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- 저자 : 김현환(Kim H.H.) (검색결과 38 건)
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식물공장 케일 생육장치 개발과 수경재배 조건에 따른 생육 구명
김현환 ( H. H. Kim ),허정욱 ( J. W. Heo ),이공인 ( G. I. Lee ),이재수 ( J. S. Lee ),정충렬 ( C. R. Jung ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
식물공장에서 주로 재배되고 있는 상추의 대체 작물로 케일, 방풍 등의 약용작물에 관한 관심이 높아지고 있다. 식물공장은 외부 기상환경으로부터의 영향을 받지 않으면서 작물을 생산할 수 있는 시설과 작물재배 환경 등 생육조건을 갖춰야 하므로 초기투자비용이 유리온실 등 다른 유형의 원예시설보다 높은 시설비로 경제성이 문제가 되고 있다. 이러한 문제점의 해결방안으로 케일은 기능성 작물로의 가치가 인정되어 시설원예 또는 노지작물로 일정한 면적에서 재배되고 있다. 이러한 케일을 식물공장에서 수량 및 기능성 성분 증진을 위한 광 환경조건 구명하고자 장치를 구성하여 본 연구를 수행하였다. 식물공장에서 케일 재배를 위해 재배 시스템을 구성하여 생육을 조사하였다. 시험장소는 전주 식물공장연구동 1층에서 케일 재배장치를 구성하여 시험을 수행하였으며, 광측정은 분광광도계(LI-1800, LI-COR, USA)를 이용하여 광량을 분석하였다. 케일생육은 정식 후 2주차 시험개시 38일차에 조사하였으며, 광원은 형광등과 LED 청백 조합으로 설정되었으며, 광강도 220~230 μmol · m<sup>-2</sup> · s<sup>-1</sup>을 유지하였다. 배양액 농도는 야마자키 상추 2.0으로 재배하였다. 케일 잎의 생체 및 건조 무게의 경우 담액경이 분무경보다 무거운 것으로 조사되었다. 잎 길이에서는 분무경이 담액경보다 긴 것으로 조사된 반면 잎 폭에서는 차이가 없는 것으로 조사되었다. 잎자루 길이과 잎의 총길이에서는 분무경이 담애경보다 담액경보다 긴 것으로 조사되었다. 줄기 길이 및 직경에서는 분무경이 담액경보다 길고 큰 것으로 조사되었다. 엽록도에서는 담액경이 분무경보다 높은 것으로 나타난 반면 잎 수에서는 담액경과 분무경 사이에 차이가 없는 것으로 조사되었다.
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김현환 ( H. H. Kim ),김상철 ( S. C. Kim ),고복남 ( B. N. Ko ),이재수 ( J. S. Lee ),이명훈 ( M. H. Lee ),홍영신 ( Y. S. Hong ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
우리나라 딸기재배는 대부분 비닐온실에서 재배하고 있다. 2018년을 기준으로 딸기는 국내 생산량은 181, 894톤으로 중요한 원예 작물로서 농가의 중요한 소득원이다. 해외 딸기 수출도 홍콩, 싱가포르 등 동남아 지역과 일본을 중심으로 ‘16년에 34백만달러에서 ’18년 48백만달러를 달성하여 2년사이에 39.4%가 증가되어 농산물 수출에 중요한 역할을 담당하고 있다. 특히 동남아지역에서 전년대비 말레이시아는 28.9%, 베트남은 50.6%가 증가하였다. 주요 과채류 수출실적으로 파프리카 92.3백만달러 딸기 48백만달러, 토마토 16.8백만달러로 딸기의 비중이 높음을 알 수 있다. 수출 효자종목인 딸기재배는 비닐온실에서 두둑을 만들어 2조식 포복 방식과 고설식 방식으로 재배하고 있다. 딸기 재배형태는 무더운 8월 여름철을 지난 9월 초중순에 정식하여 11월부터 이듬해 5월까지 수확한다. 농가에 따라 재배방식은 다를 수 있으나 여름철인 8월에는 딸기재배 온실창을 모두 닫고 밀폐시킨 후에 고설식 베드의 배지를 태양열로 소독하고 있다. 태양열 소독 시 비닐온실 내부와 제어패널의 온도가 높아지면 제어패널과 온실내 환경제어장치가 오작동 우려가 높다. 본 연구에서는 제어패널의 온도를 하강시킬 수 있는 방안을 모색하기 위해 단동형 비닐온실에서 주로 사용되는 제어패널 가로 600 세로 800 두깨 250mm 철재함으로 제작하였다. 제어패널은 자연환기 처리구, 흡배기팬 처리구, 펠티어(Peltier) 소자로 구성한 냉각장치구 3세트를 제작하여 시험하였다. 시험 목적을 달성하기 위해 제어패널 내부에 800w용 라디에이터를 부착하여 온도조절이 가능토록 하였다. 펠티어 소자는 120w용으로 3개를 제어패널에 설치하여 냉각정도를 파악하였다. 온도 조사는 호보센서로 설치하여 측정하였다. 온실 내 온도가 33℃일 때 라디에이터를 가동시켜 온도를 50℃까지 올리고 냉각 및 배기장치를 가동시킨 결과 자연환기구에서는 40℃ 도달시간이 31분, 35℃ 도달시간은 44분이 소요되었으며, 배기팬 설치구는 40℃ 도달시간이 10분, 35℃ 도달시간은 23분이 소요되고 펠티어 냉각장치 설치구는 40℃ 도달시간이 30분, 35℃ 도달시간은 42분이 소요되었다. 이와같은 결과에서 일반 온실에서는 배기팬 설치가 바람직하고 태양열 소독과 같이 내부온도가 올라간 상태에서는 제어패널의 온도를 하강시키기 위한 냉각방식 도입이 필요한 것으로 판단되었다.
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고설식 딸기재배 온실에서 태양열 소독 시 온실 및 제어패널 내부 온도 조사
김현환 ( H. H. Kim ),고복남 ( B. N. Ko ),이시영 ( S. Y. Lee ),이명훈 ( M. H. Lee ),백정현 ( J. H. Back ),홍영신 ( Y. S. Hong ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
국내 딸기 시설재배면적은 1990년 4,715ha에서 최근 10년간 5,681(‘11)~6,814(’10)ha 범위로 증감이 이루어졌다. 노지재배 면적은 1980년 8,281ha, 1990년 2.142ha, ‘17년에는 124ha 수준으로 급격이 줄어들었다. 딸기 지역별 재배 면적은 ‘17년에 경남이 37.9%로 가장 많고, 다음으로 충남이 20.2%, 전남 13.8%, 전북 11.7% 순이며, 시·군별로는 논산, 진주, 밀양, 담양 등이 딸기 주산지이다. 2017년도 지역별 딸기 품종별 재배 면적을 보면, 경남 지역에서는 여전히 장희가 초촉성재배 단지에서 주품종으로 재배되고 있으나 최근 설향 품종의 재배가 점차 증가하고 있는 추세이다. 2013년에는 전국 딸기재배 면적의 75% 이상을 ‘설향’이 점유하고 있으며, 2015년도 이후에 아리향, 국향 등 신품종이 농가에서 선호도가 높아져 다양한 품종 재배가 당분간 지속될 것으로 보인다. 최근에는 대관령, 태백 등 강원도의 고랭지 또는 준고랭지를 중심으로 여름 딸기의 재배 면적도 늘어나고 있다. 여름 딸기는 전량 수출을 목표로 재배하고 있으나 국내 시장의 수요도 점차 늘어나고 있어 새로운 딸기 작형의 하나로 자리매김하고 있다. 재배형태는 초촉성, 촉성, 반촉성, 조숙, 억제, 노지재배 등 다양하지만, 전체의 97% 이상이 시설에서 재배되고 있다. 2000년대 중반까지 시설재배면적의 70% 이상을 점유하던 반촉성재배 방식에서 최근 초촉성과 촉성재배 등 장기 다수확재배 형태로 빠르게 바뀌어가고 있다. 여기에는 ‘설향’, ‘매향’등 촉성재배가 가능한 국내 품종의 육성과 보급이 큰 역할을 담당하였다. 딸기는 수확 기간이 긴 노동 투입형 작물이기 때문에 타 작물에 비해 비교적 가격이 안정적이다. 딸기온실에서 환기창을 모두 닫고 밀폐시킨 후에 고설식 베드의 배지를 태양열로 소독 시에 비닐온실 내부와 제어패널의 온도가 높아져 온실장치 고장과 사용자재 수명 감소, 제어패널장치 오작동 우려가 높다. 본 조사에서는 고설식 딸기재배 농가에서 여름철 태양열 소독 시 온실 내부와 제어패널의 온도를 파악하여 제어패널 냉각장치 개발을 위한 기초자료로 활용하기 위해 전북 김제 딸기농가에서 호보센서를 8월 13일부터 9월 18일까지 37일간 온실과 제어패널 내부에 설치하여 온습도를 측정하였다. 측정 결과 A농가는 60℃ 이상 일수가 온실과 제어패널 공히 4일 이었으며, 온실 내부보다 제어패널 내부가 약 1시간 10분정도 더 높은 시간을 유지하였다. B농가는 비교적 제어패널이 직사광선을 적게 받도록 설치되어 온실내부가 60℃ 이상 시에도 제어패널 내부온도가 41.8℃로 비교적 잘 유지시키고 있었다. 따라서 제어패널 온도를 40℃ 이하로 관리하기 위해서는 제어패널을 직사광선을 차단시키는 차광재를 사용하거나 태양열 소독 시에는 냉각장치나 환기팬이 작동되도록 하여 제어패널 내부온도를 하강시키는 대책이 필요한 것으로 판단된다.
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토마토 재배시설에서의 방충망 크기별 해충유입 정도 구명
김현환 ( H. H. Kim ),허정욱 ( J. W. Heo ),이공인 ( G. I. Lee ),이재수 ( J. S. Lee ),백정현 ( J. H. Baek ),정충렬 ( C. R. Jung ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
원예시설은 작물생육에 최적인 환경을 조성·유지하는 반면, 해충생육에도 적합한 온·습도 환경으로 해충 침입 시 급속한 작물피해와 2차 병해발생이 우려됨에 따라 해충유입 예방과 방제 기술개발이 필요하여 연구를 수행하였다. 원예시설 내 발생 미소해충류의 유입차단 및 발생억제를 위한 해충 방제용 조명기술 개발하고자 해충유입 경로를 파악하고 적정규격 방충망 구명하고자 방충망 크기별로 공기입자의 환기율을 계산하였다. 방충망은 6종류의 망은 크기별로 잘라 플라스틱 틀에 고정시킨 뒤 광학현미경을 사용하여 방충망 사진을 촬영한 후 이미지 분석 프로그램을 사용하여 실의 직경, 망의 평균 크기 및 최대직경을 계산하였다. 시험 방충망은 시험온실인 충남 부여군 장암면 소재 무농약 토마토 재배 온실에 두 종류의 백색망(0.3 및 0.4 mm)망과 한 종류의 적색망(0.4 mm)을 설치한 후 온실 출입구부터 측창 주변에 8M 간격, 1.5M 높이로 황색 점착트랩을 부착하였고 2주 단위로 교체하였으며 온습도 측정을 위해 10M 거리, 1.8M 높이로 온습도센서를 설치하였음. 경기 안성 농가에는 오이 포장에 충남 부여군 한 농가에 멜론 재배 온실에 무처리 포함 4종류의 집합페로몬 유인제(Koppert, Biobest, ISCA 및 AlphaScent 제품)를 청색 점착트랩에 부착하여 각각 2.0, 1.5M 높이에 설치하여 2주 단위로 교체하였고 교체시마다 시계방향으로 트랩 위치를 변경하였다. 시험 결과로 망 크기가 커질수록 X 및 Y축 양쪽 방향에 있는 망의 평균 크기[L<sub>X</sub> (mm), L<sub>Y</sub> (mm)]는 증가하였고 동시에 망 내 최대 직경(Ø) 또한 증가 경향을 보였다. 백색망의 크기가 커질수록 환기 차단율이 감소됨을 확인하였으며, 3종류의 광원 모두에서 꽃노랑총채벌레의 이동행동을 관찰하였지만 이동률이 낮아 통계 유의차는 없었음.
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김현환 ( H. H. Kim ),허정욱 ( J. W. Heo ),이공인 ( G. I. Lee ),이재수 ( J. S. Lee ),정충렬 ( C. R. Jung ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
식물공장은 외부 기상환경으로부터의 영향을 받지 않으면서 작물을 생산할 수 있는 재배시설과 작물재배 환경 등 생육조건을 갖춰야 하므로 초기투자비용이 유리온실 등 다른 유형의 원예시설보다 높은 시설비가 소요되어 경제성이 문제가 되고 있다. 이러한 문제점의 해결방안으로 식물공장에서 기능성 작물을 재배하기 위한 재배시스템의 필요한 실정이다. 본 연구는 이러한 기능성 재배작물의 재배조건에 관해 연구를 수행하였다. 방풍은 최근 재배면적과 수량이 증가되는 추세이며, 방풍을 약용작물로 가치가 높아지는 추세라고 볼 수 있다. 본 연구에서는 식물공장 방풍재배에 필요한 광원은 작물 생산과 품질, 냉방부하, 운영비 등에 영향을 미치며, 설치비의 상당부분을 차지하므로 저비용 고효율 광원의 개발과 조명시스템을 개발하기 위해 수행하였다. 식물공장 방풍재배용 인공광원 및 조명시스템 개선을 위해 식물공장용 재배장치로 LED조명모듈, LED제어기, 전원공급기, 반사갓, 제어장치를 40W × 1,240L × 34H (mm) 1단으로 광원 높낮이 조절구로 감속기어방식으로 구성하였다. 조명은 LED로 적색, 청색, 백색을 3:2:2 비율로 구성하였으며, 반사갓으로 광원의 효율적인 이용과 외부기기로 제어가 가능하도록 장치를 제작하였다. 광원 종류는 형광등(삼파장), 형광등(삼파장)+적색LED, 형광등(삼파장)+청색LED, 형광등(삼파장)+적색LED+적색로 구성된 조명을 대상으로 광량자속밀도계와 광량자센서(LI-250A, LI-190SA, USA)를 이용하여 분광스펙트럼을 조사하여 하이브리드 광원으로 이용하는데 기본적인 데이터를 조사하였다. 방풍조명장치 광분포도 조사는 10, 20 cm에서 결과가 79% 이상의 균일효과가 나타나 높은 수준의 광균일도 효과로 판단된다.
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