원예시설용 망의 압력강하 특성에 대한 실험적 연구

염성현,강승희,Yum, Sung Hyun,Kang, Seung-Hee 한국농공학회 2013 한국농공학회논문집 Vol.55 No.6

This study was carried out to present the pressure drop for various wind speeds through nine types of screens used in horticultural facilities. The screens have been widely used to prevent harmful insects from being entered into agricultural facilities, to reduce strong wind and to shade a light as well. Whatever the usage of the screens was, it was necessary to have good knowledge of how much the screen caused a pressure drop for wind speeds when analyzing both the inner thermal-flow distribution in the facility and the effect of reducing wind speed by using CFD. Furthermore, as for wind screens, the pressure drop for wind speeds was needed as a design load in evaluating the structural stability of the structures supporting the screens. Therefore, the pressure drop through the screens for wind speeds of 5~30 $m{\cdot}s^{-1}$ at about 5 $m{\cdot}s^{-1}$ interval and inflow angles of $0{\sim}45^{\circ}$ at an interval of $15^{\circ}$ was respectively measured in a subsonic wind tunnel. The relation of the pressure drop for various screens was well fitted as a secondorder polynomial expression.

파프리카 재배 연동하우스에서의 풍향 가변형 공기순환팬 설치 효과

염성현 ( Sung-hyun Yum ),이태석 ( Tae-seok Lee ),강금춘 ( Geum-choon Kang ),조록환 ( Lock-hwan Jo ),김진오 ( Jin-oh Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

전북 완주에 소재해 있는 폭 7m×높이 6.4m (측고 4.3m, 중방 3.6m) 파프리카 재배 4연동 비닐온실에 풍향 가변 공기순환팬(φ230mm×25m³/min)을 설치하여 온실환경 균일화 정도를 평가하였다. 알루미늄 스크린과 2중 부직포가 설치된 길이 42m 1개동과 85m 3개동으로 이루어진 비닐온실에 풍향이 3수준(상향15°, 수평, 하향 15°)으로 제어되는 공기순환팬을 12~15m 간격으로 총 21개를 각 하우스 동(棟)의 중앙부에 균일하게 설치하였다. 하우스 길이 85m를 3등분한 지점(전면부 4개소와 후면부 3개소 등 7개소)에서 개소별 높이를 하층부(베드 위 30cm), 중간층(지면으로부터 2.2m) 및 상층부(중방)으로 구분하여 온도(정밀도±0.3°C) ·습도(±2%) · CO2 농도(±20ppm)를 계측하였다. 파프리카는 ‘17.9.13 정식하였으며 ‘17.11.19~20일과 ’18.1.26~27일 등 두 시기에 걸쳐 천측창이 닫혀있어 풍향 가변 공기순화팬의 영향만을 판단할 수 있는 시간대(오전 7시 및 밤 3시)에서의 개소별 위치 및 높이에 따른 환경 균일정도를 평가하였다. 외부기온 -5.6°C를 기록한 11월 중순 온실 하층부의 환경을 조사한 결과, 전면부가 후면부보다 기온이 높고 습도는 낮은 것으로 나타났다. 오전 7시와 밤 3시에서 전면부의 평균 기온은 후면부 평균보다 각각 2.4°C, 1.6°C 높았고 전(全)공간에서 각각 2.7°C, 1.9°C의 최대 기온편차를 가지는 것으로 나타났으며 습도의 경우는 전면부 평균 습도가 각각 9.4%, 7.3% 낮았고 전(全)공간에서는 각각 16.6%, 11%의 최대 습도편차를 보였다. 또한 전면부 CO2 농도는 후면부보다 128~168ppm 높은 것으로 나타났다. 높이에 따른 기온변화는 하층부에서 상층부까지 높이에 따라 순차적으로 기온이 올라간 후면부와는 달리 전면부에서는 중간층과 상층부의 기온이 비슷한 수준을 가지며 기온이 상대적으로 낮은 하층부와 구분되었다. 특이한 것은 중간층과 상층부의 기온이 난방으로 인해 시간에 따른 요동(섭동)을 보인반면 베드 위 30cm 높이에서는 시간에 따른 요동이 나타나지 않았다. 외부기온이 -14.7°C를 기록한 1월 하순 온실 중간층의 환경을 조사한 결과, 오전과 밤 시간대에서 각각 2.5°C, 1.5°C의 최대 기온편차와 11.1%, 9.5%의 최대 습도편차를 보였다. CO2 농도의 경우에도 전면부가 후면부보다 305~318ppm 높은 것으로 나타났다. 오전 시간대가 밤보다 환경편차가 다소 큰 것으로 나타났으며 난방과 CO2 공급 방법 등 온실 환경관리에 대한 전반적인 개선이 필요함을 알 수 있었다. 향후 기존 유동팬과의 온실환경 비교평가도 필요할 것으로 판단되었다.

논문 : 생물생산시설 및 환경공학 ; 풍동시험과 CFD를 통한 방풍망의 풍속저감 효과

염성현 ( Sung Hyun Yum ),강승희 ( Seung Hee Kang ),김승희 ( Seoung Hee Kim ),이상봉 ( Sang Bong Lee ),김민영 ( Min Young Kim ) 한국농업기계학회 2011 바이오시스템공학 Vol.36 No.5

This study was carried out to analyze the installation effect of an anti-wind net on reducing wind velocity which was used to protect orchards as well as single-span plastichouses. The pressure drop through three types of anti-wind net was measured in a subsonic wind tunnel. The wind reduction through the anti-wind facility for several sets in respect to three types of the net and heights of the facility ranging from 3 to 11 m was analyzed by using computational fluid dynamics (CFD). The measured data showed that the pressure drop increased as an equation of the second degree of the inlet wind velocity. Numerical computations exhibited that the effect of wind reduction definitely augmented as the net size became smaller and increased with the height of the facility being heightened to some extent. For the typical and widely used anti-wind facility with a height of 5 m and a net size of 4mm, the amount of wind reduction came up to 5.1 m/s for the inlet wind velocity of 20 m/s, and also 7.6 and 10.1 m/s for the inlet wind velocities of 30 and 40 m/s, respectively. In case for the orchard`s longitudinal length to be within about 200 m, the appropriately effective height of the facility was predicted to be 5 m. Finally, the negative total pressure on the top face of the single-span plastichouse certainly reduced for all the cases with the anti-wind facility being installed. In particular, the reduction of the negative total pressure was more considerable as the inlet wind velocity increased.

제주지역 감귤재배용 단일피복 무가온하우스의 구조안전성 분석

염성현(Sung Hyun Yum),김학주(Hak Joo Kim),전희(Hee Chun),이시영(Si Young Lee),강윤임(Yun Im Kang),김영효(Young Hyo Kim),김용호(Yong Ho Kim) (사)한국생물환경조절학회 2005 생물환경조절학회지 Vol.14 No.3

길이 40m, 폭 5.5 m의 단일피복 구조의 8연동 무가온하우스 상단부에 설계적설심 19.1 ㎝의 눈이 쌓인다는 조건과 시설 측면으로 설계풍속 36.6 mㆍs?¹의 바람이 분다는 조건 그리고 참고자료로 활용하기 위해 적용한 최대적설심 37.8 ㎝의 눈이 쌓인다는 조건과 순간최대풍속 60.0mㆍs?¹의 강풍이 분다는 조건에서 유동 및 구조강도 해석을 수행하였다. 적설하중 조건에서는 설계적설심 19.1 ㎝와 최대적설심 37.8 ㎝에서 파이프에 걸리는 최대응력이 각각 53.8Nㆍ㎜?²과 107Nㆍ㎜?²으로 재료의 허용응력 보다 작은 것으로 나타나 안전한 것으로 분석되었으나, 설계풍속 36.6 mㆍs?¹와 순간최대풍속 60.0 mㆍs?¹의 풍하중 조건에서는 파이프에 걸리는 최대응력이 각각 250Nㆍ㎜?²과 672Nㆍ㎜?²으로 재료의 허용응력을 모두 초과하여 플라스틱하우스가 불안전한 것으로 분석되었다. This study was carried out to evaluate the structural stability in a non-heating greenhouse with a single cover for Citrus cultivation which was built up in Jeju on the basis of the drawing designed by Jejudo Agricultural Research & Extension Services and also to make use of the data for developing a standardized non-heating greenhouse in Jeju. The analysis of a structural stability was conducted by using CFX-5.7 and ANSYS under the design condition of a maximum accumulated snow-depth of 19.1 ㎝ as well as an instantaneous maximum wind velocity of 36.6 mㆍs?¹ which was set up on the basis of meteorological statistics in Jeju. As a result, the maximum von-Mises stress applied on pipes under the wind velocity of 36.6 mㆍs?¹ showed a value of 250 Nㆍ㎜?² which was greater than the allowable stress of the pipe with a value of 235.4 Nㆍ㎜?² (=2,400 ㎏ㆍ㎝?²) and also 53.8 Nㆍ㎜?² under the snow-depth of 19.1 ㎝, respectively. This result suggested that the greenhouse be unstable under the design condition of an instantaneous wind velocity of 36.6 mㆍs?¹ so that it was necessary for the greenhouse to be reinforced to secure the structural stability.

단동하우스에서의 보강지주 설치 효과

염성현(Sung Hyun Yum),김승희(Seoung Hee Kim),이상봉(Sang Bong Lee),김민영(Min Young Kim),김철수(Chul Soo Kim) (사)한국생물환경조절학회 2010 시설원예‧식물공장 Vol.19 No.2

2007년 4월 이전까지 10~15년 동안 규격시설로 운영되어 오던 농가지도형 단동하우스에서의 보강지주 설치효과를 분석하였다. 이전의 연구로 적설하중에 대한 수식 계산을 통해 보강지주 설치 단동하우스의 추가 적설심이 제시된 바 있으나 모델이 농가지도형 단동하우스 규격과 상이해 연구 결과를 농가지도형 단동하우스에 그대로 적용하기에 무리가 따랐다. 본 연구에서는 농가지도형 단동하우스를 3차원 강뼈대 구조물로 모델링 하여 보강지주 설치 효과를 분석하였으며 재하시험을 통해 해석결과를 검증하였다. 구조해석 결과, 단동 하우스에 보강지주 설치 시 안전적설심은 오히려 줄어드는 것으로 나타났는데 파이프 체결 부에서의 집중하 중으로 지붕도리에 큰 응력이 걸리기 때문으로 보강지주 설치 시에는 지붕도리의 규격도 함께 강화되어야 할 것으로 판단되었다. 지붕도리를 강화하고 보강지주를 3~4m 간격으로 설치할 경우, 안전적설심은 기본 모델에서 보다 2배 이상 높아지는 것으로 나타났다. 보강지주 규격별 농가지도형 단동하우스 5종의 안전적 설심을 제시하였다. This study was implemented to clarify the effect of a supplementary pole on the increment of safety snow-depth for the single-span plastic greenhouses which had been run as standardized facilities for 10 to 15 years till April, 2007. In the previous work, some of the basic ideas of the use of a temporary pole were discussed, but application was restricted to both 2-D and the cases which took rafter’s specifications into no consideration, and there was also much less experimental information available. So, by modeling the house as the 3-D frame structure, the present study attempted to provide a comprehensive review of the pole’s effect through structural analyses as well as measurements. Structural analyses abnormally revealed that the pole regardless of its interval had a negative effect on the structural stability. The results was certainly inconsistent with practical experience and hence implied a necessity of reinforcing the roof purlin. Accordingly, with the purlin being sufficiently reinforced, the plastic greenhouse with the pole’s interval of 3~4 m had two times safety snow-depth more than that of the plastic greenhouse without the pole. And the safety snow-depth of five types of the single-span plastic greenhouses according to the pole’s intervals was presented.

간이버섯재배사의 구조안전성 평가

염성현(Sung Hyun Yum),윤남규(Nam Kyu Yun),김경원(Gyeong Won Kim),이성현(Sung Hyoun Lee),조용호(Yong Ho Cho) 한국생물환경조절학회 2008 한국생물환경조절학회 학술발표논문집 Vol.17 No.1

간이 느타리재배사의 구조 안전성 평가

염성현(Sung Hyun Yum),윤남규(Nam Kyu Yun),김철수(Chul Soo Kim) (사)한국생물환경조절학회 2008 시설원예‧식물공장 Vol.17 No.3

유한요소해석 코드인 ANSYS를 이용, 폭 5.6m 간이 느타리재배사를 3차원 강뼈대 구조물로 모델링하여 베드기둥 형태 및 파이프 규격에 따른 구조적 안전성을 분석하였으며 허용응력 설계법에 기초해 구조안전 여부를 판단하였다. 전산구조 해석 결과, 베드기둥에 따론 구조적 안전성은 안전적설심의 경우, 직립형 베드기둥 구조가 다른 베드기둥 형태보다 훨씬 높게 나타났으나 안전풍속 측면에서는 형태별 차이가 없는 것으로 나타났다. 서까래 규격과 베드기둥 설치 간격에 따른 구조적 안전성은 본 연구에서 고려한 파이프 규격범위에 있어서 안전풍속 측면의 경우, 베드기둥 설치간격보다 시설 외부적 요소인 서까래 간격에 더 영향을 받는 것으로 나타났으나 안전적설심 측면에서는 안전풍속과는 반대로 서까래 간격보다는 시설 내부적 구조물인 베드기둥 간격이 더 중요한 것으로 나타났다. 베드기둥의 좌굴에 대한 안전성은 해석의 모든 경우에서 안전한 것으로 나타났다. The structural stability of a simple-typed cultivation facility with a width of 5.6 m for growing Pleurotus ostreatus was analyzed by modeling the facility as three-dimensional steel frames. The computation was done by using the finite element analysis program, ANSYS and the criterion of determining structural stability was based on the allowable stress design (ASD). The computational results showed that the structure with a straight-typed bed column was more stable than those with other types of bed columns against snow depth but there was little difference against wind velocity. As results, the interval of rafter had a more influence on safety wind velocity than that of bed column, while the interval of bed column was more important to safety snow depth. Finally the bed column against buckling was stable in all cases considered in this paper.

보조지지대 설치에 따른 단동하우스의 구조보강 효과

염성현(Sung Hyun Yum),최영돈(Yong Don Choi) 한국생물환경조절학회 2007 한국생물환경조절학회 학술발표논문집 Vol.16 No.2

ANSYS와 CFX를 이용한 방풍벽의 구조 안전성 분석

염성현(Sung Hyun Yum),김철수(Chul Soo Kim),최영돈(Young Don Choi) (사)한국생물환경조절학회 2006 시설원예‧식물공장 Vol.15 No.2

대립계 포도 비가림하우스에 부착된 일체형 방풍벽과 노지에 설치된 분리형 방풍벽의 구조 안전성을 설계풍속 30.9mㆍS­¹와 50mㆍS­¹ 조건에서 각각 분석하였다. 비닐하우스 부착형 방풍벽의 경우, 방풍벽을 설치했을 때 방풍벽의 경사각이 측면부의 유동분포에 미미한 변화를 주어 측면부가 받는 풍압면적이 다소 감소하는 것으로 나타났으나 큰 차이를 보이지는 않았다. 그러나 구조강도 측면에서는 방풍벽 설치를 위한 부가적인 파이프 투입 효과로 약 11% 정도 구조 안전성이 향상되는 것으로 분석되었다. 주기둥 간격이 3m인 분리형 방풍벽의 경우, 대형 태풍수준인 50mㆍS­¹에서 구조적으로 불안정한 것으로 나타났으며 분리형 방풍벽의 이론적 고찰 결과와 해석 결과와는 큰 차이를 보여 3차원으로 구성된 구조물의 2차원 모델 시 그 정확성에 한계가 있음을 알 수 있었다. 추후 분리형 방풍벽의 효용성을 증대하기 위하여 최적 파이프 규격 설정에 관한 세부적인 연구가 필요할 것으로 판단되며 비닐하우스 부착형 방풍벽의 경우, 태풍으로 인한 비닐하우스 피해 발생 시 정밀한 피해실태 조사를 통하여 분석 결과의 정확성을 향상시킬 수 있는 구조 안전성분석 기법 개발에 관한 연구가 필요한 것으로 판단되었다. This study was carried out to evaluate the structural safety for both the attached wind-protect-ing wall in greenhouse and the detached one installed outside. Regarding the attached wind-protecting wall in greenhouse, the analysis was conducted by doing a fluid-structure coupled field analysis using both CFX-5.7 and ANSYS 8.1 and also under the design condition of an instantaneous maximum wind velocity of 30.9mㆍs­¹. Three kinds of the width ranged from 30 to 90㎝ were considered in this study. With regard to the detached wind-protecting wall, the structural safety was analyzed under the pressure difference of 1,117 Pa which corresponded to a wind velocity of 50mㆍS­¹ and the analytical results were also compared with theoretical ones. The result showed that there was little difference in the distribution of velocity overall and total pressure on the lateral side according to the width of the attached wind-protecting wall, but greenhouse with wind-protecting widths of 30 to 60㎝ has been reinforced to the extent of about 11% when compared with the case of being without the wall. The result also showed that the detached wind-protecting wall with a main-column interval of 3m was not stable so that it was necessary for the detached wind-protecting wall to be adequately reinforced to secure structural stability. Finally, there was great difference between analytical results and theoretical studies. The difference meant that there was some possibility of including errors when a theoretical study was done in three dimensional structure.

복숭아 재배 단동연결형 비닐온실의 구조안전성

염성현 ( Sung Hyun Yum ),전영중 ( Young Jung Jeon ),박혜인 ( Hye In Park ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

내재해형 규격시설(「원예특작시설 내재해형 규격 설계도·시방서(농식품부 고시 제2014-78호)」)이 고시되어 현재까지 농업현장에 14,301ha(전체 시설면적 53,023ha의 27%)가 보급된 것으로 알려져 있다(농식품부). 최근 농업현장에서는 연동하우스 대비 폭설 등 기상재해 경감에 다소 유리하고 설치비가 저렴한 단동연결형 비닐하우스에 대한 요구도가 높은 실정이다. 본 연구는 복숭아 재배용 내재해 규격시설 개발의 기본 자료로 활용하고자 현장의 의견을 수렴하고 농가에서 요구하는 단동연결형 비닐온실의 안전성을 분석하였다. 또한 지진파 응답특성을 분석하여 향후 원예시설에 적합한 내진 설계기준 작성의 참고자료로 활용하고자 하였다. 구조재는 비닐하우스 구조용 강관(항복강도 295MPa, 인장강도 400MPa, 탄성계수 164.8㎬, 밀도 7,850㎏/㎥, 프와송비 0.3)이며, 국내 원자력 시설물의 내진 기준인 Regulatory Guide 1.6을 입력 스펙트럼으로 적용하였다. 폭7m(측고 2.0m×동고 3.9m)×길이 95m, 서까래 φ31.8㎜×1.7t@600인 단동연결형 비닐온실의 안전적설심은 20㎝ 수준으로 분석되어 기둥을 적용하지 않는 단동연결형 비닐온실의 구조안전성을 개선할 필요가 있는 것으로 나타났다. 1차 고유진동수는 1.8㎐, 최대변위는 지붕 상단에서 0.67㎜인것으로 나타났다. 입력 스펙트럼에 대한 지진파 응답특성 분석 결과, X축(하우스 폭 방향)으로는 최대응력 203.0㎫, 최대변위 100.0㎜, Y축(하우스 길이 방향)으로는 최대응력 117.2㎫, 최대변위 59.4㎜, Z축(수직 방향)으로는 최대응력 26.1㎫, 최대변위 9.9㎜인 것으로 나타났다.