[논문]딸기재배 온실용 온습도 계측시스템의 성능개선

정영균; 이종구; 안은기; 서재석; 윤용철

doi:10.12791/ksbec.2020.29.2.110

딸기재배 온실용 온습도 계측시스템의 성능개선
Performance Improvement of a Temperature and Humidity Measuring System for Strawberry Cultivation Greenhouse 원문보기

시설원예ㆍ식물공장 = Protected horticulture and plant factory, v.29 no.2, 2020년, pp.110 - 119

정영균 (경상대학교 지역환경기반공학과(농업생명과학연구원)) , 이종구 (경상대학교 지역환경기반공학과(농업생명과학연구원)) , 안은기 ((주)유비엔) , 서재석 ((주)유비엔) , 윤용철 (경상대학교 지역환경기반공학과(농업생명과학연구원))

초록
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본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)를이용하여 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템의 성능을 개선하고, ARS 장치의 풍속이 온습도에 미치는 영향에 대해서도 시험적으로 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. A 회사 제품의 시스템을 개선하기 전, A 회사 시스템의 온도는 ARS 장치로 측정한 온도보다 최대 10.2℃정도 높았고, 상대습도는 20.0%정도 낮게 나타났다. 시스템을 개선한 후, 노드 1, 2의 온도 및 상대습도는 거의 일치하는 것으로 나타났다. 개선 후의 노드 2와 ARS 장치로 측정한 온도간의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 온도편차는 각각 0.2~0.7℃정도로써 ARS 장치가 약간 낮거나 높게 나타나는 경향이 있었다. 상대습도의 경우, 일몰 직후 ARS 장치의 상대습도가 약 10.0%정도 높게 나타나는 경향이 있었지만, 그 이외에는 평균적으로 1.9%정도 ARS 장치가 약간 낮게 나타나는 경향이 있었다. 그리고 노드 1을 최소-중간 사이, 중간-최대 사이 및 최대로 설정한 경우, 노드 1, 2의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 편차는 각각 0.1~0.4℃, 0.0~0.2℃ 및 0.0~0.5℃정도였다. 그리고 노드 1의 3개 측점과 ARS 장치의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 편차는 각각 0.2~0.5℃, 0.1~2.2℃ 및 0.1~1.1℃정도의 범위로써 풍속의 크기에 따른 온도편차는 아주 미미한 것으로 나타났다. 또한 선행연구 및 본 연구의 결과를 종합하여 보면, 온도오차를 개선하기 위한 적정 풍속은 1.0~2.0m·s^-1 정도의 범위일 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigates the improvement in the performance of a temperature and humidity measuring system developed by Company A using the Aspirated Radiation Shield (ARS). The shield has been used in the industry and its accuracy was verified recently. The study also experimentally examines the impact of the wind speed of the ARS device on temperature and humidity. The results are summarized as follows. Before the improvement of the system, the temperature of Company A's system was up to 10.2℃ higher than that measured by the ARS device, and the measured relative humidity was approximately 20.0% lower. After improving the system, the temperature and relative humidity of nodes 1 and 2 were found to be almost identical. The temperature deviations including the maximum, mean, and minimum temperatures between those measured in node 2 and by ARS were approximately 0.2 to 0.7℃, respectively; further, the values measured by ARS tended to be slightly lower or higher. In terms of relative humidity, the ARS measurements yielded values approximately 10.0% higher immediately after sunset; otherwise, the values were approximately 1.9% lower. Moreover, when node 1 was set to minimum-middle, middle-maximum, and maximum, the deviations including the maximum, mean, and minimum temperatures of nodes 1 and 2 were 0.1 to 0.4℃, 0.0 to 0.2℃, and 0.0 to 0.5℃, respectively. The deviations including the maximum, average, and minimum temperatures of the three points of node 1 and the ARS ranged from 0.2 to 0.5℃, 0.1 to 2.2℃, and 0.1 to 1.1℃, respectively, indicating that the temperature deviation according to the wind speed was negligible. In addition, considering the results of the previous study with those from this study, the optimal wind speed to improve the temperature deviation is considered to be in the range of 1.0~2.0 m·s-1.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)를이용하여 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템의 성능을 개선하고, ARS 장치의 풍속이 온습도에 미치는 영향에 대해서도 시험적으로 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구에서는 이러한 연구결과를 바탕으로 이 시스템의 성능을 개선하기 위한 시험을 수행하였고, 또한 강제 흡출식 복사선 차폐장치의 풍속이 온습도에 미치는 영향에 대해서도 시험적으로 검토하였다.

제안 방법

A 회사 제품의 경우, 풍속의 크기에 따른 온도 차이를 보기 위하여 동일하게 제작한 2세트(제품 1, 2)를 설치하였다. 두 세트 중 제품 2의 풍속을 중간 정도에 설정하여 두고(이하 기준풍속이라 한다.) 가변 변압기로 제품 1의 풍속을 변화시키면서 제품 2의 온도 및 ARS 장치와 비교하였다. 두 제품의 소형 팬은 동일한 것이지만, 두 제품 모두 가변 변압기를 중간 정도에 설정하였을 때, 제품 1의 유출구 기준으로 평균풍속(4.
국내에도 스마트 팜 온실에 적용하기 위하여 계측 및 제어시스템이 개발되어 보급되고 있지만, 현재 보급되고 있는 국내외 계측 및 제어 시스템은 고가이고, 딸기 온실과 같이 단동 형태에 적용하기엔 무리가 있다(Lee 등, 2018; Jeong 등, 2018, 2019a). 따라서 단동 딸기재배 온실에 적합한 가격이 비교적 저렴하고 관리가 용이한 시스템을 선정하기 위하여 국내 모 기업(이하 A 회사라 한다.)에서 개발한 계측 및 제어 시스템을 딸기재배 온실에 설치하였다. 이 시스템의 온습도의 정확도를 검증하기 위하여 이미 그 성능이 검증된 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Jeong 등, 2019b)로 계측한 온습도와 비교한 결과, 이 시스템이 강제 흡출식 복사선 차폐장치로 계측한 온습도와 차이가 큰 것으로 보고하였다(Jeong 등, 2019a).
이하 제품 1 및 2를 노드(Node) 1, 2라 한다. 소형 팬의 풍속은 열선풍속계(6501, KANOMAX JAPAN, Inc., Japan)로 파이프 단면의 유출구에서 4개 측점으로 구분하여 풍속을 측정하여 산술평균하였다. 유출구의 경우, 팬의 중심 부분이 파이프 일부분을 차단하고 있기 때문에 유입구 보다 평균풍속이 크게 나타났다.
1m․s^-1)보다 크기 때문에 제품 2를 기준풍속으로 하였다. 제품 1의 가변 변압기는 최소중간 사이, 중간-최대 사이 및 최대(3개 측점)로 설정하여 유입구 및 유출구의 평균풍속을 조절하였다. 이하 제품 1 및 2를 노드(Node) 1, 2라 한다.

대상 데이터

, Japan)에 저장하였다. 온실 내부와 온실 인근 건물 옥상에 일사량계(MS-802, KEO-INSTRUMENTS, Japan) 를 설치하여 데이터 로거(MA5690-1, AHRBRON, Germany) 와 PC를 이용하여 2분 간격으로 데이터를 수집하였다. Fig.
6m² 정도로써 2중 피복온실이다. 피복재는 PO필름이며, 1중 및 2중 필름의 두께는 각각 0.1mm 및 0.75mm를 사용하였다. 온실 형태는 아치형이고, 규격은 농촌진흥청 내재해형 10-단동-2으로써 남북동으로 설치되어 있다.

성능/효과

그 결과를 요약하면 다음과 같다. A 회사 제품의 시스템을 개선하기 전, A 회사 시스템의 온도는 ARS 장치로 측정한 온도보다 최대 10.2℃정도 높았고, 상대습도는 20.0%정도 낮게 나타났다. 시스템을 개선한 후, 노드 1, 2의 온도 및 상대습도는 거의 일치하는 것으로 나타났다.
시스템을 개선한 후, 노드 1, 2의 온도 및 상대습도는 거의 일치하는 것으로 나타났다. 개선 후의 노드 2와 ARS 장치로 측정한 온도간의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 온도편차는 각각 0.2～0.7℃정도로써 ARS 장치가 약간 낮거나 높게 나타나는 경향이 있었다. 상대습도의 경우, 일몰 직후 ARS 장치의 상대습도가 약 10.
또한 환기의 유무에 따른 온도 편차도 거의 없는 것으로 나타났다. 노드 1, 2간의 온도오차보다 노드 1과 ARS 장치의 온도오차가 조금 큰 것으로 나타났다. 이것은 앞에서도 기술하였듯이 온도 센서가 공기에 노출되는 정도와 감도의 차이 때문이다.
또한 노드 1, 2의 유입구 평균풍속은 각 각 1.9m·s-1 및 1.6m·s-1, 유출구는 각각 4.2m·s-1 및 3.1m·s-1 정도로써 약간 차이가 있지만, 풍속의 크기에 따른 온도 차는 거의 없는 것으로 나타났다.
1℃정도의 범위로써 풍속의 크기에 따른 온도편차는 아주 미미한 것으로 나타났다. 또한 선행연구 및 본 연구의 결과를 종합하여 보면, 온도오차를 개선하기 위한 적정 풍속은 1.0～2.0m·s^-1 정도의 범위일 것으로 판단되었다.
본 시험에서 노드 1의 풍속을 변화시켜 노드 2와 ARS 장치의 온도와 비교한 결과, 풍속에 따른 온도오차가 거의 없었다. 또한 ARS 장치의 센서 주변 풍속이 1.
0%정도 낮게 나타났다. 시스템을 개선한 후, 노드 1, 2의 온도 및 상대습도는 거의 일치하는 것으로 나타났다. 개선 후의 노드 2와 ARS 장치로 측정한 온도간의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 온도편차는 각각 0.
4에서 알 수 있듯이 일사가 약한 아침저녁 무렵의 경우, A 회사 시스템과 ARS 장치의 온도 차이는 미미하거나 거의 없지만, 일사가 강할수록 차이가 뚜렷하게 나타났다. 이날A 회사 시스템과 ARS 장치 온도차이는 최대 10.2℃정도로써 A 회사에서 개발한 시스템이 높게 나타났다. 이러한 현상은 복사선 차폐 정도가 서로 다르고 또한 강제통풍 유무에 의한 것으로 판단된다.
이러한 점을 종합하면, 온도오차를 개선하기 위한 적정 풍속은 1.0～2.0m·s-1 정도의 범위일 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내의 스마트 팜에 대한 기술 수준은 어떠한가?	국내의 경우, 스마트 팜에 대한 기술 수준은 미국이나 노르웨이, 네덜란드 등 선진국에 비해 아직 미미한 수주이지만, 정부나 지자체, 농민단체 및 기업체 등 다양한 분야에서 연구 및 개발 분야에 매진하고 있어 이 분야에 대한 관심이 고조되고 있는 실정이다. 또한 2019년 말 현재 농식품 수출액이 사상 최초로 70억 달러를 돌파하면서 정부나 지자체 등에서 시장 다각화나 수출촉진방안 마련에 대한 대책 등을 고심하고 있다.
	국내 현재 채소 및 화훼류의 온실면적은?	우리나라의 경우, 2018년 말 현재 채소 및 화훼류의 온실면적은 각각 51,226ha 및 2,048ha으로써 전체 면적은 53,314ha로써 2017년 말의 54,632ha에 비해 다소 감소하였지만, 2013년 말 이후 꾸준히 50,000ha 이상을 유지하고 있다. 국내의 경우, 온실을 포함한 시설 내에서 재배되는 채소류는 근채류, 엽채류, 과채류, 조미채소, 양채류 및 기타 채소이다.
	다수 국가들의 농업 현실이 녹녹하지 않은 이유는?	그러나 최근 우리나라를 비롯하여 다수 국가들의 농업 현실은 녹녹하지 않은 것이 사실이다. 즉, 기후변화, 자연재해, 농경지 감소, 다국적 FTA, 농촌생산인구의 감소와 노령화 등 다양한 문제에 직면하고 있다. 국내의 경우, 실제 농가 인구는 2008년 3,187천명에서 2018년 2,315천명으로 약 27.

참고문헌 (14)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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