온실 설비작동용 태양광발전시스템의 발전성능 분석(Ⅱ)

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^-2, 14,9MJㆍm^-2 및 0.6M Jㆍm^-2 정도였고, 일일 전력량은 각각 약 5.2kWh, 2.5kWh 및 0kWh 이었다. 그리고 누계 일사량과 전력량은 각각 약 2,594.7MJㆍm^-2 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^-1) 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.

설정온도별 잉여 태양에너지 산정

윤용철 ( Yongcheol Yoon ),서원명 ( Wonmyung Suh ),배용한 ( Yonghan Bae ),권순주 ( Soonjoo Kwon ),임재운 ( Jaewoon Leem ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

본 연구에서는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지를 분석하고, 또한 태양에너지의 적정 축열시스템 설계의 기초자료를 축척할 목적으로 수행하였으며, 표준기상년(TMY: Typical Meteorological Year) 데이터를 이용하여 온실 형태별 설정온도를 변화시켜 잉여 태양에너지 및 소요 난방에너지 변화의 경향을 분석하였다. 동일한 설정온도에서의 잉여태양에너지나 소요 난방에너지를 분석할 경우, 지역이나 온실종류에 따른 에너지의 량을 상대적으로 검토할 수는 있지만, 설정온도의 변화에 따른 에너지의 검토는 불가능하다. 이에 주·야간 설정온도 및 환기설정온도는 각각 2.0℃간격, 3단계로 변화시켰으며 주·야간 온도 중 하나는 일정하게 유지하고 다른 하나를 변화시켰을 경우에는 2.5℃간격, 4단계로 하였다. 온실형태는 07-자동화-1형 및 08-자동화-1형과 07-단동-1형 및 07-단동-3형이며 대상지역은 제주, 광주, 수원으로 하였다. 주·야간 설정온도를 단계별로 증가시킨 경우, 온실형태와 지역별로 잉여 태양에너지는 최대 2.0∼6.9%정도 증가하여 그 증가폭은 미미하지만 다소 완만히 증가함을 알 수 있었다. 그리고 소요 난방에너지는 최대 29.7∼50.0%정도 증가하여 잉여 태양에너지의 증가율 보다 훨씬 큰 폭으로 증가하였다. 환기 설정온도를 단계별로 증가시킨 경우, 자동화 온실은 지역별로 잉여 태양에너지는 최대 -9.9%∼-35.8%정도로 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 단동형 온실은 지역별로 최대 -5.1%∼-13.4%정도로 감소하는 것으로 나타나 자동화 온실에 비해 감소의 폭이 상대적으로 작았다. 또한 소요 난방에너지는 온실형태 및 지역별로 다소 증가하거나 감소하는 경우도 있었지만, 그 영향은 아주 미미한 것으로 나타났다. 주간의 설정온도만 단계별로 증가시킨 경우, 잉여태양에너지는 온실형태와 지역별로 뚜렷한 변화의 경향을 알 수 없었다. 그러나 소요난방에너지의 경우, 온실형태와 지역별로 최대 14.3∼27.9%정도 증가하는 것으로 나타났다. 야간의 설정온도만 단계별로 증가시킨 경우, 잉여 태양에너지는 주간의 설정온도를 변화시킨 경우와 마찬가지로 온실형태와 지역별로 뚜렷한 변화의 경향을 알 수 없었다. 그러나 소요 난방에너지의 경우, 온실형태와 지역별로 최대 40.2∼66.4%정도 증가하는 것으로 나타났다.

전기 방열기가 온실의 난방에 미치는 영향

윤용철 ( Yongcheol Yoon ),서원명 ( Wonmyung Suh ),임재운 ( Jaewoon Leem ),권순주 ( Soonjoo Kwon ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

오늘날 화훼농민들의 공통적인 당면과제는 고품질 화훼의 다수확과 온실 난방비 절감에 있다. 현재 우리나라의 화훼 농가에서는 동절기 작물을 재배하기 위하여 온풍난방기, 라디에이터, 온수난방, 태양열난방 시스템등을 사용하고 있다. 농가소득을 위해서는 고가의 난방비 부담을 줄이고 병충해 및 질병을 미연에 방지하는 것이 절대적으로 필요하다. 국내 소요 및 수출증대를 위하여 온실난방 에너지 절감 대책이 매우 시급한실정이다. 고품질의 국화를 안정적이며 다기작 주년 생산체제로 생산하기 위해서는 생산비의 절감이야 말로 경쟁력을 향상시키는 첩경이기 때문이다. 본 연구는 경상대학교 교내에 설치되어 있는 1-2W형(길이 20m, 폭11m) 비닐온실에 전기 방열기를 설치하여 국화 재배온실의 난방효과를 검토 하였다. 실험기간동안 최고, 평균 및 최저 외기온은 각각 -3.8∼21.3℃, -5.2∼16.1℃ 및 -12.5∼14.4℃ 정도의 범위로 나타났으며, 온실내 평균상대 습도는 각각 43.5∼98.6% 및 35.2∼100%로 나타났다. 12월부터 2월까지 최저 외기온은 대략 -5.0∼-10.0℃ 전후로 나타났다. 야간의 경우 방열기 직하부의 엽온이 방열기 중간 지점에서 측정한 엽온보다 크게 2∼3℃정도 높게 나타나거나 또는 미미하지만 약간 높게 나타나는 경향이 있었다. 근권부의 경우, 직하부나 중간 지점에서의 온도 차이는 거의 없는 것으로 나타났고, 근권부의 최고온도와 기타 최고 온도의 발생 시점을 보면, 약 2시간정도의 지체 현상이 있음을 알 수 있었다. 그리고 실험기간동안 난방에 소요된 총 소비전력량, 공급에너지 및 총 난방비는 각각 2,800kWh, 2,408,000kcal 및 112,000원 정도였다. 화석연료인 경유로 난방 할 경우 총 난방비는 224,500원 정도였다. 방열기를 이용하여 난방 할 경우, 난방비를 약 50%정도 줄일 수 있을 것으로 판단되었다. 앞으로 방열기를 이용한 온실의 난방의 경우, 난방효과 및 경제성 등을 좀 더 정확히 검토하기 위해서는 방열기가 작물의 생육에 미치는 영향, 방열기의 설치 간격, 높이 등에 대한 검토가 병행되어야 할 것으로 판단된다.

온실내 잉여 태양에너지 산정(Ⅱ)

서원명 ( Wonmyung Suh ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ),유영선 ( Youngsun Ryou ),이성현 ( Sunghyoun Lee ),배용한 ( Yonghan Bae ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

본 연구에서는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지를 분석하고, 또한 잉여 태양에너지를 축열 할 적정 축열시스템 설계의 기초자료를 축척할 목적으로 두 가지 온실형태에 대해서 잉여 태양에너지를 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 두 종류의 TMY 자료를 검토 결과, 자료에 관계없이 월별이나 연간 온도나 일사량의 특성 치만으로는 지역 간의 뚜렷한 차이점을 발견하기가 쉽지 않다. 특히 온실과 같은 구조의 경우, 난방에너지가 동절기에 집중되는 관계로 가급적 짧은 시간 간격별로 열적 평형상태를 분석하여, 일별, 월별, 그리고 전체 작물 재배기간 동안의 열적거동을 살펴보는 것이 에너지 관리측면에서 합리적일 것이라 판단된다. 1-2W형 온실의 경우, 지역에 관계없이 설정온도나 환기조건을 동일하게 하였지만, 온실에서 작물의 광합성 및 증발산 형태로 소비되는 에너지를 비롯하여 주야간의 난방 설정온도, 커튼의 유무 및 보온효과, 특히 고온 장애 극복이나 최적 재배 온도에 맞추기 위해서 과연 어느 정도의 온도를 환기 설정온도로 할 것인가에 따라 잉여 태양에너지의 규모가 크게 변할 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 난방열 측면에서는 수원의 1,337.2GJ 에 비해, 광주와 제주는 각각 1,18.1GJ 및 768.5GJ 로서, 수원지역 대비 광주지역은 76.1% 제주지역은 57.5%에 불과함을 알 수 있다. 한편 잉여열의 측면에서는 수원의 1,186.8GJ 에 비해, 광주와 제주는 각각 1,315.0GJ 및 1,339.85GJ 로서, 수원지역 보다 광주지역은 11% 제주지역은 13% 정도 크다는 것을 알 수 있다. 또한 온실 내에서 흡입되는 태양광의 양을 비롯하여 온실에서 작물의 광합성에 이용되거나 열복사나 피복표면 대류열 등으로 손실되는 열량 역시 지역별로 현저한 차이가 있음을 알 수 있다. 단동온실의 경우, 각 월별에 따라 에너지 수지가 상당한 차이를 보였지만, 계절 전체적으로는 온실의 총에너지 투입량의 85.0%가 태양에너지이고 난방에 의한 에너지 투입량은 전체에너지의 15.0%에 불과하였다. 한편 온실에 투입된 에너지가 작물의 광합성이나 증발산 등에 이용되는 기타 26.4%를 제외한 너머지 73.6% 중에서 44.2%가 온실의 표면을 통해 복사열 형태로 빠져나가는 것을 알 수 있고, 또한 환기 등으로 제거되는 열량, 즉 잉여 태양에너지 형태를 띠는 것이 전체 에너지 손실량의 25.2%임을 알 수 있다. 난방 소요량은 12월에서 익년 2월까지 3개월 동안에 총 난방 에너지의 67.6%가 집중되는 반면에 같은 기간 동안에 잉여 태양에너지는 연간 총량의 19.4%에 불과하므로 잉여열을 온실난방으로 직접 전환하는 데 제한적 여건임을 알 수 있었다. 단지, 12월부터 익년 2월까지 3개월 동안의 불리한 상황 하에서도 난방열의 28%(12월)에서 85%(2월)정도를 잉여열로서 보충할 수 있었다.

태안 시설원예단지의 환경조절 계획

서원명 ( Wonmyung Suh ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ),허해준 ( Haejun Heo ),곽철순 ( Cheulsoon Kwak ),배용한 ( Yonghan Bae ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

본 연구에서는 태안지역에 조성될 온실의 냉ㆍ난방, 환기, 탄산가스, 환경제어시스템, 및 신재생에너지 등에 대하여 이론적으로 검토하고, 또한 냉ㆍ난방 및 환기를 중심으로 환경조절과 설비계획에 대하여 검토하였다. 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 태안지역의 30년 기상자료(1979. 1~2008. 12)를 검토한 결과, 최저 외기온은 2001년 1월 7일에 발생하였으며 -18.7℃였고, 최고 외기온은 1994년 7월 24일에 발생하였으며 36.7℃로서 최대난방부하는 39,011MJ/h(2001년 01월 14일 22시)로 나타났으며, 최대냉방부하는 88,562MJ/h(2001년 08월 16일 15시), 최대환기열량은 138,639MJ/h(2000년 09월 04일 14시)로 나타났다. 최대난방부하를 이용하여 온수난방기의 용량을 산정해보면, 약 11,702,000kcal/h정도였고, 10ha 온실에 대하여 온수난방기 설치비용을 산정하면 약 22억원 정도였다. 수직형 지열히트펌프를 설치하는 것으로 가정하여 총 소요 냉동톤이 약 3,000USRT로서 200USRT×15대 정도 설치하여야 하는 것으로 나타났다. 이 모델의 가격이 134,200천원/대 인 점을 고려하면, 시공비 및 부대 시설비를 제외하고 히트펌프의 총 가격만 약 20.13억원정도 소요될 것으로 조사되었고, 시공비 및 부대 시설비를 포함하여 총 공사비는 약 170억원정도 소요될 것으로 조사되었다. 평판형 태양열 집열기의 경우, 10%(바닥면적 1ha 기준)만 부담할 경우, 집열기의 집열면적은 324 ㎡ 정도였고, 총비용은 약 3억원 정도 소요되는 것으로 조사되었다. 평판형 태양열 집열기의 경우, 10%(바닥면적 1ha 기준)만 부담할 경우, 집열기의 집열면적은 324 ㎡ 정도였고, 총비용은 약 3억원 정도 소요되는 것으로 조사되었다. 냉방의 경우, 에어쿨 2축 펌프를 3,000평에 설치할 경우, 총 소요비용은 약 1억 2천만원정도 소요될 것으로 조사되었다. 냉각에 사용되는 것은 터보연무기로써 3,000평에 설치할 경우, 약 1억원정도 소요될 것으로 나타났다. 태양열 이용시 손익분기점은 태양열 이용률을 10, 20, 50 및 100%로 가정할 경우에 20년이 경과한 경우에 비용-편익의 누계가 -19,345만원, -63,493만원, -337,296만원 및 -985,042만원이 되므로 결국 20년이 경과하여도 총 투자비를 회수할 수 없는 것으로 나타났다. 지열 히트펌프 이용률을 10, 20, 50 및 100%로 가정할 경우에 각각 약 4년, 3년, 3년 및 6년 정도로 나타났고, 20년이 경과한 경우에 비용-편익의 누계는 각각 +244,949만원, +667,252만원, +1,635,387만원 및 +1,154,941만원이 되어 지열 히트펌프 이용률이 50%인 경우가 가장 유리하게 나타났다. 태양열과 지열 병용시 손익분기점은 태양열과 지열 히터펌프의 이용 비율을 태양열 10% + 지열 히터펌프 10%, 태양열 20% + 지열 히터펌프 20%, 태양열 50% + 지열 히터펌프 50%로 가정할 경우에 각각 약 10년, 8년 및 11년 정도로 나타났고, 20년이 경과한 경우에 비용-편익의 누계는 각각 +199,398만원, +535,101만원 및 +783,710만원으로 나타났다. 따라서 손익분기점은 태양열 20% + 지열 히터펌프 20%인 경우가 가장 유리하고 비용-편익의 누계는 태양열 50% + 지열 히터펌프 50%인 경우가 가장 유리하게 나타났다.

스마트 팜 온실의 현장조사

이종구 ( Jonggoo Lee ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

우리나라의 경우, 2015년 말 현재 전체 온실면적은 55,015ha정도로서 세계 2~3위를 점하고 있지만, 농가당 온실 면적은 0.6ha정도로 영세하고, 생산성도 선진국인 네덜란드나 이스라엘에 비해 낮은 실정이다. 그리고 최근 농촌에 귀농·귀촌 인구가 증가하고 있지만 기존의 농법으로는 이들 농가가 빠르게 경쟁력을 확보하는데 한계가 있다. 국내 농업은 세계 농업강국들과 겨루기에는 아직 열악한 수준이며, 이를 극복할 수 있는 방안은 결국 생산비 및 노동력 절감, 농산물 품질향상이라고 할 수 있다. 이에 대한 방안으로 최근 ICT/IoT 등을 접목한 스마트 팜 등 융복합 기술의 농업적 이용은 농업경쟁력 확보를 위한 수단으로 매우 중요하게 부각되고 있으며, 정부는 스마트 팜의 보급 확산 정책을 통해 ICT 융복합 기술이 적용된 스마트 팜을 농업현장에 보급하기 위해 노력하고 있다. 농림축산식품부, 농촌진흥청, 농림수산식품교육문화정보원에서 발간한 자료에 의하면, 국내의 스마트 온실을 온실 형태, 경영규모 등으로 7가지로 분류하고 있지만. 고령화로 인한 기기 사용이 미숙하고 스마트 팜 운영 및 교육자료 등이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 우선 이 7가지의 유형별 시설원예 스마트 팜 농가를 대상으로 현재의 애로사항이나 문제점을 개선하기 위하여 현장조사를 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 조사 대상지역은 경남을 포함한 5개 지역이고 대상 농가는 21개이다. 온실형태는 1-2W, 벤로, 아치 및 복숭아형이 각각 9개, 6개, 4개 및 2개이며, 이중 단동과 연동은 각각 5 및 18개 농가이다. 재배작물의 경우, 토마토 및 파프리카가 주종이었다. 제어 방법으로는 대부분 통합제어판과 디지털제어기를 사용하였고, 제어기의 생산국은 국내 및 국어가 각각 16 및 5개 농가였다. 환경조절은 기본적으로 온습도, 풍향 및 풍속, 강우센서, 측천창 자동 개폐기, 환기 및 유동 팬, 일사량, CO₂ 등이었다. 난방방법은 다양하였지만, 전기 및 온수보일러가 주루였고, 히트펌프를 이용하는 농가도 있었다.

‘설향’ 딸기의 생육조사

이종구 ( Jonggoo Lee ),정영균 ( Youngkyun Jeong ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

본 연구는 농작물의 생육 및 환경관련 데이터를 활용하여 온실의 최적 환경 구현을 위한 시스템을 선정하고 생산성 향상에 대한 연구를 위해 경상대학교 기상대에 테스트 베드 딸기 온실을 시공하였다. 테스트 베드 딸기 온실의 길이, 폭, 측고 및 동고가 각각 19.8m, 7.1m, 1.8m 및 3.4m 이고, 바닥면적은 약 140.6m2 정도로써 2중 피복 온실이다. 피복재는 PO필름이며, 1중 및 2중 필름의 두께는 각각 0.1mm 및 0.075mm를 사용하였다. 딸기재배는 고설베드에 양액제어기로 양액을 공급하고, 고설베드의 길이, 폭 및 높이는 각각 13.5m, 0.28m 및 0.92m이다. 재배되는 딸기의 품종은 국내에서 가장 많이 재배되고 있는 ‘설향’이고, 딸기의 정식 간격은 0.16m 이며, 총 800포기 정도를 정식하였다. 딸기의 정식은 2018년 10월 5일에 하였고, 온실 내 건·습구 온도 및 온실 내·외 일사량은 2018년 10월 5일부터 재배 종료 시기인 2019년 5월 31일까지 측정하였다. 건·습구 온도는 직경이 0.81mm인 열전대(Thermocouple, T-type)를 이용하여 2분 간격으로 데이터 로거에 저장하였다. 건·습구 온도는 강제흡출식 복사선 차폐장치를 사용하였고, 일사량은 온실 내부와 온실 인근 건물 옥상에 일사량 센서를 설치하여 데이터로거와 PC를 이용하여 2분 간격으로 데이터를 수집하였다. 건·습구 온도 및 일사량 센서는 온실 길이 및 폭 방향의 한 가운데 설치하였으며, 높이는 고설베드 직상부 이다. 그리고 환기창은 국내의 모기업에서 개발한 계측 및 제어시스템을 설치하여 환기 설정온도와 강우센서를 이용하여 ON-OFF제어로 조절하였다. 환기창의 설정온도는 25∼28℃ 정도의 범위였고, 동절기 보조난방기의 설정온도는 5∼10℃ 정도의 범위로 설정하였다. 딸기의 생육조사는 정식 후, 40일, 80일, 130일, 180일, 210일로 하여 딸기의 초장, 초폭, 관부직경, 엽장, 엽폭, 엽병장을 조사하였고, 당도 및 수확량도 측정하였다. 조사는 4처리구로 하였는데, 처리구는 건·습구 측정센서 직하부 좌우 재배배드에 있는 딸기를 대상으로 하였다. 그 결과는 다음과 같다. 위의 기간 동안 처리구별로 초장, 초폭, 관부직경, 엽장, 엽폭 및 엽병장은 각각 2.5∼14cm, 2.7∼11.4cm, 2.2∼14cm, 0.4∼3.3cm, 0.6∼2.6cm 및 1.6∼7.7cm 정도의 범위였다. 수확량은 재배 총기간 동안 164.3kg이고, 당도는 7.7∼17.7brix 정도의 범위였다. 1∼4처리구별로 생체중은 각각 166.6g, 142.3g, 102.0g, 244.5g 이였고, 건물중은 각각 39.7g, 25.6g, 36.9g, 54.2g 이였다.

농촌지역개발사업의 유형화 및 공간배분에 의한 지역활성화 전략

최영완 ( Youngwan Choi ),김영주 ( Youngjoo Kim ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ),나란희 ( Ranhee Na ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

최근 국토의 효율적인 이용과 농업ㆍ농촌의 다면적 기능 활용이라는 측면에서 농촌지역에 대한 관심이 고조되고 있으며, 정부는 지속적으로 농업ㆍ농촌에 대한 정책 및 다양한 사업을 추진 중에 있다. 이에 본 연구에서는 농촌지역 활성화를 위해 추진되어 왔던 다양한 정책 및 사업의 개별 추진에 의한 비효율적인 문제점을 극복하기 위한 방안으로서, 하나의 농촌공간에서 다양한 사업이 연계될 수 있는 효율적인 방안을 모색하고자 한다. 구체적으로는 아름다운 자연환경ㆍ경관의 보전 및 녹지가 보전될 수 있는 환경보전공간, 농업생산기능의 유지 및 농림업체험을 제공하는 생산기반공간, 지역주민의 생활의 중심기능임과 동시에 도시주민과의 교류 및 레크리에이션을 제공하는 생활중심공간으로 구분하고, 3개 특성공간에 상응하는 각종 사업의 개발 및 유형화, 공간특성을 고려한 사업 구상 등을 통해서 지역활성화 방안을 모색하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 농촌지역의 활성화를 위해서 추진되어 왔던 다양한 정책 및 사업(농촌마을종합개발사업, 농업ㆍ농촌테마공원 조성사업, 전원마을조성사업, 농어촌도로정비사업, 신활력사업, 농촌주거환경개선사업, 녹색농촌체험마을, 농어촌관광휴양단지, 팜스테이, 농촌전통테마마을, 산촌생태마을 조성사업 등)을 중심으로 아름다운 자연환경ㆍ경관의 보전 및 녹지가 보전될 수 있는 환경보전공간, 농업생산기능의 유지 및 농림업체험을 제공하는 생산기반공간, 지역주민의 생활의 중심기능임과 동시에 도시주민과의 교류 및 레크리에이션을 제공하는 생활중심공간으로 구분하였다. 각 사업을 3개 특성공간으로 구분한 결과 대부분의 사업들이 생활중심공간(57%)에 치우쳐져 있고, 특히 환경보전공간(11%)에 대한 지원은 아주 미흡한 것으로 나타났다. 즉, 다양한 사업의 개별 추진에 의한 비효율적인 문제점을 극복하는 방안은 하나의 계획단위지구를 중심으로 다양한 사업이 연계될 수 있도록 사업의 유형화 및 공간구상, 공간특성(생활공간, 생산공간, 환경공간)을 고려한 사업테마를 적용함으로서 지역활성화를 도모할 수 있을 것으로 판단된다.

태양에너지를 이용한 온실의 난방효과 분석

신익수 ( Yiksoo Shin ),여욱현 ( Ukhyeon Yeo ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ),( Hyeontea Kim ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

국내 시설원예 면적은 2010년 말 현대 약 52,000ha 정도 이고, 이중 가온면적은 약 30% 정도로서 최근 가온면적이 약간 증가하는 추세에 있다. 그리고 난방비가 차지하는 비중은 30~50%정도로서 시설원예 농가의 경영이 더욱 위축되고 있는 설정이다. 따라서, 본 실험에서는 난방에너지로 사용할 목적으로 태양열 집열기와 FCU(Fan Coil Unit)를 이용하여 태양에너지를 축열하였다. 평판형 태양열 집열기(KSC002)의 경우, 축열조 용량 및 집열판의 유효면적은 각각 1,500L, 25.01㎡이고, 진공관형 태양혈 집열기(TZ58/2000-25G)의 경우는 축열조 용량 및 집열판의 유효면적이 각각 500L, 7.8㎡이다. 진공관의 경우, 실험 초기에는 자연 순환식으로 이용하였으나 축열 효율을 높이기 위하여 순환펌프(GRUNDFOS, UPS 15-62 130)를 설치하였다. 축열조에 축열된 열은 일몰 직후부터 열 회수용 물을 일정하게 순환시켜 회수하였으며, 순환시킨유·출입수 수온이 같아지는 시점을 저장된 열이 모두 회수된 것으로 하였다. 수온은 온도센서(Thermocouple, T-type)와 Date logger(GL-800)를 이용하여 30초 간격으로 측정하였으며, 순환유량은 유량계(SD-15)를 이용하여 측정하였다. 그리고 FCU은 온실에서 주간동안 환기에 의해 배출되는 에너지, 즉 잉여태양에너지를 회수하여 축열할 목적으로 수행되었다. 실험대상 온실은 유리온실(Wide span)로서 규모는 폭 6.0m, 길이 10.0m, 측고 3.3m, 동고 4.6m이다. FCU으로 회수한 열은 길이 8.0m, 직경 0.6m인 플라스틱 필름을 이용한 약 1,400L 정도의 Water Bag과 용량이 1,000L 정도인 FRP(Fiber Reinforced Plastic) 탱크를 온실 바닥에 설치하여 축열되도록 하였다. 이상과 같이 축열된 태양에너지는 야간에 FCU를 이용하여 난방에 이용할 수 있도록 하였다. FCU에 의한 축열 및 방열은 순환펌프(PH-125W, 20L/min)를 이용 하였으며, 순환유량은 유량계(SD-15)를 이용하여 측정하였다. 그리고 온실 내·외부의 건·습구온도, 유·출입수의 수온은 온도센서(Thermocouple, T-type)와 Date logger(GL-800)를 이용하여 2분 간격으로 측정하였으며, 축열 및 방열시간은 타이머를 사용하였다. 태양열 집열기를 이용한 실험은 2012년 3월 15일~7월 28일 까지 실시하였고, 평판 및 진공관에 의해 회수된 일일 평균 열량은 각각 46,198.7kcal 및 24,252.9kcal 정도이었다. 그리고 FCU의 실험은 3월24일~7월 28일까지 실시하였으며, Water bag인 경우, 실험기간동안 전체 축열 및 방열량은 각각 500,076.3kcal 및 563,070.1kcal 정도였으며, FRP에 의한 축열 및 방열량은 각각 628,901.9kcal 및 603,245.5kcal 정도로 나타났다.

온실내 Rockbed 시스템의 열적거동 분석(Ⅱ)

배용한 ( Yonghan Bae ),서원명 ( Wonmyung Suh ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ),유영선 ( Youngsun Ryou ),이성현 ( Sunghyoun Lee ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

온실의 경우, 난방에 필요한 에너지를 절감하는 것이 절실하다. 따라서 현재까지 난방에너지 절감을 위하여 다양한 방법들이 연구, 이용 및 개발되어 그 결과들을 발표하였다. 그 예로서 온풍난방기 배기열 회수장치, 순환식 수막 시스템, 공기/지하수/지열원 히트펌프, 태양열 집열기, 축열물주머니, 지중축열 등을 들 수 있다. 본 연구실에서는 온실내 겨울철 주간동안 발생되는 잉여 태양에너지를 무가온 온실에 이용하기 위하여 적정 축열시스템 설계의 기초자료를 축척할 목적으로 기 확보한 기상데이터를 바탕으로 지역 및 온실형태별로 잉여 태양에너지를 분석하는 연구를 진행 중에 있다. 따라서 본 연구실에서는 잉여 태양에너지 분석 연구와 병행하여 온실내 자갈 축열시스템(rockbed)을 설계 및 설치하여 축열량을 실험적으로 검토하고자 하였다. 본 보고에서는 시스템의 설계와 설치, 실측된 기초 자료를 소개하고, 추후 시뮬레이션을 통하여 정확한 축열량 등을 보고하고자 한다. 축열 시스템에 사용된 자갈은 강자갈이며 강자갈은 체눈 18×18mm와 16×16mm의 두 종류로 체분류하였기 때문에 자갈의 입경은 18mm미만과 16mm이상 사이에 분포하므로 평균입경은 16,95mm정도이다. 자갈은 세척 및 건조시킨 후, 락베드에 200mm 높이로 층을 나누어 투입하였다. 그리고 락베드 내부에 설치한 온도센서(전면, 중면, 후면)와 풍속을 측정하였으며 계측한 측점은 입·출구의 두 측점을 포함하여 29지점이다. 또한 자갈의 온도를 측정하기 위하여 센서를 설치한 방법은 자갈 내부에 T 타입 열전대 온도센서를 매입한 후, 실리콘으로 마무리 하였다. 온실의 일사량은 실외의 경우, 최고 및 최저는 각각 26.3MJ/㎡ 및 0.65MJ/㎡ 정도였고, 실내에서는 각각 14.8MJ/㎡ 및 0.35MJ/㎡ 정도로서 투과율은 약 53%정도였다. 온실내의 최고, 최저 및 평균온도는 각각 8.5~33.6℃, -8.5~15.4℃ 및 2.1~20.9℃ 정도의 범위에 있었다. 락베드의 입·출구의 온도와 팬의 ON/OFF 작동은 입출구의 온도차가 3℃이상이 되면, ON 상태가 되도록 설정하였다. 락베드에 부착한 유입 및 유출구의 덕트 직경은 25mm이고, 출구 덕트 내의 평균풍속은 18.8m/s로서 덕트 내부를 13개 측점으로 나누어 측정한 값을 평균한 것이다. 실외 수평면 일사량이 각각 18MJ/㎡ 및 15MJ/㎡ 정도일 경우, 락베드에 축열된 열량은 각각 534.5kJ 과 542.5kJ로서 락베드의 단위체적당 축열량은 각각 247.5kJ/㎥ 및 242.8kJ/㎥이었다. 그리고 방열량은 각각 508.3kJ 및 612.8kJ 이었다. 락베드 내에서 계측한 온도는 각 측점위치에 따라 최고 온도가 다소 다른 것을 알 수 있다. 그리고 상하로 크게 흔들리는 것은 온실 천창의 개폐가 30℃에 설정되어 있기 때문이다.