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윤남규 ( Nam Kyu Yun ),김형권 ( Hyung Kweon Kim ),권진경 ( Jin Kyung Kwon ),오성식 ( Seong Sik Oh ),김영화 ( Young Hwa Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
온실에서 환기는 작물의 생육에 적합한 내부 환경의 조성을 목적으로 하며, 환기 시 온실 내부환경은 외부 환경의 영향을 크게 받기 때문에 계절별 환기 목적에 따라 환기설계를 하고 환기를 운영할 때 외부환경의 조건과 환기설비의 용량, 성능 등을 고려하여야 한다. 고온기에는 자연환기 만으로는 충분히 환기목적을 달성하기 어렵기 때문에 강제환기가 필요하며, 저온기에도 열손실 방지를 위한 열회수형 환기장치 등을 활용할 때는 환기팬을 이용한 강제환기 운영이 필요하다. 일반적으로 환기와 차광, 보온 이외의 환경조절 수단이 부족한 단동 비닐하우스에서 고온기 온도조절을 위한 최대 환기와 저온기 습도 및 가스농도 조절을 위한 최소환기 등 필요환기량과 환기팬 용량, 설치대수 등의 환기설계 요인을 계산하고, 환기 수행 시 온실내부 열환경의 변화를 추정하기 위한 프로그램(GreenVent)을 작성하였다. 프로그램의 필요환기량은 일사량과 내외부 온도차 등을 고려한 열평형 방정식을 이용하여 계산하고, 실제 환기량의 추정은 체적교체법을 이용하여 계산하되, 작물이 위치하는 높이 1m 내외에서의 환기량은 작물군락 등의 영향으로 전체 환기량 보다 약 20% 정도 적게 가정하여 추정하였다(2015, 농촌진흥청, 온실환경설계기준(안)). 환기에 의한 온실 내부의 열환경 변화 계산은 열평형 및 질량평형 방정식을 이용하여 추정하였다. 환기량 및 열환경 계산과 지역별 비교를 위한 단동 비닐 하우스의 규격은 폭 8.2m, 높이 3.9m, 측고 1.6m, 길이 45m, 측창 폭 1.2m로 바닥면적은 369㎡인 내재해 형 규격 단동온실 10-단동-4를 적용하였다. 이렇게 개발된 온실 환기 계산 프로그램을 이용하여 지역별 고온기 환기에 따른 단동온실의 환기량과 열환경을 계산하여 비교함으로써 단동온실의 환기설계 및 열환경 개선을 위한 자료로 활용하고자 한다.
기능성 필름의 광투과율에 따른 유리온실의 에너지절감 효과 추정
윤남규 ( Nam Kyu Yun ),김형권 ( Hyung Kweon Kim ),권진경 ( Jin Kyung Kwon ),오성식 ( Seong Sik Oh ),김영화 ( Young Hwa Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
유리온실에 부착하여 적외선 영역의 광을 선택적으로 차단함으로써 고온기 냉방부하 및 저온기 난방부하를 절감할 수 있는 기능성 필름을 선택하기 위해 70% 이상의 가시광 투과율을 가진 10종의 기능성 필름에 대한 파장대별 광투과율을 측정하였다. 실험에 사용된 10종의 기능성 필름 중 6종은 현재 시중에 판매되고 있는 제품으로 공시 광투과율이 70%로 낮으므로 제조업체와 협의하여 광투과율이 75%인 제품 1종과 80%인 제품3종을 추가로 제작하여 각각의 광투과율을 측정하였다. 또한 이들 필름을 부착한 유리온실의 냉방부하와 난방부하를 계산하고, 연간 에너지 소비량을 비교함으로써 에너지 절감 효과를 비교·분석하였다. 기능성 필름 종류별 광투과율 측정 결과, 가시광(400~700nm) 투과율은 67.2%~86.5%이고, 자외선(380~400nm) 및 근적외선(780~3,000nm) 투과율은 각각 4.7%~39.6% 및 8.3%~41.9%이었다. 동일한 실험에서 유리의 경우 영역별 광투과율은 가시광 92.1%, 자외선 86.3%, 근적외선 82.6%이었다. 이들 10종의 기능성필름을 투광성과 단열성을 기준으로 3가지 유형으로 구분하고 각각의 유형에 속한 샘플들 중 가장 우수한 특성을 가진 것을 선발하여 유형별 기능성 필름 3종을 선정하였다. 기능성 필름의 유형은 가시광 투과율이 높은 투광형(가시광 투과율 86.5%, 근적외선 차단율 72.5%), 근적외선 차단율이 높은 단열형(가시광 투과율 77.3%, 근적외선 차단율77.4%), 가시광 및 근적외선 투과율이 각각 투광형과 단열형의 중간 정도인 일반형(가시광 투과율 75.9%, 근적외선 차단율 78.0%)으로 구분하였다. 이 3가지 유형의 기능성 필름을 부착한 유리온실의 냉방부하와 난방부하를 계산하고, 필름을 부착하지 않은 일반 온실과 비교함으로써 각각의 에너지절감 효과를 추정하였다. 지역별 비교를 위해 2019년 수원, 춘천, 강릉, 대전, 전주, 광주, 대구, 부산, 제주 등 전국 9개 지역의 전천일 사량, 기온 등의 기상자료를 이용하여 측고 5m인 벤로형 유리온실 1ha의 냉방부하 및 난방부하, 연간 에너지 소비량을 계산하였다.