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- 저자 : 고기혁 ( G. H. Ko ) (검색결과 4 건)
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남상운 ( S. W. Nam ),고기혁 ( G. H. Ko ),신현호 ( H. H. Shin ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-
본 연구는 과수재배 시설의 표준화 및 환경조절기술 개발을 위한 기초자료로 제공하는 것을 목적으로 과수재배용 온실의 실태를 조사하여 구조유형과 설계요소를 분석하고, 기상재해에 대한 안전성과 구조 및 환경관리에 대한 개선방안을 검토하였다. 시설재배 면적이 가장 많은 5개 품목 중 주로 제주도에서 재배되고 있는 감귤과 현재 재배온실을 찾을 수 없는 단감을 제외한 포도, 배 및 복숭아재배 온실을 연구대상으로 하였다. 감귤과 포도재배 온실은 꾸준히 증가하고 있으나 저장시설의 발달로 배와 단감재배 온실은 감소하고 있는 추세이다. 앞으로는 비가림 효과가 크고 저장성이 떨어지는 품목을 중심으로 과수재배 온실의 변화가 예상된다. 조사대상 온실 중 배 재배 온실과 복숭아재배 대형 단동온실을 제외하고는 대체로 보급형 온실의 규격을 따르고 있으며, 재배작목별로 특성화된 온실은 없는 것으로 나타났다. 과수재배 온실의 대부분은 농촌진흥청과 농림수산식품부에서 고시한 농가보급형 모델이나 내재해형 모델의 부재규격을 따르고 있었다. 기초는 대부분 콘크리트 기초를 사용하고 있었으며, 배 재배 온실의 경우에는 내재해형 모델보다 두꺼운 단면의 기둥을 사용하고, 강판을 기둥의 하단에 용접하여 매설한 형태의 특수한 기초를 적용하고 있었다. 조사대상 온실의 구조적 안전성을 검토한 결과 대부분 안전하였으나 김천과 천안의 포도재배 온실, 남원과 천안의 복숭아재배 온실에서 적설에 불안전한 것으로 나타났고, 남원의 복숭아재배 온실은 풍속에 대한 안전성도 부족한 것으로 나타났다. 또한 채소재배 온실을 복숭아재배로 전용한 온실의 경우 적설과 풍하중 모두 상당히 불안정한 것으로 나타났다. 과수의 수형, 수고 및 재식간격을 고려하여 과수 재배 온실의 적정규격을 검토한 결과 포도재배 온실은 폭7.0~8.0m, 측고 2.5~2.8m가 적당하고, 배와 복숭아재배 온실은 폭 6.0~7.0m, 측고 3.0~3.3m 정도가 적당한 것으로 판단된다.
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저압 에어포그 노즐을 이용한 온실 냉방설계 프로그램 개발
남상운 ( S. W. Nam ),고기혁 ( G. H. Ko ),성인모 ( I. M. Sung ),서동욱 ( D. U. Seo ),김영식 ( Y. S. Kim ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-
포그냉방 온실의 열평형식과 수분평형식을 이용하여 주어진 설계조건으로부터 에어포그 시스템의 분무수량과 필요환기량을 구할 수 있는 엑셀 프로그램을 개발하였다. 포그시스템의 열평형식은 일반 온실의 열평형식에 실내에 분무된물의 증발에 의한 잠열손실항을 추가하여 구성하였다. 설계조건은 목표온도, 목표습도, 외기온도, 외기습도, 일사량이고, 외기온도, 습도, 일사량은 지역의 과거 기상관측자료로부터 위험율별(TAC, Technical Advisory Committee, ASHRAE 방식) 설계자료를 사용하였다. 온실조건은 바닥면적, 피복면적, 부피, 차광율, 연동수이고, 특성값은 피복재의 광투과율, 열관류율, 작물의 증발산계수, 노즐의 분무수량을 입력하고, 공기의 비열, 비체적, 증발잠열, 수증기압, 습도비, 매개변수 등은 습공기의 특성식을 이용하여 계산한다. 이와 같은 자료를 입력하여 프로그램을 실행하면 목표 실내온도별 분무수량과 필요환기율이 계산되고 원하는 설계값이 출력된다. 자연환기 온실에서는 필요환기율을 만족시킬수 없으므로 실현 가능한 환기율로부터 목표온도를 수정하고 그 때의 분무수량을 설계값으로 취한다. 이를 위해 환기율과 분무수량 및 온도와의 관계를 나타내는 VST(Ventilation, Spray and Temperature)차트를 생성하도록 프로그램을 구성하였다. 프로그램의 사용방법은 다음과 같다. 먼저 입력자료 중 온실조건, 설계조건, DataBase에 해당되는 값을 입력한다. 다음으로 출력값의 목표온도에 해당하는 필요환기율을 검토한다. 자연환기 온실의 가능한 환기율은 측창만 설치된 단동온실에서 분당 0.2~0.6회, 측창과 천창을 설치한 단동 온실은 0.7~0.8회, 연동온실은 0.8~1.1회 정도이다. VST 차트를 이용하여 실현 가능한 환기율로부터 목표온도를 수정한다. 환기율을 증대시킬 수 있다면 목표온도를 더 낮게 잡아도 된다. 수정된 목표온도로부터 필요한 분무수량을 구한다. 개발한 포그냉방 설계프로그램으로부터 목표온도와 습도, 위험율별설계용 외부기상데이터(TAC 1%, 2.5%, 5%)에 따라 필요한 환기율과 분무수량 등의 기본정보를 제공할 수 있는 에어포그 설치 가이드라인을 작성하였다. 포그냉방 설계 기본정보로부터 필요한 노즐의 수와 노즐 설치간격을 구할 수 있는 이론식을 구성하고, 사례조사 및 이론분석을 통하여 노즐의 설치높이를 설정하였으며, 에어포그 노즐의 설치기준을 작성하였다.
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압축공기를 이용한 저압 포그시스템의 온실 냉방효율 분석
남상운 ( S. W. Nam ),성인모 ( I. M. Sung ),고기혁 ( G. H. Ko ),서동욱 ( D. U. Seo ),김영식 ( Y. S. Kim ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-
압축공기를 이용한 에어포그 냉방시스템의 효율적인 이용방안을 도출하기 위하여 저압 에어포그 노즐을 설치한 토마토 재배 온실에서 냉방실험을 통하여 제어방법별로 냉방효율을 분석하였다. 제어방법은 온도제어, 습도제어, 온습도제어, 타임제어로 설정하였다. 냉방효과는 평균 0.7~3.3℃, 최대 4.3~7.0℃를 보였고, 가습효과는 평균 3.5~13.5%, 최대 14.3~24.4%를 보였다. 타임제어 방식이 가장 높은 냉방효과와 가습효과를 보이는 것으로 나타났다. 온습도제어 방식이 온도제어나 습도제어와 같은 단일항목 제어에 비해서는 냉방효과와 가습효과가 높았다. 단일항목 제어에서는 습도제어가 온도제어에 비하여 냉방효과가 높았으나, 가습효과는 온도제어가 습도제어보다 높았다. 타임제어에서는 분무시간이 길수록 냉방효과와 가습효과가 높았지만 큰 차이는 없었다. 비가 내리든가 날씨가 흐려서 일사량이 매우 낮고 습도는 매우 높은 경우와 같이 외부의 기상 조건을 기준으로 시스템의 가동 여부를 판단하고, 에어포그 시스템의 제어는 타임제어로 하는 것이 효율적인 것으로 판단되었다. 에어포그 시스템의 가동 여부 판단기준 설정과 효과적인 타임제어 시간설정을 위해서는 추가적인 실험이 요망된다. 증발냉각 시스템의 냉방효율은 외기의 건습구 온도차에 대하여 실제 냉각온도(외기의 건구온도-냉각된 온도)의 백분율로 표시된다. 하지만 이 방식은 외부 공기가 패드를 통과하면서 냉각되어 실내로 공급되는 팬 앤 패드 시스템에만 적용할 수 있다. 포그 시스템에서는 냉방가능 온도를 대조구 온실의 건구온도와 냉방온실의 습구온도 차이로 하고, 실제 냉각온도를 대조구 온실과 냉방온실의 건구온도 차이로 하여 구하였다. 냉방효율은 평균 8.3~27.3%로 나타나 미국에서 실험한 고압 포그시스템 53%와 저압 포그시스템 43%에 비하여 매우 낮게 나타났다. 이 결과로 볼 때 에어포그의 경우 분무입자의 증발율이 상당히 낮을 것으로 판단된다. 하지만 우리나라와 비슷한 기후조건인 일본에서 실험한 고압 포그시스템의 냉방효율 19.7∼29.5%와 비교하면 본 실험의 타임제어에서 나타난 냉방효율 24.6∼27.3%의 경우는 매우 유사한 결과를 보인다. 이는 에어포그 시스템이 저압이지만 압축공기를 이용함으로써 고압 포그시스템과 비슷한 정도의 냉방효율을 얻을 수 있음을 알 수 있고, 노즐의 막힘 문제 등에서 유리할 것으로 판단된다.
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팬앤패드 증발냉각기와 에어덕트를 이용한 온실의 냉방 및 온도편차 개선 효과
남상운 ( S. W. Nam ),성인모 ( I. M. Sung ),고기혁 ( G. H. Ko ),김영식 ( Y. S. Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
시설재배의 경쟁력 확보를 위해서는 무엇보다도 주년안정생산 기술의 개발이 요구된다. 주년안정생산을 위해서는 겨울철 난방에너지 절감도 매우 중요하지만 여름철 고온극복은 더 중요한 과제이다. 여름철의 온실 내부 기온은 과다 상승하기 때문에 작물의 정상적인 생육이 불가능하므로 작물을 재배하기 위해서는 냉방이 필수적이다. 차광과 자연환기가 가장 일반적인 온실의 고온극복 방법이지만 충분한 냉방효과를 거두기는 어렵다. 냉동기를 이용한 기계적인 냉방은 경제성이 없기 때문에 냉방부하가 작은 야간냉방이나 약광 작물의 재배에만 사용이 한정되고 있다. 증발냉각 시스템은 지금까지 개발된 온실 냉방 방법 중 가장 효율적인 방법으로 알려져 있으며 팬앤패드 시스템과 포그 시스템이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 팬앤패드 시스템은 역사도 길고 온실냉방에서 비교적 많이 이용되고 있으며, 그 효율도 매우 높지만 온실의 온도분포가 불균일하고 설치비와 유지비가 많이 드는 단점이 있다. 온실의 한쪽 벽에 패드를 설치하고 반대쪽 벽에 팬을 설치하여 가동하는 팬앤패드 냉방 온실의 온도편차 문제를 극복하기 위한 목적으로 팬앤패드 일체형의 증발냉각기와 에어덕트를 이용한 온실냉방 시스템을 구성하고 실험을 통하여 냉방성능을 분석하였다. 팬앤패드 증발냉각기의 효율은 1단 가동시 75.7%, 2단 가동시 88.6%로 분석되어 대체로 우수한 것으로 나타났다. 온실의 냉방성능 실험 결과 무차광 조건에서 온실냉방 시스템을 가동할 경우 대조구 온실에 비해서 5.7∼7.6℃정도의 냉방효과가 있으며 차광 조건에서는 7.4∼9.7℃정도의 냉방효과가 있는 것으로 나타났다. 본 시스템을 적용할 경우 여름철 온실의 최고기온을 37℃ 정도로써 외기온 대비 5℃ 이내로 유지할 수 있으며, 적절한 차광을 실시할 경우에는 33℃ 정도에 2℃ 이내로 유지하는 것이 가능하여 고온기 작물재배에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 한편, 본 냉방 실험에서 온실의 온도 분포를 분석한 결과 18m 길이의 온실 내 최대 온도 편차는 차광시 1.6∼1.7℃, 무차광시 2.3∼2.7℃ 정도로 나타났다. 기존의 팬앤패드 시스템 설치 온실에서 실험한 자료와 비교한 결과 본 연구에서 구상한 팬앤패드 증발냉각기와 에어덕트를 이용한 온실냉방 시스템은 기존의 팬앤패드 냉방 온실의 최대 단점인 온도편차를 40∼50% 정도 개선할 수 있는 것으로 나타났다. 본 시스템은 자연환기 상태에서 가동할 수 있으므로 단동 온실에 적용하기가 쉬우며, 팬앤패드 증발냉각기 출구로부터 온실 내 에어덕트 시점까지의 연결덕트 부분을 철저하게 단열하면 냉방성능을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
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