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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 온실의 환기설계 기준 설정 및 단동 플라스틱 온실의 원형 천창 설치 가이드라인 제정을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 천창이 설치 된 토마토 재배 단동 온실에서 환기실험을 통하여 자 연환기 성능을 분석하고, 열평형 모델을 이용하여 온실 재배 토마토의 증발산계수를 추정하였다.
제안 방법
- 토마토는 2008년 10월 18일에 정식하여 2009년 1월 20일부터 수확을 시작하였으며 환기실험은 3월 15일부터 4월 6일까지 수확기간에 실시하였다. 온실 내부와 외부의 가상환경은 온습도(HTR10, Hans system), 일 사량(LI200X, Campbell scientific Inc.) 및 풍속(Air velocity transmitter, Dwyer instruments Inc)을 20분" 간격으로 측정하였다. 환기량은 환기창의 단면 수직 풍 속을 측정하여 구하였다.
- 한 개구가 다른 개구에 비해 매우 크면 유동의 증가가 생긴다. 본 실험온실은 측창면적이 천창면적에 비해 40배 이상 크므로 유동증가율 38%를 적용하여 총 환 기량으로 하였다(Hellickson and Walker, 1983)
- 좁고 긴 권취식 환기창에서 단면수직풍속을 측정하여 환기량을 구하는 것은 어렵다. 본 연구에서는 앞에서 언급한 바와 같이 중력환기가 우세한 것으로 판단 하여 천창의 유동량을 기준으로 환기량을 구하였다. 한 개구가 다른 개구에 비해 매우 크면 유동의 증가가 생긴다.
- 4m - L에 불과했다. 본 연구에서는 지붕에 설치한 천창의 횐기효과를 분석하기 위해 원형 천창의 중앙에 일방향 열선풍속계를 설치하여 단면 수 직 풍속을 측정하고 여기에 단면적을 곱하여(Q = AV) 유동량(#)을 구하였다. 풍상측 측창의 유동량을 Qi.
- 따라서 본 연구에서는 온실의 환기설계 기준 설정 및 단동 플라스틱 온실의 원형 천창 설치 가이드라인 제정을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 천창이 설치 된 토마토 재배 단동 온실에서 환기실험을 통하여 자 연환기 성능을 분석하고, 열평형 모델을 이용하여 온실 재배 토마토의 증발산계수를 추정하였다.
- 태양복사 유입량은 실내 일사량 측정 자료를 이용하 였고, 바닥면적당 환기전열량과 관류열전달량은 환기량 과 실내외 기온 측정 자료를 이용하여 다음 식으로 구하였다.
- 식 (1)~식 (4)에서 보는 바와 같이 환기량과 실내외 기상환경을 실측하면 증발산 소비량 을 제외한 모든 열수지항을 산정할 수 있다. 한편 태 양복사에 대한 증발산 소비의 비를 나타내는 증발산계 수의 선택이 온실의 환기 설계에서 매우 중요하다고 하였으며 (Nam, 2000), 본 연구에서는 환기실험을 통하여 성숙기 토마토의 증발산계수를 분석하였다. 온실 내 태양복사량의 변화에 따른 증발산 소비량의 변화를 Fig.
- 환기 실험은 실험기간동안 비교적 맑은 날 오전 10 시부터 오후 5시까지 실시하였다. 20분 간격으로 측정한 자료 중에 상태가 양호한 조건의 데이터 141세트 를 추출하여 분석에 이용하였으며 1시간 간격으로 평 균한 47세트의 데이터를 도표 작성에 이용하였다.
- ) 및 풍속(Air velocity transmitter, Dwyer instruments Inc)을 20분" 간격으로 측정하였다. 환기량은 환기창의 단면 수직 풍 속을 측정하여 구하였다. 실험에 사용한 온실은 인접 동 간격이 1.
대상 데이터
- 환기 실험은 실험기간동안 비교적 맑은 날 오전 10 시부터 오후 5시까지 실시하였다. 20분 간격으로 측정한 자료 중에 상태가 양호한 조건의 데이터 141세트 를 추출하여 분석에 이용하였으며 1시간 간격으로 평 균한 47세트의 데이터를 도표 작성에 이용하였다. 실 험기간동안 외기온은 평균 16℃(8.
- 환기량은 환기창의 단면 수직 풍 속을 측정하여 구하였다. 실험에 사용한 온실은 인접 동 간격이 1.2m에 불과한 밀집된 단지 내에 위치하고 있어서 풍력에 의한 환기효과를 기대하기가 어려웠다.
- 그러나 상업용 온실의 권장환기율과 비교하 면 6m 간격으로 설치할 경우에는 봄이나 가을철에 필요한 환기량을 충족할 수 있을 것으로 판단되며, 여름 철 권장환기를 위해서는 2m 정도의 간격으로 설치해 야만 가능할 것으로 판단되므로 광투과를 저해하지 않 으면서 지붕의 개구면적을 확대할 수 있는 방안을 찾 아야 할 것으로 생각된다. 실험에 시용한 단동 온실은 인접 동 간격이 L2m에 불과한 밀집된 단지 내에 위 치하고 있어서 측창 주변의 외부 풍속이 최대 0.9m s'(평균 0.4m )에 불과하고 풍력에 의한 환기효과를 기대하기가 어려웠다. 환기량과 풍속 및 실내외 온 도차와의 관계를 비교 분석해 본 결과 중력환기가 우 세함을 확인할 수 있었다.
- 실험온실은 충남 부여에 설치된 아치형 플라스틱 온 실로 폭 6.1m, 길이 100m의 단동이며 주변에 같은 형태의 온실이 밀집된 토마토 재배 단지 내에 위치하고 있다. 온실의 높이는 측고 1.
- 토마토는 2008년 10월 18일에 정식하여 2009년 1월 20일부터 수확을 시작하였으며 환기실험은 3월 15일부터 4월 6일까지 수확기간에 실시하였다. 온실 내부와 외부의 가상환경은 온습도(HTR10, Hans system), 일 사량(LI200X, Campbell scientific Inc.
성능/효과
- 3에 나타내었다. 대체로 태양복사의 일정비율이 토마토 작물의 증발산으로 소비되는 것을 알 수 있으며 특정 범위의 증발산계수를 유도할 수 있을 것 판단된다.
- 본 실험에서 토마토 작물은 수확기간 이므로 성숙한 상태로서 다른 연구자의 결과와 유사한 경향을 보이는 것으로 생각된다. 따라서 토 마토 재배 단동 플라스틱 온실의 환기설계시 증발산계 수는 0.6 정도를 시용하면 적당할 것으로 판단된다.
- 62)를 보였고, 다른 연구자들이 제시하는 일반적인 온실의 설계 권장 값과 유사한 경향을 나타냈다. 따라서 토마토 재배 단동 플라스틱 온실의 환기설계에서 증발산계수는 0.6 정도를 사용하면 적당할 것으로 판단된다.
- 환기량과 풍속 및 실내외 온 도차와의 관계를 비교 분석해 본 결과 중력환기가 우 세함을 확인할 수 있었다. 본 환기실험 자료를 온실 의 환기설계를 위한 열평형모델에 적용하여 증발산계 수를 추정해 본 결과 0.39~0.85의 범위(평균 0.62)를 보였고, 다른 연구자들이 제시하는 일반적인 온실의 설계 권장 값과 유사한 경향을 나타냈다. 따라서 토마토 재배 단동 플라스틱 온실의 환기설계에서 증발산계수는 0.
- 4는 태양사량과 각 열수지항 및 증발산열의 비율을 나타낸 것이다. 온실로 유입되는 태양복사량 중에서 4~27%(평균 15%)는 환기로 배출되며 10~36% (평균 23%)는 관류열 전달에 의해서 배출되고, 39- 85%(평균 62%)는 토마토 작물의 증발산에 의해 소비 되는 것으로 나타났다. Fig.
- O회 로 제시하고 있으며, Lindley and Whitaker(!996)는 실내기온을 외기온 대비 5℃ 이내로 유지하기 위해서는 분당 1회의 환기율이 필요하고 더 낮은 온도를 유 지하려면 차광이나 냉방을 해야 한다고 하였다. 이들의 추천 값을 본 실험결과와 비교하면 원형 환기창 설 치간격을 2m 정도로 설치해야 권장 환기율을 만족할 수 있을 것&로 판단된다. 하지만 이와 같은 환기창을 2m 간격으로 설치하려면 시설비가 많이들 뿐만 아니라 광투과를 떨어뜨려 생산성 저하가 예상되므로 쉽게 적용하기는 어렵다.
- 재료 및 방법에서 언급한 바와 같이 본 실험에서는 외부풍속이 매우 낮아 풍력환기의 영향이 적을 것2로 예상되며 회귀분석 결과에서도 중력환기가 우세한 것을 알 수 있다.
- 온실의 환기설계 기준 설정 및 단동 플라스틱 온실 의 원형 천창 설치 가이드라인 제정을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 천창이 설치된 토마토 재배 단동 온실에서 환기실험을 통하여 자연환기 성능을 분석하 고, 열평형 모델을 이용하여 온실 재배 토마토의 증발 산계수를 추정하였다. 직경 60cm의 원형 천창을 지붕 의 중앙에 8m 간격으로 설치한 단동온실의 자연환기 성능을 실험한 결과 환기회수는 분당 0.02~0.32회(평균 0.17회 )의 범위를 보여 상당히 낮은 것으로 나타났다. 그러나 상업용 온실의 권장환기율과 비교하 면 6m 간격으로 설치할 경우에는 봄이나 가을철에 필요한 환기량을 충족할 수 있을 것으로 판단되며, 여름 철 권장환기를 위해서는 2m 정도의 간격으로 설치해 야만 가능할 것으로 판단되므로 광투과를 저해하지 않 으면서 지붕의 개구면적을 확대할 수 있는 방안을 찾 아야 할 것으로 생각된다.
- 4m )에 불과하고 풍력에 의한 환기효과를 기대하기가 어려웠다. 환기량과 풍속 및 실내외 온 도차와의 관계를 비교 분석해 본 결과 중력환기가 우 세함을 확인할 수 있었다. 본 환기실험 자료를 온실 의 환기설계를 위한 열평형모델에 적용하여 증발산계 수를 추정해 본 결과 0.
후속연구
- 17회 )의 범위를 보여 상당히 낮은 것으로 나타났다. 그러나 상업용 온실의 권장환기율과 비교하 면 6m 간격으로 설치할 경우에는 봄이나 가을철에 필요한 환기량을 충족할 수 있을 것으로 판단되며, 여름 철 권장환기를 위해서는 2m 정도의 간격으로 설치해 야만 가능할 것으로 판단되므로 광투과를 저해하지 않 으면서 지붕의 개구면적을 확대할 수 있는 방안을 찾 아야 할 것으로 생각된다. 실험에 시용한 단동 온실은 인접 동 간격이 L2m에 불과한 밀집된 단지 내에 위 치하고 있어서 측창 주변의 외부 풍속이 최대 0.
- 하지만 천창을 설치하면 환기성능이 개선되는 것은 분명한 사실이고, 원형 천창을 6m 간격으로만 설치하여도 봄이나 가을철 에 필요한 환기량을 충분히 만족하므로 천창 설치를 권 장할 필요가 있다. 또한 좀 더 환기성능을 높이기 위해서는 광투과를 저해하지 않으면서 지붕의 개구면적을 확대할 수 있는 방안을 찾아야 할 것으로 생각된다
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