느타리버섯 균상재배사의 환경균일성 향상을 위한 기술 개발 Technology for Improving the Uniformity of the Environment in the Oyster Mushroom Cultivation House by using Multi-layered Shelves원문보기
버섯은 생육에 적합한 온도 및 수분이 유지되면 자연 상태에서도 원활하게 발생할 수 있지만 이러한 기간은 1년중 극히 일부에 지나지 않는다. 따라서 오늘날 시장에 유통되는 버섯은 대부분 인공적으로 조절된 환경에서 생산된 것으로 볼 수 있다. 기존 연구자들의 보고에 의하면 버섯재배사 내부의 온도 및 습도에 대한 불균일성이 큰 것으로 알려져 있고, 이를 극복하기 위한 다양한 기술 들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 느타리버섯 균상재배사 내부에 공기를 위로 토출 할 수 있는 대류팬을 설치하고, 이에 따른 느타리버섯 균상재배사 내부의 위치에 따른 온도 및 습도 균일성을 향상하기 위하여 수행하였다. 시험기간 동안의 외기온도는 $5.2{\sim}20.4^{\circ}C$까지 변화하였고, 외기 상대습도는 40~100%까지 변화하였다. 외기온도의 변화에 영향을 받아 버섯재배사 내부의 온도도 $13.3{\sim}18.4^{\circ}C$ 변화하였지만 동일한 기록 시간의 균상 위치에 따른 온도 차이는 $0.2{\sim}1.3^{\circ}C$로 매우 균일하게 유지되는 것으로 나타났다. 버섯재배사 내부의 상대습도도외기 상대습도 변화에 영향을 받아 82~96%로 변화하였지만 동일한 기록시간의 균상 위치에 따른 상대습도 변화의 차이는 2~7%로 나타났고, $CO_2$ 농도 변화는 약 575~731ppm으로 목표로 하는 1,000ppm 이하로 유지되는 것으로 나타나 내부 대류팬의 설치로 버섯재배사 내부의 균일한 환경관리가 가능한 것으로 나타났다.
버섯은 생육에 적합한 온도 및 수분이 유지되면 자연 상태에서도 원활하게 발생할 수 있지만 이러한 기간은 1년중 극히 일부에 지나지 않는다. 따라서 오늘날 시장에 유통되는 버섯은 대부분 인공적으로 조절된 환경에서 생산된 것으로 볼 수 있다. 기존 연구자들의 보고에 의하면 버섯재배사 내부의 온도 및 습도에 대한 불균일성이 큰 것으로 알려져 있고, 이를 극복하기 위한 다양한 기술 들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 느타리버섯 균상재배사 내부에 공기를 위로 토출 할 수 있는 대류팬을 설치하고, 이에 따른 느타리버섯 균상재배사 내부의 위치에 따른 온도 및 습도 균일성을 향상하기 위하여 수행하였다. 시험기간 동안의 외기온도는 $5.2{\sim}20.4^{\circ}C$까지 변화하였고, 외기 상대습도는 40~100%까지 변화하였다. 외기온도의 변화에 영향을 받아 버섯재배사 내부의 온도도 $13.3{\sim}18.4^{\circ}C$ 변화하였지만 동일한 기록 시간의 균상 위치에 따른 온도 차이는 $0.2{\sim}1.3^{\circ}C$로 매우 균일하게 유지되는 것으로 나타났다. 버섯재배사 내부의 상대습도도외기 상대습도 변화에 영향을 받아 82~96%로 변화하였지만 동일한 기록시간의 균상 위치에 따른 상대습도 변화의 차이는 2~7%로 나타났고, $CO_2$ 농도 변화는 약 575~731ppm으로 목표로 하는 1,000ppm 이하로 유지되는 것으로 나타나 내부 대류팬의 설치로 버섯재배사 내부의 균일한 환경관리가 가능한 것으로 나타났다.
Mushrooms can grow in nature when adequate temperature and humidity are maintained, but such condition can be satisfied for only a short period of time on an annual continuum. Therefore, it can be deemed that a majority of the distributed mushrooms in the current market are produced in an artificial...
Mushrooms can grow in nature when adequate temperature and humidity are maintained, but such condition can be satisfied for only a short period of time on an annual continuum. Therefore, it can be deemed that a majority of the distributed mushrooms in the current market are produced in an artificially manipulated environment. This study was conducted to resolve the problem of the Oyster mushroom cultivation house's internal temperature and humidity imbalance, where the Oyster mushrooms are cultivated in a multi-layered shelves. The air circulation fans were installed to improve the air uniformity of the Oyster mushroom cultivation house by using multi-layered shelves. During the experiment, the ambient temperature and the ambient relative humidity ranged from $5.2^{\circ}C$ to $20.4^{\circ}C$ and 40% to 100% respectively. Due to the change of the outdoor temperature, the internal temperature of the Oyster mushroom cultivation house also changed, ranging from $13.3^{\circ}C$ to $18.4^{\circ}C$, but the temperature gap between the different internal location of the facility during the conforming recorded time only ranged from $0.2^{\circ}C$ to $1.3^{\circ}C$, being significantly stable. The internal relative humidity, ranging from 82% to 96%, also changed due to the change of the outdoor temperature. Nevertheless, the relative humidity gap between the different internal location during the conforming recorded time only ranged from 2% to 7%. Furthermore, the research staff were able to maintain the concentration of $CO_2$ from 575ppm to 731ppm(below 1,000ppm was the goal) indicating the possibility of an even management of the internal environment by installing the air circulation fan.
Mushrooms can grow in nature when adequate temperature and humidity are maintained, but such condition can be satisfied for only a short period of time on an annual continuum. Therefore, it can be deemed that a majority of the distributed mushrooms in the current market are produced in an artificially manipulated environment. This study was conducted to resolve the problem of the Oyster mushroom cultivation house's internal temperature and humidity imbalance, where the Oyster mushrooms are cultivated in a multi-layered shelves. The air circulation fans were installed to improve the air uniformity of the Oyster mushroom cultivation house by using multi-layered shelves. During the experiment, the ambient temperature and the ambient relative humidity ranged from $5.2^{\circ}C$ to $20.4^{\circ}C$ and 40% to 100% respectively. Due to the change of the outdoor temperature, the internal temperature of the Oyster mushroom cultivation house also changed, ranging from $13.3^{\circ}C$ to $18.4^{\circ}C$, but the temperature gap between the different internal location of the facility during the conforming recorded time only ranged from $0.2^{\circ}C$ to $1.3^{\circ}C$, being significantly stable. The internal relative humidity, ranging from 82% to 96%, also changed due to the change of the outdoor temperature. Nevertheless, the relative humidity gap between the different internal location during the conforming recorded time only ranged from 2% to 7%. Furthermore, the research staff were able to maintain the concentration of $CO_2$ from 575ppm to 731ppm(below 1,000ppm was the goal) indicating the possibility of an even management of the internal environment by installing the air circulation fan.
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문제 정의
하지만 여전히 내부 환경 불균일성은 극복하지 못하고 오히려 실질적인 재배면적만 25%가 줄어들어 경영 개선이 되지 못하고 있다. 따라서 본 연구는 4단 2열로 재배되는 느타리버섯 재배사 내부의 환경 균일성 향상을 위하여 내부에 대류 팬을 설치하여 공기에 인위적인 유동을 발생시켜 내부 공기의 혼합을 촉진함으로써 버섯의 생육과 관련된 온도, 습도의 균일성을 향상하고자 하였다.
느타리버섯의 경우 품종과 버섯배지의 조성에서부터 발이, 생육, 수확까지 여러 단계로 나눠지고 각각의 단계마다 환경관리 방법이 서로 다르지만, 이 가운데에서도 버섯의 발이에서 수확에 이르는 기간 동안의 환경관리가 버섯의 품질 및 생산성에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서 내부 대류팬의 가동에 따른 균일성시험은 버섯의 발이가 시작되어 균상 위에 버섯의 생육이 가장 왕성한 수확기시기가 다다랐을 때 수행하였다. 버섯의 전체 생육 기간 중 특별히 이 시기를 택한 것은 이 시기가 버섯재배 균상위에 버섯이 꽉 차 있는 상태가 되어 균상과 균상사이의 간격이 좁아지고, 균상위에 자란 버섯이 공기유동의 장애물로 작용을 할 수 있기 때문이다.
제안 방법
15℃. 2일간의 연속적인 데이터를 사용하였고 데이터는 매 1분마다 기록되었다. 분석한 내부 환경 요인은 온도, 상대습도, CO2 농도이다.
예를 들어 선풍기와 같이 팬으로 공기를 밀어내면 공기가 토출 되는 앞쪽에는 강한 공기유동이 발생하는데 뒤쪽에 공기가 빨려 유입되는 공간에는 미세한 공기 유동이 발생하는 원리이다(Moon 등, 2015). 따라서 본 연구에서는 버섯재배사의 중앙 통로 상단에 날개직경 400mm, 용량 80CMM인 대류팬을 설치하였으며, 대류팬의 공기 토출 방향을 천장으로 향하게 하였다. 이렇게 되면 강한 기류가 천장으로 토출되고 팬 아래쪽의 공기는 팬에 의한 부압으로 인해 낮은 유속의 공기유동이 발생한다.
2일간의 연속적인 데이터를 사용하였고 데이터는 매 1분마다 기록되었다. 분석한 내부 환경 요인은 온도, 상대습도, CO2 농도이다. 분석기간 동안의 외기온도는 5.
데이터의 측정 간격은 1분 단위로 기록 되도록 하였다. 센서는 균사배양 완료 후 버섯의 발이가 시작되는 시점에 설치하여 버섯의 수확이 끝나는 시점에 회수하여 데이터를 분석하였다.
재배사 내부의 환경 균일성 판단은 각 재배균상위에 3개씩의 온습도 센서를 설치하여 각 센서의 측정값 차이를 분석하였다. 센서의 설치 위치는 재배사 앞쪽을 기준으로 3m, 10m, 17m 지점에 높이는 버섯의 생육 부위를 고려하여 균상위 30cm 높이에 설치하였다. 재배사 내부 환경 균일성 분석을 위해 설치한 온습도 센서는 총 27개 이었다.
버섯재배사의 온도관리를 위한 냉난방기는 재배사 중앙 위쪽에 설치되었으며, 공기의 토출은 재배사 길이방향으로 이루어지게 하였다. 수분 관리를 위하여 외부공기가 유입되는 토출구에 분사 노즐을 설치하여 외부공기가 공급될 때만 가동되도록 하였다. 외부공기는 재배사 끝벽 하단부에서 덕트를 통해 유입되도록 하였으며, 덕트에서 토출되는 빠른 공기 유속에 의한 균상위 유동을 최소화하기 위하여 토출구를 1단 재배균상 아래쪽에 위치하도록 하였다.
수분 관리를 위하여 외부공기가 유입되는 토출구에 분사 노즐을 설치하여 외부공기가 공급될 때만 가동되도록 하였다. 외부공기는 재배사 끝벽 하단부에서 덕트를 통해 유입되도록 하였으며, 덕트에서 토출되는 빠른 공기 유속에 의한 균상위 유동을 최소화하기 위하여 토출구를 1단 재배균상 아래쪽에 위치하도록 하였다. 외부공기 유입을 위한 팬은 날개직경 300mm, 용량 45CMM이며, 길이방향에서 볼 때 토출구는 재배사 길이의 1/3 지점에 위치토록 하였다.
재배사 내부의 환경 균일성 판단은 각 재배균상위에 3개씩의 온습도 센서를 설치하여 각 센서의 측정값 차이를 분석하였다. 센서의 설치 위치는 재배사 앞쪽을 기준으로 3m, 10m, 17m 지점에 높이는 버섯의 생육 부위를 고려하여 균상위 30cm 높이에 설치하였다.
재배사 내부 환경 균일성 분석을 위해 설치한 온습도 센서는 총 27개 이었다. 재배사 내부의 환기 적정성 여부를 판단하기 위하여 재배사 3단 높이의 중앙에 CO2 센서를 설치하였다. 데이터의 측정 간격은 1분 단위로 기록 되도록 하였다.
대상 데이터
버섯재배사 내부 균상은 4단 2열로 시설되었고 각 균상 사이의 간격은 600mm이다. 버섯재배사 바닥면적은 132m2이고, 높이는 측고높이 3,500mm, 동고 높이 5,000mm이다. 버섯이 재배되는 균상면적은 약 200m2 이다.
본 연구를 수행하기 위해 충남 부여에서 느타리버섯을 전업으로 재배하는 농가의 시설을 활용하였다. 버섯재배사는 벽체 100mm, 지붕 120mm 두께의 샌드위치 단열 패널을 이용해 양지붕형 형태로 시설되었으며 재배사 내부 벽면에는 기밀과 보온을 높이기 위하여 발포우레탄을 20~30mm 도포하였다. Fig.
본 연구를 수행하기 위해 충남 부여에서 느타리버섯을 전업으로 재배하는 농가의 시설을 활용하였다. 버섯재배사는 벽체 100mm, 지붕 120mm 두께의 샌드위치 단열 패널을 이용해 양지붕형 형태로 시설되었으며 재배사 내부 벽면에는 기밀과 보온을 높이기 위하여 발포우레탄을 20~30mm 도포하였다.
성능/효과
일반적으로 느타리버섯은 3~4단으로 이루어진 베드위에서 기르기 때문에 베드와 베드 사이의 환경이 큰 것으로 보고되었다. 따라서 버섯의 생육단계에 따른 내부 환경의 균일성 있는 관리는 버섯재배 농가의 가장 큰 어려움인 것으로 나타났다. 버섯의 품종은 다르지만 다단형 큰느타리버섯 재배사의 환경을 조사한 결과 재사균상 간의 환경차이로 인해 버섯의 생육이 고르지 못하여 재배기간 동안 상하층간 배지병을 인위적으로 이동시켜야 한다는 보고도 있었다(Yoon 등, 2006).
26℃로 균상의 높이에 따른 온도편차가 거의 발생하지 않는 것으로 나타났다. 또한 내부의 상대습도의 경우도 최소, 최대, 평균 상대습도가 각각 92.10%, 94.05%, 93.05%로 균상의 위치에 따른 차이가 거의 발생하지 않았으며, 최고 상대습도와 최저 상대습도 차이는 불과 1.95% 밖에 나지 않는 것으로 나타났다. 이때의 외기온도와 외기 상대습도는 각각 17.
1과 같이 품종 선택과 버섯 배지의 조성에서부터 살균, 발이, 생육, 수확까지 여러 단계로 구분되며, 각각의 단계마다 환경관리 방법이 다르다(MushWorld, 2004). 모든 단계의 관리가 중요하지만 그 중에서도 버섯이 발이 되어 수확에 이르는 기간 동안의 환경관리가 버섯의 품질 및 생산성에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 버섯재배사의 환경관리를 위한 기계장치는 온도관리를 위한 냉난방기, 수분관리를 위한 가습기, CO2 관리를 위한 환기장치가 있다.
3℃로 매우 균일하게 유지되는 것으로 나타났다. 버섯재배사 내부의 상대습도도 외기 상대습도 변화에 영향을 받아 82~96%로 변화하였지만 동일한 기록시간의 균상 위치에 따른 상대습도 변화의 차이는 2~7%로 나타났고, CO2 농도 변화는 약 575~731ppm으로 목표로 하는 1,000ppm 이하로 유지되는 것으로 나타났다. 측정 분석한 전체 온도 데이터의 평균은 16.
00℃로 나타났다. 상대습도의 경우는 평균 89.95%, 데이터 간의 표준오차는 1.86%로 나타나 내부 대류팬의 설치로 균일한 환경관리가 가능한 것으로 판단되었다.
4℃까지 변화하였고, 외기 상대습도는 40~100%까지 변화하였다. 외기온도의 변화에 영향을 받아 버섯재배사 내부의 온도도 13.3~18.4℃ 변화하였지만 동일한 기록 시간의 균상 위치에 따른 온도 차이는 0.2~1.3℃로 매우 균일하게 유지되는 것으로 나타났다. 버섯재배사 내부의 상대습도도 외기 상대습도 변화에 영향을 받아 82~96%로 변화하였지만 동일한 기록시간의 균상 위치에 따른 상대습도 변화의 차이는 2~7%로 나타났고, CO2 농도 변화는 약 575~731ppm으로 목표로 하는 1,000ppm 이하로 유지되는 것으로 나타났다.
버섯재배사 내부의 상대습도도 외기 상대습도 변화에 영향을 받아 82~96%로 변화하였지만 동일한 기록시간의 균상 위치에 따른 상대습도 변화의 차이는 2~7%로 나타났고, CO2 농도 변화는 약 575~731ppm으로 목표로 하는 1,000ppm 이하로 유지되는 것으로 나타났다. 측정 분석한 전체 온도 데이터의 평균은 16.20℃ 이었으며, 데이터 간의 표준오차는 1.00℃로 나타났다. 상대습도의 경우는 평균 89.
후속연구
4와 5에서와 같이 외기온도 및 상대습도의 일중 변화에 영향을 받아 내부의 온도 및 상대습도의 변화가 발생하지만 같은 시간에 측정한 데이터에서 버섯재배사 내부의 온도 및 상대습도의 변화가 균상 위치에 따라 거의 발생하지 않는다는 것은 내부에 설치한 대류팬에 의해 내부의 공기가 균일하게 혼합되었다는 것을 의미한다. 따라서 여러 단으로 쌓아 올려 재배하는 버섯재배사의 경우 내부에 기류를 혼합하여 줄 수 있는 대류팬을 설치하여 활용하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
양지붕형 재배사가 증가하는 이유는?
버섯을 생산하는 기본 시설인 버섯재배사의 구조는 하우스파이프 골조와 보온덮개 등을 이용해 시설한 간이버섯재배사와 샌드위치 단열 패널을 이용해 시설한 양지붕형 재배사가 있으며, 최근에는 주로 샌드위치 단열 패널을 이용한 양지붕형 재배사가 널리 활용되고 있다(RDA, 1992). 이와 같이 단열 패널을 이용한 재배사가 증가하는 이유는 보온덮개를 이용한 간이버섯재배사에 비해 외부의 기상조건으로부터 내부의 환경관리가 용이하기 때문이다. 버섯의 적합 생육관리를 위해서는 온도, 습도, 이산화탄소 농도 관리가 중요하다.
우리나라에서 느타리버섯의 인공재배는 어떻게 시작되었는가?
우리나라에서 느타리버섯의 인공재배는 1973년 농촌진흥청에서 볏짚, 퇴비, 발효볏짚이용 재배방법이 개발되어 농가에 보급되면서 시작되었고, 최근에 일반적으로 재배되는 폐면배지 이용 기술은 1989년부터 시작되었다(KMGA 2013, 2015). 버섯 생산 분야는 지난 10여 년 동안 급격한 구조조정이 진행되었으며 2013년 기준 전체 농가수 4,160호에서 173,580톤을 생산하고 있다.
버섯재배사의 구조는?
오늘날의 버섯재배사는 버섯의 생육환경을 인공적으로 제어하여 계절 및 자연재해에 무관하게 연중 계획생산이 가능하다. 버섯을 생산하는 기본 시설인 버섯재배사의 구조는 하우스파이프 골조와 보온덮개 등을 이용해 시설한 간이버섯재배사와 샌드위치 단열 패널을 이용해 시설한 양지붕형 재배사가 있으며, 최근에는 주로 샌드위치 단열 패널을 이용한 양지붕형 재배사가 널리 활용되고 있다(RDA, 1992). 이와 같이 단열 패널을 이용한 재배사가 증가하는 이유는 보온덮개를 이용한 간이버섯재배사에 비해 외부의 기상조건으로부터 내부의 환경관리가 용이하기 때문이다.
참고문헌 (12)
Kim, T.K. 2008. Analysis of environment factors in Pleurotus eryngii Cultivation house. M.S. thesis of the Gyeongsang National University.
Lee, I.B., W.M. Suh, T.K. Kim, M.G. Choi and Y.C. Yoon. 2007. Survey and analysis on operation of equipments for environmental control in Pleurotus eryngii cultivation facilities. Journal of Agriculture & Life Science 41(4): 47-53(in Korean).
MAFRA(Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs). 2013. Main statistics of Agriculture, Food and Rural Affairs(in Korean).
Moon, S.M., S.Y. Kwon and J.H. Lim. 2015. Improvement of energy efficiency of plants factory by arranging air circulation fan and air flow control based on CFD. Journal of Internet Computing and Services 16(1): 57-65(in Korean).
RDA(Rural Development of Administration). 1992. Standard blueprint of mushroom cultivation house.
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Suh, W.M., Y.C. Yoon and Y.W. Kim. 2002. Technical development of environment control complex of micro-climatic factors for oyster mushroom cultivated in protected environment. Proceedings of the 2002 Annual Con. the Korean Society of Agricultural Engineering. p. 121-124(in Korean)
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Yoon, Y.C., W.M. Suh and I.B. Lee. 2006. Analysis of environment factors in Pleurotus eryngii cultivation house of permanent frame type structure. Journal of Bio-Environment Control 15(2): 125-137(in Korean).
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