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- 저자 : 이충근 ( Choungkeun Lee ) (검색결과 5 건)
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고온기 야간 히트펌프 냉방에 따른 온실 온습도 및 에너지 사용량 비교 분석
이태석 ( Taeseok Lee ),김진구 ( Jin-gu Kim ),박석호 ( Seok-ho Park ),이충근 ( Choungkeun Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
우리나라는 4계절이 뚜렷하며 시설하우스는 주로 겨울철 저온기의 작물 재배에 초점을 두고 있다. 시설 하우스의 이용율을 높이기 위해 여름철에도 작물을 재배하는 농가가 있으나 우리나라의 기후 특성상 여름철에는 기온이 높아 작물 재배가 어렵다. 2009년부터 지열히트펌프가 농가에 보급되기 시작하여 현재는 공기 열히트펌프를 포함한 히트펌프 시스템의 보급면적이 증가추세에 있다. 히트펌프는 1대의 장치로 냉방과 난방을 모두 할 수 있는 장점이 있지만 우리나라에서는 난방부하에 맞추어 시스템을 설계하고 있어 고온기 활용도가 낮은 편이다. 본 연구에서는 경상남도 함안군에 위치한 벤로형 유리온실(폭 6.4m, 측고 5.3m, 동고 6.2m, 길이 36m) 2개동에서 7월 16일부터 8월 18일까지 약 한 달간 야간에 히트펌프로 냉방을 하여 온실 온습도 변화와 에너지 소비량을 측정하고 관행 온실과 비교하였다. 관행 온실은 야간에 천측창 환기, 즉 자연환기를 통해 온실의 야간 환경을 관리하였고, 시험 온실은 천측창을 모두 닫고 히트펌프로 냉방하였다. 야간 관행 온실의 평균 온습도는 25.2℃, 85.1%였고, 히트펌프로 냉방한 시험 온실의 평균 온습도는 23.4℃, 82.4%였다. 이때 야간 외부의 평균 온습도는 24.4℃, 88.2%로 관행 온실의 온도는 외기보다 0.8℃ 높았으나 시험 온실은 외기보다 1.0℃ 낮아 관행 온실보다 1.8℃ 낮게 관리되었다. 평균 습도는 관행 온실 85.1%, 시험 온실 82.4%로 시험 온실에서 더 낮게 나타났으며 이는 냉방 시 FCU를 이용하여 온실 내 공기가 지속적으로 순환한 것이 원인이라 판단된다. 히트펌프 사용 시 소모한 전력량은 5,354.3kWh로 농사용 전력량(을, 고압) 요금을 기준으로 186,863원의 전기 요금이 추가된다. 따라서 작물 재배 시에는 작물의 출하 기간을 고려하고, 히트펌프의 사용 시간을 조절하여 이용다면 작물 재배에 더 적합한 환경을 만들면서도 경제성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
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하절기 주간 포그 냉방과 야간 히트펌프 냉방이 온실 환경 및 작물에 미치는 영향 분석
이태석,김진구,박석호,이충근,Lee, Taeseok,Kim, Jingu,Park, Seokho,Lee, Choungkeun 한국생물환경조절학회 2021 생물환경조절학회지 Vol.30 No.4
본 연구에서는 하절기 토마토 재배 시 주간 포그 냉방, 야간히트펌프 냉방을 처리를 하여 냉방 처리가 온실 내 온습도, 작물의 생육 및 수확량에 미치는 영향을 분석하였다. 하절기 주간에 차광 처리한 대조구 온실의 평균 온습도는 32.1℃, 59.4%였고, 포그 처리한 시험구 온실의 평균 온도는 30.0℃, 74.3%로 나타났다. 이 때 외부의 평균 온습도는 31.4℃, 57.7%로 대조구 온실의 온도는 외기보다 0.7℃ 높았으나 시험구 온실의 온도는 외기보다 1.4℃, 대조구보다 2.1℃ 낮게 나타났다. 평균 습도는 시험구 온실 74.3%, 대조구 온실 59.4%로 포그 처리를 한 시험구에서 높게 나타났다. 야간 대조구 온실의 평균 온습도는 25.2℃, 85.1%였고, 히트펌프로 냉방을 한 시험구 온실의 평균 온습도는 23.4℃, 82.4%, 로 나타났다. 야간 외부의 평균 온습도는 24.4℃, 88.2%로 대조구 온실의 온도는 외기보다 0.8℃ 높았으나 시험구 온실의 온도는 외기보다 1.0℃, 대조구보다 1.8℃ 낮게 나타났다. 평균 습도는 시험구 온실 82.4%, 대조구 온실 85.1%로 나타나 시험구 온실의 습도가 더 낮게 나타났다. 작물 생육은 정식하고 8주 후에는 두 온실 간의 큰 차이는 없는 것으로 나타났으나 냉방 처리 후에는 시험구 온실의 작물이 대조구에 비해 경경, 초장, SPAD 값이 높게 나타났다. 토마토의 수확량은 냉방을 시작하고 2주 후까지 총 생산량의 차이는 1.2%로 큰 차이 없었으나 3주 후와 4주 후의 일 생산량이 시험구에서 대조구보다 많게 나타났다. 최종적으로는 시험구의 수확량이 81.3kg, 대조구의 수확량이 73.8kg으로 시험구가 대조구에 비해 10.2% 많게 나타남으로써 하절기 주간 포그 냉방, 야간 히트펌프 냉방이 작물 성장에 적합한 환경을 조성해 줌으로써 생육 및 생산성에 영향을 미친 것으로 판단된다. 냉방 처리에 따른 경제성을 비교해보면 대조구 온실에서는 142,166원의 수익이 있었던 반면 시험구 온실에서는 28,727원의 손해가 발생하여 냉방 처리는 경제성이 떨어지는 것으로 나타났다. 그러나 재식 밀도, 히트펌프 운용 시간 및 기간을 조절하여 에너지 사용은 줄이면서 생산성을 증가시킨다면 경제성도 확보할 수 있을 것으로 기대되며 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다. This study was conducted to analyze the effect of fog cooling during daytime and heatpump cooling at night in greenhouses in summer. During daytime, the average temp. and RH of the control greenhouse which had shading screen were 32.1℃ and 59.4%. and the average temp. and RH of the test greenhouse which had fog cooling were 30.0℃ and 74.3%. At this time, the average outside temp. and RH were 31.4℃ and 57.7%. So, the temp. of the control was 0.7℃ higher than outside temp., but the temp. of the test was 1.4℃ lower than outside and 2.1℃ lower than control. The average RH was 74.3% in the test and 59.4% in control. The average temp. and RH of the control greenhouse which had natural ventilation at night were 25.2℃ and 85.1%, and the average temp. and RH of the test greenhouse which had heat pump cooling were 23.4℃, 82.4%. The average outside temp. and RH at night were 24.4℃ and 88.2%. The temp. of the control was 0.8℃ higher than outside temp., but the temp. of the test was 1.0℃ lower than outside and 1.8℃ lower than control. The average RH was 82.4% in test and 85.1% in control greenhouse. There was no significant difference between the plants growth eight weeks after planting. But after the cooling treatment, the values of stem diameter, plant height, chlorophyll in test were higher than control. The total yield was 81.3kg in test, 73.8kg in control, so yield of test was 10.2% higher than control. As a result of economic analysis, 142,166 won in profits occurred in control greenhouse, but 28,727 won in losses occurred in test greenhouse, indicating that cooling treatment was less economical.
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