초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
물 사용 효율성을 고려한 시설재배 관개설계기준설정을 위해 관개방법에 따른 시설환경 및 토양수분환경을 파악하는 시설재배지 관개시스템 현황 조사를 하였다. 시설재배지의 주요 관개방법인 분수호스관개, 점적관개, 살수관개에 대해 이루어졌으며 시설내 대기온도 및 일사량 등의 지상부 환경인자와 토양수분장력의 상관관계를 살펴보았다. 또한 각 관개방법의 관개자재의 물공급특성을 물공급량과 관개균일도의 측면에서 살펴 보았다. 관개시스템 현황과 관개자재 특성 등의 종합하여 시설재배지 관개설계 지침을 점적 및 살수 관

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
물 사용 효율성을 고려한 시설재배 관개설계기준설정을 위해 관개방법에 따른 시설환경 및 토양수분환경을 파악하는 시설재배지 관개시스템 현황 조사를 하였다. 시설재배지의 주요 관개방법인 분수호스관개, 점적관개, 살수관개에 대해 이루어졌으며 시설내 대기온도 및 일사량 등의 지상부 환경인자와 토양수분장력의 상관관계를 살펴보았다. 또한 각 관개방법의 관개자재의 물공급특성을 물공급량과 관개균일도의 측면에서 살펴 보았다. 관개시스템 현황과 관개자재 특성 등의 종합하여 시설재배지 관개설계 지침을 점적 및 살수 관개에 대해 설정하였다. 관개설계지침에는 물소요량 산정, 관개방법 및 배관특성별 적정 수압의 결정, 펌프용량 및 관개방식 결정 등을 포함한다.
자동관개 시설요소/시스템평가 및 통합운영 프로그램 개발을 위해 자동관개 시스템요소/구성 및 설계기술 현황조사를 하였다. 여기에는 자동관개시스템 구성 요소 및 기술 조사와 자동관개시스템을 평가하여 문제점을 도출하고 토성별 작물별 자동관개시설 규모 결정방업을 연구하였다. 자동관개 시스템 성능평가를 위해 점적기별 유량, 압력 및 관개 균일성을 평가하고 토양수분재분배 평가수치모형을 개발 하였다. 또한 자동관개시설을 운영할 수 있는 프로그램을 IT에 기반하여 자동조절 세부 연구 컴포넌트구성과 함께 설계하였다. 특히 이 프로그램에서는 자동관개에 관련된 모든 요소를 통합하여 유기적인 연결을 하였다.
생산환경 및 토양수분 조건에 따라 자동조절 관개시스템을 개발하기 위해 정밀관개를 위한 관수제어 요인을 구명하였다. 이는 토성별 관수시 수분거동특성시험과 자동관수에 의한 토양수분제어특성시험을 통해 이루어졌다. 또한 물사용 효용성 향상을 위한 관수제어 알고리즘을 개발하였는데, keep & pause 방식 제어알고리즘과 토양수분거동 특성 계측 및 필요물량 산정 알고리즘을 활용하였다. 시설재배지 관수제어 컨트롤러 시작기를 제작하고 현장성등 시험을 하였는데 세부기술로 관수제어 컨트롤러 개념설계 및 보드제작, 컨트롤러 요소 부품 기능실험 및 운영프로그램 개발 등이 있다.
무선통신 및 휴대폰, 스마트폰 등의 IT기술을 적용한 관개의 원격 모니터링, 작업제어, 경보 시스템을 개발하였으며 이 기술의 세부항목으로 송수신 데이터 포맷 확립, 원격 모니터링 및 제어부 제작 등이 있다. 또한 시설재배지에 적용하기 위해 태양광발전시스템을 평가하였다. 세부항목으로 시설재배지 전력요구량 산정, 고정형 성능평가, 추적형 성능평가, 작물별, 지역별 태양광 발전시스템 추천 등이 있다. 더불어 IT기술을 활용한 원격 제어기술과 태양광발전의 통합시스템 제작하고 성능을 평가하였다.

Abstract ▼

- Establishing irrigation design guideline for improving water use efficiency in protected cultivation area
Irrigation method in protected cultivation area includes drip irrigation, micro-sprinkler irrigation, rain hose irrigation. Drip irrigation is often used by fruit vegetable farmers, whereas

- Establishing irrigation design guideline for improving water use efficiency in protected cultivation area
Irrigation method in protected cultivation area includes drip irrigation, micro-sprinkler irrigation, rain hose irrigation. Drip irrigation is often used by fruit vegetable farmers, whereas micro-sprinkler & rain hose for leaf vegetable farmers.
Watermelon-cultivated plastic film house with rain hose irrigation had higher spatial variability for soil water tension than that with drip irrigation. Distribution uniformity of micro-sprinkler and rain hose irrigation was tested. Distribution uniformity of micro-sprinkler irrigation, more than 93%, was higher than that of rain hose irrigation, less than 93%. Besides, differences in irrigation distribution uniformity between different types of micro-sprinkler was smaller than those in irrigation distribution uniformity between different types of rain hose. High variability in water supply capacity and distribution uniformity of rain hose irrigation results in high uncertainty of irrigation amount and soil water content, although rain hose has merits such as low cost and convenient installation. In this study, therefore, we established design guideline only for drip and micro-sprinkler irrigation. Plastic film house field can easily be sectioned by single shell house, which enables irrigation design to simplify. The sequence for irrigation design was proposed same as followings; ① calculation of water need for irrigating single shell house with dripper and micro-sprinkler ⇒ ② optimum water head considering types of pipeline or irrigation materials and irrigation distribution uniformity ⇒ ③ choice of pump suitable for optimum water head & water need and determination of one time irrigated area. For example, in single shell house with width 6m× length 90m, 220V single-phase current 900W~1500W (1.2∼2.0 hp) pump, Φ40∼50㎜ main pipeline, Φ13㎜ branch pipeline for drip irrigation, and 220V single-phase current more than 1700W (2.3 hp) pump, Φ50㎜ main pipeline, Φ30㎜ branch pipeline for micro-sprinkler irrigation can be recommended.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 12
• 제 1 장 서론 ... 13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 1절 시설재배지 환경특성과 관개 ... 16
• 2절 자동관개의 요소기술 및 시설재배지 활용 ... 17
• 3절 관개제어에서 IT기술의 활용 ... 20
• 4절 에너지자립형 시설재배를 위한 태양광 발전 시스템 활용 ... 23
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28
• 1절 물사용 효율성을 고려한 시설재배관개설계기준 설정 연구 ... 28
• 2절 자동 관개 시설 요소/시스템 평가 및 통합 운영 프로그램 개발 ... 69
• 3절 생산환경 및 토양수분 조건 자동조절 관개시스템 개발 ... 118
• 4절 IT 및 태양광발전을 이용한 시설재배지 자동 관개 제어 시스템 개선 ... 142
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 243
• 1절 목표대비 달성도 ... 243
• 2절 정량적 성과 ... 244
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 251
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 252
• 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 256
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 257
• 제 9 장 참고문헌 ... 258