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실내실험에 의한 온실 피복재 및 보온재의 관류열전달계수 측정
소레이멘디옵 ( S. Diop ),이종원 ( J. W. Lee ),나욱호 ( O. H. Na ),신동창 ( D. C Shin ),이현우 ( H. W. Lee ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-
To optimize the heating system, it is necessary to assess the actual energy saving potential of new covering systems as they are introduced into markets. Many studies have been conducted to reduce energy consumption for greenhouse heating and suggest an overall heat transfer coefficient. However, the coefficients suggested vary greatly because the covering material characteristics, climate conditions and greenhouse environments differ. Accordingly, modification of existing testing methods is required because, in most cases, they are insufficient for greenhouse covering materials. As a result, further studies using the hot box method to determine the thermal transmittance of various greenhouse covering materials have been conducted. This study is conducted by producing an indoor experimental apparatus for measuring the overall heat transfer coefficient with which the actual sky temperature can be implemented and measuring greenhouse coverings and thermal screens available in Korea to compare the results with the measured results in the outdoor experiment and to assess their appropriateness. Experiment is carried out for 12 kinds of treatment conditions according to combination of covering materials and thermal screens and whether there is sky thermal radiation or not. The measuring results show that the overall heat transfer coefficient increases almost straightforward proportionally as the difference in temperature for all of test covering treatments increases in case that sky thermal radiation is not implemented. And in case that sky thermal radiation is implemented the overall heat transfer coefficient becomes the highest when the difference in temperature between inside and outside of the hot box is 10℃ and is significantly lowered when the difference in temperature becomes near 20℃ and after that, there is no significant change and the overall heat transfer coefficient maintains almost constant as the difference in temperature becomes higher than 20℃. Even though slight differences between the indoor experiment results and the outdoor experiment results are shown, they are in accord with the range of standard deviation of the indoor experiment results. These results show that it is reasonable to measure the overall heat transfer coefficient of greenhouse covering materials and thermal screens through the indoor experiment.
이종원 ( J. W. Lee ),나욱호 ( W. H. Na ),강금춘 ( G. C. Kang ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-
2010년 딸기생산액은 10,542억원으로 1980년 1,041억원의 10배 수준이며 전체 농업생산액의 2.53%, 채소 생산액의 12.6%를 차지하는 주요한 과채류이며, 시설딸기의 재배면적은 ’10년 6,841ha로 딸기 전체의 97.1%를 차지하고 있으며 시설채소 재배면적의 10.3%, 시설과채류 재배면적의 14.6%에 달하고 있다. 시설딸기는 토경재배와 고설재배로 나눌 수 있으며, 고설재배 면적이 ’07년 55ha에서 ’11년 244ha로 5년 동안 4배이상 증가하였다. 이러한 딸기의 생육에 가장 적합한 온도는 낮에는 17~18℃, 밤에는 10℃ 내외이며, 온도가 25℃를 넘으면 생육이 떨어지고 30℃ 이상의 고온에서는 생육이 정지된다. 일반적으로 딸기를 재배하고 있는 수막에 의한 보온형 딸기 재배 단동온실의 내부기온은 외기온이 0℃이하로 떨어지면 10℃ 내외를 유지하기 힘드며, 수막대신 다겹보온커튼을 이용할 경우 보온효과가 약 3.8℃ 향상되는 것으로 나타났으나 다겹보온커튼의 초기설치비가 10,000원~12,000원/m2 소요되는 관계로 설치비의 경감을 위한 기술개발과 정책적 지원이 따라야 하는 한계가 있다. 딸기 재배가 이루어지는 9월말~익년 5월 주간의 외기온이 15℃이상이 되면 온실 내부온도는 25℃를 넘게되어 측면환기를 통해 환경조절을 하며, 시설딸기는 저온성 작물로 대부분 단동형 온실에서 수막 등에 의한 보온위주로 재배되고 있으나, 최근 고설재배의 급증으로 가온을 위한 난방에너지 소비가 급증하고 있다. 따라서 고유가로 인한 시설딸기 재배 농가의 경영부담이 가중되고 있어, 에너지 절감형 시설에 대한 요구가 증대하고 있으며, 수막보온을 위주로 하는 딸기재배 역시 보온력을 향상시켜 수자원의 낭비를 줄여야 할 것으로 판단된다. 온실의 천ㆍ측창이나 틈새를 통해 외부로 손실되는 환기전열량은 전체 난방에너지의 약 10~20%를 차지하고 있어, 환기전열 손실을 최소화 할 수 있는 완전 밀폐형 온실 구조와 난방 에너지절감을 위한 온실내부 주간 잉여 태양에너지의 축열을 통하여 야간에 가온을 할 수 있는 시설딸기 재배용 축열 온실을 설계하여 시공하였다. 시설딸기 재배용 온실 구조는 작업성을 고려한 고설재배시스템의 규격을 우선적으로 설계한 후, 고설재배시스템과재배면적 효율성을 고려하여 온실의 폭, 처마높이 및 동고를 결정하여 지역별 내재해형 설계기준에 대한 구조안전성을 검토하여 결정하였다. 그리고 축열시스템은 주간 온실내부 공기를 축열층으로 유입시킬 수 있는 축열시스템과 축열층 내부공기를 온실로 유입시킬 수 있는 방열시스템으로 구성하였으며, 축열재료는 쇄석으로 하여 축열층 두께는 80cm로하여 실험용 온실을 시공하였다. 이러한 실험온실에서 딸기를 재배하면서 축열 및 방열 특성, 온실 내부 온습도 변화 등을 구명한 후 딸기재배에 적합한 축열온실의 최적화를 통하여 추후 농가 실증시험을 수행하고자 본 연구를 수행하였다.