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온실 내 수분 수집 및 과습 예방을 위한 차광망 표면성질 기초 연구
이태석 ( Taeseok Lee ),유영선 ( Youngsun Ryou ),김형권 ( Hyungkweon Kim ),김영화 ( Younghwa Kim ),오성식 ( Sungsik Oh ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
우리나라 시설원예 재배면적은 약 53,000ha로써 그 중 70%가 무가온 재배 온실이다. 무가온 온실은 가온 온실에 비해 상대습도 조절이 용이하지 않아 과습으로 인한 병해 발생 예방이 어렵다. 무가온 온실에서 동절기 야간, 새벽에 상대습도가 100%를 초과하게 되면 안개 및 결로가 발생하고 작물체에 결로가 생기면 곰팡이병 등의 습해를 유발한다. 1970년대부터 물이 부족한 지역에서 안개바람으로부터 물을 수집하는 방법에 관한 연구가 제시되고 있는데, 이는 나미브 사막의 딱정벌레가 안개로부터 물을 수집하여 마시는 행동을 관찰하고 모사한 것이다. 현재 캐나다에서는 안개가 자주 발생하는 지역에 ‘Fog Cather’라는 그물망을 설치해 물을 수집하고 식수로 활용하고 있다. ‘Fog Cather’는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 그물로 농업시설에서 쉽게 볼 수 있는 차광망(shade cloth)이다. 따라서 차광망을 활용한 과습예방장치를 제작하여 과습한 온실 내 안개를 제거하고 작물체에 발생하는 결로를 줄이기 위한 방법 중 하나 이용할 수 있을 것 판단되며, 이러한 과습예방 장치 제작을 위해 차광망 표면성질에 따른 수분응축량 및 수분배출량을 조사하였다. 시험방법은 발수성 시험방법(KS K 0590)을 참고하여 응용하였다. 11cm×11cm 시편을 제작하고 시편에 전면 친수코팅, 가로패턴(1cm, 0.5cm 간격) 친수코팅, 세로패턴(1cm, 0.5cm 간격) 친수코팅, 격자패턴(1cm, 0.5cm 간격) 친수코팅을 하였다. 각 시편에 가습기(분무량 800cc/h)를 이용하여 2분간 물을 뿌려준 후 시편의 증가한 무게(수분응축량), 시편에서 떨어진 물의 양(수분배출량)을 측정하여 비교하였다. 수분응축 및 배출량이 1g 이하로 매우 작은 값이기 때문에 3반복 시험 후 분산분석(일원배치법)으로 시험 결과의 타당성을 분석하였다. 시험 결과 시편을 그대로 사용하였을 경우(소수성)수분응축량은 0.98g, 수분배출량은 0.31g 이었고, 전면 친수코팅 시에는 수분응축량 0.75g, 수분배출량 0.63g으로 시편에 맺히는 물의 양은 적었으나 배출량이 증가하였다. 격자패턴 간격에 따라서는 격자패턴 간격에 좁을수록 수분응축량 및 배출량이 증가하는 경향을 보였다.
박민정 ( Minjung Park ),유영선 ( Youngsun Ryou ),강태경 ( Taegyoung Kang ),장재경 ( Jaekyung Jang ),문종필 ( Jongpil Moon ),이태석 ( Taeseok Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
국내 시설원예단지를 중심으로 오염지하수 및 염지하수로 인해 EC, 염분, 중탄산 등 수질기준을 초과하여 역삼투압법 공정을 이용한 정수장치를 사용하는 농가가 증가하고 있다. 역삼투압법을 이용할 경우에는 정수와 농도가 높아진 농축수로 분리되며, 이때 농축수는 정수의 약 2~3배 많게 배출된다. 이러한 농축수의 재처리를 통해 부산물 및 물을 생산한다면 추가적인 농업용수 확보가 가능하고 부산물을 활용할 수 있다. 본 연구에서는 농축수를 이용하여 부산물을 결정화하기 위해 농축수 분무방식에 따른 결정화 요인시험을 수행하였으며, 온풍기, 필터 등으로 구성된 직사각형 챔버 내에서 분무방식(초음파, 노즐)에 따른 결정화 정도를 3반복으로 수행하였다. 내부온도 50℃, 농축수 농도(3.5%, 7%)에 따라 1시간 동안 분무하였을 때 분무위치로부터 거리에 따른 결정화 정도를 분석한 결과는 다음과 같다. 초음파 분무 시, 농축수의 농도가 높아질수록 결정화는 시간당 약 3.2배 더 많이 이루어지는 것으로 나타났으며, 분무 위치로부터 거리가 멀어질수록 결정화 양이 적어지는 것으로 나타났다. 미세한 분무입자로 인해 증발되는 시간은 빠르나 결정화 입자도 작아 필터를 통해 걸러지지 않고 통과되는 것으로 나타났다. 노즐 분무 시, 농축수의 농도가 높아질수록 결정화는 50 cm 이내의 거리에서 약 2.2배 더 많이 이루어졌으며, 60 ~ 200 cm 거리에서는 약 1.1배로 비슷한 양이 측정되었다. 이는 염수의 밀도로 인해 앞쪽에서 결정화가 대부분 일어나 떨어지기 때문인것으로 판단된다. 초음파 및 노즐 분무 모두 결정화 입자가 기류를 통해 이동하면서 필터를 지나 열교환부로 이송되는 것으로 나타나, 챔버 길이를 연장하여 결정화된 입자가 충분히 떨어지고 내부거름막을 추가하여 결정화입자를 충분히 제거한 후 수증기만 열교환부로 이동할 수 있도록 장치의 설계보완이 필요한 것으로 나타났다.
윤용철 ( Yongcheol Yoon ),서원명 ( Wonmyung Suh ),유영선 ( Youngsun Ryou ),이성현 ( Sunghyoun Lee ),배용한 ( Yonghan Bae ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-
본 연구는 온실 운영에 필요한 전력량을 확보함으로서 온실경영비 절감을 목적으로 우선 태양광발전시스템을 온실의 인접한 건물의 옥상에 설치하여 기상상태에 따른 발전량을 실험적으로 검토하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 실험기간 동안 최저온도는 각각 0.4~34.1 -6.1~22.2 및 -14.1~16.7℃ 정도의 범위에 있었다. 실험기간동안(2008. 12. 01~2009. 05. 31) 일사량의 최대, 평균 및 최소 값은 각각 약 28.8MJㆍm<sup>-2</sup>, 14,9MJㆍm<sup>-2</sup> 및 0.6M Jㆍm<sup>-2</sup> 정도였고, 일일 전력량은 각각 약 5.2kWh, 2.5kWh 및 0kWh 이었다. 그리고 누계 일사량과 전력량은 각각 약 2,594.7MJㆍm<sup>-2</sup> 및 463.7kWh 정도이었다. 농가에 보급되고 있는 개폐기의 소비전력은 제작회사에 따라 다소 차이가 있지만, 주로 대당 50W 정도이다. 1-2W 온실 2연동의 경우, 온실 한 동에 일반적으로 10개 정도의 개폐기가 필요하고 일일 개폐시간을 중부지방을 기준으로 1시간(농촌진흥청, 2008a) 정도로 산정하면 개폐기 작동에 필요한 전체 전력량은 0.5kWh이다. 따라서 평균전력량 2.5kWh 정도이면 개폐기 작동에는 충분한 것으로 판단된다. 그러므로 본 실험의 경우, 실험에 사용된 어레이 면적을 1/5(1.5㎡) 정도로 감소시켜도 충분할 것으로 판단된다. 또한 온풍난방기의 소비전력도 재배면적, 설정온도 및 연료소모량 등에 따라 다양하지만 소비전력 0.5~12.0kW(20,000~350,000kcalㆍh<sup>-1</sup>) 정도가 일반적이다. 전국(강원, 중부 및 제주지역)을 대상으로 하고, 채소, 화훼 및 과수재배용 온실 기준으로 온풍기 연간 작동시간을 보면, 약 300~850시간인 것으로 보고되어 있다(농촌진흥청, 2008a). 이를 기준으로 연간 난방기간을 지역과 작목에 관계없이 약 170일로 보면, 일일 난방기의 작동시간은 약 1.8~5.0시간이다. 따라서 일일 소비전력량을 계산해 보면, 0.9kWh(0.5kW×1.8h)~60.0kWh(12.0kW×5.0h) 정도이다. 따라서 본 실험에 사용된 시스템의 평균값을 기준으로 보면, 온풍기의 용량 및 작동시간이 작은 경우 (제주도, 채소재배)는 충분하지만 큰 경우는 부족한 것으로 나타났다. 온풍기의 용량이 큰 경우, 어레이 면적이 현재의 약 3배인 약 21㎡ 정도이면 평균 전력량으로 충분할 것으로 판단된다. 여기서는 안전을 고려하여 평균 전력량으로 비교하였기 때문에 축전지와 인버터 등을 설치하면 전력 손실이 발생되지만, 실제로 개폐기와 온풍 난방기에 소요되는 전력량을 얻기 위해서는 앞에서 제시한 어레이 면적보다 다소 감소할 것으로 판단된다. 이와 같은 내용은 좀 더 면밀한 분석을 실시한 후, 경제성 분석도 하여야 할 것으로 판단되지만, 이 부분에 대해서는 1년 정도 실험을 실시하고 추후에 보고할 예정이다. 어레이의 온도가 높아지는 한 여름철에는 일사량에 비례해서 발생 전력이 증가하지 않은 것으로 나타났지만, 현재까지 실험결과로 보면, 두 인자 간에 상관계수가 0.84정도로 상관관계가 높은 것으로 나타났다.
강연구(Kang, Younkoo),김영화(Kim, Younghwa),유영선(Ryou, Youngsun),김종구(Kim, Jongkoo),장재경(Jang, Jaekyoung),이형모(Lee, Hyoungmo) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
Underground air is a special energy source in Jeju and distributes lava cave, pyroclastic, open joint, and crushing zone. A possible area to utilize underground air is 85% of Jeju except to the nearby area of Sambang Mt. and 25m high coastal area from sea level. In Jeju, underground air is used for heating agricultural facilities such as greenhouse cultivated mangos, Hallbong and mandarin orange, pigsty, mushroom cultivation house, etc. and fertilizing natural CO₂ gas by suppling directly into agricultural facilities. But this heating method causes several problem because the underground air has over 90% relative humidity and is inadequate in heating for crops. Mangos are the most widely grown tropical fruit trees and have been cultivated since 1993 in Jeju. In Jeju, the cultivating area is about 20ha and amount of harvest is 275ton/year in 2010. In this study, the heat pump system using underground air as heat source was installed in mangos greenhouse which area is 495m². The capacity of heat pump system and heat storage tank was 10RT, 5ton respectively and heating effect and heating performance of the system were analysed.