인삼재배용 유리온실의 구조물에 따른 광특성과 에너지 절감을 위한 광시뮬레이션

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 자연광과 인공광원을 활용한 융합형 유리온실를 기준하여 설계인자에 따른 여러 가지 조건을 기준하여 광시뮬레이션을 하였다. 그 결과, 유리온실의 외부구조물은 여름과 겨울인 경우 각각 평균적으로 약 28%와 6%의 조도는 감소되며, 균제도 값은 약 83 %, 7 %씩 감소되어 조도 및 균제도에 영향을 준다. 유리온실내의 내부구조물은 유리온실의 설치 배향각을 90°로 설치할 때, 자연광과 나란한 상태로 가로 배열로 설치 하는것이 자연광 효과를 더 얻을수 있고 내부구조물의 배열 갯수와 층수에 대한 인자는 조도는 낮아지지만 균제도는 일정의 형태로 낮아지지는 않는다. 이처럼 유리온실 설계시 내외부 구조물에 대한 영향도를 고려하여 설계시 활용 되어야 한다. 이를 위해 선택적 인공조명의 배열과 광량 조절를 통해 양질의 광제어가 가능함이 예상되어진다. 붉은색광의 증가에 따라 조도는 증가하고, 광합성 광자속 밀도는 감소하고, 청색광의 증가에 따라 광합성 광자속 밀도는 증가하고, 조도는 감소한다. 자연광과 LED 인공광원 (R:B=3:1)을 활용하여 유리온실내에서 인삼을 재배하는 경우, 에너지 절감을 고려하여 자연광이 조사되는 시간에는 LED인공광원을 선택적으로 OFF하는 방식의 선택적 인공광원의 구동하는 경우 42 % 에너지 절감효과를 얻을 수 있다. 본 연구결과가 실제적으로 융합광원을 활용한 유리온실의 광효율 극대화를 위한 최적 설계 연구에 도움이 될것으로 예상된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This research focused on a light simulation according to design factors in a fusion-type glass greenhouse using natural and artificial light sources. Typically, the illuminance decreases by about 28% and 6% on average in summer and winter, respectively. The uniformity decreases by about 83% and 7% in summer and winter, respectively. In addition, the external structure of the glass greenhouse affects the illuminance and uniformity. The optimal arrangement of the internal shelf structures for an installation orientation angle of 90° is a horizontal parallel achieving a more natural light effect. The illuminance decreases with the number of shelves and floors, but the uniformity is inconsistent. High-quality light control is possible with a selective artificial lighting arrangement and light quantity control. As the red light increases, the illuminance increases, and the PPFD decreases. The opposite happens when the blue light increases. In the case of cultivating ginseng in a glass greenhouse using natural light and LED (R:B=3:1), 42 % energy saving can be obtained when the selective artificial light source is operated considering energy saving. It is expected that the results will be helpful for the optimal design of a glass greenhouse using a fusion light source.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 유리온실의 내 · 외부 구조물 영향
• 3. 유리온실의 최적식물 성장을 위한 광특성평가 및 광시뮬레이션
• 4. 결론
• References