In order to set up the basic environmental control systems which the new concept greenhouses have to equip, greenhouse characteristics, environmental management and control systems in domestic glasshouses and plastic houses were investigated and analyzed comparatively. Survey results on the width, l...
In order to set up the basic environmental control systems which the new concept greenhouses have to equip, greenhouse characteristics, environmental management and control systems in domestic glasshouses and plastic houses were investigated and analyzed comparatively. Survey results on the width, length, eaves height, and the number of spans etc. showed that glasshouses were bigger than plastic houses significantly. New concept greenhouses claim to be plastic houses, but it will be reasonable to follow the specifications of the glasshouse. Specifications to be applied to new concept greenhouses were proposed as follows; hot water heating systems, aluminum screens as the thermal curtain, evaporative cooling systems, roof vents on the ridge, circulation fans, $CO_2$ enrichment, hydroponic systems, and automatic irrigation control systems. Environmental measurement systems for the indoor and outdoor temperature, humidity, light, wind speed and indoor $CO_2$ concentration have to be fully equipped. The automatic control system has to be as a complex environmental control system, not a single item control system. Also, for stable dissemination, domestically producing complete greenhouse control system should be made as soon as possible.
In order to set up the basic environmental control systems which the new concept greenhouses have to equip, greenhouse characteristics, environmental management and control systems in domestic glasshouses and plastic houses were investigated and analyzed comparatively. Survey results on the width, length, eaves height, and the number of spans etc. showed that glasshouses were bigger than plastic houses significantly. New concept greenhouses claim to be plastic houses, but it will be reasonable to follow the specifications of the glasshouse. Specifications to be applied to new concept greenhouses were proposed as follows; hot water heating systems, aluminum screens as the thermal curtain, evaporative cooling systems, roof vents on the ridge, circulation fans, $CO_2$ enrichment, hydroponic systems, and automatic irrigation control systems. Environmental measurement systems for the indoor and outdoor temperature, humidity, light, wind speed and indoor $CO_2$ concentration have to be fully equipped. The automatic control system has to be as a complex environmental control system, not a single item control system. Also, for stable dissemination, domestically producing complete greenhouse control system should be made as soon as possible.
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문제 정의
에너지 절감과 생산성 향상을 위해서는 국내 기상조건에 안전한 온실구조를 바탕으로 환경조절 성능을 향상시킬 수 있는 환경조절장치의 설치 가이드라인 작성, 지역별 기상 자료를 기반으로 한 환경설계에 필요한 단위설계요소 연구, 신개념 온실에 적합한 냉난방시스템의 선발 및 재배시스템 등에 대한 표준화 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 신개념 온실 구조가 갖추어야 할 기본 환경조절시스템 설정을 위하여 국내 유리온실과 연동형 플라스틱 온실의 환경조절 및 제어시스템에 대한 실태를 조사하여 비교분석하였다.
국내에는 유리온실이 많지 않기 때문에 먼저 산재해 있는 유리온실의 위치를 파악하고, 그 인근에 위치한 연동 플라스틱 온실을 찾아 실태조사를 수행하였다. 따라서 조사대상을 전국으로 확대하는 것은 무리가 있으며 샘플수도 한계가 있으나 본 연구의 목적을 달성하는 데는 문제가 없는 것으로 판단하였다.
제안 방법
신개념 온실은 첨단 유리온실의 생산성과 플라스틱 온실의 경제성을 추구하는 온실 형태로 이를 만족하기 위한 조건을 탐색하기 위하여 같은 지역에 위치한 유리온실과 연동 플라스틱 온실을 조사 대상으로 하였다. 국내에는 유리온실이 많지 않기 때문에 먼저 산재해 있는 유리온실의 위치를 파악하고, 그 인근에 위치한 연동 플라스틱 온실을 찾아 실태조사를 수행하였다. 따라서 조사대상을 전국으로 확대하는 것은 무리가 있으며 샘플수도 한계가 있으나 본 연구의 목적을 달성하는 데는 문제가 없는 것으로 판단하였다.
신개념 온실의 개발 방향 설정 및 신개념 온실이 갖추어야 할 기본 환경조절시스템 설정을 위하여 국내 유리온실과 플라스틱 온실의 규격, 환경계측 및 조절, 제어시스템 등의 실태를 조사하고, 비교 분석하였다. 온실의 폭과 길이, 측고, 연동수 등을 비교한 결과 유리온실의 규모가 플라스틱 온실에 비하여 훨씬 큰 것으로 나타났다.
조사항목은 Nam과 Kim(2009)의 조사를 참고하여 기본 조사항목을 선정하고, 추가로 문헌 분석을 통하여(Kamp와 Timmerman, 1996; JGHA, 2007) 세부 조사항목을 구성하였다. 온실의 규격과 재배작목, 냉난방 방식, 난방연료, 환기방식, 보온 및 차광, 관수, CO2시비, 환경계측 및 제어방식 등이었고, 현장을 방문하여 실측, 면접조사를 병행하였다.
충남, 충북, 전남, 전북 지역을 중심으로 유리온실 농가를 25개 선정한 후, 유리온실 인근에 위치한 1-2W형 이상 수준의 연동형 플라스틱 온실 농가 25개를 선정하여 실태조사를 실시하였다. 조사항목은 Nam과 Kim(2009)의 조사를 참고하여 기본 조사항목을 선정하고, 추가로 문헌 분석을 통하여(Kamp와 Timmerman, 1996; JGHA, 2007) 세부 조사항목을 구성하였다. 온실의 규격과 재배작목, 냉난방 방식, 난방연료, 환기방식, 보온 및 차광, 관수, CO2시비, 환경계측 및 제어방식 등이었고, 현장을 방문하여 실측, 면접조사를 병행하였다.
대상 데이터
신개념 온실은 첨단 유리온실의 생산성과 플라스틱 온실의 경제성을 추구하는 온실 형태로 이를 만족하기 위한 조건을 탐색하기 위하여 같은 지역에 위치한 유리온실과 연동 플라스틱 온실을 조사 대상으로 하였다. 국내에는 유리온실이 많지 않기 때문에 먼저 산재해 있는 유리온실의 위치를 파악하고, 그 인근에 위치한 연동 플라스틱 온실을 찾아 실태조사를 수행하였다.
충남, 충북, 전남, 전북 지역을 중심으로 유리온실 농가를 25개 선정한 후, 유리온실 인근에 위치한 1-2W형 이상 수준의 연동형 플라스틱 온실 농가 25개를 선정하여 실태조사를 실시하였다. 조사항목은 Nam과 Kim(2009)의 조사를 참고하여 기본 조사항목을 선정하고, 추가로 문헌 분석을 통하여(Kamp와 Timmerman, 1996; JGHA, 2007) 세부 조사항목을 구성하였다.
성능/효과
현재 사용하고 있는 난방기의 용량이 적당하다는 농가가 48%였으며 부족하다는 농가가 30%로 나타나 난방기용량 선정 방법의 개선이 필요한 것으로 판단되었다. 10a당 연간 난방비는 농가에 따라서 큰 편차를 보이고 있으며 대체로 500만원에서 1,500만원 사이인 것으로 나타났다. Fig.
온실의 난방 관련 설문조사를 수행한 결과 Table 4와 같이 다양한 재배경력을 갖고 있었고, 난방온도는 대부분 15∼20℃로 설정하고 있으며 유리온실의 난방 설정온도가 대체로 더 높은 것으로 나타났다.
신개념 온실은 플라스틱 온실을 표방하지만 유리온실의 규격을 따르는 것이 합리적일 것으로 판단된다. 온실의 냉난방 방식과 보온커튼 사용실태를 비교한 결과 신개념 온실은 온수난방 방식에 알루미늄 스크린을 보온커튼으로 사용하고, 증발냉각시스템을 적용하는 것이 적당할 것으로 판단된다. 신개념 온실은 높은 측고에 다연동 구조를 기본으로 할 것이므로 환기방식은 용마루 천창으로 자연환기를 극대화하고, 환기팬과 유동팬을 설치하여 효율을 높일 필요가 있다.
신개념 온실의 개발 방향 설정 및 신개념 온실이 갖추어야 할 기본 환경조절시스템 설정을 위하여 국내 유리온실과 플라스틱 온실의 규격, 환경계측 및 조절, 제어시스템 등의 실태를 조사하고, 비교 분석하였다. 온실의 폭과 길이, 측고, 연동수 등을 비교한 결과 유리온실의 규모가 플라스틱 온실에 비하여 훨씬 큰 것으로 나타났다. 신개념 온실은 플라스틱 온실을 표방하지만 유리온실의 규격을 따르는 것이 합리적일 것으로 판단된다.
온실의 폭은 대부분 6∼8 m의 범위에 있으나 플라스틱 온실은 6 m 이하가 24%인 반면 유리온실은 8 m 초과가 28%로써 대체로 유리온실의 폭이 넓은 것으로 나타났다.
제어항목도 유리온실은 복합제어가 72%인데 반하여 플라스틱 온실은 단일제어가 96%로 나타났다. 온실의 환경제어시스템은 유리온실의 경우 68%가 수입 제품을 사용하고 있었고, 플라스틱 온실에서는 100% 국산 제품을 사용하는 것으로 나타났다. 복합 환경제어시스템(자동 제어시스템)의 경우는 거의 대부분 수입에 의존하고 있는 것으로써 온실의 복합 환경제어시스템 국산화가 시급한 것으로 판단된다.
온실의 길이는 대체로 토지의 형상과 관련이 있기 때문에 큰 의미는 없으나 유리온실의 경우 100 m를 초과하는 온실이 상당수 있었다. 이상의 결과로 볼 때 유리온실의 규모가 플라스틱 온실에 비하여 훨씬 큼을 알 수 있다.
한편, 유리온실의 형태는 벤로형 60%, 와이드스팬형 40%로 나타났다. 재배작목을 분석한 결과 유리온실에서는 대부분 파프리카를 재배하고 있었으며, 플라스틱 온실에서는 토마토를 가장 많이 재배하고 있었다.
Table 8은 유리온실과 플라스틱 온실의 환경제어시스템을 비교한 것이다. 제어방식은 유리온실의 경우 자동이 72%인데 반하여 플라스틱 온실은 반자동이 96%를 차지하는 것으로 나타났다. 제어항목도 유리온실은 복합제어가 72%인데 반하여 플라스틱 온실은 단일제어가 96%로 나타났다.
제어방식은 유리온실의 경우 자동이 72%인데 반하여 플라스틱 온실은 반자동이 96%를 차지하는 것으로 나타났다. 제어항목도 유리온실은 복합제어가 72%인데 반하여 플라스틱 온실은 단일제어가 96%로 나타났다. 온실의 환경제어시스템은 유리온실의 경우 68%가 수입 제품을 사용하고 있었고, 플라스틱 온실에서는 100% 국산 제품을 사용하는 것으로 나타났다.
Table 2와 Table 3은 유리온실과 플라스틱 온실의 난방 방식과 보온커튼 사용실태를 조사한 결과이다. 플라스틱 온실의 난방방식은 대부분 온풍난방(80%)으로 나타났고, 유리온실은 온수난방이 40%로 가장 많고 지열+온수난방이 20%로 뒤를 있는 것으로 나타났다. 난방연료는 대부분 경유를 사용하고 있으며 경유와 전기를 병용하는 농가가 뒤를 있고 있다.
온실의 난방 관련 설문조사를 수행한 결과 Table 4와 같이 다양한 재배경력을 갖고 있었고, 난방온도는 대부분 15∼20℃로 설정하고 있으며 유리온실의 난방 설정온도가 대체로 더 높은 것으로 나타났다. 현재 사용하고 있는 난방기의 용량이 적당하다는 농가가 48%였으며 부족하다는 농가가 30%로 나타나 난방기용량 선정 방법의 개선이 필요한 것으로 판단되었다. 10a당 연간 난방비는 농가에 따라서 큰 편차를 보이고 있으며 대체로 500만원에서 1,500만원 사이인 것으로 나타났다.
신개념 온실에서는 천창과 측창을 모두 설치하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 환기팬을 설치한 농가는 유리온실 84%, 플라스틱 온실 52%로 나타났고, 유동팬을 설치한 농가는 유리온실 80%, 플라스틱 온실 40%로 나타났다. 유리온실의 천창은 모두 용마루에 설치되어 있으나 플라스틱 온실은 12%만 용마루에 설치되어 있고 80%는 곡부에 설치되어 있다.
후속연구
에너지 절감과 생산성 향상을 위해서는 국내 기상조건에 안전한 온실구조를 바탕으로 환경조절 성능을 향상시킬 수 있는 환경조절장치의 설치 가이드라인 작성, 지역별 기상 자료를 기반으로 한 환경설계에 필요한 단위설계요소 연구, 신개념 온실에 적합한 냉난방시스템의 선발 및 재배시스템 등에 대한 표준화 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 신개념 온실 구조가 갖추어야 할 기본 환경조절시스템 설정을 위하여 국내 유리온실과 연동형 플라스틱 온실의 환경조절 및 제어시스템에 대한 실태를 조사하여 비교분석하였다.
플라스틱 온실에 비하여 유리온실의 경우가 더 큰 차이를 보이고 있으며 실제 설치용량이 계산값에 비하여 상당히 큰 것으로 나타났다. 이는 농가에서 느끼는 난방기 용량이 부족하다는 의견과는 상반되는 결과로써 실험을 통한 검증이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자동화비닐하우스의 장단점은?
국내에서 개발된 자동화비닐하우스는 경제성이 우수하나 측고가 2.7 m에 불과하고, 이중구조, 권취식 환기창 등 구조가 복잡하여 시공성, 작업성, 유지관리 측면에서 보완‧개선해야할 점이 많고, 생산성이 낮아 대규모 첨단 시설원예 단지에 적용하는 데는 한계가 있다. 한편, 유리온실과 비닐하우스의 중간 형태를 취한 높은 측고의 신개념 온실이 도입되어 전국적으로 설치면적 36.
국내 원예시설의 면적 비율은?
국내 원예시설의 면적은 2010년 말 기준으로 53,136 ha로 단동 비닐하우스가 88.6%, 연동 플라스틱 온실이 10.1%, 유리온실이 0.7%를 차지하고 있다(MIFAFF, 2011). 1992년부터 시작된 정부의 시설원예 현대화 지원사업의 일환으로 국내 유리온실 표준설계도가 1997년에 작성되어 지금까지 시행되어져 왔으며, 2001년 농가보급형 자동화하우스 (1-2W형) 표준설계서가 작성된 후 수정･보완되어 2010년에는 원예･특작시설 내재해형 규격 설계도‧시방서에 자동화비닐하우스 3종이 보급되고 있다(Lee 등, 2010 ; MIFAFF와 RDA, 2010 ; Nam과 Both, 2011).
우리나라의 플라스틱 온실에서의 면적당 토마토 생산량은?
한편 국내 플라스틱 온실의 경우 시설과 환경 관리 기술의 낙후로 생산성이 매우 낮은 실정이다. m2당 토마토 생산량을 비교해 보면 네덜란드는 60 kg, 미국 58 kg, 스페인 16 kg 등에 비해 우리나라는 7 kg으로 현격한 차이를 보이고 있다(Lee, 2009).
참고문헌 (15)
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