초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
제1절 간척지 원예시설의 고정 및 작물하중 산정 기준 연구
연동형 유리온실 및 비닐하우스에 사용되는 스테인리스 재질 환기팬의 작용하중은 6.7∼7.5kgf 정도인 것으로 나타났다. 단동형 비닐하우스에 사용되는 플라스틱 재질 환기팬은 1.9kgf, 연동형 비닐하우스에 사용되는 플라스틱 환기팬은 5.0kgf 정도인 것으로 나타났다. 연동형 유리온실이나 비닐하우스에 사용되는 알루미늄 재질 환기팬의 경우 작용하중은 1.9kgf 정도인 것으로 나타났으며, 공기교반 및 제습 기능을 동시에 갖고 있는 환기팬의 경우

Ⅳ. 연구개발결과
제1절 간척지 원예시설의 고정 및 작물하중 산정 기준 연구
연동형 유리온실 및 비닐하우스에 사용되는 스테인리스 재질 환기팬의 작용하중은 6.7∼7.5kgf 정도인 것으로 나타났다. 단동형 비닐하우스에 사용되는 플라스틱 재질 환기팬은 1.9kgf, 연동형 비닐하우스에 사용되는 플라스틱 환기팬은 5.0kgf 정도인 것으로 나타났다. 연동형 유리온실이나 비닐하우스에 사용되는 알루미늄 재질 환기팬의 경우 작용하중은 1.9kgf 정도인 것으로 나타났으며, 공기교반 및 제습 기능을 동시에 갖고 있는 환기팬의 경우 작용하중은 24.0kgf 정도인 것으로 나타났다. 연동형 유리온실이나 비닐하우스에 냉난방 장치로 이용되고 있는 팬코일 유닛의 경우 작용하중은 16kgf 정도인 것으로 나타났으며, 환기장치인 강제환기팬 및 내부 순환팬 등의 단위면적당 작용하중은 0.2kgf/㎡, 냉난방 장치인 팬코일 유닛은 0.5 정도인 것으로 분석되었다. 피복자재 중 염화비닐(PE필름)은 두께 1㎜당 1.4kgf/㎡, 연질플라스틱판은 1.4, 유리 2.5, 보온자재 중 부직포 등 일반보온자재 0.7, 다겹보온자재 1.0 정도로 분석되었다.
파프리카의 작물하중은 최대 1.54kg/주로 나타났으며, 재식밀도 3.56주/㎡를 고려하면 최대 작물하중은 약 5.48kgf/㎡로 나타났다. 토마토의 최대 작물하중은 3.52kg/주로 나타났으며, 토마토의 재식밀도인 단위 면적당 2.13주를 적용하면 최대 작물하중은 7.50kgf/㎡인 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 토마토가 파프리카에 비해 재배단수가 많고 과실 한 개당 중량이 무겁기 때문인 것으로 판단되었다.
벤로온실의 트러스형태 중방과 연동형 비닐하우스의 파이프 중방에 행잉식으로 재배베드를 매달아 작물을 재배할 경우 베드의 무게가 온실 구조체에 작용하게 되므로 작물하중에 포함하여 고려해야 한다. 파프리카의 지상부 생체중은 주당 1.5kgf으로서 3주를 기준으로 4.5kgf이므로 베드 무게를 포함한 생체중은 총 13.4kgf, 재식밀도를 고려하면 15.9kgf/㎡이고 네덜란드의 헹잉베드 무게 기준 11.0kgf/㎡를 적용하면 26.9 kgf㎡ 정도로 분석되었다. 토마토의 지상부 생체중은 주당 3.3kgf으로서 4주를 기준으로 16.7kgf이므로 베드 무게를 포함한 생체중은 총 31.4kgf, 재식밀도를 고려하면 16.7kgf/㎡이고 네덜란드의 행잉베드 무게 기준 13.0kgf/㎡를 적용하면 29.7 kgf/㎡ 정도로 분석되었다.

제2절 간척지 원예시설의 설계하중 산정 기준 연구
온실의 합리적이고 경제적인 구조설계 방법을 모색하기 위하여, 국내 기관별로 적용하고 있는 온실 설계방법과 외국의 온실 설계방법 등을 분석하였다. 국내 설계방법별로 구조계산한 결과가 많은 차이가 나타났으며, 외국의 온실 설계방법을 그대로 국내에 적용하기에는 다소 불리한 측면이 있는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서는 풍하중 산정은 온실에 맞도록 조정하였으며, 적설하중은 안전성을 고려하여 건축구조설계기준보다 높게 산정하여 안전성으로 향상시켰다. 그리고, 설계방법으로는 허용응력설계법을 택하여 단기하중에 대한 할증율은 고려하지 않았으며, 안전율은 1.5로 하였다.
기상이변에 따른 신개념 온실의 구조적 안전성을 확보하기 위하여 최근 기상자료가 포함된 지역별 내재해 설계기준의 풍속과 적설심을 산정하였다. 161개의 행정시군과 추풍령, 대관련 등 11개 추가지역을 포함하여 총 172개 지역에 대한 재현기간별 설계풍속과 설계적설심을 제시하였다.

제3절 간척지 원예시설의 풍력계수 산정 기준 연구
단동온실의 풍력계수 설정을 위해 풍동을 이용하였으며, 국내에서 대표적으로 사용하고 있는 총 6가지 타입의 단동 양지붕형 온실, 단동 편지붕형 온실, 단동 쓰리쿼터형 온실, 단동 아치형 온실, 단동 복숭아형 온실, 단동 광폭형 온실을 선정하였다. 단동 양지붕형 온실, 단동 편지붕형 온실, 단동 쓰리쿼터형 온실은 경사 지붕 온실로써 양지붕형 및 쓰리쿼터형 온실은 유리 온실이고 단동 편지붕형 온실은 플라스틱 온실로 설계한다. 본 연구에서는 다양한 환경 조건에서 경사 지붕 온실의 풍압 계수를 분석하기 위하여 온실의 지붕 경사를 환경 변수로 선정하였으며 지붕 경사 22°에서 32° 까지 2° 간격으로 변수화하였다.
연동온실의 풍력계수 설정을 위해 전산유체역학을 이용하였으며, 국내에서 대표적으로 사용하고 있는 벤로형 온실, 와이드스판형 온실, 1-2W형 온실을 선정하였다. 벤로형 온실과 와이드 스판형 온실은 대표적인 연동형 유리 온실이고 1-2W형 온실은 연동형 플라스틱 온실이다. 벤로형 온실과, 와이드스판형 온실은 지붕 각도, 1-2W형 온실은 곡률 반경을 변수로 하여 각각 3 가지 case를 모의하였다. 또한, 연동수가 증가함에 따른 온실에 작용하는 풍압 계수의 증감 경향을 파악하기 위하여 와이드스판형 온실과 1-2W형 온실은 연동수를 4가지(2, 4, 6, 8연동)로 벤로형 온실은 연동수를 6가지로 (2, 4, 6, 8, 12, 16연동) 설정하였다. 총 길이 방향 연장은 모든 온실 타입에 대하여 60 m로 동일하게 설정하였다.

제4절 간척지 원예시설 시공 및 유지보수 관리 지침 연구
간척지 등 지반이 연약한 지역에서 온실의 인발저항력 향상 보강을 위한 나선철항 실험에서 모형토조의 다짐률 85%, 75% 및 65%을 기준으로 매입깊이 40 cm에서 나선철항의 인발저항력은 각각 116.7 kgf, 40.4 kgf 및 13.5 kgf으로서 다짐률에 따라 상당한 차이가 있었다. 매입깊이에 따른 인발저항력은 증가하였으며, 특히 다짐률 85%에서 매입깊이 35 cm 및 40 cm 일때, 인발저항력이 다른 지반조건 및 매입깊이에 비해 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 다짐률 65% 및 75%인 경우, 매입깊이에 비례해서 거의 선형적으로 증가하는 경향을 보였다.
간척지 지반침하 조사에서 온실 내·외부나 계측지점에 관계없이 침하량에는 다소 차이가 있지만, 시간의 경과와 함께 침하량이 증가하고 있는 것으로 나타났다. 온실내부 기둥의 경우, 온실 측벽(방풍벽 측)에 있는 지점의 데이터가 상대적으로 큰 진폭현상(흔들림 현상)을 나타내었는데, 이것은 바람에 의한 기둥의 진동이나 고유진동수에 의한 것으로 판단된다. 그리고 지반 침하량이 상대적으로 크게 변화한 후, 어느 정도 침하량이 회복 되는 현상이 나타났으나 그후 강수량, 풍속 및 적설량에 대하여 검토한 결과 특이 사항을 발견할 수 없었다. 특정 지점의 부등 침하가 일부 있는 것으로 보이나 이와 같은 현상들을 포함하여 온실 내외부의 전체적인 지점별 침하량은 1.0～7.5mm정도의 범위에 있는 것으로 나타났다.
온실 부재의 변형이 지나치게 크면, 적설 시에 지붕면의 휨 등으로 인하여 유리가 이탈하거나 깨어질 수도 있고, 눈이 쌓여 적설하중이 예상보다 크게 작용할 수도 있다. 태풍이나 강풍에 의해서 큰 변형이 반복되어 발생하면 2차적인 힘이 발생되어 접합부가 느슨해져서 구조체가 위험할 수도 있고, 피복재가 파괴되거나 벗겨지는 일도 있을 수 있다. 따라서 온실 시공 및 유지 관리를 위한 주요 부재의 변형 제한이 필요하므로 보, 도리, 서까래, 트러스, 기둥에 대한 변형제한 기준을 제시하였다.

Abstract ▼

In this study, we researched to find out optimal and economical structure design method for greenhouse built in reclaimed land and inland area. In the first paragraph, weight load of plants and cultivation systems applied to greenhouse structure was analyzed. The maximum weight of paprika was 5.48kg

In this study, we researched to find out optimal and economical structure design method for greenhouse built in reclaimed land and inland area. In the first paragraph, weight load of plants and cultivation systems applied to greenhouse structure was analyzed. The maximum weight of paprika was 5.48kg/㎡, and tomato was 7.50kg/㎡. That was estimated because tomato cultivation period was longer and weight per fruit was heavier than paprika. In the case of truss structure greenhouse like Venlo type greenhouse, weight of hanging bed for plants cultivation should be considered with plants weight additionally. The weight of paprika cultivated with hanging bed was analyzed as 26.9kg/㎡, and that of tomato was 29.7kg/㎡.
In the second paragraph, greenhouse design methods used by domestic organizations, overseas countries and others was compared and analyzed. As results, significant differences in calculation results were found in the case of domestic design methods, whereas adoption of foreign countries design methods also shows some disadvantages. Accordingly, in this research, wind load calculation is adjusted proper to greenhouse, snow load was calculated with higher standard than architecture structural design standard(KBC2010 code) for the sake of safety to improve stability of greenhouse. And allowable stress design was selected with 1.5 of safety ratio, and weighted ratio of short term loading was neglected. To secure structural safety of greenhouse following unusual climate changes, wind speed and snow cover depth of natural disaster resistance design standard were calculated. We suggested designs of wind speed and snow depth for total of 172 regions including 161 administrative districts such as cities and counties, and 11 additional regions such as Chupungnyeong, Daegwallyeong, and others.
In the third paragraph, wind tunnel was used to find out wind force coefficient of various single span type greenhouse, and CFD(Computational Fluid Dynamics) was used to find out that of various multi span type greenhouse. Wind tunnel test was performed with various types of single span greenhouse, which were even span roof type, one side roof type, three-quarter type, arch roof type, sharpened top arch type, and wide span arch type. And tested with parameter of the angle of curved roof gradient, which was changed from 22 to 32° with 2° gap. CFD analysis was performed with 3types of multi span greenhouse, which were Venlo type, wide span type, and 1-2W type. And analyzed with the radius of curvature parameter, and 4types(2, 4, 6, 8 roofs) of the number of roof with 1-2W greenhouse and 6 types(2, 4, 6, 8, 12, 16 roofs) of that with Venlo greenhouse. The length was set 60m for the same, respectively.
In the forth paragraph, greenhouse construction and management guideline suggested. Because soils in reclaimed lands nearby coastal areas have much higher salinity and moisture content than soils in inland area, parts of greenhouses embedded in such soils are exposed to highly corrosive environments. Owing to the accelerated corrosion of galvanized steel pipes for substrucrture and structure of greenhouses in saline environments, repair and reinforcement technologies and efficient maintenance and management for the construction materials in such facilities are required. In this study, we measured the corrosion rates of the parts used for greenhouse construction that are exposed to the saline environment to obtain a basic database for the establishment of maintenance and reinforcement standards for greenhouse construction in reclaimed lands with soils with high salinity. Greenhouse foundation and timber pile built in reclaimed land increased over time, irrespective of the interior and exterior of the upon investigation of the ground. It was also found that a weathered zone was located under the fill deposit and sedimentary stratum, and that the soil texture of the entire ground floor consisted of clay mixed with sand, silty clay, and granite gneiss, in that order, regardless of boreholes. In the test greenhouse in reclaimed land, differential settlement appeared partly, amount of surface settlement was 1.0~7.6mm totally in the greenhouse. Deformation of greenhouse materials could caused secondary damage, deformation limit of truss, purlin, rafter, column was suggested.