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정수호(Soo-Ho Jeong),윤가윤(Ga-Yun Yun),김효중(Hyo-Joong Kim),장서우(Seo-Woo Jang),조연진(Yeon-Jin Cho),정종모(Jong-Mo Jung),김희곤(Hee-Gon Kim) 한국원예학회 2021 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2021 No.10
시설 과채류의 습도관리는 결로와 곰팡이, 바이러스 등의 병해충 발생과 식물체의 호흡, 증산에 밀접하게 연관되어있다. 작목에 따라 차이는 있지만, 일반적으로 식물이 증산하는데 적절한 수증기압포차(Vapour Pressure Deficit)는 0.5~1.2kPa이며 이에 해당하는 수분부족량(Humidity Deficit)은 3~8g/㎥이다. 국내 스마트팜이 점차 확산 보급됨에 따라 복합환경제어 시스템은 시설하우스에 적용되고 있지만 대부분 온습도를 기준으로 환기, 차광, 냉난방 관리를 하고 있어 적정습도 유지를 위한 VPD, HD와 같은 연산데이터를 통한 환기, 온도관리 방법이 필요한 실정이다. 이에 본 시험에서는 온습도 데이터를 활용하여 HD를 도출하고 적정 증산 환경(3~8g/㎥)을 기준으로 계절별 대응 방법을 구명하고자 하며 2020년 1~11월 동안 전라남도농업기술원 수경재배 단동형 비닐하우스 300㎡ 스마트팜 시험온실에서 시설 멜론(Cucumis melo L.)을 재배하며 환경데이터를 수집하였다. 하우스 내 환경제어 조건은 환기온도 28°C를 기준으로 천창, 측창을 제어하였으며, 경유난방기를 통해 겨울철 평균 18°C를 기준으로 난방기를 제어하였다. 시험 결과 봄/가을 주간은 온도 대비 낮은 습도조건으로 10~15g/㎥로 측정되며 야간은 17~18°C 기준 난방 시 3~5g/㎥로 측정되어 적정구간의 HD 조건에 들어온다. 여름은 고온건조 조건으로 20g/㎥까지 상승하며 야간은 대체로 적정구간에 들어오나 강우 시 1~5g/㎥까지 떨어진다. 겨울은 일출 후 온도상승으로 일시적으로 습도가 낮아지지만 대부분 5~10g/㎥로 측정되며, 야간은 17~18°C 난방 시 3~4g/㎥로 적정구간의 HD 조건에 들어온다. 이러한 결과로 작목별 적정 수분부족량 구간을 설정 후 시설형태에 따라 환기, 차광, 난방 등을 통해 최적의 온실 내 환경을 유지할 수 있다.
파프리카 재배온실에서 신재생에너지를 이용한 난방에너지 대체효과
정수호 ( Soo-ho Jeong ),윤가윤 ( Ga-yun Yun ),김효중 ( Hyo-joong Kim ),장서우 ( Seo-woo Jang ),조연진 ( Yeon-jin Cho ),정종모 ( Jong-mo Jung ),김희곤 ( Hee-gon Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
본 연구는 전라남도농업기술원 시험포장 1,320m2 규모의 벤로형(H 7.3m) 유리온실에서 겨울철 에너지 소비량을 조사하고 시간당 106kWh의 전력을 생산할 수 있는 태양광 모듈을 기준으로 파프리카 재배 시난방에 대한 신재생에너지 대체효과를 분석하였다. 파프리카는 동절기 온실 내 야간 난방온도 18℃를 기준으로 재배하였으며 2020년 1~3월 기준 평균 외부온도는 4.4℃, 5.1℃, 8.6℃였고 이에 따른 에너지소비량은 27,405kWh, 21,307kWh, 13,764kWh로 조사되었다. 그리고 2021년 1~3월 기준 평균 외부온도는 1.4℃, 4.7℃, 10.2℃였으며, 에너지소비량은 34,136kWh, 25,855kWh, 16,208kWh로 조사되었다. 같은 기간 동안 태양광 발전을 통한 신재생에너지 대체율은 2020년 약 44%, 2021년 46.6%로 분석되었고 이러한 결과로 18℃를 기준으로 겨울철 난방 시 에너지소비량을 계측할 수 있었으며, 저온 적응성 작물 재배 시신재생에너지 대체율도 높아질 것으로 판단된다. 향후 에너지 수요가 적은 작물, 에너지 설비 구성, 냉/난방운전방법 등 지속적인 실증연구가 요구된다.
OpenCV 기반 멜론 외관품질 계측 프로그램 설계방법
정수호(Soo-Ho Jeong),윤가윤(Ga-Yun Yun),김효중(hyo-Joong Kim),장서우(Seo-Woo Jang),조연진(Yeon-Jin Cho),정종모(Jong-Mo Jung),김희곤(Hee-Gon Kim) 한국원예학회 2021 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2021 No.10
시설 과채류의 생육진단, 품질 예측 등 데이터 기반 정밀농업은 비파괴 및 파괴 생육조사에서 시작되며 이러한 데이터는 향후 전개될 4차산업혁명의 농업기술에 요구되고 있다. 네트멜론의 경우 품질을 결정하는 생육지표는 당도, 과육두께, 과중, 네트발현 등으로 구성되지만 저울, 당도계를 사용하여 측정하는 당도, 과중과 달리 네트발현의 경우 대부분 관능평가로 선별자에 따라 주관적인 기준이 적용되어 선별작업의 일관성이 저하 될 수 있다. 따라서 육안으로 보고 판단하는 생육 및 품질에 영향을 미치는 요인들의 데이터화가 필요하다. 본 시험에서는 멜론(Cucumis melo L.)의 RGB 이미지 데이터를 기반으로 네트의 밀도, 색깔을 계측하여 외관품질 기준을 객관적인 수치로 나타내는 프로그램을 개발하였다. 시험에 사용된 멜론은 색깔 분류를 위해 빛의 조건이 균일한 LED 스튜디오에서 스마트폰으로 촬영된 얼스계멜론 ‘모미지’(가나종묘)로 진행하였으며 네트 계측은 OpenCV 기반 Gray, Gaussian, Morphology 3가지의 이미지 처리 필터를 통해 얻은 엣지를 추출하여 단위면적당 네트의 균일도를 계측하였다. 네트의 밀도와 색깔은 이진화 필터를 적용하여 단위면적당 네트와 네트를 제외한 과피의 비율 및 명암(Brightness)값을 통해 계측하였다. 프로그램의 구성은 촬영된 이미지를 불러오는 업로드부, 고정 단위면적 설정을 위한 좌표 입력부, 이진화 이미지 분류 오차를 줄이기 위한 임계값 설정부, 결과 데이터 Excel 저장부로 구성하였으며 처리된 결과 데이터는 결괏값, 원본 이미지와 함께 각 필터가 적용된 이미지가 나타나게 하였다. 사용자는 각 이미지를 보고 처리결과를 확인할 수 있으며 수정이 필요한 경우 임계값을 조절할 수 있다. 이러한 결과로 멜론의 외관품질을 결정하는 요소 중 하나인 네트를 객관적인 기준으로 측정할 수 있다.