[국내논문]박과작물 재배 단동 비닐하우스의 천장 환기시스템 설치 실태조사 A field survey on roof ventilation system of single-span plastic greenhouse in cucurbitaceae vegetable cultivation원문보기
This research was conducted to obtain the basic information for establishment of standard guidelines in the design and installation of roof ventilation system in single-span plastic greenhouse. To achieve this, the greenhouse structure & characteristics, cultivation status, and ventilation system we...
This research was conducted to obtain the basic information for establishment of standard guidelines in the design and installation of roof ventilation system in single-span plastic greenhouse. To achieve this, the greenhouse structure & characteristics, cultivation status, and ventilation system were investigated for single-span greenhouse with roof ventilation system cultivating the Cucurbitaceae vegetables, watermelon, cucumber, and oriental melon. Most of single-span watermelon greenhouse in Haman and Buyeo area were a hoop-style and the ventilation system in those greenhouses mostly consisted of two different types of 'roof vent (circular or chimney type) + side vent (hole) + fan' and 'roof vent (circular type) + side vent (hole or roll-up type)'. The diameter of circular and chimney-type vent was mostly 60cm and the average number of vents was 10.5 per a bay with vent spacing of average 6.75m. The ratio of roof vent area to floor area and side vent area in the single-span watermelon greenhouse with ventilation fan were 0.46% and 7.6%, respectively. The single-span cucumber greenhouse in Haman and Changnyeong area were a gable roof type, such as even span, half span, three quarter and the 70.6% of total investigated single-span greenhouses was equipped with a roof ventilation fan while 58.8% had a circulation fan inside the greenhouse. The ratios of roof vent area to floor area in the single-span cucumber greenhouse ranged from 0.61 to 0.96% and in the case of the square roof vent, were higher than that of the circular type vent. On average, the roof ventilation fan in single-span cucumber greenhouse was equipped with the power input of 210W and maximum air volume of $85.0m^3/min$, and the number of fans was 9.75 per a bay. The number of roof vent of single-span oriental melon greenhouse with only roll-up type side vent ranged from 8 to 21 (average 14.8), which was higher than that of other Cucurbitaceae vegetables while the vent number of the greenhouse with a roof ventilation fan was average 7 per a bay.
This research was conducted to obtain the basic information for establishment of standard guidelines in the design and installation of roof ventilation system in single-span plastic greenhouse. To achieve this, the greenhouse structure & characteristics, cultivation status, and ventilation system were investigated for single-span greenhouse with roof ventilation system cultivating the Cucurbitaceae vegetables, watermelon, cucumber, and oriental melon. Most of single-span watermelon greenhouse in Haman and Buyeo area were a hoop-style and the ventilation system in those greenhouses mostly consisted of two different types of 'roof vent (circular or chimney type) + side vent (hole) + fan' and 'roof vent (circular type) + side vent (hole or roll-up type)'. The diameter of circular and chimney-type vent was mostly 60cm and the average number of vents was 10.5 per a bay with vent spacing of average 6.75m. The ratio of roof vent area to floor area and side vent area in the single-span watermelon greenhouse with ventilation fan were 0.46% and 7.6%, respectively. The single-span cucumber greenhouse in Haman and Changnyeong area were a gable roof type, such as even span, half span, three quarter and the 70.6% of total investigated single-span greenhouses was equipped with a roof ventilation fan while 58.8% had a circulation fan inside the greenhouse. The ratios of roof vent area to floor area in the single-span cucumber greenhouse ranged from 0.61 to 0.96% and in the case of the square roof vent, were higher than that of the circular type vent. On average, the roof ventilation fan in single-span cucumber greenhouse was equipped with the power input of 210W and maximum air volume of $85.0m^3/min$, and the number of fans was 9.75 per a bay. The number of roof vent of single-span oriental melon greenhouse with only roll-up type side vent ranged from 8 to 21 (average 14.8), which was higher than that of other Cucurbitaceae vegetables while the vent number of the greenhouse with a roof ventilation fan was average 7 per a bay.
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문제 정의
본 연구는 단동 비닐하우스에 대한 천장 환기장치의 적정 용량 및 배치 기준 설정을 하기위한 기초자료를 제공하기 위해 수행되었다. 천장 환기시설의 실태조사는 박과채 소중 수박, 오이, 참외 재배시설을 대상으로 수행되었다.
따라서 단동 비닐하우스에서 천장 환기장치에 대한 효과 검증과 이들의 설치 운영에 관한 기준 마련이 필요 하다. 본 연구는 주요 원예작물별 단동 비닐하우스의 천장 환기시스템 설치 실태를 조사하여 열환경 해석 모델 개발을 통한 천장 환기장치의 적정 용량 및 배치 기준설정 시기초자료를 제공하기 위해 수행되었으며, 본 논문은 박과 채소중 수박, 오이, 참외를 중심으로 기술하고자 한다.
제안 방법
함안, 부여지역의 수박재배 하우스의 환기시설은 ‘측창(환기공) + 천장환기(원형 또는 굴뚝형 환기창) + 온실 전후면 환기팬’ 또는 ‘측창(권취식 또는 환기공) + 천장환기(원형 환기창)’의 형태가 대부분이었다. 수박재배 단동 하우스에 설치한 천창의 구조와 설치제원은 환기팬을 설치한 하우스와 설치하지 않은 하우스로 구분하여 조사하였으며(Table 4), 전체 조사 하우스 중 63.2%는 환기팬을 사용하고 있었다 (Table 5). 단동하우스에서 주로 설치한 환기창의 단면의 형상은 굴뚝식과 원형이 대부분으로 굴뚝식은 뚜껑이 없으 나, 원형 환기창의 경우 뚜껑이 있으며 개폐방식은 모두 수동이었다.
천장 환기시설의 실태조사는 박과채 소중 수박, 오이, 참외 재배시설을 대상으로 수행되었다.실태분석을 위해 작물별 주산지를 중심으로 천장환기가 설치된 농가를 대상으로 하우스 규격, 천장 환기장치의 설치 제원, 재배현황 등을 조사하였다.
천장 환기시설의 실태조사는 2013년 5월 8일부터 8월 7일까지 3달 동안 직접 농가하우스 현장을 방문하여 각 조사항목을 실제로 측정 및 조사하거나 면접조사를 병행하여 수행되었다. 조사 항목으로는 하우스 규격(폭, 길이, 측고, 동고, 피복재 등), 천장 환기장치의 설치제원(설치대수, 간격, 제어방식, 단면직경, 환기팬의 소비전력 및 최대풍량 등) 및 운영실태, 재배현황(재배작목, 재배기간, 재식주수 등) 등을 조사하 였다. 각각의 세부적 조사항목은 Table 1과 같다.
각작물별 조사지역은 수박은 함안(Haman), 부여(Buyeo) 지역, 오이는 함안, 창녕(Changnyeong) 지역, 참외는 함안, 성주(Seongju), 고령(Goryeong) 지역을 중심으로 하여 작물당 10∼15개 농가를 대상으로 하였다. 천장 환기시설의 실태조사는 2013년 5월 8일부터 8월 7일까지 3달 동안 직접 농가하우스 현장을 방문하여 각 조사항목을 실제로 측정 및 조사하거나 면접조사를 병행하여 수행되었다. 조사 항목으로는 하우스 규격(폭, 길이, 측고, 동고, 피복재 등), 천장 환기장치의 설치제원(설치대수, 간격, 제어방식, 단면직경, 환기팬의 소비전력 및 최대풍량 등) 및 운영실태, 재배현황(재배작목, 재배기간, 재식주수 등) 등을 조사하 였다.
대상 데이터
각작물별 조사지역은 수박은 함안(Haman), 부여(Buyeo) 지역, 오이는 함안, 창녕(Changnyeong) 지역, 참외는 함안, 성주(Seongju), 고령(Goryeong) 지역을 중심으로 하여 작물당 10∼15개 농가를 대상으로 하였다.
수박의 주산지인 함안, 부여 지역의 재배농가를 대상으로 하여 천장 환기장치를 설치한 단동 비닐하우스의 하우스 폭, 길이, 측고, 동고, 피복재 종류 등 온실의 규격을 조사한 결과는 Table 2와 같다. 온실의 설치 방향은 남북동이 72.
천장 환기시설의 실태조사는 박과채소 중 수박, 오이, 참외 재배시설을 대상으로 수행되었다. 실태분석을 위해 작물별 주산지를 중심으로 대상지역을 선정하고 각 지역 농업기술센타를 통해 대상자 리스트를 입수하여 천장환기가 설치된 단동하우스를 대상으로 조사를 실시하였다. 각작물별 조사지역은 수박은 함안(Haman), 부여(Buyeo) 지역, 오이는 함안, 창녕(Changnyeong) 지역, 참외는 함안, 성주(Seongju), 고령(Goryeong) 지역을 중심으로 하여 작물당 10∼15개 농가를 대상으로 하였다.
천장 환기시설의 실태조사는 박과채소 중 수박, 오이, 참외 재배시설을 대상으로 수행되었다. 실태분석을 위해 작물별 주산지를 중심으로 대상지역을 선정하고 각 지역 농업기술센타를 통해 대상자 리스트를 입수하여 천장환기가 설치된 단동하우스를 대상으로 조사를 실시하였다.
천장 환기시설의 실태조사는 박과채소 중 수박, 오이, 참외 재배시설을 대상으로 수행되었다. 실태분석을 위해 작물별 주산지를 중심으로 대상지역을 선정하고 각 지역 농업기술센타를 통해 대상자 리스트를 입수하여 천장환기가 설치된 단동하우스를 대상으로 조사를 실시하였다.
성능/효과
굴뚝식및 원형 환기창의 설치대수는 측창(권취식) + 천장환기(원형 환기창) + 환기팬’의 환기시설을 가진 농가의 경우 하우스 한 동당 평균 7개였고, 권취식 측창과 천장 환기창만 사용하는 농가의 경우는 8∼21개로 다양하였으며, 평균 14.8개로서 다른 박과작물보다 환기창의 개수가 많았다.
성주, 고령, 함안 등 참외 주산지의 단동하우스의 굴뚝식 및 원형 환기창의 설치대수는 측창(권취식) + 천장환기(원형 환기창) + 환기팬’의 환기시설을 가진 농가의 경우 하우스 한 동당 평균 7개였고, 권취식 측창과 천장 환기창만 사용하는 농가의 경우는 8∼ 21개로 다양하였으며, 평균 14.8개로서 다른 박과작물보다 환기창의 개수가 많았다.
수박 단동하우스의 천장 환기창의 개구면적은 ‘측창(환기공) + 천장환기(원형 또는 굴뚝형 환기창) + 온실 전후면 환기팬’ 의 환기시설일 경우 바닥면적에 대해 평균 0.46%, 측창 환기면적에 대해 7.6%로 나타났고, ‘측창(권취식 또는 환기공) + 천장환기(원형 환기창)’의 시설인 경우, 바닥면적에 대해 평균 0.37%, 측창 환기면적에 대해 6.0%로 나타났다.
오이의 재배품종은 주로 ‘중복삼척’, ‘청강’, ‘낙동청장’, ‘미리내’, ‘한반도’, ‘신동’ 등을 연중재배하고 있었으며, 재배시 이랑의 넓이는 평균 86.0 cm, 재식거리는 39.7cm이며 재식 밀도는 2.22∼3.90 plant/m2의 범위로 평균 3.02 plant/m2로 나타났다.
오이재배 단동하우스에 설치된 환기시설은 ‘측창(권취식) + 천장 환기창(사각형, 원형) + 천장 환기팬’ 또는 ‘측창(권취식) + 천장 환기창(사각형, 원형)’의 형태로(Table 4), 전체 조사 하우스 중 70.6%는 환기팬을 사용하고 있었 으며, 58.8%는 순환팬을, 환기팬과 순환팬을 모두 사용하는 하우스는 47.0%로 나타났다.
37 m로 터널 형(반원형)하우스가 주류를 이루었다. 온실의 외부피복재는 EVA, PE필름이 전체 하우스의 88.1%로 가장 많이 사용하고 있었고, PO필름이 그다음으로 많이 조사가 되었으며, 2중 피복할 경우 내부피복재는 EVA의 사용이 가장 많았다.
천장 환기장치를 설치한 수박재배 단동하우스에서 환기 팬의 사양을 조사했을 때, 날개크기는 45∼50 cm인 것이 많이 사용되었고, 온실 전면과 후면에 각각 2개씩 설치한 농가가 많아 평균 3.6개 였으며, 소비전력은 평균 262.0W, 최대풍량은 72∼102 m3/min로서 평균 77.0 m3/min인 사양을 사용하는 것으로 나타났다(Table 5).
천장 환기창의 개구면적은 ‘측창(권취식) + 천장환기(원형 환기창) + 환기팬’의 환기 시설일 경우 바닥면적의 평균 0.33%, 측창면적의 4.49%로 나타났고, 측창(권취식 또는 환기공) + 천장환기(굴뚝식 또는 원형 환기창)’일 경우 바닥면적의 0.71%, 측창면적의 5.21% 수준이었다.
천장 환기창의 개구면적은 바닥면적에 대해 평균0.61∼0.96%이었으며, 렉엔피니언 개폐방식의 사각환기 창의 경우 개구면적은 원형 환기창에 비해 크게 나타났다.
천장 환기창의 개구면적은 측창(권취식) + 천장 환기창(사각형, 원형) + 천장 환기팬’의 환기방식일 경우, 바닥면적에 대해 평균 0.61%, 측창 면적의 12.7%로 나타났고, ‘측창(권취식) + 천장 환기창(사 각형, 원형)’일 경우, 바닥면적의 평균 0.96%, 측창 환기면적의 20.0%로 나타났다.
천장 환기창의 개구면적은 환기팬 사용시 ‘측창(환기공) + 천장환기(원형 또는 굴뚝형 환기 창) + 온실 전후면 환기팬’ 의 환기시설일 경우 바닥면적에 대해 평균 0.46%, 측창 환기면적에 대해 7.6%로 나타났다.
함안, 부여지역 수박재배 하우스의 환기시설은 ‘측창(환 기공) + 천장환기(원형 또는 굴뚝형 환기창) + 온실 전후면 환기팬’ 또는 ‘측창(권취식 또는 환기공) + 천장환기(원형 환기창)’의 형태로 굴뚝식 및 원형환기창의 직경은 대부분 60 cm이었으며, 설치대수는 온실 전 후면에 환기팬을 설치한 90∼100 m 길이 하우스의 경우 평균 10.5개이며, 설치 간격은 6.75 m이었다.
후속연구
그러나 천장 환기장치에 대한 설치 기준이 없어서 설치와 운영에 많은 문제점을 내포하고 있어 단동 하우스에서 천장 환기창에 대한 효과검증과 설치 운영에 관한 기준이 필요하다. 따라서 본 연구를 통해 수집한 환기 장치의 설치제원과 운영실태는 천장 환기장치 설치 단동 비닐하우스에 대한 열환경 해석 CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션 모델개발을 통한 천장 환기통 및환기팬의 적정 용량 및 배치 기본 설정을 위한 기초자료로서 사용될 것이다. 수박, 오이, 참외 재배시 천장 환기장치의 사용을 통한 품질향상과 수량증대를 가져오기 위해서는 작물별 생육에 적합한 적정 천창면적 및 환기팬의 사양을 구명하고 환기방법에 따른 시설내 온습도 변화와 생육 및수량을 조사하고 경제성 분석을 통한 환기방법의 효율성 검토를 위한 연구가 필요할 것이다.
8개로서 다른 박과작물보다 환기창의 개수가 많았다. 본 연구를 통해 수집한 환기장치의 설치제원과 운영실태는 단동하우스에서 수박, 오이, 참외 재배시 천장 환기장치의 사용을 통한 품질향상과 수량 증대를 가져오고, 환기효율을 높일 수 있는 천장 환기장치의 적정 용량 및 배치기준 설정을 위한 열환경 해석 시뮬레이션 모델의 기초자료로서 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 본 연구를 통해 수집한 환기 장치의 설치제원과 운영실태는 천장 환기장치 설치 단동 비닐하우스에 대한 열환경 해석 CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션 모델개발을 통한 천장 환기통 및환기팬의 적정 용량 및 배치 기본 설정을 위한 기초자료로서 사용될 것이다. 수박, 오이, 참외 재배시 천장 환기장치의 사용을 통한 품질향상과 수량증대를 가져오기 위해서는 작물별 생육에 적합한 적정 천창면적 및 환기팬의 사양을 구명하고 환기방법에 따른 시설내 온습도 변화와 생육 및수량을 조사하고 경제성 분석을 통한 환기방법의 효율성 검토를 위한 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시설채소의 온실현황은?
국내 원예작물을 재배하는 시설면적은 채소작물이 2011년 현재 약 49,537 ha이며, 화훼작물은 2,856 ha이다 (MAFRA, 2012a; MAFRA, 2012b). 시설채소의 온실현황을 보면, 비닐하우스가 시설재배면적의 99%(49,175 ha)이며, 이 중에서 단동하우스는 86%(42,350 ha)를 차지하고 있어 대부분 단동 비닐하우스가 주류를 이루고 있으며 시설유형별 면적은 단동하우스 중 터널형이 26,504 ha, 아치 형이 15,569 ha이다.
온실에서의 환기는 중요한데 단동 비닐하우스의 경우 어떻게 운영되고 있는가?
온실에서의 환기는 온도상승 억제뿐만 아니라 과습 및결로 방지, CO2 공급 및 유해가스 차단 등을 통하여 작물의 생육환경에 큰 영향을 미친다(Breuer and Knies, 1995).시설재배시 가장 경제적인 환기방법은 자연환기 성능을 극대화하는 것으로 충분한 자연환기를 유도하기 위해서는 천장 환기시설의 설치가 필요하나 단동 비닐하우스의 경우 천창의 설치가 어려운 구조로 되어 있고 조립, 해체, 이동시 천장 환기장치의 설치가 용이하지 않아 측창만을 설치하여 운영하는 농가가 많다(Nam 등, 2011). 그러나 측창만 으로는 중력환기가 불량하므로 바람이 불지 않을 경우 천창이 없는 시설은 환기가 불량하여 작물의 생육에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.
국내 원예작물을 재배하는 시설면적은 2011년 현재 얼마인가?
국내 원예작물을 재배하는 시설면적은 채소작물이 2011년 현재 약 49,537 ha이며, 화훼작물은 2,856 ha이다 (MAFRA, 2012a; MAFRA, 2012b). 시설채소의 온실현황을 보면, 비닐하우스가 시설재배면적의 99%(49,175 ha)이며, 이 중에서 단동하우스는 86%(42,350 ha)를 차지하고 있어 대부분 단동 비닐하우스가 주류를 이루고 있으며 시설유형별 면적은 단동하우스 중 터널형이 26,504 ha, 아치 형이 15,569 ha이다.
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