순환식 수막시스템의 적정 수온을 결정하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 딸기를 토경재배하고 있는 실험온실에서 외부온도, 수막용수의 수온 및 야간시간대에 따른 처리방식별 온실 내부 환경변화를 비교 분석하였다. 대조구는 무수막 온실이고, 처리구는 수온이 $10^{\circ}C$, $15^{\circ}C$로 각각 설정된 순환식 수막온실로서 모두 무가온 및 추가적인 보온자재의 투입이 없는 상태를 말한다. 수막이 직접 살수되는 2중 비닐하우스는 폭 5.5m, 길이 55m이고, 분당 살수되는 평균 수막유량은 38.5~44.5L로 나타났다. 3가지 처리조건 모두에서 외부온도와 내부온도는 양의 선형관련성이 매우 높게 나타났으며 처리구(10, $15^{\circ}C$)의 외부온도에 대한 상관성은 유사한 수준으로 분석되었다. 보온효과는 수온 $15^{\circ}C$ 처리구가 수온 $10^{\circ}C$ 처리구보다 $1.3^{\circ}C$ 정도 우수한 것으로 나타났다. 외부온도가 약 $-8.1{\sim}8.6^{\circ}C$ 범위에서 변화할 때, 처리조건 별 최저온도는 무처리구, 수온 $10^{\circ}C$ 처리구, 수온 $15^{\circ}C$ 처리구가 외부에 비해 각각 6.4, 11.0, $12.3^{\circ}C$ 정도 높게 유지되는 것으로 나타났다. 평균 온도는 무처리구, 수온 $10^{\circ}C$ 처리구, 수온 $15^{\circ}C$ 처리구의 순으로 높아지고 온도변화폭은 오히려 작아지는 경향을 보였다. 외부 최저온도가 $-1.3^{\circ}C$, 평균온도가 $1.5^{\circ}C$인 날은 수막시스템의 수온을 $10^{\circ}C$로, 외부 최저온도가 $-4.7^{\circ}C$, 평균온도가 $-0.2^{\circ}C$ 인 날은 수온을 $15^{\circ}C$로 설정해도 온실의 목표온도($5^{\circ}C$) 유지가 가능한 것으로 나타났다. 처리조건별 야간시간대(일몰 후, 자정, 일출 전, 일출 후)에 따른 온실 내부와 외부의 온도는 전반적으로 일몰직후가 가장 높고, 이후 서서히 감소하여 일출직전이 가장 낮아지는 경향을 보였다. 따라서 온실의 목표온도 유지를 위해서는 일출직전 시간대에 특히 집중적인 관리가 필요하며, 순환식 수막시스템의 수온을 획일적으로 $15^{\circ}C$ 이상으로 결정하기 보다는 외부온도 변화, 야간시간대, 재배작물에 따라 다르게 결정하는 것이 타당한 것으로 판단된다.
순환식 수막시스템의 적정 수온을 결정하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 딸기를 토경재배하고 있는 실험온실에서 외부온도, 수막용수의 수온 및 야간시간대에 따른 처리방식별 온실 내부 환경변화를 비교 분석하였다. 대조구는 무수막 온실이고, 처리구는 수온이 $10^{\circ}C$, $15^{\circ}C$로 각각 설정된 순환식 수막온실로서 모두 무가온 및 추가적인 보온자재의 투입이 없는 상태를 말한다. 수막이 직접 살수되는 2중 비닐하우스는 폭 5.5m, 길이 55m이고, 분당 살수되는 평균 수막유량은 38.5~44.5L로 나타났다. 3가지 처리조건 모두에서 외부온도와 내부온도는 양의 선형관련성이 매우 높게 나타났으며 처리구(10, $15^{\circ}C$)의 외부온도에 대한 상관성은 유사한 수준으로 분석되었다. 보온효과는 수온 $15^{\circ}C$ 처리구가 수온 $10^{\circ}C$ 처리구보다 $1.3^{\circ}C$ 정도 우수한 것으로 나타났다. 외부온도가 약 $-8.1{\sim}8.6^{\circ}C$ 범위에서 변화할 때, 처리조건 별 최저온도는 무처리구, 수온 $10^{\circ}C$ 처리구, 수온 $15^{\circ}C$ 처리구가 외부에 비해 각각 6.4, 11.0, $12.3^{\circ}C$ 정도 높게 유지되는 것으로 나타났다. 평균 온도는 무처리구, 수온 $10^{\circ}C$ 처리구, 수온 $15^{\circ}C$ 처리구의 순으로 높아지고 온도변화폭은 오히려 작아지는 경향을 보였다. 외부 최저온도가 $-1.3^{\circ}C$, 평균온도가 $1.5^{\circ}C$인 날은 수막시스템의 수온을 $10^{\circ}C$로, 외부 최저온도가 $-4.7^{\circ}C$, 평균온도가 $-0.2^{\circ}C$ 인 날은 수온을 $15^{\circ}C$로 설정해도 온실의 목표온도($5^{\circ}C$) 유지가 가능한 것으로 나타났다. 처리조건별 야간시간대(일몰 후, 자정, 일출 전, 일출 후)에 따른 온실 내부와 외부의 온도는 전반적으로 일몰직후가 가장 높고, 이후 서서히 감소하여 일출직전이 가장 낮아지는 경향을 보였다. 따라서 온실의 목표온도 유지를 위해서는 일출직전 시간대에 특히 집중적인 관리가 필요하며, 순환식 수막시스템의 수온을 획일적으로 $15^{\circ}C$ 이상으로 결정하기 보다는 외부온도 변화, 야간시간대, 재배작물에 따라 다르게 결정하는 것이 타당한 것으로 판단된다.
The purpose of this study was to determine the appropriate temperature for water curtain in greenhouses equipped with recirculated water curtain system. The study analyzed the changes in air temperature in non-heated greenhouses for strawberry cultivation based on outdoor temperature, water curtain ...
The purpose of this study was to determine the appropriate temperature for water curtain in greenhouses equipped with recirculated water curtain system. The study analyzed the changes in air temperature in non-heated greenhouses for strawberry cultivation based on outdoor temperature, water curtain temperature and night time. Three greenhouse units were used for this study: The first unit was assigned as a control (no water curtain system), two other greenhouses were equipped with recirculated water curtain system with water curtain temperatures of $10^{\circ}C$ and $15^{\circ}C$, respectively. Analysis showed that the indoor temperatures were directly correlated with the outdoor temperature in all experimental greenhouses. Heat insulating effect of $15^{\circ}C$ water curtain was increased by $1.3^{\circ}C$ compared to that in $10^{\circ}C$ water curtain system. The $15^{\circ}C$ water curtain treatment showed the highest average temperature and less temperature variation in comparison with control and $10^{\circ}C$ water curtain treatment. To maintain indoor temperature at $5^{\circ}C$, water curtain temperature of $10^{\circ}C$ was suitable when outdoor minimum and average temperatures were -1.3 and $1.5^{\circ}C$, and water curtain temperature of $15^{\circ}C$ was suitable when outdoor minimum and average temperatures were -4.7 and $-0.2^{\circ}C$, respectively. The highest temperature in greenhouses according to measurements in different periods of night time was observed after sunset (18:30-20:30), and the lowest temperature before sunrise (05:00-07:00). Water curtain maintained a target indoor temperature by acting as a layer of heat transfer insulator which decreased heat loss from greenhouses. Therefore, water temperature in recirculating water curtain systems should be determined by considering outdoor temperatures, changes in temperature at different periods of night time, and cultivated crop.
The purpose of this study was to determine the appropriate temperature for water curtain in greenhouses equipped with recirculated water curtain system. The study analyzed the changes in air temperature in non-heated greenhouses for strawberry cultivation based on outdoor temperature, water curtain temperature and night time. Three greenhouse units were used for this study: The first unit was assigned as a control (no water curtain system), two other greenhouses were equipped with recirculated water curtain system with water curtain temperatures of $10^{\circ}C$ and $15^{\circ}C$, respectively. Analysis showed that the indoor temperatures were directly correlated with the outdoor temperature in all experimental greenhouses. Heat insulating effect of $15^{\circ}C$ water curtain was increased by $1.3^{\circ}C$ compared to that in $10^{\circ}C$ water curtain system. The $15^{\circ}C$ water curtain treatment showed the highest average temperature and less temperature variation in comparison with control and $10^{\circ}C$ water curtain treatment. To maintain indoor temperature at $5^{\circ}C$, water curtain temperature of $10^{\circ}C$ was suitable when outdoor minimum and average temperatures were -1.3 and $1.5^{\circ}C$, and water curtain temperature of $15^{\circ}C$ was suitable when outdoor minimum and average temperatures were -4.7 and $-0.2^{\circ}C$, respectively. The highest temperature in greenhouses according to measurements in different periods of night time was observed after sunset (18:30-20:30), and the lowest temperature before sunrise (05:00-07:00). Water curtain maintained a target indoor temperature by acting as a layer of heat transfer insulator which decreased heat loss from greenhouses. Therefore, water temperature in recirculating water curtain systems should be determined by considering outdoor temperatures, changes in temperature at different periods of night time, and cultivated crop.
실험온실 3개동에서는 딸기가 토경재배되었다. 1개동은 대조구, 다른 2개동은 처리구로 각각 수막용수 수온을 10, 15℃로 구분하여 실험을 실시하였다. 대조구는 무처리구로 무수막 온실에서 무가온 및 무보온 상태를 말하며, 수온 10℃ 처리구와 수온 15℃ 처리구는 공급 수막용수의 수온이 각각 10, 15℃로 설정된 순환식 수막시스템에서 무가온 및 추가적인 보온자재의 투입이 없는 상태를 말한다.
본 연구에서는 순환식 수막시스템의 적정 수온을 결정하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 딸기를 토경재배하고 있는 실험온실에서 외부온도, 수막용수의 수온 및 야간시간대에 따른 처리방식별 온실 내부 온도변화를 비교 분석하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 온실은 시설원예시험장(부산시 강동동에 소재)내에 위치한 단동 이중피복 비닐하우스 3개동이다. 온실은 동서방향으로 설치되었고, 1·2중 모두 0.
데이터처리
처리방식별 온실 내부와 외부의 온도변화를 측정하였고, 측정결과의 통계분석은 R 통계프로그램(version 3.1.2)을 이용하여 분석하였다. 온도는 온도센서 데이터로거(TempRetriever RH, Madgetech, Warner, NH, USA)를 이용하여 측정하였고 10분 간격으로 데이터를 연속 저장하였다.
성능/효과
이러한 결과를 종합해 볼 때, 온실의 난방부하는 일출 직전 시간대에 가장 큰 것으로 판단되며, 특히 이 시간대에는 보온 또는 가온을 위한 특별한 주의가 필요한 것으로 사료된다. 또한 수막용수의 수온을 획일적으로 15°C 이상으로 설정하기 보다는 야간시간대에 따라 다르게 설정함으로써 순환식 수막시스템의 에너지비용을 절감할 수 있을 것으로 판단된다.
이러한 결과를 종합해 볼 때, 온실의 난방부하는 일출 직전 시간대에 가장 큰 것으로 판단되며, 특히 이 시간대에는 보온 또는 가온을 위한 특별한 주의가 필요한 것으로 사료된다. 또한 수막용수의 수온을 획일적으로 15°C 이상으로 설정하기 보다는 야간시간대에 따라 다르게 설정함으로써 순환식 수막시스템의 에너지비용을 절감할 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
최저온도는 무처리구의 경우 모든 시간대에 걸쳐 5°C 미만으로 나타났고, 처리구(10, 15°C)는 일몰직후와 자정 시간대에서만 5°C 이상으로 유지되었다. 수온 15°C 처리구의 경우에도 일출직전과 직후에는 최저온도가 각각 4.2°C로 나타나, 일출직전 시간대에는 수막시스템 수온을 15°C 이상으로 관리하는 등 추가적인 보온대책이 필요한 것으로 판단된다. 이러한 경향은 Kim 등(2000)의 연구에서 가장 많은 난방부하가 요구되는 시간대는 아침 6~8시이고, Park과 Kim(2006)의 연구에서 난방 설정온도가 일정한 조건에서 난방기간 동안 실내와 외부의 온도 차이는 일출직전이 가장 크다고 한 것과 일치한다.
3℃ 정도 보온효과가 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 수온이 1℃ 높아짐에 따라 온실 내부온도가 0.5~0.6℃ 높아진다는 Kim 등(2004)과 RDA(2007)의 결과에 비해 보온효과가 낮게 나타났으나, 이러한 결과는 외부온도, 수막유량 등의 차이에 기인한 것으로 판단되며, 앞으로 추가적인 실험을 통하여 이에 대한 정확한 구명이 필요한 것으로 판단된다.
6L로 나타났다. 이처럼 순환식 수막시스템의 수온을 높게 유지할수록 재 가온을 위한 에너지 비용이 증가하므로, 에너지 비용을 최소화하면서 보온효과를 극대화 할 수 있는 적정 수막용수 수온의 규명이 필요한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
순환식 수막시스템이 필요하게 된 배경은?
특히 저온성 작물인 딸기가 대표적인 겨울 과일로서 적정 생산액을 유지할 수 있는 것은 지하수를 이용한 수막재배 기술이 큰 몫을 하기 때문인 것으로 알려져 있다(An 등, 2013; Lee 등, 2007). 반면에 수막재배는 지하수 고갈과 같은 부정적인 측면도 있으며 이로 인해 최근 대부분의 수막재배지역에서 지하수 부족으로 어려움을 겪고 있다(Kim 등, 2004; RDA,2007, 2008; Yun 등, 2013). 이에 따라 수막재배지역의지하수 부족문제를 해결할 수 있는 보완대책 마련이 절실히 요구되고 있으며, 수막으로 사용한 지하수를 흘려버리지 않고 회수하여 일정 수온으로 재가열하여 다시 사용하는 순환식 수막시스템의 보급이 실질적인 대안으로 평가된다(RDA, 2007, 2008).
수막시스템의 보온효과는 무엇에 영향을 받는가?
수막시스템의 보온효과는 외부온도가 낮을수록, 수온이 높을수록, 단위면적당 수막유량이 많을수록 증가하고(Kim 등, 2004; MAF, 1998; RDA, 2007, 2008; Yun 등,1988), 이러한 조건들이 상호 복합적으로 수막하우스에 영향을 미치고 있다. 이처럼 수막시스템의 보온효과는 다양한 조건에 따라 달라지기 때문에 제한된 실험자료에 근거하여 보온효과를 가늠하기는 어려운 실정이다(Suh와Yoon, 1996).
수막재배의 장점은?
수막재배는 저온기 온실에서 화석연료의 사용을 최소화하고, 보온효과를 통해 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다(RDA, 2007, 2008). 특히 저온성 작물인 딸기가 대표적인 겨울 과일로서 적정 생산액을 유지할 수 있는 것은 지하수를 이용한 수막재배 기술이 큰 몫을 하기 때문인 것으로 알려져 있다(An 등, 2013; Lee 등, 2007).
참고문헌 (15)
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