온수배관을 이용한 시설딸기 부분난방기술 개발

문종필,강금춘,권진경,백이,이태석,오성식,남명현,Moon, Jongpil,Kang, Geum-Choon,Kwon, Jin-Kyung,Paek, Yee,Lee, Tae Seok,Oh, Sung-Sik,Nam, Myeong-Hyeon 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.5

The effects of spot heating for growing the strawberry cultivated in a plastic greenhouse during the winter that were estimated in Nonsan strawberry experiment station located in Chungnam. The temperature of water for heating was controlled by a electric hot water boiler and kept at the range of $22{\sim}24^{\circ}C$. Heating pipes were set up in root zone for root zone heating and very close to crown for crown heating. Spot heating effects were estimated by applying spot heating system in three test factors of heating root zone, crown only and crown plus root zone. The material for crown heating pipe was white low density polyethylene and the nominal diameter of that pipe was 16 mm. The material for root zone heating pipe was flexible stainless steel and the nominal diameter of that pipe was 15A. The flow rate of heating water circulation was 480 L/h and water circulation lasted for all day long. Temperatures, harvest yield by test beds were surveyed from Nov. 10, 2013 to Apr. 29, 2014. The temperature of crown spot for crown heating bed was at the range of $13.0{\sim}17.0^{\circ}C$ during the night and that of crown spot in control bed was at the range of $8.0{\sim}14.0^{\circ}C$. Also, the temperature of root zone for root zone heating bed was at the range of $18{\sim}21.0^{\circ}C$ and that of root zone in control bed was at the range of $13.0{\sim}15.0^{\circ}C$. The cumulative yield growth rate in earlier harvest period (from Dec. 20 to Mar. 15) of crown heating bed was 43% compared with that of control bed and the cumulative yield of crown plus root zone heating bed was 39 % and that of root zone heating bed was 39 %.

열화상카메라를 이용한 온실 피복 및 보온형태별 열절감율 평가

문종필 ( Jongpil Moon ),김승희 ( Seounghee Kim ),강연구 ( Younkoo Kang ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

온실 피복 및 보온형태별 열화상카메라를 이용하여 열손실을 측정하였다. 측정결과 온실 측창에서의 열손실이 명확하게 관찰되어 9지점에 대한 측창 열화상 촬영사진을 분석하였고 산정된 열손실 방출량과 관류열 손실량에 대한 비교를 실시하여 상관관계식을 도출하였다. 또한 일중 비닐 피복온실을 기준으로 하여 열절감율을 산정하였다. 산정식은 Y = 49.04+4.53X-0.03X2(r=0.98)로서 Y는 관류열 손실량((kcal/㎡·h)이고 X는 적외선 열화상 방출열량을 변수로 하여 이차방적식의 상관식으로 유도되었다. 산정식으로부터 9지점의 열관류율 계수를 구하고 피복 및 보온형태별 열절감율을 평가하였다. 평가결과 비닐피복 연동온실은 피복형태에 관계없이 다겹보온커튼을 이중으로 설치한 온실의 열절감율이 72∼76%의 절감효과를 나타냈으며 단동온실은 주로 다겹보온커튼을 외면피복하고 비닐 일중피복의 조건일때 열절감율은 69%를 나타내었다. 또한 유리온실에서 알루미늄+다겹보온커톤+부직포로 3층 수평커튼이 설치된 온실은 68%를 나타내어 다겹보온커튼이 설치된 온실의 열절감율은 68∼76%의 열절감율을 나타내었다. 또한 연동온실에서 알루미늄 커튼 및 부직포가 수평커튼으로 주로 설치된 사례가 있었으나 다겹보온커튼에 비해 보온효과가 그리 크지 않은 것으로 나타났다. 연동온실의 일중피복에서 부직포를 이층으로 설치한 경우 열절감율은 3%이었으며 이중피복에서는 17∼21%의 범위로 나타났다. 또한 비닐일중피복의 연동온실에서 PE+알루미늄의 2층 수평커튼의 열점감율은 8%로 나타났다.

냉수배관을 이용한 여름딸기재배의 국소냉방효과

문종필 ( Jongpil Moon ),강금춘 ( Geum-choon Kang ),권진경 ( Jinkyung Kwon ),김충길 ( Chung-kil Kim ),이수장 ( Sujang Lee ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

여름딸기 고설재배시 고온기에 대한 국소부 냉방효과를 평가하기 위해 강원도 평창 여름딸기 온실에 국소냉난방시스템을 설치하고 적용하였다. 냉수의 온도는 공기대물 히트펌프에 의해 15~20℃.에서 조절되었으며 냉수배관을 근권, 근권과 관부, 관부에 설치하고 세가지 요인으로 시험하였다. 지름이 16mm인 백색연질PE관을 관부에 설치하였으며 근권부에는 같은 크기의 스테인레스 주름관을 설치하였다. 냉수의 순환량은 생장부는 400L/hr 를 순환시켰으며 근권부는 240L/hr 로 8월에 주야간 구분없이 계속 순환시켰다. 효과분석을 위하여 베드별 생산량을 조사하였으며 관부와 근권부를 동시에 냉방한 베드가 대조구에 비해 37% 증가율을 보였고 생장부를 냉방한 베드가 34%, 근권부만을 한 것이 20%의 증가율을 보였다. 근권부 및 관부를 동시에 냉각시킨 베드의 근권부 온도는 17~24℃로 유지되었고 관부의 온도는 18~29℃ 사이에서 유지되었다. The effects of spot cooling on growing strawberry in a nutriculture bed during summer by spot cooling system was estimated at the summer strawberry plastic greenhouse in Pyeongchang Gangwondo. The temperature of cooling water was controllded by air to water heat pump and maintained at the range of 15~20℃. Cooling pipes were installed in root zone and put that very close to crown spot. Spot cooling effect was tested in three cases which were cooling root zone, root zone plus crown spot and crown spot only. White low density polyethylene pipe in external diameter of 16mm was installed on crown spot, and Stainless steel flexible pipe in same size was installed in root zone. Crown zone cooling water circulation was continuously performed at a flowrate of 400 L/hr and Root zone was 240L/hr all day long. Strawberry production per bed was surveyed during August. Production increasing rate of root zone plus crown cooling bed was 37% and crown cooling bed was 34% and Root zone cooling bed was 20%. The temperatures of root zone in root zone plus crown cooling bed was maintained at 17.0 ~ 25.0 ℃ and crown spot was maintanied at 18~29℃ during August 2013.

지하수층 계절간 축열 및 히트펌프를 이용한 온실냉방효과

문종필 ( Jongpil Moon ),강금춘 ( Geumchoon Kang ),김형권 ( Hyungkweon Kim ),이태석 ( Taeseok Lee ),오성식 ( Sungsik Oh ),김승희 ( Seounghee Kim ),강연구 ( Younkoo Kang ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

본 연구는 충적대수층 지반에 위치한 충청남도 부여 방울토마토 재배 농가를 대상으로 수행하였다. 시험구로서 단동온실 3동(2,100㎡), 대조구로서 단동 온실 3동(2,100㎡)을 이용하여 온실 냉방 및 지하수층 축냉시험을 실시하였다. 대조구에는 측창 개방에 의한 자연환기 및 팬코일유닛(FCU)의 방열팬 가동에 의해 냉방을 실시하였으며 시험구에는 충적대수층 계간축열 온실냉난방 시스템을 설치하였다. 시스템의 구성은 지상부에 히트펌프 50RT, 축열조 40㎥, 원격 제어 및 모니터링 시스템으로 구성하였고 지하부에는 충적대수층 축냉 및 축열 시험을 위하여 냉수정(관경 200mm) 및 온수정(관경 200mm)을 설치하였다. 지하수층 축냉시험은 동절기의 온실난방시험과 동시에 이루어졌으며 히트펌프의 난방열원으로 사용된 온수정의 지하수가 냉수정으로 주입되도록 하였다. 또한 하절기에는 충적대수층에 저장된 냉수를 히트펌프의 냉방 열원으로 사용하여 온실냉방을 실시하였다. 지하수층으로의 축열 및 축냉량을 증대시키기 위해 주관정 1곳에 보조관정 6개소(관경 50mm)를 깊이 30m, 5m 간격으로 온수정 및 냉수정에 각각 설치하였다. 동절기 히트펌프 열원측 공급수량은 380㎥/day, 입출구 온도차는 8℃로 운영하였다. 2016년 11월 21일부터 2017년 4월 30일까지 지하수층 축냉시험을 실시한 결과 7,100㎥의 냉수(주입수 온도 7.2∼10.3℃)와 43Gcal의 냉열량을 충적대수층에 주입하였으며 축냉 이전의 지하수 온도(15℃)보다 낮은 온도를 냉열량으로 산정하였다. 온실냉방시험은 지하수층에 저장된 냉수를 열원으로 하는 수열원 히트펌프를 이용하여 2017년 7월 12일부터 8월 31일까지 측창을 밀폐하고 야간냉방을 실시하였다. 시험 결과 시험구 온실의 내부 온도가 대조구 온실보다 평균적으로 6℃가 하강되어 유지되었으며 지하수층에 저장된 10℃의 냉수를 이용한 히트펌프의 냉방 성능계수(COPc)는 4.8로서 축냉전의 지하수를 사용한 냉방성능계수(COPc) 4.0보다 20%가 증가되었다. 또한 시험구는 3,470kg을 수확하였고 대조구는 2,706kg을 수확하여 대조구 대비 26% 수량이 증대된 것으로 나타났다.

공기대공기 히트펌프와 경유온풍기의 하이브리드식 최적운영기술 개발

문종필 ( Jongpil Moon ),강금춘 ( Geum-choon Kang ),권진경 ( Jinkyung Kwon ),김충길 ( Chung-kil Kim ),이수장 ( Sujang Lee ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

최근에 공기열 히트펌프는 낮은 설치비와 농용전기의 사용으로 농민들에게 난방비 절감을 가져올 수 있어 그 보급이 확대되고 있다.그러나 공기열 히트펌프를 효과적으로 사용하기 위하여 우선적으로 공기열 히트펌프의 단점을 보완하는 기술개발이 필요하다. 가장 우선적으로 낮은 외기온에 대한 히트펌프의 성능저하를 해결하여야 하며 이를 극복하는 방법으로 기존의 경유난방기와 공기열 히트펌프를 병행하여 운영하는 하이브리드식 운용시험을 실시하였다. 온실의 내부온도 상승여부, 외기온, 실내기의 입출구 온도를 파악하여 공기열 히트펌프의 성능저하가 예측되면 경유온풍기를 가동할 수 있도록 하였으며 외기온이 -8℃ 일 때 경유온풍기만을 사용하였을 때와 비교하였을 때 에너지절감율이 40%를 보였으며 외기온이 0℃ 일때는 80%의 에너지절감율을 보였다.또한 공기열 히트펌프와 경유온풍기의 하이브리드 운영시에는 공기열 히트펌프의 제상시간의 단축되거나 제상기능이 필요하지 않은 것으로 나타났다. Recently, Air source heat pump supply is expanding due to lower installation and cheaper agricultural electricity costs. Hence farmers can easily use that for saving greenhouse heating costs. However it is necessary to develop technology of compensating air source heat pump defect for using that efficiently. Heat pump inefficiency at low outdoor temperature should be solved firstly. As an method of solving above problem, it is necessary to combine air to air heat pump and diesel heater customarily used for heating. In this study, hybrid type operating tests for combining them were performed in three conditions which were determining time for turing on diesel heater accoridng to indoor temperature rising rate, fixed outdoor temperature and temperature difference between inlet and outlet of the indoor heat exchanger. As a result of heating experiments, enegy saving rate was 40% when outdoor temperature was -8℃ and enegy saving rate was 80% when outdoor temperature was 0℃ comparing to using only diesel heater. Also, defrost time of heat pump get shorten or zero when hybrid type operating of combining air to air heat pump and diesel heater was doing.

Estimation of Greenhouse Heating performance for Ground Filtration Water Source Heat Pump

문종필(Moon, Jongpil),이성현(Lee, Sunghyoun),권진경(Kwon, Jinkyung),강연구(Kang, YounKoo),이수장(Lee, Sujang) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

This study was carried out in order to estimate the greenhouse performance for Ground filtration water source heat pump which was installed for supplying the heat to the paprika greenhouse in Jinju city. Experimental area of Greenhouse was 3,300m², For keeping the heat from greenhouse, single plastic covering and double thermal screen was installed. With considering all of greenhouse insulation condition and designed heatng temperature, heating capacity for experimental greenhouse was calculated as 320,000kcal/hr. Coefficient of performance(COP) of Ground filtration water source heat pump was gauged and greenhouse heating performance was tested from Febuary 1 to Febuary 28 in 2011. The result showed that COP of heat pump was in the range of 3.7~4.7 and COP of heating system was in the range of 3.0~3.5. The vaule of COP was very high and the temperature inside greenhouse was well corresponded to the setting temperature of greenhouse environment controlling system. lots of Ground filtration water made the the number of well fewer and the expense for installing heating system cheaper than that of geothermal system used custmarily. and this system went beyond the limitation of intaking amount of groundwater in normal Groundwater source heat pump.

Effect of heat pump performance improvement by use of thermal tank with temperature seperation plate

문종필(Moon, Jongpil),이성현(Lee, Sunghyoun),권진경(Kwon, Jinkyung),강연구(Kang, YounKoo),이수장(Lee, Sujang) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

This study was carried out in order to estimate the effect of heat pump performance by use of thermal tank with 3 seperation plates which were able to divide thermal tank into 3 chambers that have different temperatures levels. For testing the effect of developed thermal tank which was installed for supplying the heat to the paprika greenhouse in Jinju city. The volume of thermal storage tank was designed for 110m³ which was able to cover 30% of heating capacity. The temperature difference was 3 degree Celcius between high temperature and low temperature when only heating circulation was made from heat pump to thermal tank. but 5.5 degree Celcius difference was made when heating circulation of heat pump to thermal thank and hot water supplying circulation of thermal tank to greenhouse was done simultaneously. As a result of this study showed that COP of heat pump was increased by 15% or more than that of using normal thermal tank because heat pump was able to take 3 ~ 5 degree Celcius lower thermal thank water constantly.

SWAT모형을 이용한 수변완충지대 설치에 따른 장단기유출 특성 평가

문종필 ( Jongpil Moon ),김태철 ( Taicheol Kim ),이성현 ( Sunghyoun Lee ),권진경 ( Jinkyung Kwon ),류지철 ( Jichul Ryu ),임경재 ( Kyoungjae Lim ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

본 연구에서는 수변완충지대를 설치하므로써 발생할 수 있는 홍수유출과 같은 단기유출과 지하수유출을 포함하는 장기유출의 변화에 대한 연구를 수행하였으며 수변완충지대의 크기와 적용식생인 상록수와 낙엽수에 따른 장단기 유출특성변화를 갑천유역의 회덕지점에 SWAT 모형을 이용하여 분석하였다. 수변완충지대의 실험을 위한 적정규모인 100m와 상록수, 낙엽수를 각각 적용하였을 경우 지하수유출량은 상록수 5% 저감, 낙엽수 2% 저감 되었으며 80mm이상의 강우에 대한 단기(홍수)유출량은 상록수 11%, 낙엽수 2% 저감이 되는 것으로 나타났으며 상록수를 식재한 수변완충지대가 단기(홍수)유출을 줄이고 지하수유출을 늘려 수자원의 이용측면에서 유리한 것으로 나타났다. This study was performed to estimate changes on runoff and streamflow charateristics depending on the size and tree spiecies of applied riparian buffer zone to Gapcheon watershed. SWAT model was used for the estimation of runoff and streamflow for Hoeduck Waterlevel observatory which was associated with model calibartion and validation site as the final outlet of Gapcheon watershed. The result shows that the total streamflow volume reduced by 5 % with evergreen tree and by 2 % with deciduous tree on the condition of 100 m of riparian buffer zone fixed as the proper size for experiment. Flood ruoff volume caused by over 80mm/day rainfall reduced by 11 % with evergreen tree and by 2 % with deciduous tree on the condition of 100 m of riparian buffer zone. In conclusion, evergreen is proved to be optimal condition for reducing flood runoff volume during storm events and increasing the baseflow volume of longterm streamflow.

냉온수배관을 이용한 여름딸기 국소냉난방기술 개발

문종필 ( Jongpil Moon ),강금춘 ( Geum-choon Kang ),권진경 ( Jinkyung Kwon ),김충길 ( Chung-kil Kim ),이수장 ( Sujang Lee ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

본 연구는 여름철에 수경재배베드에 의한 딸기 생산을 위하여 근권부 및 관부를 냉수배관을 이용하여 냉방시험을 하였으며 근권부, 근권부와 관부, 관부냉방에 대한 세가지 요인으로 시험하였다. 지름이 16mm인 PE관을 냉수배관으로 설치하였으며 지하수 20L/min 를 순환시켜 오전 9시부터 오후 7시까지 국소부 냉방을 연속적으로 실시하였다. 지하수의 수온은 14.8℃이고 베드상부 20cm 의 온실내부온도가 35.0.℃ 인 경우 근권부냉방에 의하여 근권부의 온도가 20.0 ~ 21.0℃를 유지하였고 그중에서도 근권부 및 관부를 동시에 냉각시키는 베드의 근권부온도가 20.0℃로 가장 낮은 것으로 나타났다. 관부냉각인 경우 근권부와 관부를 동시에 냉각시키는 베드상부에서 2cm, 10cm, 20cm의 온도를 측정한 결과 33.5, 34.5, 35.0℃ 로 나타났으나 지속적인 모니터링과 수확량 조사 등 냉방효과에 대한 보다 정밀한 분석이 필요하다 하겠다. This study wast carried out to investigate the effects of zone cooling in cultivating strawberry in a nutriculture bed during summer by installing cold water pipe in root zone and around the crown area. The zone cooling for summer strawberry was tested by three cases which were cooling root zone, root zone plus crown area and crown area. Polyethylene cold water pipe with external diameter of 16mm and groundwater with a temperature of 14.8℃ were used for the cooling system. Zone cooling circulation was continuously performed at a flowrate of 20 L/min from 9:00 a.m. to 7:00 p.m. When air temperature at 20cm above the nutriculturebed was 35.0℃, the temperatures of root zone in three cases were maintained at 20.0 ~ 21.0 ℃ and the root zone temperature of root zone plus crown cooling bed was the lowest at 20℃. In zone cooling of crown area, air temperatures measured at 2cm, 10cm, 20cm above the nutriculturebed were 33.5℃, 34.5℃, 35.0 ℃ at the root zone plus crown cooling bed. However, ongoing monitoring and research including more precise analysis for cooling effect are necessary afterward.

충적대수층 계간축열 및 히트펌프를 이용한 온실난방효과

문종필(Jongpil Moon),강금춘(Geumchoon Kang),김형권(Hyungkweon Kim),이태석(Taeseok Lee),오성식(Sungsik Oh),김승희(Seounghee Kim),강연구(Younkoo Kang) 한국신재생에너지학회 2018 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.11