한된 특수 조건에서 얻어진 값인 반면에 본 연구의 결과는 관류열센서를 실제 온실의 피복재 내부표면에 부착하여 관류열량을 직접 측정한 결과로 특수한 조건이 아닌 기상변화가 많은 자연적인 조건에서 측정된 값이며, 피복재에 무적성과 내후성을 높이기 위해 첨가물을 이용한 표면처리가 되었기 때문으로 판단된다. 따라서 국내 온실의 정확한 난방부하량을 산정하는데 필요한 적절한 관류열전달계수를 제시하기 위해서는 우선 측정을 위한 표준화된 환경기준이 마련될 필요가 있으며, 또한 국내에서 실제로 사용되고 있는 주요 피복재별로 구체적인 관류열전달계수가 구해져야 할 것이다.
따라서 피복의 층수에 따라 안정된 관류열전달계수를 나타내게 되는 온실 내외부 온도차의 값이 다르다는 사실을 확인할 수 있었으며, 온실 피복재에 대한 관류열전달계수를 결정할 때에는 피복층수별로 안정된 값을 나타내는 온실 내외부 온도 차 범위에서의 관류열전달계수를 채택하여야 할 것이다. 본 연구에서 얻어진 온실내외부 온도차이에 따른 관류열전달 계수의 변화 경향은 Minagawa와 Tachibana (1982)와 Feuilloley와 Issanchou(1996)의 연구 결과와 잘 일치하였으나 안정된 값을 나타내는 온도차이는 각각 약 15℃와 20℃ 정도로 세 가지 연구 결과 모두 다르게 나타났기 때문에 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
채택하여야 할 것이다. 온도차이에 따른 관류열전달 계수의 변화 경향은 기존의 연구결과와 잘 일치하였으나 안정된 값을 나티내는 온도차이의 구체적인 값은 다르게 나타났기 때문에 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 풍속에 따른 관류열전달 계수의 증가율은 연구자에 따라 많은 차이가 있음을 알 수 있었으며, 이중피복온실이나 커튼을 설치한 온실과 같이 보온성을 높인 온실은 일중피복온실에 비해 풍속에 따른 관류열 손실이 더 작다는 사실을 확인할 수 있었다.

참고문헌 (16)

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상세보기
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원문보기 상세보기
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