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        • P1-25 : 수막·고설 재배 촉성 딸기에 대한 관부 국소난방 적용 효과

          권진경 ( Jin Kyung Kwon ),강석원 ( Suk Won Kang ),백이 ( Yee Paek ),문종필 ( Jong Pil Moon ),장재경 ( Jae Kyung Jang ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

          국내 딸기재배는 ‘설향’ 품종의 보급, 안정적 수매가, 고설 및 수경의 보급으로 생산과 수출의 점진적 증가가 예상된다. 고설 촉성재배는 난방이 요구되며 일반적인 난방기를 사용하거나 수막재배와 보조난방기를 병용하는 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 연소식 CO2 공급기를 보조열원으로 사용하는 촉성딸기 수막재배 온실에 대해 관부국소난방을 적용하여 추가적 관부난방이 온실환경 및 초기수확에 미치는 영향을 분석하였다. 대상온실은 논산시 연무읍 소재 동서동 단동 2동으로, 수막은 17시30분부터 익일 9시까지 가동하며 보조난방은 연소식 탄산가스 발생기(50,000kcal/hr)를 이용하였다. 시험구는 관부 국소난방구(수막+직화난방기+관부난방)과 대조구(수막+직화난방기)로 구성하였으며 공시품종은 설향으로 2018년 9월 1일 정식하여 11월 11일 수확을 개시하였다. 시험결과 관부난방구의 관부온도는 14~16°C로 대조구보다 5°C 이상 높았으며, 군락 기온은 12∼15°C로 대조구 3°C 이상 높고 야간 상대습도는 80%로 대조구보다 약 10% 낮게 나타났다. 국소난방 개시(2018.12.4.)∼1화방 종료(2018.12. 30.)까지 관부난방구가 총수확량은 1.2%, 특품이 7.3% 상승하였으며 2월 25일까지의 2화방 수확량은 관부난방구가 총수확량 7.8%, 특품, 상품, 중품이 각각 7.5%, 10.5%, 12.5% 상승하였다. 2화방 수확까지의 경제성 분석 결과, 10a당 연간 추가 난방비 352천원, 수확량 증대효과 1,430천원이 발생하여 338천원의 추정수익이 발생하는 것으로 분석되었다.

        • 고온기 환기 향상을 위한 온실 측고 결정

          권진경 ( Jin Kyung Kwon ),최덕규 ( Duck Kyu Choi ),박민정 ( Min Jung Park ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

          이상기후로 인한 폭염 및 여름일수 증가로 시설원예 작물에서 다양한 고온장해가 발생하고 있어 시설의 주년 생산성과 작기연장에 장해요인이 되고 있다. 온실의 냉방은 하절기 과도한 냉방부하로 인해 히트펌프, 칠러 등의 적극적 냉방은 제한적이며 환기, 차광, 기화식 냉방 등의 소극적 냉방이 주로 활용되고 있다. 환기는 자연환기와 강제환기로 분류되며 자연환기는 가장 경제적으로 환경조절이 가능한 공조방법으로 외기풍속에 따라 중력환기와 풍력환기로 대별된다. 일반적으로 온실높이(천창높이)가 증가할수록 굴뚝효과에 의한 중력환기의 증가와 대기경계층 상층기류 유입으로 인한 풍력환기의 증가가 기대된다. 한편 온실은 동고가 증가할수록 설계풍속 및 설하중에 대응하기 위해 구조재의 보강이 요구되며 이는 설치비의 증가로 이어지므로 환기향상을 기대하여 온실 높이를 확대하는 것은 한계가 있다. 본 연구에서는 환기효율과 온실 설치비를 모두 고려하여 하절기 운용을 위한 연동온실의 적정 측고를 선정하고자 하였다. 환기분석은 CFD를 이용하여 온실 측고별 자연환기 해석을 수행하였으며 구조해석은 기본도면을 이용하여 자재, 안전율, 기초를 반영, 하중조합에 따른 해석을 수행하여 온실 측고별로 구조안전성을 충족하는 구조재중량을 산정하였다. 대상온실은 연속형 천장을 가지는 19-연동-3이며 측고 5~8m에 대해 CFD 해석 및 구조해석을 수행하여 환기효율 증가율 및 구조재중량 증가율을 분석하여 측고를 선정하였다. 온실 측고별로 외풍속 0.5m/s, 1.5m/s, 3.0m/s에 대한 자연환기 CFD 해석 결과 저풍속 및 고풍속 영역에서 측고 7, 8m에서 상대적으로 온실 온도저감효과가 큰 것으로 나타났다. 전주지역 설계기준(30m/s, 26cm)으로 2가지 기둥간격 및 6가지 하중조합에 대한 구조해석을 수행한 결과 구조안전성을 만족한 온실 측고별 구조재중량 증가율은 측고 7m에서 가장 유리한 것으로 나타났다.

        • P1-26 : 열회수환기 및 순환팬의 무가온 감귤온실 환경개선 효과

          권진경 ( Jin Kyung Kwon ),강석원 ( Suk Won Kang ),백이 ( Yee Paek ),문종필 ( Jong Pil Moon ),장재경 ( Jae Kyung Jang ),오성식 ( Sung Sik Oh ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

          가온재배 감귤은 2,000년대 후반의 고유가와 출하경쟁에 따른 품질하락을 경험하면서 무가온 시설이 3,200ha까지 확대되었으나 최근의 이상기후 빈발로 개화기 및 착과기의 냉해, 습해와 하절기의 고온장해에 노출되어 있다. 본 연구에서는 서귀포시 소재의 만감류 농가 2개소의 무가온 감귤온실을 대상으로 난방기 부착형 열회수형 환기장치와 풍향가변형 순환팬을 적용하여 동/하절기의 무가온 감귤온실의 적용성을 분석하였다. 열회수형 환기장치와 순환팬을 모두 설치한 농가의 경우 동절기 평균온도는 열회수형 환기 온실이 상부 9.5°C, 하부 9.2°C로 순환팬 온실의 8.2°C, 8.8°C보다 높았으며 평균상대습도는 78.4%, 79.4%로 순환팬 온실의 82.1%, 78.9%보다 낮아 열회수형 환기장치의 적용성이 높았다. 주간온도는 열회수형 환기 온실>유동팬 온실>외기온, 야간은 외기온>열회수형 환기>유동팬의 순서로 나타났으며 열수형 환기장치의 경우 온실기온이 1°C에 접근했을 때 난방기가 수차례 가동되어 기온역전현상에도 불구하고 1°C 이상을 유지하였으나 순환팬 온실은 상부가 -1°C까지 냉각되었다. 풍향가변형 순환팬을 설치한 농가에서 하절기 환경을 분석한 결과 유목영역은 상방운전이, 성목영역은 하방운전이 유효한 것으로 분석되었다. 동절기에는물 군락 평균온도가 대조영역 9.9°C, 순환팬 성목영역 8.9°C, 순환팬 유목영역 7.7°C로 나타났으며 평균상대습도는 대조 83.6%, 성목 84.1%, 유목 88%로 나타나 야간의 순환팬 가동에 의한 열손실을 확인하였다.

        • KCI등재

          파프리카 재배 벤로형 유리온실에서 난방에너지 절감 패키지 기술 적용효과

          권진경(Jin Kyung Kwon),전종길(Jong Gil Jeon),김승희(Seung Hee Kim),김형권(Hyung Gweon Kim) (사)한국생물환경조절학회 2016 시설원예‧식물공장 Vol.25 No.4

          본 연구에서는 유리온실 경영비 절감을 위한 고효율 난방기술을 개발하기 위하여 지하수열원 히트펌프, 알루미늄 다겹보온커튼, 근권부 국소난방장치를 조합한 난방패키지 모델을 구성하고 파프리카 재배 벤로형 유리온실에 적용 시험을 수행하였다. 적용효과 분석을 위하여 관행 경유온수보일러와 일반 보온커튼을 설치한 대조구 온실과 비교시험을 통해 온실환경, 난방비용, 작물생육 등을 검토하였다. 알루미늄 다겹보온커튼과 일반 부직포 보온커튼을 설치한 온실에 대한 무가온 조건에서의 야간온도 비교시험에서 알루미늄 다겹보온커튼 설치 온실의 온도가 일반 부직포 보온커튼 설치 온실에 비해 평균 2.2℃ 더 높게 유지됨을 확인하였다. 또한 근권부 국소난방장치를 설치한 온실에서 미설치 온실에 비해 야간난방 중의 베드내부 근권온도가 4.7℃ 더 높게 유지됨을 확인하였다. 난방패키지를 구성하는 지하수열원 히트펌프의 난방성능을 분석한 결과 지하수를 직접 열원으로 이용하는 시스템 특성상 난방성능계수는 평균 3.7로 비교적 높게 나타났다. 난방패키지를 적용한 처리구 온실과 관행 난방의 대조구 온실에 대하여 연료소비량을 계측한 결과 10a(1,000㎡)당 대조구 온실은 경유 14,071L, 전력 364㎾h를 소비하였고, 처리구는 전력 35,082㎾h를 소비하여 난방비용 기준으로 대조구 온실의 비용 절감율은 87%로 나타났다. 처리구 및 대조구 온실의 작물생육을 비교한 결과 초장과 엽록소 함량에서 차이가 발생하였으나 두 온실의 난방온도가 거의 동일하므로 전체적인 생육은 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 원예시설의 난방에너지 절감효과를 극대화하기 위해서는 본 연구의 난방패키지를 구성하는 개별 기술뿐 아니라 이미 개발된 고효율 공조기 이용기술, 보온성 향상기술, 온도관리 기술 등을 지역, 시설, 작목, 작형 등에 최적화하여 조합할 수 있는 추가적 패키지 모델의 개발 연구가 필요한 것으로 판단되었다. Glasshouse heating package technologies to improve energy usage efficiency in winter were developed. Heating package was composed of the ground water source heat pump with heating capacity of 105㎾, the aluminum multi-layer thermal curtain with six layers of different materials and the root zone local heater with XL pipes of φ 20㎜. Venlo type glasshouse(461㎡) with the heating package was compared with the same type and area control glasshouse with the light oil boiler, the usual non-woven fabric thermal curtain with respect to the glasshouse inside temperature, relative humidity, crop growth, and heating energy consumption. The results of test in paprika cultivation glasshouses showed that the air temperature inside glasshouse with aluminum multi-layer thermal curtain was maintained 2.2℃ higher than that of control glasshouse in un-heating night time and the temperature in bed with root zone local heating was 4.7℃ higher than that in bed without local heating. Average heating coefficient of performance(COP) of the ground water source heat pump used in paprika cultivation was 3.7 and the glasshouse inside temperature was maintained at 21℃ of heating set up temperature. The heating energy consumptions per 10a were measured at 14,071L of light oil and 364㎾h of electric power for the control glasshouse and 35,082㎾h for the glasshouse applied heating package. As results, the heating cost of the glasshouse applied heating package was 87 percent lower than that of control glasshouse. The growths of paprika in glasshouses of control and applied heating package did not show any significant difference.

        • KCI등재
        • 화아분화 촉진을 위한 제자리 육묘 딸기 국소냉방 시스템 분석

          권진경 ( Jin Kyung Kwon ),김승희 ( Seung Hee Kim ),신영안 ( Young An Shin ),이재한 ( Jae Han Lee ),박경섭 ( Kyeong Sub Park ),강연구 ( Yeon Koo Kang ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

          딸기는 대표적 저온성 작물로 국내 시설딸기 육묘시기의 시설온도는 35°C 이상으로 화아분화 불량으로 인한 수확 감소와 기형과의 발생이 빈번하다. 또한 촉성재배 딸기의 정식이 끝난 9월에도 온실내부의 온도는 상당히 높아 1, 2차 액화방의 화아분화가 지연되어 정과방 수확 후 수확의 중간휴지기가 발생한다. 촉성 딸기의 가격은 수확 개시부터 종료까지 계속 낮아지므로 상기의 초기 액화방의 수확지연은 농가의 소득에 영향을 미친다. 환기, 차광, 증발냉각 등의 온실 온도저감 대책은 그 효과가 제한적이며, 딸기의 화아분화 촉진 방법으로 제시되는 저온 단일 처리, 단근, 질소흡수 억제, 호르몬 처리 등은 과도한 에너지비용 또는 정확한 처리방법의 구명이 요구된다. 본 연구에서는 딸기의 1, 2차 액화방의 화아분화촉진을 위하여 정식 시 단근처리와 작물체 국소냉방을 조합한 재배시험을 수행하였다. 잔열기 작물체 온도 민감부 국소냉방과 동절기 에너지 절감을 위한 국소난방을 수행하기 위한 딸기 관부 및 근권부 국소냉난방 시스템을 제작하여 냉방 성능시험을 수행하였다. 국소냉난방 시스템은 공기-물 히트펌프(3RT), 축열조(2 ton), 물펌프(3대), PE 유연배관을 이용하였으며 국소 냉난방은 촉성 설향 딸기의 관부에 PE배관을 접촉하거나 고설베드 바닥에 PE배관을 설치하여 근권부를 냉방하였다. 축열조 설정온도 15°±0.5°C를 기준으로 히트펌프를 ON/OFF 제어하였으며, 축열조와 PE 배관사이의 펌프는 고설베드에 설치된 2열의 입수, 출수 PE 배관의 평균온도 20±0.3°C를 기준으로 ON/OFF 제어하였다. PE 배관은 관부 및 근권부국소냉방 시험구 모두 리버스리턴 방식이며 PE 배관에 연결된 온실 내외부 물배관은 모두 단열 처리하였다. 공시품종은 ‘설향’으로 2중피복 단동온실의 고설베드에 2017년 8월 31일 정식하였다. 처리구는 무처리 온실, 근권부 냉난방 온실, 관부 냉난방 온실의 3동으로 고설베드가 각각 4열씩 설치되어 있으며 축열조는 냉난방 대상 온실 2동에 각각의 물펌프로 연결되어 있다. 정식묘는 단근처리묘(6월 30일 러너꽂기, 8월 31일 단근), 비단근묘, 육묘장 구입묘 3종을 각 베드에 1/3씩 정식하였으며 2017년 9월 1일부터 히트펌프를 가동하여 국소냉방을 수행하였다. 국소냉방 시스템의 1개월간 성능분석 결과 관부 평균온도는 무처리 온실이 26.3°C로 온실기온보다 2.7°C 높고, 근권부 냉방은 23.6°C로 온실기온과 같았으나, 관부냉방은 19.1°C로 온실 온도보다 4.3°C 낮았다. 근권부 온도는 무처리 26.3°C, 근권부 냉방 22.1°C, 관부 냉방25.2°C로 나타났다. 냉방 및 정식묘 종류별로 화방출뢰 및 개화 속도, 냉방 에너지사용량 등을 분석 중이며, 10월 중 국소난방으로 전환하여 전 작기에 대한 수확 조진화, 에너지절감 효과 등을 분석할 예정이다.

        • KCI등재

          온실 내외부 공기열의 선택적 축열에 의한 히트펌프 난방성능 개선

          권진경(Jin Kyung Kwon),김승희(Seung Hee Kim),전종길(Jong Gil Jeon),강연구(Youn Koo Kang),장갑열(Kab Yeol Jang) (사)한국생물환경조절학회 2017 시설원예‧식물공장 Vol.26 No.4

          본 연구에서는 장미 재배온실을 대상으로 온실 내부의 태양잉여열과 외부의 공기열을 선택적 열원으로 이용하여 온실난방용 온수를 생산할 수 있는 공기 대 물 히트펌프의 설계와 성능시험을 수행하였다. 태양잉여열 이용축열운전과 외기열 이용 축열운전은 작물의 생육적온을 고려한 온실내부의 설정온도에 따라 자동전환 되도록 설계하였다. 제어반에 12개의 기준온도를 설정함으로써 축열운전 전환, 난방, 환기를 자동제어하며, 태양잉여열-외기열 선택적 축열운전에서 축열조의 온도는 축열능력과 난방부하에 대응하여 35~52℃로 3단계 변온제어 하였다. 태양잉여열-외기열 선택적 축열에서 태양잉여열 이용 축열은 전체 시간의 23.1%, 외기열 이용 축열은 30.7%, 히트펌프 휴지시간은 46.2%를 차지하였으며, 난방성능계수는 태양잉여열 이용 축열 시 3.83, 외기열 이용 축열시 2.77, 전체 3.24로 평가되었다. 비교시험을 위해 축열조 온도를 50~52℃로 항온제어 하는 조건에서 외기열 단독 이용 축열 시험을 수행하였으며 이때의 난방성능계수는 2.33으로 분석되었다. 결과적으로 공기 대 물 히트펌프의 열원으로 온실내부 태양잉여열과 외부 공기열을 병용하고, 축열조 온도를 변온제어 한 결과 일반적인 외기열 이용 축열운전과 축열조 항온제어에 비해 난방성능 계수가 39% 향상됨을 확인하였다. In this study, the design and performance test of the air to water heat pump capable of producing hot water for greenhouse heating by using the surplus solar heat inside the greenhouse and the air heat outside greenhouse as the selective heat source were conducted. The heat storage operations using the surplus solar heat and the outside air heat were designed to be switched according to the setting temperature of the greenhouse in consideration of the optimum temperature range of the crop. In the developed system, it was possible to automatically control the switching of heat storage operation, heating and ventilation by setting 12 reference temperatures on the control panel. In the selective heat storage operation with the surplus solar heat and outside air heat, the temperature of thermal storage tank was controlled variably from 35℃ to 52℃ according to the heat storage rate and heating load. The heat storage operation times using the surplus solar heat and outside air heat were 23.1% and 30.7% of the experimental time respectively and the heat pump pause time was 46.2%. COP(coefficient of performance) of the heat pump of the heat storage operation using the surplus solar heat and outside air heat were 3.83 and 2.77 respectively and was 3.24 for whole selective heat storage operation. For the comparative experiment, the heat storage operation using the outside air heat only was performed under the condition that the temperature of the thermal storage tank was controlled constantly from 50 to 52℃, and COP was analyzed to be 2.33. As a result, it was confirmed that the COP of the heat storage operation using the surplus solar heat and outside air heat as selective heat source and the variable temperature control of the thermal storage tank was 39% higher than that of the general heat storage operation using the outside air heat only and the constant temperature control of the thermal storage tank.

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