풍동실험에 의한 아치형 단동온실의 풍압분포 및 풍압계수 구명

윤남규(Namkyu Yun),염성현(Sunghyun Yum),김경원(Gyeongwon Kim),이성현(Sunghyoun Lee),조용호(Yongho Cho) 한국생물환경조절학회 2008 한국생물환경조절학회 학술발표논문집 Vol.17 No.1

온실 피복재 종류별 광투과 특성 및 보온성

윤남규 ( Namkyu Yun ),전종길 ( Jongkil Jeon ),백이 ( Yee Paek ),박경섭 ( Kyoungsub Park ),최효길 ( Hyogil Choi ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

우리나라 온실 면적의 95% 이상을 차지하는 비닐하우스(플라스틱하우스)의 내부환경은 일차적으로 피복재의 특성에 의지하는 바가 가장 크다. 이는 온실에서 일차적인 에너지공급원이 태양이기 때문이다. 본 연구에서는 국산 및 일본산 PO필름을 포함한 최근 국내에서 사용되고 있는 비닐하우스 피복자재 종류별 광투과율과 보온효과를 구명함으로써 농가의 피복재 선택시 참고자료로 활용하고, 최근 온실 설계 및 해석 연구에 있어 중요한 도구로 부각된 CFD 등 시뮬레이션 프로그램의 입력시 필요한 특성값들을 제공하고자 수행되었다. 시험에 사용된 피복자재는 총 8종으로 일본산 PO필름 2종과 국산 PO필름 2종, 국산 EVA계 필름 2종, 국산 PE계 필름 2종 등이다. 온실 이중피복 하에서 가시광선 투과율은 일본산 PO필름과 국산 EVA필름이 가장 높았고, 국내산 PO필름이 가장 낮았다. 같은 조건에서 적외선 투과율은 일본산 PO필름이 가장 높고, 국내산 PE 필름이 가장 낮았다. 같은 조건에서 일사에너지(300~1100nm)의 투과율은 피복재 종류에 관계없이 거의 동등한 수준으로 나타났다. 이것은 이중피복재의 영향으로 판단되며, 수개월이상 장기간 사용시 이중피복온실에서의 광투과 특성은 피복재 자체의 특성에 의한 차이가 적음을 의미한다고 할 수 있다. 동일한 조건에서 야간 실내기온의 차이를 비교한 결과, PO필름의 경우가 다른 피복재보다 이중피복시 야간 실내기온이 1~2℃ 높게 유지하여 보온성이 높은 것으로 나타났으며, EVA 코팅이 없는 순수한 PE필름의 경우 실외기온보다 낮은 온도를 나타냈는데 이는 장파복사투과로 인한 복사냉각때문인 것으로 판단되었다. 이와 같이 피복재 8종에 대한 종류별 광투과율 및 보온효과를 비교한 결과, 각 재료별 광투과율과 보온성이 차이가 있더라도 실제 온실에 적용시 이중피복 조건에서는 피복재 종류별 차이가 적었으며, 실험조건에 따라 광 및 보온효과에 영향을 받을 수 있으므로 실제 겨울철 저온기에 온실 피복조건하에서의 장기적 실험 분석이 필요한 것으로 판단되었다. This study is performed to compare characteristics of light transmittance and keeping warmth about various greenhouse covering materials. 8 types film(PO, EVA, PE, etc.) were tested. In the light transmittance test, PO film was the highest. But, almost films except pure PE film showed the same rank in the keeping warmth test. This tests were carried under double covering greenhouse, and all inner covers were EVA film of 0.06mm thickness.

투광성 보온커튼을 이용한 조조 난방에너지 절감

윤남규 ( Namkyu Yun ),백이 ( Yee Paek ),전종길 ( Jongkil Jeon ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

우리나라에서 채소 및 화훼를 재배하는 온실의 면적은 2010년 51,829ha이고, 이중 30%인 15,591ha는 인위적인 가온을 통해 작물을 재배하고 있다. 2000년에 비해 온실 면적은 0.7% 감소했음에도 불구하고 난방재배면적은 오히려 25%이상 증가하였다. 그동안 국제유가 및 농업용 면세유의 가격이 지속적으로 상승해 왔음에도 이러한 현상이 생긴 것은 국가경제의 성장에 따른 국민들의 식생활 및 소비수준이 향상되어 신선하고 안전한 시설원예 농산물의 수요가 증가하였고, 이에 맞추어 시설원예 농업인들도 주년안정 생산체계를 갖출 필요가 증대했기 때문이다. 그러나 유가의 지속적 상승으로 인해 시설원예 경영비의 30~50%를 차지하고 있는 난방비에 대한 부담은 시설원예 농가의 경영을 위협하고 있고, 이는 나아가 시설원예 농산물의 주년안정 생산체계를 위협하고 있다. 2003년 농촌진흥청에서 수평권취식 다겹보온커튼을 개발한 이후 보급 지원이 시작된 다겹보온커튼은 현존하는 온실용 보온시설 중 수막을 제외하곤 최고의 보온성능과 난방비 절감효과를 나타내고 있다. 2009년 농촌진흥청에서 단동온실용 다겹보온커튼장치가 개발되어 보급이 시작됨에 따라 2010년 보급면적이 2,000ha까지 증가하였다. 이제 다겹보온커튼은 거의 대부분의 온실에서 사용가능한 최고의 보온 기술이 되었다. 그러나 다겹보온커튼은 뛰어난 보온성능을 가지는 대신 광투과율이 매우 낮아 일조가 부족한 겨울철 이른 아침시간대에 에너지절감을 위해 보온커튼을 늦게 열어 주므로 작물의 광합성에 필요한 광량이 충분하지 못하게 되는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 다겹보온커튼을 사용하는 온실에서 투광성 보온커튼을 추가로 설치하여 겨울철 이른 아침에 다겹보온커튼을 일찍 열어 광합성을 위한 일조시간 및 광량을 증대시키면서도 난방에너지 소비량의 증가는 최소화하기 위한 기술을 개발하고자 하였다. 투광성 보온커튼과 PE필름을 이중피복한 온실의 광투과율은 61%로 PE필름을 이중피복한 온실의 83%에 비해 약17% 낮은 수준이었다. 난방이 가동되는 야간 시간대의 온실 내부 기온은 처리구와 대조구간 차이가 없었으나 일출직후 2~3시간 사이(조조)에는 일사량 유입에 의한 영향으로 PE필름 이중피복 처리한 대조구의 기온 상승속도가 더 빠르고, 반대로 일몰 전후에는 처리구의 온도 하강 속도가 더 늦어 투광성 보온커튼에 의한 보온효과가 있음이 확인되었다. 투광성 보온커튼을 설치한 처리구의 겨울철 조조 난방에너지 소비량은 대조구인 PE필름 이중피복 온실에 비해 약50% 적게 나타나 투광성 보온커튼에 의한 조조 시간대 난방에너지 소비량의 절감 효과가 뚜렷한 것으로 나타났다. 상대적으로 전체 난방시간 동안의 에너지소비량은 다겹보온커튼의 영향으로 차이가 적었는데, 처리구가 대조구에 비해 18% 낮은 난방에너지 소비량을 나타냈다. 시설오이(백다다기) 재배시험 결과, 초장은 대조구가 14% 컸고, 엽수 및 엽면적은 처리구가 18% 많았으며, 지상부생체중 및 건물중은 처리구가 각각 7% 및 9% 크게 나타나 겨울철 일조시간의 확보로 투광성 보온커튼에 의한 작물의 생육이 향상된 것으로 나타났다.

포그시스템을 이용한 단동온실 증발냉각 효과

윤남규 ( Namkyu Yun ),전종길 ( Jongkil Jeon ),백이 ( Yee Paek ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

우리나라에서 여름철 주간에 온실 내부기온은 35℃ 이상의 고온상태가 지속되는 경우가 흔하게 발생하여 작물재배에 심각한 문제가 되고 있다. 이 때 건구온도에 의존하는 상대습도는 더욱 낮아져 50% 이하가 되는 경우가 많으므로 증발냉각원리를 이용한 온실 냉방법이 실용적으로 적용 가능한 것으로 알려져 왔다. 그 중에서 포그냉방은 상대적으로 경제적이면서도 효과가 좋아서 가장 많이 검토되고 있다. 그러나 포그냉방은 연속하여 분무를 하게 되면 상대습도의 증가를 초래하여 증발냉각효과를 충분히 얻지 못하는 경우가 많다. 이는 고온기에 온실의 환기량이 적어 온실 내부의 공기가 충분히 빨리 외부 공기와 교환되지 못하기 때문으로 환기량에 의존하는 포그냉방시스템의 문제점을 보여주는 예가 된다. 따라서 본 연구에서는 포그시스템의 분무시간과 정지시간의 조절을 통하여 낮은 환기율 조건하에서도 최소한의 수량을 분무하여 온실 내부의 과습을 방지하여 포그에 의한 증발냉각효과를 향상시킬 수 있는 제어 조건을 구명하고자 하였다. 포그의 분무시간과 정지시간은 1분에서 5분까지 매 분 단위로 조합하여 총 25개의 제어조건에 대해 실험을 수행한 결과, 온실 내부의 기온은 5℃까지 포그 작동 중에 냉각되었다가 포그 분무가 정지된 직후 다시 상승하는 주기적인 반복 경향을 나타내었다. 전적으로 자연환기에 의존하면서 포그 분무에 의해 실내기온을 5℃ 냉각시키기 위해 분무된 물의 양은 0.25L· h^-1· m^-2이었다. 이때 포그 분무는 1분 동작 후 4분 정지를 반복하는 조건이었다. 시험 결과· 포그 분무를 멈추고 5분까지의 시간 간격을 두어도 실내기온의 상승은 1℃ 이내로 나타났는데 이는 실내에 잔류하고 있는 수증기 입자의 지속적인 증발에 의한 냉각과 환기에 의한 영향으로 판단되었다. 따라서 환기 조건 및 실외 공기의 상대습도 조건을 고려하여 포그 분무 및 작동 정지 시간을 1~5분 이내로 설정하여 최소한의 분무로 실내기온을 5℃ 정도 냉각하면 작물의 고온장애를 최소화하여 재배할 수 있을 것으로 판단된다. This study is performed to ascertain the evaporative cooling effect of fog-fan system in naturally ventilated single span greenhouse. Fog system was controlled to work by periods with twin timers. Under natural ventilation, air temperature by evaporative cooling was fallen 5℃ than before the fog system working in greenhouse by spending water about 0.25L· h^-1· m^-2. After fog working, indoor temperature was rised within 1℃ under 5 minute OFF. Working the fog system by periods within 5 minute is expected to avoid a plant growth difficulty by high temperature as spend water minimally.

나리 구근 선별 기계화를 위한 선별 간격에 따른 요인시험

박민정 ( Minjung Park ),강태경 ( Taekyung Kang ),윤남규 ( Namkyu Yun ),권진경 ( Jinkyung Gwon ),김형권 ( Hyungkweon Kim ),임류갑 ( Ryugab Lim ),오성식 ( Seongsik Oh ),손진관 ( Jinkwan Son ),윤성욱 ( Sungwook Yun ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

국내 절화나리는 절화생산액의 10.0%, 면적8.8%를 차지하는 주요 화훼작목이다(MAFRA, 2020). 구근 선별작업은 단시간 동안 집약적으로 해야하기 때문에 노동력이 많이 소요되는 작업 중 하나이다. 본 연구에서는 구근 선별 시 인력에 의한 노동력을 줄일 수 있는 나리 구근 선별 기계화를 위한 적정 선별 간격 조건을 결정하고자 요인시험을 수행하였다. 나리 구근 선별 기계화시스템은 상자공급부, 구근 및 흙 분리부, 구근 선별부로 구성되며 선별부 앞뒤의 회전선별봉 간격을 조절하여 구근 크기(구근 둘레)별 선별이 되도록 설계하였다. 나리 구근 둘레(12cm이하, 13~15, 16~19, 20이상) 별 190개의 시료를 이용하였으며, 봉간격(105cm, 115,125) 3요인에 대하여 3반복으로 시험을 수행하였다. 간격 105mm의 경우에는 크기별 4단계 선별은 이루어졌으나, 선별된 구근의 구둘레를 조사한 결과, 특대 21.5cm∼15.5cm(±1.47), 대 17.4∼12.7(±1.29), 중 14.9∼10.3(±1.13) 소 11.1∼9.0(±0.67)로 분포되어 선별된 구근의 크기 및 구근 둘레의 편차가 컸으며 구근 둘레에 따라 분류 되지 않는 것으로 조사되었다. 간격 115mm의 경우에는 크기별 4단계 선별이 이루어졌으며, 선별된 구근의 구둘레를 조사한결과는 다음과 같다. 특대 21.5.cm∼17.2cm(±1.13), 대 19.3∼14.5(±1.01), 중 14.5∼11.7(±0.86) 소 11.7∼9.3(±0.61)로 분포되어 구근 둘레의 크기 편차도 가장 작았고 4단계의 크기 별로 분류되었다. 간격 125mm의 경우에는 간격이 너무 넓어 크기별 3단계 선별이 이루어졌다. 선별된 구근의 구둘레를 조사한 결과, 대 21.5∼17.3(±1.17), 중 18.9∼11.6(±1.64), 소 13.4∼9.0(±1.17)로 분포되었다. 다른 요인보다 상대적으로 오차가 큰 것으로 나타났으며 간격이 너무 넓어 크기별 4단계 선별이 되지 않는 것으로 나타났다. 회전 봉 간격 115mm에서 구근 둘레 크기에 따른 4단계 선별이 가장 적절하게 이루어지는 것으로 나타났다.

온실 빗물이용 기술 개발

전종길 ( Jonggil Jeon ),백이 ( Yee Paek ),윤남규 ( Namkyu Yun ),이상봉 ( Sangbong Lee ),김민영 ( Minyoung Kim ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

최근 들어 대체수자원으로서의 빗물이용에 대한 관심이 높아지고 있다. 그동안 우리나라에서는 대체 수자원으로서 지하수, 생활용수를 재처리한 중수의 이용에 집중되어 왔는데, 앞으로는 대단위 주거단지 및 대형건물에 빗물을 받아 수세식 화장실용수와 세탁용수, 정원용수 등으로 활용하는 시설이 늘어날 전망이다. 농업용으로는 해안가, 간척지의 시설원예 재배농가는 지하수의 고 염류농도로 인한 작물재배의 어려움을 겪자 빗물이용 또는 지하수 재처리 등을 희망하고 있지만 적용할 만한 기술이 없는 상태이다. 따라서 본 연구에서는 지하수 이용이 곤란한 시설농가의 수자원 확보 및 빗물의 자원화를 위하여 온실 빗물이용 기술을 개발하고자 하였다. 빗물이용 시스템은 집수시설, 초기빗물배제장치, 여과장치, 저장조 등으로 구성되어 있으며, 초기빗물배제장치는 부력의 원리를 이용하여 초기 이물질이 혼합된 빗물을 일정량 배제시키도록 되어 있다. 여과장치의 여과재는 망 필터 및 활성탄을 이용하였으며, 저수조의 용량은 온실면적, 강우 유출계수, 지역별 연강우량, 저장지수를 이용하여 산정하였다. 강우 후 비닐하우스 저장조 집수빗물, 유리온실 저장조 집수빗물, 하늘에서 받은 빗물, 현재 작물재배용으로 이용되고 있는 지하수로 구분하여 수질분석을 실시한 결과, pH는 각각 5.86, 6.79, 6.15, 7.64로 나타났으며, EC는 0.018, 0.029, 0.010, 0.215ds/m로 나타났다. 빗물 1L중 부유고형물량은 비닐하우스 저장조 집수빗물, 유리온실 저장조 집수빗물, 하늘에서 받은 빗물별로 각각 0.02, 0.02, 0.01g으로 나타났으며, 중금속인 Cu는 검출되지 않았으며, Fe는 지하수에만 0.165㎎/L, Zn은 비닐하우스 저장조, 유리온실 저장조, 빗물, 지하수에서 각각 0.015, 0.020, 0.006, 0.085㎎/L 나타났다. 따라서 온실에 저수된 빗물은 현재 온실 내 작물재배용 사용되고 있는 지하수의 수질보다 양호하여 작물 재배용으로 적합한 것으로 판단된다. This study was attempted to develop rainwater using technology in greenhouse. As results of this study, rainwater using system was developed and then tested in field. Rainwater using system are composed of four parts : collecting device, excluding device of early rainwater, filter, a water tank. The working performance of the developed system in the field was carried out successfully. The Result of water quality analysis, pH and EC of collecting rainwater from plastic house, and from glass house, rainwater and underground water were shown 5.86, 6.79, 6.15, 7.64 and 0.018ds/m, 0.029ds/m, 0.010ds/m, 0.215ds/m respectively. Heavy metals were not nearly detected in rainwater. It is expected to grow crops by rainwater utilization in greenhouse.

나리 구근 선별 기계화를 위한 구근 특성 조사 및 공정 설계

박민정 ( Minjung Park ),강태경 ( Taekyung Kang ),윤남규 ( Namkyu Yun ),권진경 ( Jinkyung Gwon ),김형권 ( Hyungkweon Kim ),임류갑 ( Ryugab Lim ),오성식 ( Seongsik Oh ),윤성욱 ( Jinkwan Son ),손진관 ( Sungwook Yun ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

우리나라의 나리, 프리지아 등 절화 구근류는 203 ha에서 재배되고 있으며, 구근 절화류 생산량은 59백만 본, 생산액은 231억원을 차지하고 있다(MAFRA, 2020). 절화나리는 국내 절화생산액의 10.0%, 면적8.8%를 차지하고 있으며 수출액은 6,922천달러에 달하는 주요 화훼작목이다. 그러나 최근 저일조, 고온 등 이상기후에 의한 절화품질이 저하되어 경쟁력이 감소하여 일본 수출량이 크게 감소하고 있다. 이를 해결하기 위해서는 시설화훼 구근 절화류 재배 장치의 기반 조성이 필요하고, 출하시기 조절 및 집중관리가 가능한 재배상자를 이용한 구근 선별 재배 기술이 필요하다. 본 연구에서는 재배상자를 이용한 절화나리 구근 선별 기계화를 위한 기초자료를 수집하기 위해 절화나리 구근의 특성을 조사 및 분석하고 농가의 작업방법에 기초하여 작업공정을 설계하였다. 조사 시료는 나리 구근 둘레에 따라 12 cm이하, 13~15, 16~19, 20 이상의 4가지 크기에 대하여 200개의 시료에 대해 생육특성조사를 실시하였다. 구근 둘레 12 cm이하는 평균 11.2±0.5 cm, 13~15 cm는 13.4±1.4 cm, 16~19 cm는 18.3±1.0 cm, 20이상은 20.2±1.1 cm로 균일하게 나타났다. 구근 둘레에 따라 장경, 단경, 구고, 무게는 커지는 경향이 나타났으며, 뿌리길이의 경우에는 재배환경에 따라 차이가 크므로 상관성이 없는 것으로 나타났다. 나리 구근 선별을 위한 작업 공정은 절화수확이 완료된 상자를 공급하는 상자공급부, 뭉쳐져 있는 구근 및 흙을 분리하여 배출할 수 있는 구근 및 흙 분리부, 크기별 구근이 선별되어 나오는 구근 선별부로 구성하여 작업공정을 설계하였다. 상자재배를 위한 구근 선별을 기계화하기 위해서는 구근의 둘레 및 구근의 뿌리를 고려하여야 할 것으로 판단된다.

느타리버섯 균상재배사의 환경균일성 향상을 위한 기술 개발

이성현(Lee Sunghyoun),유병기(Yu Byeongkee),김혁주(Kim Hyuckjoo),윤남규(Yun Namkyu),정종천(Jung Jongcheon) (사)한국생물환경조절학회 2015 생물환경조절학회지 Vol.24 No.2

버섯은 생육에 적합한 온도 및 수분이 유지되면 자연상태에서도 원활하게 발생할 수 있지만 이러한 기간은 1년중 극히 일부에 지나지 않는다. 따라서 오늘날 시장에 유통되는 버섯은 대부분 인공적으로 조절된 환경에서 생산된 것으로 볼 수 있다. 기존 연구자들의 보고에 의하면 버섯재배사 내부의 온도 및 습도에 대한 불균일성이 큰 것으로 알려져 있고, 이를 극복하기 위한 다양한 기술 들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 느타리버섯 균상재배사 내부에 공기를 위로 토출 할 수 있는 대류팬을 설치하고, 이에 따른 느타리버섯 균상재배사 내부의 위치에 따른 온도 및 습도 균일성을 향상하기 위하여 수행하였다. 시험기간 동안의 외기온도는 5.2~20.4℃까지 변화하였고, 외기 상대습도는 40~100%까지 변화하였다. 외기온도의 변화에 영향을 받아 버섯재배사 내부의 온도도 13.3~18.4℃ 변화하였지만 동일한 기록 시간의 균상 위치에 따른 온도 차이는 0.2~1.3℃로 매우 균일하게 유지되는 것으로 나타났다. 버섯재배사 내부의 상대습도도 외기 상대습도 변화에 영향을 받아 82~96%로 변화하였지만 동일한 기록시간의 균상 위치에 따른 상대습도 변화의 차이는 2~7%로 나타났고, CO₂ 농도 변화는 약 575~731ppm으로 목표로 하는 1,000ppm 이하로 유지되는 것으로 나타나 내부 대류팬의 설치로 버섯재배사 내부의 균일한 환경관리가 가능한 것으로 나타났다. Mushrooms can grow in nature when adequate temperature and humidity are maintained, but such condition can be satisfied for only a short period of time on an annual continuum. Therefore, it can be deemed that a majority of the distributed mushrooms in the current market are produced in an artificially manipulated environment. This study was conducted to resolve the problem of the Oyster mushroom cultivation house’s internal temperature and humidity imbalance, where the Oyster mushrooms are cultivated in a multi-layered shelves. The air circulation fans were installed to improve the air uniformity of the Oyster mushroom cultivation house by using multi-layered shelves. During the experiment, the ambient temperature and the ambient relative humidity ranged from 5.2℃ to 20.4℃ and 40% to 100% respectively. Due to the change of the outdoor temperature, the internal temperature of the Oyster mushroom cultivation house also changed, ranging from 13.3℃ to 18.4℃, but the temperature gap between the different internal location of the facility during the conforming recorded time only ranged from 0.2℃ to 1.3℃, being significantly stable. The internal relative humidity, ranging from 82% to 96%, also changed due to the change of the outdoor temperature. Nevertheless, the relative humidity gap between the different internal location during the conforming recorded time only ranged from 2% to 7%. Furthermore, the research staff were able to maintain the concentration of CO2 from 575ppm to 731ppm(below 1,000ppm was the goal) indicating the possibility of an even management of the internal environment by installing the air circulation fan.