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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.

        • 온실 내 수분 수집 및 과습 예방을 위한 차광망 표면성질 기초 연구

          이태석 ( Taeseok Lee ),유영선 ( Youngsun Ryou ),김형권 ( Hyungkweon Kim ),김영화 ( Younghwa Kim ),오성식 ( Sungsik Oh ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

          우리나라 시설원예 재배면적은 약 53,000ha로써 그 중 70%가 무가온 재배 온실이다. 무가온 온실은 가온 온실에 비해 상대습도 조절이 용이하지 않아 과습으로 인한 병해 발생 예방이 어렵다. 무가온 온실에서 동절기 야간, 새벽에 상대습도가 100%를 초과하게 되면 안개 및 결로가 발생하고 작물체에 결로가 생기면 곰팡이병 등의 습해를 유발한다. 1970년대부터 물이 부족한 지역에서 안개바람으로부터 물을 수집하는 방법에 관한 연구가 제시되고 있는데, 이는 나미브 사막의 딱정벌레가 안개로부터 물을 수집하여 마시는 행동을 관찰하고 모사한 것이다. 현재 캐나다에서는 안개가 자주 발생하는 지역에 ‘Fog Cather’라는 그물망을 설치해 물을 수집하고 식수로 활용하고 있다. ‘Fog Cather’는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 그물로 농업시설에서 쉽게 볼 수 있는 차광망(shade cloth)이다. 따라서 차광망을 활용한 과습예방장치를 제작하여 과습한 온실 내 안개를 제거하고 작물체에 발생하는 결로를 줄이기 위한 방법 중 하나 이용할 수 있을 것 판단되며, 이러한 과습예방 장치 제작을 위해 차광망 표면성질에 따른 수분응축량 및 수분배출량을 조사하였다. 시험방법은 발수성 시험방법(KS K 0590)을 참고하여 응용하였다. 11cm×11cm 시편을 제작하고 시편에 전면 친수코팅, 가로패턴(1cm, 0.5cm 간격) 친수코팅, 세로패턴(1cm, 0.5cm 간격) 친수코팅, 격자패턴(1cm, 0.5cm 간격) 친수코팅을 하였다. 각 시편에 가습기(분무량 800cc/h)를 이용하여 2분간 물을 뿌려준 후 시편의 증가한 무게(수분응축량), 시편에서 떨어진 물의 양(수분배출량)을 측정하여 비교하였다. 수분응축 및 배출량이 1g 이하로 매우 작은 값이기 때문에 3반복 시험 후 분산분석(일원배치법)으로 시험 결과의 타당성을 분석하였다. 시험 결과 시편을 그대로 사용하였을 경우(소수성)수분응축량은 0.98g, 수분배출량은 0.31g 이었고, 전면 친수코팅 시에는 수분응축량 0.75g, 수분배출량 0.63g으로 시편에 맺히는 물의 양은 적었으나 배출량이 증가하였다. 격자패턴 간격에 따라서는 격자패턴 간격에 좁을수록 수분응축량 및 배출량이 증가하는 경향을 보였다.

        • KCI등재

          시설원예 용수 공급을 위한 지하수 정수 요구도 분석

          이태석(Taeseok Lee),손진관(Jinkwan Son),진유정(Yujeong Jin),이동관(Donggwan Lee),장재경(Jaekyung Jang),백이(Yee Paek),임류갑(Ryugap Lim) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.12

          본 연구에서는 시설원예 농가 중 지하수 수질에 문제가 있는 농가와 지하수를 원활히 사용하는 농가의 수질성분을 분석하고 비교하였다. 이를 통해, 국내 수경재배 시설을 대상으로 지하수 수질에 따라 양액 재배용 원수로 사용가능성을 평가하였다. 지하수 수질에 문제가 없는 농가의 지하수는 평균적으로 pH 6.61, EC 0.27 dS/m, NO₃-N 7.64mg/L, NH₄<SUP>+</SUP>-N 0.80 mg/L, PO₄-P 0.09 mg/L, K<SUP>+</SUP> 6.26 mg/L, Ca<SUP>2+</SUP> 18.57 mg/L, Mg<SUP>2+</SUP> 4.38 mg/L, Na<SUP>+</SUP> 20.85mg/L, Cl- 18.10 mg/L, S²- 7.97 mg/L, HCO₃- 55.06 mg/L, Fe 0.09 mg/L, Mn 0.01 mg/L, Zn 0.04 mg/L, Cu 0.01 mg/L, B 0.04 mg/L, Si<SUP>4+</SUP> 8.93 mg/L, Mo 0.01 mg/L로 나타났으며, 모두 양액 재배용 원수의 수질기준을 만족하였다. 반면, 지하수 수질에 문제가 있는 농가의 경우 대다수의 항목이 양액재배용 원수의 수질기준을 초과하였다. 이러한 성분분석 결과로 보아 작물재배에 적합하지 않은 수질의 지하수를 정수하여 원수로 사용하는 것은 지하수의 재충전, 토양정화 측면에서 효과가 있다고 판단된다. 본 연구결과를 바탕으로 농업용 정수시스템을 구성한다면 우선처리 대상 항목 및 연계 항목을 추측할 수 있어 설계가 용이할 것으로 판단된다. 또한 이러한 농업용 정수시스템을 정착시킨다면 시설원예 단지에서 직접 지하수를 사용하면서 재충전 및 재이용할 수 있고, 결과적으로 지속가능한 농업과 국토 정화에 이바지 할 수 있는 기본 정보를 제공한다. This study analyzed groundwater quality in hydroponic cultivation facilities. Through this study, the possibility of groundwater use was evaluated according to the quality of the groundwater for hydroponic cultivation facilities. Good groundwater quality, on average, is pH 6.61, EC 0.27 dS/m, NO₃-N7.64 mg/L, NH₄<SUP>+</SUP>-N 0.80 mg/L, PO₄-P 0.09 mg/L, K<SUP>+</SUP> 6.26 mg/L, Ca<SUP>2+</SUP> 18.57 mg/L, Mg<SUP>2+</SUP> 4.38 mg/L, Na<SUP>+</SUP>20.85 mg/L, etc. All of these satisfy the water quality standard for raw water in nutrient cultivation. But in the case of farmers experiencing problems with groundwater quality, most of the items exceeded the water quality standard. As a result of the analysis, it was judged that purifying groundwater of unsuitable quality for crop cultivation, and using it as raw water, was effective in terms of water quality and soil purification. If an agricultural water purification system is constructed based on the results of this study, it is judged that the design will be easy because the items to be treated can be estimated. If a purification system is established, it can use groundwater directly in the facility and for horticulture. These study results will be available for use in sustainable agriculture and environments.

        • 공기패널식, 냉수순환식 수분응축 장치의 절대습도 저감 효과 비교 분석

          이태석 ( Taeseok Lee ),장재경 ( Jaekyung Jang ),백이 ( Yee Paek ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

          우리나라 시설원예 재배면적은 약 53,000ha로써 그 중 67.2%가 무가온 재배 온실이다. 무가온 온실은 말 그대로 난방장치가 없어 겨울철 온실 내 상대습도를 조절하기 어렵다. 겨울철 야간 및 새벽에 온실 내부의 상대습도는 100%까지 도달하며 이는 작물체에 결로를 유발하고, 작물체는 곰팡이병 등 습해를 입을 가능성이 높아진다. 본 연구에서는 겨울철 외부의 찬 공기와 냉수를 이용하여 수분응축 장치를 구성하고 장치의 절대습도 저감 효과를 비교, 분석하여 온실 내 제습장치로써의 적용 가능성을 살펴보았다. 공기패널식 수분응축 장치는 공기를 유입시키고, 배출시키는 흡기팬, 알루미늄 패널(0.3×0.4, m, 6면)로 구성하였다. 냉수순환식 수분응축 장치는 냉수통, 급수펌프, 열교환기(라디에이터)로 구성하였다. 항온항습실 내에 단열 챔버(2×1.4×1.1,m)를 만들고 챔버 내부를 다습한 환경으로 조성한 후 각 장치를 2시간 동안 가동하여 절대습도 저감량을 확인하였다. 이때 항온항습실 설정 온도는 5℃, 냉수 온도는 5℃ 였다. 공기패널식 수분응축 장치 사용 시 초기 챔버 내 온습도 및 절대습도는 14.1℃, 93.0%, 11.29g/m3 이었다. 2시간 후 챔버 내 온습도 및 절대습도는 14.0℃, 86.7%, 10.46g/m3 로 온도는 0.1℃, 절대습도는 0.83g/m3 감소하였다. 냉수순환식 수분응축 장치 사용 시 초기 챔버 내 온습도 및 절대습도는 13.0℃, 93.7%, 10.63g/m3 이었다. 2시간 후 챔버 내 온습도 및 절대습도는 10.4℃, 85.0%, 8.19g/m3 로 온도는 2.6℃, 절대습도는 2.44g/m3 감소하였다. 절대습도 저감량은 공기패널식보다 냉수순환식이 많았으나 챔버 내부 온도가 떨어진다는 단점이 있었다. 따라서 무가온 온실에 적합한 장치는 공기패널식 수분응축 장치이며, 목표 제습량을 설정하고 공기패널의 면적을 조절하여 구성한다면 제습기로 사용 가능할 것으로 판단된다.

        • KCI우수등재

          기후변화 시나리오에 따른 미래 논벼의 소비수량 및 생산량 변화 분석

          이태석 ( Lee Taeseok ),최진용 ( Choi Jin-yong ),유승환 ( Yoo Seung-hwan ),이상현 ( Lee Sang-hyun ),오윤경 ( Oh Yun-gyeong ) 한국농공학회 2012 한국농공학회논문집 Vol.54 No.1

          Agriculture is dependable to weather condition and its change so that it is necessary to understand the impacts of climatic change. The aim of this study is to analyze the change of consumptive use of water and rice yield due to climate change using CERES-Rice. In this study, the weather data of three emission scenario of A1B, A2 and B1 created from CGCM (Coupled General Circulation Model) were used from 2011 to 2100, and downscaled daily weather data were simulated using LARS-WG (Long Ashton Research Station Weather Generator). The input data for cultivated condition for simulating CERSE (Crop-Environment Resource Synthesis)-Rice were created referring to standard cultivation method of paddy rice in Korea. The results showed that consumptive uses of water for paddy rice were projected decreasing to 4.8 % (2025s), 9.1 % (2055s), 12.6 % (2085s) comparing to the baseline value of 403.5 mm in A2 scenario. The rice yield of baseline was 450.7 kg/10a and projected increasing to -0.4 % (2025s), 3.9 % (2055s), 17.5 % (2085s) in A1B scenario. The results demonstrated relationships between consumptive use of water and rice yields due to climate change and can be used for the agricultural water resources development planning and cultivation method of paddy rice for the future.

        • 환경부하 대응 가축분뇨 특성을 고려한 처리 및 관리 기술 제안

          이동관 ( Donggwan Lee ),백이 ( Yee Paek ),임류갑 ( Ryugap Lim ),이태석 ( Taeseok Lee ),장재경 ( Jae Kyung Jang ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

          최근 기후변화 대응을 위해 농업생산 활동에서 배출되는 환경부하의 안정적인 처리와 자원순환의 필요성이 증가하고 있다. 가축분뇨의 경우, 고농도의 유기물, N, P를 포함하고 있어 적정 관리가 되지 않은 상태에서 배출시 토양, 수질, 지하수 오염과 토양 혐기화로 인한 온실가스 배출 가능성 또한 배제할 수 없다. 현재 가축분뇨는 퇴·액비화하여 경종 농가의 비료 원으로 공급하여 경종 농업의 비료 대체제로 사용하여 상생하는 체계로 운영되고 있다. 그러나 공동처리시설에 유입되는 가축분뇨 농도 편차가 있음이 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 현재 가동 중인 가축분뇨 공동자원화시설 3개소를 선정하여(I시, C군, D시) 가축분뇨 유입농도, 처리효율등 가축분뇨 처리 실태를 알아보고 이에 대응하는 처리 및 관리에 이용하고자 하였다. 선정한 3개소의 공동자원화시설로 유입되는 가축분뇨의 TCOD(BOD)는 6,200(5,100)~11,000(13,000)mg/L로 거의 두 배 차이를 보였으며, 처리 효율은 TCOD 10~65%, BOD 37~73%, SS 48~80%, NH3-N 42~55%, TP 40~55%로 각 성분별 차이가 큰 것으로 나타났다. 공동처리 시설은 대부분 수거, 저류조, 고액분리, 생물 반응조, 액비 생산이라는 유사한 공정을 거쳐 처리되고 있으나 생산되는 액비 성분에도 차이 큰 것으로 나타났다. 비료 대체 성분인 N과 P성분을 제외하고도 액비의 유기물과 부유물질(SS) 농도가 각각 최대 5,300mg/L와 3,200mg/L으로 나타났는데, 단위 시설 추가에 의한 농업용수 생산, 작물에 특성에 따른 맞춤형 발효 액비 생산으로의 활용 등을 고려하여 각 처리시설 상황에 맞는 다각적인 관리 및 이용이 필요할 것으로 판단되었다.

        • 고형배지 재배에서 배액 재사용을 위한 마이크로버블 시스템 적용 연구

          이동관 ( Donggwan Lee ),장재경 ( Jae Kyung Jang ),심영호 ( Young Ho Sim ),백이 ( Yee Paek ),이태석 ( Taeseok Lee ),임류갑 ( Ryu Gap Lim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

          순환식 양액재배를 위해서는 배액 내 양액 성분을 센싱하여 작물에 필요한 성분을 유지시켜주어야 하며 또한 세균에 의한 영향이 없어야 한다. 작물에 필요한 양액 성분은 다량원소와 미량원소로 구성되어 있는데 이중 N, P와 배액에 포함될 수 있는 유기오염물질(COD)과 부유물질(SS)의 농도를 알아보고, 마이크로버블 시스템을 이용하여 이들 성분의 저감효과를 파악하고자 하였다. 또한 N, P, 그리고 유기오염물질이 포함되는 경우, 녹조 및 세균이 번식할 수 있어 이들 성분의 변화를 알아보고자 하였다. 본 연구를 통해 국내 양액재배 시설원예 단지의 대표 작물인 파프리카 농가에서 배출되는 배액을 이용하여 마이크로버블 시스템을 적용하여 N, P, 유기오염물질, 부유물질 성분의 저감 효과를 알아보았다. 본 연구에서는 강원도 P시에 위치한 Cupra(빨강), Coletti(노랑) 파프리카 품종을 재배하는 온실을 대상지로 선정하였으며, 작기 말기 시점에 배액을 샘플링하여 이용하였다. 마이크로버블 시스템에서 4시간 반응시켰으며, 일정시간 간격으로 샘플링하여 분석에 이용하였다. 이 결과 SS, COD, PO4-P, NO3-N 제거율은 4시간 반응 후 각각 91.7%, 39.0%, 31.3%, 13.7%를 나타내었다. PO4-P, NO3-N의 경우, 저감율이 낮게 나타났으나 이는 재순환시 재이용이 가능하여 필요한 영양염류의 손실을 최소화할 수 있는 것으로 나타났다. 마이크로버블 산화반응에 의한 각 성분의 감소되는데 성분별 반응 시간 차이가 크게 나타났으나, N, P의 농도를 최대한 재이용하는 수준에서 시간을 선택하는 것이 필요할 것으로 판단되며, 추후 박테리아와 곰팡이류 저감 효과를 분석하여 지속 가능한 농업을 위한 순환식 양액재배를 위한 배액 재이용 기술을 개발하는데 기초자료로 이용할 수 있다.

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