딸기재배 스마트 온실용 온습도 계측시스템의 성능평가 Analyzing the Performance of a Temperature and Humidity Measuring System of a Smart Greenhouse for Strawberry Cultivation원문보기
본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)와 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템으로 측정한 온습도를 비교하여 성능을 검토한 후, 시스템의 성능을 개선할 목적으로 수행되었다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 딸기의 무성도가 두 계측시스템에 영향을 미친 경우를 제외하면, 전체적으로 볼 때 플레이트 2개의 시스템이 1개보다 복사선 차폐효과가 미미하지만 좋은 것으로 나타났다. 그리고 A회사의 시스템과 ARS장치로 측정한 최고온도의 전체적인 범위는 각각 $20.5{\sim}53.3^{\circ}C$ 및 $17.8{\sim}44.1^{\circ}C$정도로써 A사 제품이 $2.7{\sim}9.2^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $12.2^{\circ}C$ 정도였다. 평균온도의 경우, 두 기관의 전체적인 범위는 각각 $12.4{\sim}38.6^{\circ}C$ 및 $11.8{\sim}32.7^{\circ}C$정도로써 A사 시스템이 $0.6{\sim}5.9^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $6.7^{\circ}C$정도였다. 최저온도의 경우도 각각 $4.2{\sim}28.6^{\circ}C$ 및 $2.9{\sim}26.4^{\circ}C$정도로써 A사 제품이 $1.3{\sim}2.2^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $2.9^{\circ}C$정도로써 두 기관의 장치로 측정한 온도에 편차가 있는 것으로 나타났다. 또한 상대습도의 경우, A회사와 ARS장치로 측정한 평균상대습도의 전체적인 범위는 각각 52.9~93.3% 및 55.3~96.5%정도로써 A회사의 시스템이 ARS장치보다 2.4~3.2%정도 낮게 나타나는 경향을 보였다. 그러나 일별로 비교하여 보면, 최대 18.0%정도 A회사의 시스템이 낮게 나타나는 날도 있었다. 결국 상대습도도 온도와 마찬가지로 미미하긴 하지만 두 기관의 장치로 측정한 온도에 편차가 있는 것으로 나타났다.
본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)와 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템으로 측정한 온습도를 비교하여 성능을 검토한 후, 시스템의 성능을 개선할 목적으로 수행되었다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 딸기의 무성도가 두 계측시스템에 영향을 미친 경우를 제외하면, 전체적으로 볼 때 플레이트 2개의 시스템이 1개보다 복사선 차폐효과가 미미하지만 좋은 것으로 나타났다. 그리고 A회사의 시스템과 ARS장치로 측정한 최고온도의 전체적인 범위는 각각 $20.5{\sim}53.3^{\circ}C$ 및 $17.8{\sim}44.1^{\circ}C$정도로써 A사 제품이 $2.7{\sim}9.2^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $12.2^{\circ}C$ 정도였다. 평균온도의 경우, 두 기관의 전체적인 범위는 각각 $12.4{\sim}38.6^{\circ}C$ 및 $11.8{\sim}32.7^{\circ}C$정도로써 A사 시스템이 $0.6{\sim}5.9^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $6.7^{\circ}C$정도였다. 최저온도의 경우도 각각 $4.2{\sim}28.6^{\circ}C$ 및 $2.9{\sim}26.4^{\circ}C$정도로써 A사 제품이 $1.3{\sim}2.2^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $2.9^{\circ}C$정도로써 두 기관의 장치로 측정한 온도에 편차가 있는 것으로 나타났다. 또한 상대습도의 경우, A회사와 ARS장치로 측정한 평균상대습도의 전체적인 범위는 각각 52.9~93.3% 및 55.3~96.5%정도로써 A회사의 시스템이 ARS장치보다 2.4~3.2%정도 낮게 나타나는 경향을 보였다. 그러나 일별로 비교하여 보면, 최대 18.0%정도 A회사의 시스템이 낮게 나타나는 날도 있었다. 결국 상대습도도 온도와 마찬가지로 미미하긴 하지만 두 기관의 장치로 측정한 온도에 편차가 있는 것으로 나타났다.
This study compared the temperature and humidity measured by an aspirated radiation shield (ARS), the accuracy of which has been recently verified, and those measured by a system developed by the parent company (Company A) to investigate and improve the performance of the developed system. The resul...
This study compared the temperature and humidity measured by an aspirated radiation shield (ARS), the accuracy of which has been recently verified, and those measured by a system developed by the parent company (Company A) to investigate and improve the performance of the developed system. The results are as follows. Overall, the two-plate system had a lower radiation shielding effect than the one-plate system but showed better performance results when excluding the effect of strawberry vegetation on the systems. The overall maximum temperature ranges measured by company A's system and the ARS were $20.5{\sim}53.3^{\circ}C$ and $17.8{\sim}44.1^{\circ}C$, respectively. Thus, the maximum temperature measured by company A's system was $2.7{\sim}9.2^{\circ}C$ higher, and the maximum daily temperature difference was approximately $12.2^{\circ}C$. The overall average temperature measured by company A's system and the ARS was $12.4{\sim}38.6^{\circ}C$ and $11.8{\sim}32.7^{\circ}C$, respectively. Thus, the overall average temperature measured by company A's system was $0.6{\sim}5.9^{\circ}C$ higher, and the maximum daily temperature difference was approximately $6.7^{\circ}C$. The overall minimum temperature ranges measured by company A's system and the ARS were $4.2{\sim}28.6^{\circ}C$ and $2.9{\sim}26.4^{\circ}C$, respectively. Thus, the minimum temperature measured by company A's system was $1.3{\sim}2.2^{\circ}C$ higher, and the minimum daily temperature difference was approximately $2.9^{\circ}C$. In addition, the overall relative humidity ranges measured by company A's system and the ARS were 52.9~93.3% and 55.3~96.5%, respectively. Thus, company A's system showed a 2.4~3.2% lower relative humidity range than the ARS. However, there was a day when the relative humidity measured by company A's system was 18.0% lower than that measured by the ARS at maximum. In conclusion, there were differences in the relative humidity measured by the two company's devices, as in the temperature, although the differences were insignificant.
This study compared the temperature and humidity measured by an aspirated radiation shield (ARS), the accuracy of which has been recently verified, and those measured by a system developed by the parent company (Company A) to investigate and improve the performance of the developed system. The results are as follows. Overall, the two-plate system had a lower radiation shielding effect than the one-plate system but showed better performance results when excluding the effect of strawberry vegetation on the systems. The overall maximum temperature ranges measured by company A's system and the ARS were $20.5{\sim}53.3^{\circ}C$ and $17.8{\sim}44.1^{\circ}C$, respectively. Thus, the maximum temperature measured by company A's system was $2.7{\sim}9.2^{\circ}C$ higher, and the maximum daily temperature difference was approximately $12.2^{\circ}C$. The overall average temperature measured by company A's system and the ARS was $12.4{\sim}38.6^{\circ}C$ and $11.8{\sim}32.7^{\circ}C$, respectively. Thus, the overall average temperature measured by company A's system was $0.6{\sim}5.9^{\circ}C$ higher, and the maximum daily temperature difference was approximately $6.7^{\circ}C$. The overall minimum temperature ranges measured by company A's system and the ARS were $4.2{\sim}28.6^{\circ}C$ and $2.9{\sim}26.4^{\circ}C$, respectively. Thus, the minimum temperature measured by company A's system was $1.3{\sim}2.2^{\circ}C$ higher, and the minimum daily temperature difference was approximately $2.9^{\circ}C$. In addition, the overall relative humidity ranges measured by company A's system and the ARS were 52.9~93.3% and 55.3~96.5%, respectively. Thus, company A's system showed a 2.4~3.2% lower relative humidity range than the ARS. However, there was a day when the relative humidity measured by company A's system was 18.0% lower than that measured by the ARS at maximum. In conclusion, there were differences in the relative humidity measured by the two company's devices, as in the temperature, although the differences were insignificant.
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문제 정의
본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Jeong 등, 2019)와 모 기업에서 개발한 시스템으로 측정한 온 습도를 비교하여 성능을 검토한 후, 시스템의 성능을 개선할 목적으로 수행되었다.
이들 시스템에는 강제통풍을 위한 팬 등의 장치가 부착되어 있지 않는 자연통풍 방식이다. 본 연구에서는 이 시스템에 의하여 계측된 데이터와 ARS장치로 측정한 데이터와 비교 검토하였다. Fig.
가설 설정
5m 높이)에 설치하였다. 본 연구에서는 중간 높이의 온도를 온실의 대표온도로 가정하고 분석하였다. Fig.
제안 방법
온실 내의 온습도는 2018년 6월 8일부터 측정하였으며, 딸기 정식은 10월 5일에 하였으며, 현재까지 재배하고 있다. 온도 측정은 직경 0.3mm 인 열전대(Thermocouple, T-type, Japan)를 이용하여 2분 간격으로 데이터로그(GL800, GRAPHTEC Co., Japan)에 저장하였다.
4(c)의 경우를 제외하면, 미미하긴 하지만 두 시스템 간에 온도가 높거나 또는 낮게 유지되는 경향이 있었고, 전체적으로 보면 플레이트 2개의 시스템이 1개보다 복사선 차폐효과가 미미하지만 좋은 것으로 판단되었다. 이와 같이 두 시스템 간에는 온실 내외부의 환경 조건에 따라 미미한 온도차가 존재하지만, 이하에서는 플레이트 개수 2개의 시스템에 대해서만 논하기로 하였다.
대상 데이터
실험대상 온실은 경상대학교 기상대 내에 설치된 딸기 재배 단동 온실로써 길이, 폭, 측고 및 동고가 각각 19.8m, 7.1m, 1.8m 및 3.4m이고, 바닥면적은 약 140.6m2 정도로써 2중 피복온실이다. 피복재는 PO필름 이며, 1중 및 2중 필름의 두께는 각각 0.
92m이다. 재배되는 딸기의 품종은 국내에서 가장 많이 재배되고 있는 설향이고, 딸기의 정식간격 및 점적호스의 간격은 각각 0.16m 및 0.1m이고, 총 800포기를 정식 하였다.
6m2 정도로써 2중 피복온실이다. 피복재는 PO필름 이며, 1중 및 2중 필름의 두께는 각각 0.1mm 및 0.75mm 를 사용하였다. 온실 형태는 아치형이고, 규격은 농촌진흥청 내재해형 10-단동-2으로써 남북동으로 설치되어 있다.
성능/효과
31)를 그림으로 나타내지는 않았지만, Fig. 4(a), (b)와 같이 24시간 측창을 완전히 개방하여 두거나 주간에 환기가 이루어지지 않으면, 상대적으로 플레이트 2개의 시스템이 1개보다 전체적으로 약 0.1~4.3℃정도 낮게 나타나거나 플레이트 1개가 2개 시스템보다 0.1~2.6℃정도 높게 나타났다. 이 결과로부터 알 수 있듯이 수치적으로 보면, 플레이트 개수 2개가 1개보다 약간 낮게 나타나는 경향이 있었다.
4(c)의 경우, 어느 온도까지는 Fig. 4(a), (b)와 같이 두 시스템 간에는 큰 차이가 없지만, 어느 온도 이상이 되면 향상 플레이트 2개의 시스템이 1개 보다 크게는 4.7℃정도 높게 나타나는 경향을 보였다.
31) A회사의 시스템과 경상대학교의 ARS장치로 측정한 평균상대습도를 일별로 나타낸 것이다. A회사와 ARS장치로 측정한 평균상대습도의 전체적인 범위는 각각 52.9~93.3% 및 55.3~96.5%정 도로써 A회사의 시스템이 ARS장치보다 2.4~3.2%정도 낮게 나타나는 경향을 보였다. 그러나 일별로 비교하여 보면, 최대 약 18.
그리고 ARS장치를 기준으로 보면, 딸기의 적정 상대 습도 70~80%보다 다소 높게 유지되는 경향을 보였다. 특히 재배 초기에 이러한 경향이 많이 나타났다.
그리고 A회사의 시스템과 ARS장치로 측정한 최고온 도의 전체적인 범위는 각각 20.5~53.3℃ 및 17.8~44.1℃ 정도로써 A사 제품이 2.7~9.2℃정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 12.2℃정도였다. 평균온도의 경우, ARS장치로 측정한 값이 약간 높은 날도 있지만 두 기관의 전체적인 범위는 각각 12.
7(b)의 경우, ARS장치로 측정한 상대습도 변화의 진폭이 A회사의 시스템보다 크게 나타났다. 그리고 새벽 및 해질 무렴이나 또는 환기와 난방 시 상대습도 변화의 양상이 약간 다르게 나타났다. 이와 같이 환기 및 난방 시 상대습도의 변화가 다양한 것은 센서의 감도 차와 온실 폭이 좁고 바닥 면적이 상대적으로 적기 때문인 것으로 판단된다.
6℃정도 높게 나타났다. 이 결과로부터 알 수 있듯이 수치적으로 보면, 플레이트 개수 2개가 1개보다 약간 낮게 나타나는 경향이 있었다. Fig.
이상과 같이 작물의 무성도가 계측시스템에 영향을 미친 Fig. 4(c)의 경우를 제외하면, 미미하긴 하지만 두 시스템 간에 온도가 높거나 또는 낮게 유지되는 경향이 있었고, 전체적으로 보면 플레이트 2개의 시스템이 1개보다 복사선 차폐효과가 미미하지만 좋은 것으로 판단되었다. 이와 같이 두 시스템 간에는 온실 내외부의 환경 조건에 따라 미미한 온도차가 존재하지만, 이하에서는 플레이트 개수 2개의 시스템에 대해서만 논하기로 하였다.
이상의 결과로 미루어 볼 때, 두 기관 간의 상대습도는 온실내외의 환경조건이나 센서의 감도에 따라 다르지만, A 회사 제품이 ARS장치보다 낮게 나타나는 경향을 보였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
딸기 재배온실의 특징은?
딸기 재배온실의 경우, 대부분 단동형태이고 온실 내 부 환경계측 주요 요인 또한 온습도 정도이다. 제어도 측창의 환기나 강우에 의한 ON/OFF가 일반적이다.
2016년 6월에 단체표준에 등록된 핵심 센서 13종은?
또한 스마트팜 산업화 기반을 공고화하기 위하여 2015년 12월에 스마트팜에 활용되는 핵심 제어기(구동기) 9종(천창, 측창, 보온덮개, 차광막, 환풍기, 유동팬, 관수 모터와 밸브 및 냉난방기)에 대한 단체표준이 한국정보통 신기술협회에 등록되었다. 이어서 2016년 6월에는 핵심 센서 13종(온도, 습도, CO2, 일사, 풍향, 풍속, 감우, 광량 자, pH, 함수율, 토양수분장력, EC 및 지온)을 단체표준에 등록하였다. 2018년 12원 25일에는 이들 22종을 KS 국가표준(KS X 3265, 3266)으로 제정하여 최초로 등록 하였다.
네덜란드의 스마트팜 관련 연구개발 현황은?
미국과 노르웨이는 기후변화와 식량난 등에 대응하기 위한 수단으로 오래전부터 스마트팜 관련 연구개발을 추진하여 현재 스마트기기의 자동화 및 상용화 단계에 이른 것으로 알려져 있다. 네덜란드는 에그리테크 이노베이션(Agritech Innovation) 등 자국기업에서 개발한 식물공장을 상용화하여 유럽전역에 수출하고 있는 실정이다. 일본의 경우, 후쿠시마 원전사고 이후 대규모 식물 공장의 필요성을 인식하고 스마트 온실과 식물공장 활성화를 위한 연구개발을 적극 추진 중에 있다.
참고문헌 (8)
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