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배추재배용 비가림하우스 개발
Development of Rain Shelter for Chinese Cabbage Rainproof Cultivation 원문보기

시설원예ㆍ식물공장 = Protected horticulture and plant factory, v.23 no.4, 2014년, pp.293 - 302  

유인호 (립원예특작과학원 시설원예시험장) ,  이응호 (국립원예특작과학원 인삼과) ,  조명환 (립원예특작과학원 시설원예시험장) ,  류희룡 (립원예특작과학원 시설원예시험장) ,  문두경 (립원예특작과학원 시설원예시험장)

초록
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본 연구에서는 배추 재배에 적합한 규격과 생육 환경을 조성해 줄 수 있는 비가림하우스를 개발하고자 하였다. 전국 53개 배추 비가림재배 농가를 대상으로 비가림하우스 구조실태 및 구조개선 희망사항을 조사하여 비가림하우스 폭과 높이를 설정하였다. 비가림하우스 규격은 농기계 작업의 용이성, 농가의 의견 등을 고려하여 폭 6m, 처마높이 1.6m, 지붕높이 3.2m로 결정하였다. 서까래 규격별 구조안전성과 설치비를 분석한 후 설치비가 가장 적게 드는 Ø$25.4{\times}1.5t$ 파이프를 서까래로 하고 그 간격이 90cm인 모델을 기본 규격으로 결정하였다. 이 규격은 풍속 $27m{\cdot}s^{-1}$, 적설 17cm에 안전하기 때문에 이보다 기상하중이 큰 지역에는 적용하기가 곤란한데, 이를 해소하기 위해 피복재를 용마루까지 열어 골조 피해를 예방할 수 있는 구조로 설계하였다. 비가림하우스 양 측면에 있는 수동개폐기를 돌려 하우스밴드를 느슨하게 풀어주고 제어반에서 열림버튼을 누르면 개폐모터가 가이드 파이프를 따라 올라가면서 피복재가 용마루까지 개방된다. 피복재를 완전 개방할 경우 해충으로 인한 피해가 우려되므로 농가에서는 이를 막기 위해 방충망을 설치할 수 있다. 배추를 재배하는 기간에 태풍이 지나갈 수 있기 때문에 방충망이 구조안전에 미치는 영향을 분석하였다. $40m{\cdot}s^{-1}$의 바람이 방충망으로 덮여있는 비가림하우스 측면에 수직으로 작용하는 조건에 대해 유동-구조 연성해석 기법을 이용하여 구조안전성을 분석하였다. 유동해석 결과, 피복재 부분은 바람의 영향을 그대로 받기 때문에 피복재 표면에 압력이 크게 작용하였다. 방충망 부분에도 풍하중이 작용하였으나 피복재 부분보다는 압력이 작게 작용하고 분포가 균일하였다. 유동해석에서 도출된 압력 데이터를 적용하여 구조해석한 결과, 최대응력은 파이프의 끝단 즉, 지면부분에서 나타났으며, 그 값은 54.6Mpa이었다. 구조안전 판단 기준인 파이프의 허용응력 215MPa 이내여서 구조적으로 안전한 것으로 판단되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was carried out to develop rain shelter which can make an appropriate size and environment for Chinese cabbage rainproof cultivation. Fifty three farms with chinese cabbage rainproof cultivation system have been investigated to set up width and height of rain shelter. Mostly the width of ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 최근 들어 대립계 포도 비가림하우스(Yum 등, 2007b), 성주지역 참외재배용 비닐하우스(Baek, 2008), 딸기 고설재배용 비닐하우스(Yu 등, 2009a), 파프리카 재배용 비닐하우스(Yu 등, 2009b), 토마토 재배용 비닐하우스(Yu 등, 2012), 고추 비가림재배용 비닐하우스(Yu 등, 2013) 설계 등 작물별 생육에 적합한 비닐하우스 모델이 개발되고 있다. 따라서 본 연구에서는 배추재배에 적합한 규격과 생육 환경을 조성해 줄 수 있는 비가림하우스를 개발하고자 하였다.
  • 최근 들어 대립계 포도 비가림하우스(Yum 등, 2007b), 성주지역 참외재배용 비닐하우스(Baek, 2008), 딸기 고설재배용 비닐하우스(Yu 등, 2009a), 파프리카 재배용 비닐하우스(Yu 등, 2009b), 토마토 재배용 비닐하우스(Yu 등, 2012), 고추 비가림재배용 비닐하우스(Yu 등, 2013) 설계 등 작물별 생육에 적합한 비닐하우스 모델이 개발되고 있다. 따라서 본 연구에서는 배추재배에 적합한 규격과 생육 환경을 조성해 줄 수 있는 비가림하우스를 개발하고자 하였다.
  • 유동해석은 내재해 설계기준 최고 풍속인 40m·s−1의바람이 측면에 수직으로 작용할 때 시설이 받는 풍하중을 추출하여 유동-구조 연성해석 하중조건으로 사용하는 것이 목적이다.

가설 설정

  • 해당 모델은 벽면에서 일어나는 윈드 쉬어(Wind shear)에 대해 높은 정확도를 가지는 것으로 알려진 모델이다. Fig. 4와 같이 비가림하우스의 피복재부분은 벽으로 가정하였고, 피복재와 지면에 점착조건을 적용하여 점성효과를 고려하도록 하였다.
  • 유동해석 시간을 최소화하기 위해 생성한 기하모델은 길이 96m의 1/2 대칭모델을 사용하였다. 그리고 방충망(가로/세로의 눈 크기 1.06/2.04mm, 와이어 굵기 0.09mm)은 실제의 형상을 구현하기 어렵기 때문에 Porous media로 가정하여 격자수를 최소화하였다.
  • 방충망은 실제 형상을 모델링하여 격자를 생성할 경우 매우 많은 양의 격자가 필요하기 때문에 Porous media 로 가정하였다. Porous media는 해당 영역에 실제 형상과 유사한 저항을 적용하여, 압력을 변화시키는 방법이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
배추의 특징은 무엇인가? 배추는 김치의 주재료로서 우리 생활에 없어서는 안되는 중요한 채소의 하나로 전체 채소 중 고추 다음으로 많은 재배면적을 차지하고 있다. 배추 재배면적은 2013년 기준으로 채소 전체 재배면적의 13%인 32,186ha로그 생산액은 9,798억원에 달하고 있다(MAFRA, 2014).
2013년 기준 배추 재배면적은 어떠한가? 배추는 김치의 주재료로서 우리 생활에 없어서는 안되는 중요한 채소의 하나로 전체 채소 중 고추 다음으로 많은 재배면적을 차지하고 있다. 배추 재배면적은 2013년 기준으로 채소 전체 재배면적의 13%인 32,186ha로그 생산액은 9,798억원에 달하고 있다(MAFRA, 2014). 배추는 대부분 노지에서 재배되고 있어 재배기간 중 고온, 가뭄, 폭우, 강풍 등의 이상기상 발생 여부에 의해 작황이 크게 좌우된다.
비가림 하우스 폭과 높이를 설정할때 그 규격은 어떠한가? 전국 53개 배추 비가림재배 농가를 대상으로 비가림하우스 구조실태 및 구조개선 희망사항을 조사하여 비가림하우스 폭과 높이를 설정하였다. 비가림하우스 규격은 농기계 작업의 용이성, 농가의 의견 등을 고려하여 폭 6m, 처마높이 1.6m, 지붕높이 3.2m로 결정하였다. 서까래 규격별 구조안전성과 설치비를 분석한 후 설치비가 가장 적게 드는 Ø$25.
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참고문헌 (17)

  1. Baek, C.H. 2008. Development of greenhouse models against weather disaster for oriental melon cultivation in Seong-ju region. Ph.D Thesis, Kyungpook Nat'l Univ.: p. 35-58 (in Korean). 

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  15. Yum, S.H., K.J. Kwon, S.H. Sung, and Y.D. Choi. 2007a. The installation effect and optimal pipe sizes of an anti-wind net by computational analysis. J. Biosystems Eng. 32(6):430-439 (in Korean). 

  16. Yum, S.H., N.K. Yun, K.W. Kim, S.H. Lee, Y.H. Cho, S.J. Park, and M.K. Park. 2007b. The optimum specification of pipes in rain-sheltering greenhouse with roof vents for largegrain grapevine cultivation. J. Bio-Env. Con. 16(4):275-283 (in Korean). 

  17. Yun, N.K., S.H. Lee, K.W. Kim, S.H. Yum, and I.B. Lee. 2007. Analysis on natural ventilation of single span greenhouse with insect screen. Proceedings of Korean Society for Bio-Environment Control, 2007 Spring Conference 16(1):123-126 (in Korean). 

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