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최만권 ( Mankwon Choi ),류희룡 ( Heeryong Ryu ),조명환 ( Myeongwhan Cho ),유인호 ( Inho Yu ),김승유 ( Seungyu Kim ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-
본 연구에서는 연동온실에 설치되는 기둥-서까래-도리 접합부의 강도, 강성, 연성을 분석하고 그 구조적 성능을 분류하였다. 이를 위해 형식이 다른 두 종류의 접합부(Type A, Type B)에 대해 구조성능 평가 실험이 수행되었다. 실험체 제작에 사용된 강관은 실제 규격과 동일하며, 접합부 실험체는 기둥-서까래-도리의 일부분을 모델링하였다. 실험체 기둥과 서까래 단부의 변위를 측정하기 위해 총 3개의 변위 센서를 설치했으며, 실험하중은 최대용량 5t로드셀이 설치되어 있는 액추에이터를 이용하여 2mm/min 속도로 단조가력 하였다. 설정 최대변위에 도달했을 때 실험은 종료 되었다. 2개의 실험체 대한 모멘트-회전 그래프를 얻었다. 두 실험체는 회전이 증가함에 따라 점점 모멘트가 증가하는 경향을 나타냈다. AISC 규정에서 연결부의 강도는 연결부의 극한한계상태 또는 물리적 실험에 기초해서 결정할 수 있으며, 모멘트-회전 결과가 최대하중을 나타내지 않으면 0.02rad 회전에서 모멘트를 취할 수 있도록 하고 있다. 따라서 본 실험에서 모멘트-회전 그래프에서 최대하중을 나타내지 않아 0.02rad에서의 모멘트를 최대하중으로 결정하였다. Type A와 Type B의 최대모멘트는 각각 335.5kN·mm, 258.6kN·mm으로 Type A가 Type B보다 27% 높은 휨 내력을 나타냈다. 회전강성(Ks=Ms/θs)은 각각 17,305.46, 13,233.59 kN·mm/rad으로 Type A가 Type B보다 24% 컸다. 일반적으로 강구조에서 기둥-보의 접합부 분류는 AISC 360-10 및 Eurocode 3 part1-8에 규정된 방법으로 강접합(full rigid connection), 반강접합(semi rigid connection), 단순접합(simple connection)으로 분류할 수 있다. 온실 접합부의 회전강성과 최대 모멘트는 AISC 규격에서 정한 분석절차에 의해 결정되었다. 분석결과 두 가지 접합부는 휨 모멘트를 전달하지 못하는 단순접합으로 분류되었다.
류희룡 ( Heeryong Ryu ),최만권 ( Mankwon Choi ),조명환 ( Myeongwhan Cho ),유인호 ( Inho Yu ),김승유 ( Seungyu Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
온실뿐만 아니라 다양한 농업시설 또는 건축물 등에 대한 눈 하중 재하장치가 제작, 평가되었다. 본 연구에서는 온실에 눈 하중을 가할 수 있는 장치를 제작하였다. 온실 실험체는 축소모형이 아닌 폭 8.2m, 측고 1.6m, 동고 3.4m의 실제 단동 온실(원예특작시설 내재해형 규격 10-단동-5형)이며, 4개의 서까래에 해당하는 부분을 실험체로 설계하였다. 실험체의 설계성능은 적설 23cm 이며 눈이 쌓이는 과정을 각각의 서까래를 통하여 상정할 수 있도록 재하장치를 구상하였다. 폭 6cm, 높이 50cm, 길이 770cm크기인 박스 형태의 구조물이 하중을 싣는 장치이며 PC판(두께 3mm)으로 제작하였다. 점적호스를 이용하여 이 구조물 내부에 설치된 38개의 셀에 물이 공급되도록 고안하였고 각 셀을 구성하는 격벽의 하단에는 공급된 물이 이동할 수 있는 홀을 설치하여 단위면적에 분(min)당 약 0.3cm/의 눈 하중이 가해지도록 설계하였다. 이 장치는 최대 60cm의 눈 하중을 가할 수 있으며 서까래에 가해지는 눈 하중을 등분포 하중으로 모사하기 위하여 총 40지점에서 연직방향으로 온실 전체 폭에 대하여 균일하게 작용하도록 설계하였다. 서까래와 박스 구조물의 지점별로 설치된 도르래를 통과하는 연속된 와이어는 지점별로 하중이 균일하게 작용하는 역할을 하며 소형 로드셀(300N)을 이용하여 지점별 하중이 균일함을 확인하였다. 이 장치를 이용하여 서까래-도리의 교차 결합 상태를 고려한 온실 구조해석의 검증 등 보다 정밀한 온실 구조성능 평가를 위한 기반자료를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
류희룡 ( Heeryong Ryu ),최만권 ( Mankwon Choi ),조명환 ( Myeongwhan Cho ),유인호 ( Inho Yu ),김승유 ( Seungyu Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
온실 내부로 투과되는 태양광은 식물의 광합성뿐만 아니라 내부 기상환경에 영향을 미치는 중요 인자이다. 온실 내부에 투과되는 광량은 온실 구조와 자재, 설치방향 및 피복재의 종류 등에 따라 좌우된다. 이와 같은 요인들은 온실 내부로 투과되는 광을 감소시키는 등 작물 재배에 중요한 영향을 미침에도 불구하고 온실설계를 할 때는 주로 안전성을 고려한 설계가 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 온실구조 설계의 기초 자료로 활용할 목적으로 온실 형태 및 피복재의 종류에 따른 광투과량을 분석하였다. 시설원예연구소(경남 함안, 위도 35.23)에 설치된 연동온실(B1, B2)과 단동온실(B3, B9, B10)을 대상으로 분석하였으며 온실 설치 방향은 모두 정남북방향이고 지붕 경사각은 각각 26.6, 29.7, 30.7, 25.2, 25.2°이다. 측정 기간은 2018년 1월 1일 부터 2018년 12월 31일 까지 이며 각 측정지점에서 5분 간격으로 측정된 자료를 바탕으로 분석한 결과이다. 측정 지점에서의 동절기 광투과율을 살펴보면 12월 평균 광투과량은 68.5(B1), 67.6(B2), 69.5(B3), 63.9(B9), 40.7(B10)% 이었다. 1월은 70.9(B1), 67.3(B2), 72.5(B3), 72.2(B9), 55.7(B10)% 이었다. 2월은 75.2(B1), 74.4(B2), 73.5(B3), 75.6(B9), 58.4(B10)% 이었다. 광투과량은 1중 피복(PO)인 연동보다 1중 피복(PO)의 단동이 높게 나타났으며 피복재별로는 PO필름 (B1, B2, B3, B9)이 직조필름(B10) 보다 높았다. 단동온실 B9의 1중 피복은 PO 필름이고 B10의 1중 피복은 직조 필름이다. 이들 단동온실의 1중과 2중 피복 내부의 광투과율을 비교해 보면, B9의 2중 피복(PO) 내부의 광투과율은 1중(PO)보다 약 18 ~ 25% 포인트 감소하였고 B10의 2중(PE필름)은 약 50% 포인트 이상 감소하였다. 현장에서는 온실 설계 시 안전성뿐만 아니라 온실의 방향, 골조율, 피복재의 종류에 따른 광 투과 특성을 고려한 설계를 요구하고 있으며 본 연구결과는 그 기초 자료로의 활용가능성과 분석방법의 타당성을 논하고자 하였다. 기본 측정간격 자료에 의한 누적광량 비교, 작물재배 구간별 시뮬레이션 등 분석결과의 신뢰성을 높이기 위한 후속연구가 필요할 것으로 판단된다.