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문제 정의
- 현재 느타리버섯 시설재배농가의 환기시스템은 외부공기가 직접 유입되거나 열교환기 또는 기밀실을 사용하고 있다. 그러나 이들 시스템에 대한 기초자료가 매우 미흡하기 때문에 본 연구를 통해 느타리버섯의 생육에 적합한 외부공기 유입방식을 구명하여 재배사의 효율적 관리를 도모하고자 수행하게 되었다.
제안 방법
- Fig 1은 공기 유입방식별 모식도로 각각의 생육실 크기는 12 m3(2.4×2.0×2.5 m)이고, T1(외부공기 직접유입)은 급기부분이 바로 외부와 연결되어 급기되도록 하였으며, T2(열교환기)는 급기구에 6 m3/min의 용량을 지닌 열교환기(두루산업, Korea)를 연결하였고, T3(기밀실)는 기밀실을 생육실 1/2크기의 공간을 만든 후 내부에 히터와 에어컨을 이용하여 15℃로 유지되도록 하였으며, 재배사의 급기구를 기밀실과 연결하였다.
- 각각의 생육실에 하 등(2002)이 보고한 계절별 적정 입상밀도를 기준으로 봄철(3~5월)과 가을철(9~11월)은 40병/m3, 여름철(6~8월)과 겨울철(1~2월, 12월)은 30병/m3을 입상하여 2007~2008년의 2년간 월별 1회 재배하였다.
- 냉난방기의 가동율 및 절감율을 산출하기 위해 병재배 느타리버섯의 생육기간은 균긁기 이후 12일로서 월별 1회재배에 따른 냉난방시간을 조사하였다. 그리고 조사한 냉난방기 가동시간(hour)을 재배기간(12일)으로 나눈 후 여기에 100을 곱하여 계산한 것을 냉방기 가동율(%)로 나타내었다. 또한 냉방기 절감율(%)은 외부공기방식 가동율에서 열교환기(또는 기밀실)의 가동율 차에 대한 값을 산출한 후 절대값으로 나타내었다.
- 그리고, 일반적으로 냉방이나 난방에 필요한 소요 에너지를 간접적으로 비교하는 수단으로 사용되고 있는 Degree-Hour(D-H)를이용하여 냉방정도는 Cooling Degree-Hour(CD-H)로 난방정도는 Heating Degree-Hour(HD-H)로 나타내었고, 계산방법으로는 CR-10X에 저장된 자료를 이용하여 공기 유입방식에 따른 냉난방정도를 구하였다. 설정온도(TS)는 느타리버섯의 적정 생육온도인 15℃로, 생육실 내부온도(TI)는 생육기간별 평균온도로 하여 Σ(TS-TI) × Δt에 대입하여 산출하였다.
- 냉난방기의 가동율 및 절감율을 산출하기 위해 병재배 느타리버섯의 생육기간은 균긁기 이후 12일로서 월별 1회재배에 따른 냉난방시간을 조사하였다. 그리고 조사한 냉난방기 가동시간(hour)을 재배기간(12일)으로 나눈 후 여기에 100을 곱하여 계산한 것을 냉방기 가동율(%)로 나타내었다.
- 설정온도(TS)는 느타리버섯의 적정 생육온도인 15℃로, 생육실 내부온도(TI)는 생육기간별 평균온도로 하여 Σ(TS-TI) × Δt에 대입하여 산출하였다.
- 처리구별로 각각의 생육실에 CR-10X(Campbell scientific INC, Canada)로 생육온도가 15℃가 될 수 있도록 제어하였고, 월별시간별 평균 온도변화를 측정하였다. 이 때 사용한 온도측정 장치는 HMP45C(Vaisala Co.
데이터처리
- 외부공기 유입방식에 따른 처리구별 생육특성 및 수량은 농업과학기술 연구조사 분석기준(농촌진흥청, 2003)에 준하여 조사하였으며, 통계처리는 Duncan의 다중범위검정을 통하여 평균값들에 대한 유의성을 SAS프로그램을 이용하여 검정하였다.
성능/효과
- 난방기의 가동율 및 절감율은 Table 4와 같다. 난방기의 년중 평균 가동율은 T1(외부공기 직접유입)에서 53%, T2(열교환기)는 37%, T3(기밀실)은 30%이었고, 년중 평균 절감율은 T1(외부공기 직접유입) 대비 T2(열교환기)는 22%, T3(기밀실)은 16%이었다. 이와 같은 결과 열교환기를 설치하여 재배할 경우 가동율은 낮고 절감율이 높아 에너지를 절감할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 공기 도입방식별 냉방기의 가동율 및 절감율은 Table 2와 같다. 냉방기의 년중 평균 가동율은 T1(외부공기 직접유입) 54%, T3(기밀실) 43%, T2(열교환기) 33%의 순이었고, 월별 가동율은 8월에 처리구 모두 높았으며, T1(외부공기 직접유입)에서는 90%, T3(기밀실)에서는 68%, T2(열교환기)에서는 58%이었다. 그리고 년중 재배시 냉방기의 평균 절감율은 T1(외부공기 직접유입) 대비 T2(열교환기)는 21%, T3(기밀실)은 11%이었다.
- 따라서 열교환기나 기밀실 방식을 이용할 경우 냉난방기의 가동시간을 줄임으로써 전력소비량을 줄일 수 있을 것으로 판단되었다.
- 전 등(2006)은 느타리버섯의 생육온도에 따라 자실체의 수량성이 각기 다른 반응을 보인다고 하였고, 유 등(2002)은 재배사에서 겨울이나 여름에 온도차가 심한 외부공기가 유입되므로 버섯생장에 가장 큰 문제점이라고 하였다. 본 실험에서도 외부공기 직접유입의 경우 동절기와 하절기에 수량 및 상품성이 열교환기 및 기밀실 처리구에 비해 떨어지는 경향이었다.
- 윤 등(2006)은 큰느타리버섯의 영구형재배사에 대한 환경요인 분석결과 외기온에 따라 재배사 내부온도편차가 발생되었다고 하였으며, 특히 계절이 바뀌는 시점에 계절변화에 따른 냉난방기의 작동여부가 중요하다고 하였다. 본 실험에서도 월별로 재배한 결과 생육기간 중 온도편차가 발생하였고, 처리구 모두 1, 2, 8월에 가장 높아 동절기 및 하절기에는 온도관리에 주의하여야 할 것으로 판단되었다.
- 공기 유입방식에 따른 수량 및 생육특성을 조사한 결과 Table 5와 같다. 비교적 외기의 온도가 안정적인 봄철과 가을철인 4월, 9월 및 10월에 모든 처리구에서 수량이 대등한 결과를 나타내었다. 그리고 나머지 기간은 T2(열교환기)와 T3(기밀실)에서 T1(외부공기 직접유입) 보다 높게 나타났다.
- 외부공기 유입방식에 따른 느타리버섯의 생육특성을 조사하기 위하여 3가지 처리구를 두어 실험한 결과 모든 처리구에서 재배기간 중 온도편차가 발생하였고, 처리구 모두 1, 2, 8월에 가장 높았으며, T2(열교환기)와 T3(기밀실)에서 T1(외부공기 직접유입) 보다 온도편차가 작은 경향이었다. 재배기간 중 냉방시간은 T1(외부공기 직접유입)은 1,090.
- 월별 재배기간 중 생육실 평균온도는 15℃로 자동 제어시 동절기와 하절기는 모든 처리구에서 ±1℃이상의 편차가 발생되었으며, 월별 온도편차는 T2(열교환기), T3(기밀실), T1(외부공기 직접유입)의 순으로 적었다(Fig. 2, Fig. 3).
- 난방기의 년중 평균 가동율은 T1(외부공기 직접유입)에서 53%, T2(열교환기)는 37%, T3(기밀실)은 30%이었고, 년중 평균 절감율은 T1(외부공기 직접유입) 대비 T2(열교환기)는 22%, T3(기밀실)은 16%이었다. 이와 같은 결과 열교환기를 설치하여 재배할 경우 가동율은 낮고 절감율이 높아 에너지를 절감할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 0시간이었고, 평균 냉방절감율은 T1(외부공기 직접유입) 대비 T2(열교환기)는 21%, T3(기밀실)은 11%이었다. 재배기간 동안 난방기의 년중 가동시간은 T1(외부공기 직접유입)은 1,506.9시간, T2(열교환기)는 875.6시간, T3(기밀실)은 1,054.2시간으로 T2의 가동시간이 가장 작았고, 년중 평균 난방절감율은 T1(외부공기 직접유입) 대비 T2(열교환기)는 22%, T3(기밀실)은 16%이었다. 외부공기 유입방식에 따른 냉방정도(CD-H)는 T1(외부공기 직접유입)>T3(기밀실)>T2(열교환기)의 순이었고, 난방정도(HD-H)도 냉방정도(CD-H)의 경우와 동일하였다.
- 외부공기 유입방식에 따른 느타리버섯의 생육특성을 조사하기 위하여 3가지 처리구를 두어 실험한 결과 모든 처리구에서 재배기간 중 온도편차가 발생하였고, 처리구 모두 1, 2, 8월에 가장 높았으며, T2(열교환기)와 T3(기밀실)에서 T1(외부공기 직접유입) 보다 온도편차가 작은 경향이었다. 재배기간 중 냉방시간은 T1(외부공기 직접유입)은 1,090.3시간, T2(열교환기)는 661.1시간, T3(기밀실)은 865.0시간이었고, 평균 냉방절감율은 T1(외부공기 직접유입) 대비 T2(열교환기)는 21%, T3(기밀실)은 11%이었다. 재배기간 동안 난방기의 년중 가동시간은 T1(외부공기 직접유입)은 1,506.
후속연구
- 이와 같은 결과로 시설재배사에서 느타리버섯 병재배시 열교환기 또는 기밀실을 설치하여 재배할 경우 에너지를 절감할 수 있고, 수량 및 고품질의 느타리버섯을 수확할 수 있어 농가소득증대에 기여할 것으로 판단되었다.
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