[논문]인삼재배용 해가림 자재의 광투과 특성

이변우; 이규종; 이동윤; 박철수

문제 정의

또한 해가림 피복재에 따른 광학적 특성은 광량 및 광질에 영향하여 인삼의 생육에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 인삼의 최적 생육환경 조성을 위한 해가림 구조 내부의 미기상 예측 모델 개발을 위하여 해가림 구조물의 핵심 구성요소인 해가림 피복재의 종류별 광학적 특성을 규명하고자 하였다.

가설 설정

태양광 중 직사광은 해가림망에 대한 입사가각이 커짐에 따라서 투광율이 낮아지지만 산란광의 경우는 해가림망을 둘러싸고 있는 반구의 모든 방위로부터 입사되기 때문에 투광율의 일변화 의존성이 매우 낮고, 산란광이 반구의 모든 방위로부터 균등하게 입사되는 등방성(isotropic)을 가정하면 일정 입사각(θdif)로 입사하는 것으로 가정하여 투광율을 계산할 수 있을 것이다.

제안 방법

본 연구는 2011년 7월 서울대학교 농업생명과학대학 부속농장((N37o 16', E126o 59′: H=31m))에서 실시되었다. 해가림망의 광투과 측정을 위하여 1m x 1m x 1m의 육면체틀을 제작하여 하늘을 향한 면을 제외한 5면은 빛이 투과되지 않고 상면에는 수집한 해가림망을 설치하였다. 해가림망 하부 20cm와 외부에 수평면일사계를 설치하여 맑은 날을 택하여 30초 간격으로 관측하여 30분간의 평균치를 이용하여 광 투과율을 계산하였다.
해가림망의 광투과 측정을 위하여 1m x 1m x 1m의 육면체틀을 제작하여 하늘을 향한 면을 제외한 5면은 빛이 투과되지 않고 상면에는 수집한 해가림망을 설치하였다. 해가림망 하부 20cm와 외부에 수평면일사계를 설치하여 맑은 날을 택하여 30초 간격으로 관측하여 30분간의 평균치를 이용하여 광 투과율을 계산하였다. 이 자료를 이용하여 해가림망의 태양 고도에 따른 광투과율 추정 모델을 작성하였다.
해가림망 하부 20cm와 외부에 수평면일사계를 설치하여 맑은 날을 택하여 30초 간격으로 관측하여 30분간의 평균치를 이용하여 광 투과율을 계산하였다. 이 자료를 이용하여 해가림망의 태양 고도에 따른 광투과율 추정 모델을 작성하였다.
인삼밭에서 해가림망 및 추가 해가림망으로 사용되고 있는 7종의 해가림 피복자재를 수집하여 광투과 특성을 조사하였다. 폴리에틸렌 재질의 4중직(흑2청2), 4중직(흑1청3), 3중직(흑1청2), 3중직(흑3), 2중직(흑2) 5종이 사용되었고, 그 외 백청색과 은색 2종의 피복재를 조사하였다.
태양광 중 직사광은 해가림망에 대한 입사가각이 커짐에 따라서 투광율이 낮아지지만 산란광의 경우는 해가림망을 둘러싸고 있는 반구의 모든 방위로부터 입사되기 때문에 투광율의 일변화 의존성이 매우 낮고, 산란광이 반구의 모든 방위로부터 균등하게 입사되는 등방성(isotropic)을 가정하면 일정 입사각(θdif)로 입사하는 것으로 가정하여 투광율을 계산할 수 있을 것이다. 따라서 다음과 같은 일사 투광율(Tr) 추정 모델을 작성하여 측정 자료를 이용하여 계수를 추정하였다. 태양복사(RT)의 산란성분(RD)과 직달성분(RB)는 Erbs et al (1982)에 따라 재료 및 방법에 기술한 바와 같이 계산하였고, 해가림망에 대한 직사광선의 입사각은 측정 장소의 위경도, 측정일 및 식각으로부터 계산하였다.

대상 데이터

본 연구는 2011년 7월 서울대학교 농업생명과학대학 부속농장((N37o 16', E126o 59′: H=31m))에서 실시되었다.
인삼밭에서 해가림망 및 추가 해가림망으로 사용되고 있는 7종의 해가림 피복자재를 수집하여 광투과 특성을 조사하였다. 폴리에틸렌 재질의 4중직(흑2청2), 4중직(흑1청3), 3중직(흑1청2), 3중직(흑3), 2중직(흑2) 5종이 사용되었고, 그 외 백청색과 은색 2종의 피복재를 조사하였다.
해가림망 자재의 투광율은 태양고도가 가장 높은 정오경에 가장 높고 오전과 오후로 가면서 태양고도가 낮아짐에 따라서 투광율이 낮아지는 특성을 보였다. 광 투과율이 일남중시각을 경계로 오전과 오후에 대칭성을 보이지 않고 오전 특히 이른 오전 시각에 상대적으로 높은 투광율을 나타내었는데 이는 주변 지형지물에 의한 반사광이 영향한 것으로 판단되어 해가림망의 투광 모델 작성에는 12시30분 이후의 자료만을 이용하였다.

이론/모형

따라서 다음과 같은 일사 투광율(Tr) 추정 모델을 작성하여 측정 자료를 이용하여 계수를 추정하였다. 태양복사(RT)의 산란성분(RD)과 직달성분(RB)는 Erbs et al (1982)에 따라 재료 및 방법에 기술한 바와 같이 계산하였고, 해가림망에 대한 직사광선의 입사각은 측정 장소의 위경도, 측정일 및 식각으로부터 계산하였다.

성능/효과

광 투과율이 가장 높은 자재는 백청색 해가림망으로 일 남중시각 경에 약48%의 투광율을 보였고, 은색 해가림막은 투광이 전혀 되지 않았다. 해가림망 자재의 투광율은 태양고도가 가장 높은 정오경에 가장 높고 오전과 오후로 가면서 태양고도가 낮아짐에 따라서 투광율이 낮아지는 특성을 보였다.
광 투과율이 가장 높은 자재는 백청색 해가림망으로 일 남중시각 경에 약48%의 투광율을 보였고, 은색 해가림막은 투광이 전혀 되지 않았다. 해가림망 자재의 투광율은 태양고도가 가장 높은 정오경에 가장 높고 오전과 오후로 가면서 태양고도가 낮아짐에 따라서 투광율이 낮아지는 특성을 보였다. 광 투과율이 일남중시각을 경계로 오전과 오후에 대칭성을 보이지 않고 오전 특히 이른 오전 시각에 상대적으로 높은 투광율을 나타내었는데 이는 주변 지형지물에 의한 반사광이 영향한 것으로 판단되어 해가림망의 투광 모델 작성에는 12시30분 이후의 자료만을 이용하였다.
투광이 되지 않는 은색망을 제외한 6종의 해가림망 모두 투광 예측 모델의 적합도가 높게 나타났다. 최대투광율(Trdir,max)은 백청 해가림막이 0.
투광이 되지 않는 은색망을 제외한 6종의 해가림망 모두 투광 예측 모델의 적합도가 높게 나타났다. 최대투광율(Trdir,max)은 백청 해가림막이 0.74로 가장 높고 흑1청2의 3중직이 가장 낮은 0.11이었다.

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