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문제 정의
- 본 연구는 폭 7m, 길이 25m, 동고 3.2m의 토마토를 재배하는 온실에 공기순환팬을 설치하고 순환팬이 온실내 온도 및 습도 분포에 미치는 영향을 조사하였다. 기존의 순환팬 설치 기준(ASAE, 1997)을 참고하여 시험 온실에 순환팬 10대를 2열 및 다른 방향으로 설치하여 18시부터 다음날 8시까지 온실 내 온습도를 측정하였다.
- 본 연구에서는 전주시 완산구 중동에 위치한 토마토 재배 단동온실에서 공기순환팬을 설치했을 때 순환팬의 용량 및 설치 간격 등의 조건을 달리하여 온실 내 온도 및 습도에 미치는 영향을 조사하였다.
제안 방법
- 따라서 팬의 대수를 Fig. 1의 (b), (c)와 같이 6대 및 5대로 각각 줄여 9m 간격으로 설치하고 온실 내 온습도 분포를 측정해 보았다. 그리고 10대를 기존과 달리 2열 및 같은 방향, 4.
- 2). 각 측점마다 높이를 달리하여 2개 혹은 3개 센서를 설치하였는데, 온실 중앙에는 지면으로부터 0.7m, 1.7m 및 2.7m 높이(양액베드 높이: 0.7m)에 센서를 설치하였고, 온실 좌우측은 온실의 높이를 고려해 0.7m, 1.7m 높이에 센서를 설치하였다. 온실 내 온도 및 습도 데이터는 주로 난방을 하는 시간대인 18시부터 다음날 08시까지로 하고 10분 간격으로 저장하였다.
- 2m의 토마토를 재배하는 온실에 공기순환팬을 설치하고 순환팬이 온실내 온도 및 습도 분포에 미치는 영향을 조사하였다. 기존의 순환팬 설치 기준(ASAE, 1997)을 참고하여 시험 온실에 순환팬 10대를 2열 및 다른 방향으로 설치하여 18시부터 다음날 8시까지 온실 내 온습도를 측정하였다. 온실 내 온습도는 온실을 9개의 격자망으로 나눈 후 온실 중앙부에서는 0.
- 재배작물은 유럽계 ‘데프니스’와 ‘메디슨’(신젠타 코리아)을 공시하여 2015년 8월 말에 파종, 10월 중순에 양액 베드에 정식하였다. 양액베드는 0.75m 간격으로 5라인을 설치하였고, 작물은 재식 간격 0.25m로 한 줄기를 재배하였다. 온실 내 야간 온도 관리를 위해 전기온풍기(HK0912, 한강산업전기, 한국) 2대를 사용하였다.
- 7m 높이에 센서를 설치하였다. 온실 내 온도 및 습도 데이터는 주로 난방을 하는 시간대인 18시부터 다음날 08시까지로 하고 10분 간격으로 저장하였다. 수집된 자료의 결과는 측정 시간 내 평균값으로 온실 상부의 온습도 값은 2.
- 온실 내 온습도는 온실과 베드의 위치를 고려하여 온실 내부를 길이방향, 폭방향으로 각각 3등분하여 9개의격자망으로 나누고 각 격자 중앙에 온습도 센서(HOBO U23-001)를 설치하였다(Fig. 2). 각 측점마다 높이를 달리하여 2개 혹은 3개 센서를 설치하였는데, 온실 중앙에는 지면으로부터 0.
- 기존의 순환팬 설치 기준(ASAE, 1997)을 참고하여 시험 온실에 순환팬 10대를 2열 및 다른 방향으로 설치하여 18시부터 다음날 8시까지 온실 내 온습도를 측정하였다. 온실 내 온습도는 온실을 9개의 격자망으로 나눈 후 온실 중앙부에서는 0.7m, 1.7m 및 2.7m 높이, 온실 좌우측에는 0.7m, 1.7m 높이에 센서를 설치하였다. 공기순환 팬을 사용하지 않았을 때 온실 상하부의 온도 및 습도의 평균값은 14.
- 순환팬의 배치 및 용량과 관련하여 ASAE (1997), NRAES (1994) 및 Hellickson 등(Choi, 1999)이 그 기준을 제시하고 있는데, 기준별 필요 용량으로 공기순환팬 필요대수를 산정해보면 각각 10대, 12대, 14대다. 이를 근거로 가장 경제적인 ASAE (1997) 기준에 맞추어 공기순환팬 10대를 5대씩 2열 및 다른 방향, 4.5m 간격으로 설치하고 온실 내 온습도 분포를 살펴보았다(Fig. 1의 (a)).
대상 데이터
- 공기순환팬은 농가에서 많이 쓰는 팬 중 날개 크기 230mm의 Stainless 팬을 사용하였으며, 설치할 팬의 수는 팬의 용량에 따라 결정되므로 시험에 사용할 팬의 풍량을 직접 측정하였다. 팬의 풍량은 한국산업규격 송풍기의 시험 및 검사 방법에 준하여 풍량 측정 장치를 만들어 측정하였고, 그 결과는 약 11m3/min였다.
- 75m였다. 시험 기간은 2015년 11월 21일부터 12월 17일까지였으며, 시험 수행 당시 작물의 높이는 1.8~2.0m였다.
- 시험은 전주시 완산구 중동 국립농업과학원 농업공학부에 있는 단동온실(10-단동-6형)에서 이루어졌으며, 온실의 길이는 25m, 폭은 7m, 측고 1.7m, 동고는 3.2m였다. 온실은 PE 필름의 2중 피복으로 다겹보온 커튼이 설치되어 있다.
- 25m로 한 줄기를 재배하였다. 온실 내 야간 온도 관리를 위해 전기온풍기(HK0912, 한강산업전기, 한국) 2대를 사용하였다. 전기온풍기의 설정온도는 14℃였으며, 온풍기의 송풍구( 250mm)에 비닐덕트를 연결하여 사용하였다.
- 재배작물은 유럽계 ‘데프니스’와 ‘메디슨’(신젠타 코리아)을 공시하여 2015년 8월 말에 파종, 10월 중순에 양액 베드에 정식하였다.
이론/모형
- 공기순환팬은 농가에서 많이 쓰는 팬 중 날개 크기 230mm의 Stainless 팬을 사용하였으며, 설치할 팬의 수는 팬의 용량에 따라 결정되므로 시험에 사용할 팬의 풍량을 직접 측정하였다. 팬의 풍량은 한국산업규격 송풍기의 시험 및 검사 방법에 준하여 풍량 측정 장치를 만들어 측정하였고, 그 결과는 약 11m3/min였다.
성능/효과
- 8% 발생하였다. 공기순환팬 10대를 2열 및 다른 방향으로 설치하여 운용했을 때 온실 상하부의 온습도는 14.6℃, 75.9%와 14.5℃, 79.1%로 온습도 차는 각각 0.1℃, 3.2%였으며 순환팬을 사용 하지 않았을 때와 비교하여 온실 상하부의 온도 및 습도 차가 감소하였다. 순환팬을 6대 및 5대로 줄여서 운용했을 때 온실 상하부의 온습도 차는 각각 0.
- 또한, 순환팬 5대 설치했을 때 온실 좌우측의 온습도 평균값의 차와 온습도 차의 평균값이 다르게 나타난 것은 온실 좌우측면의 온습도가 역전되는 경우도 있기 때문이다. 공기순환팬 6대 및 5대를 설치했을 때의 위치별 온습도 차의 평균값을 공기순환팬 10대 설치했을 때와 비교해보면 작게는 0.1℃, 0.2% 크게는 0.4℃, 0.8% 차이나 효과는 비슷하다고 판단되며, 시험 온실에서는 공기순환팬 10대를 설치하지 않고 5대를 설치해도 온실 내 온습도 차를 줄이는데 충분한 효과를 볼 수 있다.
- 또한, 공기순환팬 10대를 2열 및 같은 방향으로 설치했을 때 온실 내 위치별 온습도는 상부 14.5℃, 84.6%, 하부 14.0℃, 89.5%, 좌측면 14.0℃, 89.0%, 우측면 14.5℃, 86.0%, 전면 14.6℃, 85.3%, 후면 13.9℃,89.3%였으며 위치별 온습도 차는 상하부에서 0.5℃,4.9%, 좌우측면에서 0.5℃, 3.0%, 전후면에서 0.7℃,4.0%였다. 이를 공기순환팬을 사용하지 않았을 때와 비교해보하여 온실 내 위치별 온습도 차는 감소하였지만, 팬을 2열로 설치했을 때보다 온습도 차가 크게 나타났다.
- 온실 내 온도 및 습도 데이터는 주로 난방을 하는 시간대인 18시부터 다음날 08시까지로 하고 10분 간격으로 저장하였다. 수집된 자료의 결과는 측정 시간 내 평균값으로 온실 상부의 온습도 값은 2.7m 높이 3지점, 하부의 온습도 값은 0.7m 높이 9지점의 평균값이다. 또한 온실 좌우측면의 온습도 값은 좌우 6지점의 평균값이며, 온실 전후면의 온습도 값은 전후 7지점의 평균값이다.
- 8%였다. 온실 상부의 온도가 하부보다 높은 것으로 보아 야간 난방 시 난방열이 상부에 정체되어 있다는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 공기순환팬 10대를 사용했을 때 온실 상부의 온습도는 14.
- 온실 좌우측면, 전후면의 온습도 분포를 살펴보면 공기순환팬을 사용하지 않았을 때 온실 좌측면의 온도 및 습도는 13.4℃, 83.4%, 우측면의 온습도는 13.7℃, 81.7%, 전면의 온습도는 14.4℃, 78.6%, 후면의 온습도는 13.4℃,82.8%로 온실 좌우측면의 온습도 차는 0.3℃, 1.7%, 전후 면의 온습도 차는 1.0℃, 4.2%였다. 온실 좌측면의 온도가 우측면보다 낮게 측정된 것은 단동온실이 동서동으로 설치되어 있어 온실 좌측면이 북쪽에 위치하고 있기 때문인 것으로 판단된다.
- 8% 감소하였다. 이를 통해 온실 내 공기순환팬이 공기를 순환시키고, 교반시켜 난방 시 발생하는 온실 내 온습도 차가 감소한다는 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 한편, 공기순환팬 10대를 설치해야 하지만 팬의 용량 및 대수를 줄여서 비슷한 효과를 볼 수 있다면 농가에서 순환팬을 보다 경제적으로 사용할 수 있을 것이다. 따라서 팬의 대수를 Fig.
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