본 연구는 복숭아 주간부 동해 예방을 위한 피복재의 보온성을 평가하기 위해 백색부직포, 황색일반지, 방수패드로 만들어진 피복재의 물리적 특성 및 보온성을 평가하고 실제 겨울철 복숭아 주간부 보온효과를 구명하여 피복재로서의 이용가능성을 검토하기 위해 수행하였다. 세 피복재 중 2겹방수패드 처리가 보온율과 열저항성이 가장 우수하였다. 2겹방수패드 처리의 주간단열효과는 $14.09^{\circ}C$ 만큼 온도상승을 차단하였고, 야간보온효과는 $7.23^{\circ}C$ 만큼 온도하강을 차단하여 보온효과가 가장 우수함을 확인하였다. 따라서 방수패드 재질을 보온피복재로 개발 보급할 경우 복숭아 주간부 동해 피해를 경감시키는데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되었다.
본 연구는 복숭아 주간부 동해 예방을 위한 피복재의 보온성을 평가하기 위해 백색부직포, 황색일반지, 방수패드로 만들어진 피복재의 물리적 특성 및 보온성을 평가하고 실제 겨울철 복숭아 주간부 보온효과를 구명하여 피복재로서의 이용가능성을 검토하기 위해 수행하였다. 세 피복재 중 2겹방수패드 처리가 보온율과 열저항성이 가장 우수하였다. 2겹방수패드 처리의 주간단열효과는 $14.09^{\circ}C$ 만큼 온도상승을 차단하였고, 야간보온효과는 $7.23^{\circ}C$ 만큼 온도하강을 차단하여 보온효과가 가장 우수함을 확인하였다. 따라서 방수패드 재질을 보온피복재로 개발 보급할 경우 복숭아 주간부 동해 피해를 경감시키는데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되었다.
The study was performed to evaluate thermal insulation covering materials (TICMs) to protect peach trunks against freezing temperatures in winter season by investigating thermo-physical properties and practical thermal insulation effect of the TICMs which was made of white non-woven fabrics, yellow ...
The study was performed to evaluate thermal insulation covering materials (TICMs) to protect peach trunks against freezing temperatures in winter season by investigating thermo-physical properties and practical thermal insulation effect of the TICMs which was made of white non-woven fabrics, yellow paper sheets, and waterproof fabric pads. Among the three TICMs, Waterproof fabric pad (double layer) possessed the best performance about thermal insulation rate and thermal resistance among three kinds of TICMs. Day thermal insulation effects of waterproof fabric pad, which prevent from temperature rise on the bark tissues of trunks during the day time, were $14.09^{\circ}C$. Night thermal insulation effects of them, which prevent from temperature decline on the bark tissues of trunks at night time, were $7.23^{\circ}C$. Waterproof fabric pad showed the highest day and night thermal insulation effects. Thus our results suggest that development of TICMs using waterproof fabric pad might be helpful to protect the bark tissues of trunks from freezing injury.
The study was performed to evaluate thermal insulation covering materials (TICMs) to protect peach trunks against freezing temperatures in winter season by investigating thermo-physical properties and practical thermal insulation effect of the TICMs which was made of white non-woven fabrics, yellow paper sheets, and waterproof fabric pads. Among the three TICMs, Waterproof fabric pad (double layer) possessed the best performance about thermal insulation rate and thermal resistance among three kinds of TICMs. Day thermal insulation effects of waterproof fabric pad, which prevent from temperature rise on the bark tissues of trunks during the day time, were $14.09^{\circ}C$. Night thermal insulation effects of them, which prevent from temperature decline on the bark tissues of trunks at night time, were $7.23^{\circ}C$. Waterproof fabric pad showed the highest day and night thermal insulation effects. Thus our results suggest that development of TICMs using waterproof fabric pad might be helpful to protect the bark tissues of trunks from freezing injury.
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문제 정의
본 연구는 복숭아 주간부 동해 예방을 위한 피복재의 보온성을 평가하기 위해 백색부직포, 황색일반지, 방수패드로 만들어진 피복재의 물리적 특성 및 보온성을 평가하고 실제 겨울철 복숭아 주간부 보온효과를 구명하여 피복재로서의 이용가능성을 검토하기 위해 수행하였다. 세 피복재 중 2겹방수패드 처리가 보온율과 열저항성이 가장 우수하였다.
본 연구는 복숭아 주간부 보호를 위해 백색부직포, 황색일반지, 방수패드로 만들어진 피복재의 물리적 특성 및 보온성을 평가하고 실제 겨울철 복숭아 주간부 보온효과를 구명하여 복숭아 주간부 동해 예방을 위한 피복재로서의 이용가능성을 검토하기 위해 수행하였다.
제안 방법
그리고 온도처리 기간 동안에 챔버 대기 온도, 피복재로 피복된 부위의 주간부 온도, 피복되지 않은 무처리의 주간부 온도를 측정하였다. -20℃에서 2시간 경과 하는 동안 피복된 부위의 주간부 수피 온도와 무처리 부위의 주간부 온도의 차이값을 피복재의 보온효과로 계산 하여 평균하였다. 주간부 온도측정은 수피 표면으로부터약 5~10mm 깊이 부위의 온도를 4-channel thermocouple logger를 이용하여 기록하였다.
2015년 2월에 전북 장수군 장수읍 지역에 열간이 북동-남서 방향으로 식재된 직경이 11cm 내외의 4년생 ‘장호원황도’ 복숭아 나무 주간부에 피복재를 설치하지 않은 대조구 3주를 제외한 피복재 종류별로 3주씩 24주에 피복재를 설치한 후 3월까지 주간부 수피조직의 온도를 4-channel thermocouple logger (HOBO, Onset Computer Corporation, Pocasset, MA, USA)를 이용하여 측정하였다.
피복재 샘플을 한국의류시험연구원(KATRI)에 의뢰하여 물리적 특성을 측정하였다. KATRI에서 측정 가능한 보온과 관련되는 항목을 중심으로 두께(KS K 0506:2006), 보온율(KS K 0560:2011), 공기투과도(KS K ISO 9237 :2011), 열저항(KS K 0466:2015)을 측정하였다(Kim et al., 2009). 데이터는 3반복하여 평균하였다.
공기투과도(mm/s)는 천의 일정 면적 및 압력 하에서 수직으로 공기를 통과하게 하여 일정시간 동안 천의 면적에 대해 투과된 공기흐름속도를 측정하였으며, 시험편을 20cm × 20cm 크기로 채취하여 시험편을 수직으로 통과하는 압력을 100 Pa로 설정하여 측정하였다.
포장 조건과 동일한 환경에서 재배되었던 주간부 직경이 11cm 내외의 4년생 ‘장호원황도’ 복숭아 나무를 화분에 옮겨 주간부를 제외한 나머지를 제거한 뒤 사용하였으며, 챔버 온도는 -5℃에서 시작하여 15시간에 걸쳐 -20℃까지 하강시키고 -20℃에서 2시간 유지 하였다. 그리고 온도처리 기간 동안에 챔버 대기 온도, 피복재로 피복된 부위의 주간부 온도, 피복되지 않은 무처리의 주간부 온도를 측정하였다. -20℃에서 2시간 경과 하는 동안 피복된 부위의 주간부 수피 온도와 무처리 부위의 주간부 온도의 차이값을 피복재의 보온효과로 계산 하여 평균하였다.
황색일반지는 국내에서 가축 사료용 포대로 사용되는 종이를 재활용하였으며 무게 80g/m2 제품을 사용하였다. 방수패드는 자체 제작하였으며 130g/m2 무게의 방수천 2겹 사이에 227g/m2 무게의 PET가 주성분인 화학솜 1겹을 넣어 제작하였다. 백색부 직포, 황색일반지, 방수패드의 구성 및 특성은 Table 1과 같았다.
보온율(%)은 시험편을 투과하여 방산되는 열손실을 측정하여 계산하였으며, 보온율 측정을 위해 시험편을 50cm × 50cm 크기로 채취하여 항온발열체에 덮고 시험편이 있을 때와 없을 때 방열량을 측정하여 이를 보온율로 계산하였다.
열저항(m2·K/W)은 열전달 계수를 먼저 측정하고 열전달 계수의 역수로 계산하였다.
열전달계수는 열저항 측정장치에서 시험편의 소비 전력, 시험편의 온도, 공기의 온도 등을 측정하여 혼합 열전달계수 및 시험편 열전달 계수를 구하고 이를 환산하여 시험편 고유의 열전달계수를 구하였다.
온도 제어가 가능한 저온프로그램챔버(VS-1203P4S-3C, Vision Scientific Co. Ltd., Daejeon, Korea)에서 복숭아 주간부에 피복재를 설치하고 주간부 수피조직의 온도를 측정하였다. 포장 조건과 동일한 환경에서 재배되었던 주간부 직경이 11cm 내외의 4년생 ‘장호원황도’ 복숭아 나무를 화분에 옮겨 주간부를 제외한 나머지를 제거한 뒤 사용하였으며, 챔버 온도는 -5℃에서 시작하여 15시간에 걸쳐 -20℃까지 하강시키고 -20℃에서 2시간 유지 하였다.
-20℃에서 2시간 경과 하는 동안 피복된 부위의 주간부 수피 온도와 무처리 부위의 주간부 온도의 차이값을 피복재의 보온효과로 계산 하여 평균하였다. 주간부 온도측정은 수피 표면으로부터약 5~10mm 깊이 부위의 온도를 4-channel thermocouple logger를 이용하여 기록하였다. 데이터는 3반복하여 평균하였다.
피복재 샘플을 한국의류시험연구원(KATRI)에 의뢰하여 물리적 특성을 측정하였다. KATRI에서 측정 가능한 보온과 관련되는 항목을 중심으로 두께(KS K 0506:2006), 보온율(KS K 0560:2011), 공기투과도(KS K ISO 9237 :2011), 열저항(KS K 0466:2015)을 측정하였다(Kim et al.
피복재의 주간단열효과는 낮 시간대에 햇볕에 노출된 줄기의 온도와 피복재로 피복된 부위의 온도를 측정하고 그 차이를 계산하여 평균하였다. 피복재의 야간보 온효과는 조사기간 중에서 최저기온이 -10~-15℃에 도달한 날의 피복된 주간부 온도와 무처리 주간부 온도를발췌하여 그 차이를 계산하였으며, 주간부 온도는 주간부 남향의 지면에서 20cm 높이에서 수피 표면으로부터 약 5~10mm 깊이 부위의 온도를 측정하여 평균하였다. 데이터는 3반복하여 평균하였다.
2015년 2월에 전북 장수군 장수읍 지역에 열간이 북동-남서 방향으로 식재된 직경이 11cm 내외의 4년생 ‘장호원황도’ 복숭아 나무 주간부에 피복재를 설치하지 않은 대조구 3주를 제외한 피복재 종류별로 3주씩 24주에 피복재를 설치한 후 3월까지 주간부 수피조직의 온도를 4-channel thermocouple logger (HOBO, Onset Computer Corporation, Pocasset, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. 피복재의 주간단열효과는 낮 시간대에 햇볕에 노출된 줄기의 온도와 피복재로 피복된 부위의 온도를 측정하고 그 차이를 계산하여 평균하였다. 피복재의 야간보 온효과는 조사기간 중에서 최저기온이 -10~-15℃에 도달한 날의 피복된 주간부 온도와 무처리 주간부 온도를발췌하여 그 차이를 계산하였으며, 주간부 온도는 주간부 남향의 지면에서 20cm 높이에서 수피 표면으로부터 약 5~10mm 깊이 부위의 온도를 측정하여 평균하였다.
대상 데이터
포장 조건과 동일한 환경에서 재배되었던 주간부 직경이 11cm 내외의 4년생 ‘장호원황도’ 복숭아 나무를 화분에 옮겨 주간부를 제외한 나머지를 제거한 뒤 사용하였으며, 챔버 온도는 -5℃에서 시작하여 15시간에 걸쳐 -20℃까지 하강시키고 -20℃에서 2시간 유지 하였다.
피복재료로 이용된 백색부직포는 시설재배의 피복자재로서 많이 이용되는 polyester(PE) 제품 중에서 무게 100g/m2 제품을 사용하였다. 황색일반지는 국내에서 가축 사료용 포대로 사용되는 종이를 재활용하였으며 무게 80g/m2 제품을 사용하였다.
제품을 사용하였다. 황색일반지는 국내에서 가축 사료용 포대로 사용되는 종이를 재활용하였으며 무게 80g/m2 제품을 사용하였다. 방수패드는 자체 제작하였으며 130g/m2 무게의 방수천 2겹 사이에 227g/m2 무게의 PET가 주성분인 화학솜 1겹을 넣어 제작하였다.
데이터처리
, 2009). 데이터는 3반복하여 평균하였다.
연관성 데이터 분석은 SigmaPlot 12.5(Systat Software, Inc., San Jose, CA, USA)를 이용하여 수행하였다.
성능/효과
2겹방수패드 처리의 주간단열효과는 14.09°C 만큼 온도상승을 차단하였고, 야간보온효과는 7.23°C 만큼 온도하강을 차단하여 보온효과가 가장 우수함을 확인하였다.
8%를 나타냈다. 공기투과도는 황색일반지와 방수패드가 0.4~0.5mm/s로 백색부직포 78.2~490.5mm/s에 비하여 현저히 낮아 황색일반지와 방수패드가 공기차단 효과가 우수한 것을 확인하였다. 열저항은 세 종류의 피복재에서 모두 두께가 증가할수록 열저항값이 증가하는 것으로 나타났으며, 열저항값은 방수패드2겹이 가장 높은 0.
50m 2 ·K/W을 나타냈다. 또한 보온율과 열저항값이 정의 상관을 보이는 것으로 확인되었다. 특히 동해 예방을 위한 피복재의 역할 중 포장에서 야간의 주간부 온도하강을최대한 억제하는 것이 중요한데, 세 종류의 피복재의 보온율, 열저항과 야간보온효과와의 연관성 분석 결과(Fig.
백색부직포, 황색일반지, 방수패드로 만들어진 세 종류의 피복재의 열과 관련된 물리적 특성을 분석한 결과 (Table 2), 피복재의 두께가 증가할수록 보온율이 증가하 였다. 보온율이 가장 높았던 재료는 방수패드 2겹으로 83.
따라서 겨울철 주야간의 온도편차가 심할 경우 빠르게 내한성을 소실할 수 있고, 반복된 원형질분리와 원형질복귀에 의해 심각한 원형질막의 손상이 나타날 수 있으며(Thomashow, 1998), 이는 곧 복숭아 주간부의 동해로 이어질 수 있다. 본 연구에서 피복재의 설치에 의한 보온효과는 이러한 원형질막의 손상으로 인한 복숭아 주간부 동해 피해를 경감시켜줄 수 있을 것으로 판단되었다.
본 연구는 복숭아 주간부 동해 예방을 위한 피복재의 보온성을 평가하기 위해 백색부직포, 황색일반지, 방수패드로 만들어진 피복재의 물리적 특성 및 보온성을 평가하고 실제 겨울철 복숭아 주간부 보온효과를 구명하여 피복재로서의 이용가능성을 검토하기 위해 수행하였다. 세 피복재 중 2겹방수패드 처리가 보온율과 열저항성이 가장 우수하였다. 2겹방수패드 처리의 주간단열효과는 14.
23℃ 만큼 온도하강을 막았던 것을 확인하 였다. 실험실조건에서 피복재의 보온효과는 무처리구와비교하여 백색부직포6겹, 황색일반지18겹, 방수패드2겹이 -20℃의 온도에 반응하여 각각 4.53, 4.29, 9.38℃ 만큼 보온효과를 보였다. 일반적으로 온도가 -10°C일 경우, 세포내 수분의 90% 이상이 세포외부로 탈수되며 (Thomashow, 1998), 이 과정에서 세포의 원형질분리 (plasmolysis)가 발생한다.
열저항은 세 종류의 피복재에서 모두 두께가 증가할수록 열저항값이 증가하는 것으로 나타났으며, 열저항값은 방수패드2겹이 가장 높은 0.50m 2 ·K/W을 나타냈다.
또한 보온율과 열저항값이 정의 상관을 보이는 것으로 확인되었다. 특히 동해 예방을 위한 피복재의 역할 중 포장에서 야간의 주간부 온도하강을최대한 억제하는 것이 중요한데, 세 종류의 피복재의 보온율, 열저항과 야간보온효과와의 연관성 분석 결과(Fig.2), 피복재의 보온율(R2= 0.8222)과 열저항(R2= 0.7648)이주간부 야간보온효과에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 보온피복재의 선정에 있어 보온율과 열저항이 중요한 지표가 될 수 있다.
09℃ 만큼 온도상승을 막았던 것을 관찰하였다. 포장조건에서 피복재의 야간보온효과는 또한 무처리구와 비교하여 모든 피복재 처리구에서 보온 효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 백색부직포6겹, 황색일반지18겹, 방수패드2겹이 무처리와 비교하여 각각 6.67, 6.37, 7.23℃ 만큼 온도하강을 막았던 것을 확인하 였다. 실험실조건에서 피복재의 보온효과는 무처리구와비교하여 백색부직포6겹, 황색일반지18겹, 방수패드2겹이 -20℃의 온도에 반응하여 각각 4.
포장과 실험실에서 4년생 ‘장호원황도’ 복숭아의 주간부를 피복재로 피복한 후 수피조직의 온도를 측정한 결과는 Table 3과 같았다. 포장조건에서 피복재의 주간단 열효과는 무처리구와 비교하여 모든 피복재 처리구에서 보온효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 백색부직포6겹, 황색일반지18겹, 방수패드2겹이 무처리와 비교하여 각각 14.24, 12.09, 14.09℃ 만큼 온도상승을 막았던 것을 관찰하였다. 포장조건에서 피복재의 야간보온효과는 또한 무처리구와 비교하여 모든 피복재 처리구에서 보온 효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 백색부직포6겹, 황색일반지18겹, 방수패드2겹이 무처리와 비교하여 각각 6.
후속연구
23°C 만큼 온도하강을 차단하여 보온효과가 가장 우수함을 확인하였다. 따라서 방수패드 재질을 보온피복재로 개발·보급할 경우 복숭아 주간부 동해 피해를 경감시키는데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
동해는 온대과수에 어떤 영향을 미치는가?
동해는 온대과수의 주요한 환경스트레스 중 하나로 수체를 약화시키고 과실의 생산성을 감소시킨다. 복숭아는 온대과수로 사과, 배보다 동해에 약하며, 특히 핵과류 내에서도 상대적으로 내한성이 약한 것으로 알려져 있다(Flore, 1994).
복숭아의 동해를 예방하기 위해 보온을 통한 주간부의 빙핵 형성을 최대한 억제하는 것은 왜 중요한가?
대부분의 온대과수는 저온순화를 통해 내한성을 획득할 수 있으며(Thomashow, 1999), 일반적으로 복숭아는 겨울철 복사냉각으로 활발하게 생장하는 꽃눈이나 신초가 주간부보다 더 낮은 온도까지 초과냉각(deep supercooling)된 상태가 되지만, 빙핵(ice crystal) 형성은 오히려 주간부의 수피에서 시작되어 활발하게 생장하는 꽃눈이나 신초로 퍼져나간다(Wisniewski et al., 2003).
복숭아는 동해에 어떠한가?
동해는 온대과수의 주요한 환경스트레스 중 하나로 수체를 약화시키고 과실의 생산성을 감소시킨다. 복숭아는 온대과수로 사과, 배보다 동해에 약하며, 특히 핵과류 내에서도 상대적으로 내한성이 약한 것으로 알려져 있다(Flore, 1994). 온대과수의 동해는 한 겨울 극저온 또는 내재휴면타파 후 환경휴면기 중 봄철의 서리에 의해 발생되며(Johnson and Howell, 1981), 최근 이상기후에 따른 봄철의 불규칙한 온도 변화로 동해 피해의 우려가 더욱 커지고 있다(Pagter et al.
참고문헌 (14)
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Wisniewski, M., E. Ashworth, and K. Schaffer. 1987. The use of lanthanum to characterize cell wall permeability in relation to deep supercooling and extracellular freezing in woody plants. I. Intergeneric comparisons between Prunus, Cornus, and Salix. Protoplasma 139:105-116.
Wisniewski, M., C. Bassett, and L.V. Gusta. 2003. An overview of cold hardiness in woody plants: Seeing the forest through the trees. HortScience 38:952-959.
Wisniewski, M., M. Fuller, J. Palta, J. Carter, and R. Arora. 2004. Ice nucleation, propagation, and deep supercooling in woody plants. J. Crop. Improv. 10:5-16.
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