본 연구의 목적은 시설하우스에 대한 기본적이면서도 중요한 운전 자료를 얻기 위한 것이다. 특히 시설하우스 에너지 절감을 위해 실용적으로 쉽게 적용할 수 있는 방법에 중점을 두었다. 이러한 목적에 의해 하우스내의 온도분포를 평가하기 위한 방법으로 조직적인 수치해석연구를 수행하였다. 이러한 연구에서 고려한 중요한 변수는 시설하우스의 일반적인 형상과 함께 시설하우스내의 열유동을 조절하는 다양한 배플 조건을 가정하였다. 아울러 난방가열시스템의 배관배치에 따른 열유동 특성과 효율을 상호 비교하였다. 이러한 연구의 결과로 얻어진 몇 가지의 유용한 결론을 정리하였다. 특히 시설하우스 천장에서 내린 배플은 최소한의 시설로서 에너지 효율에 실질적인 기여를 할 수 있었으며 또한 난방배관의 구조는 시설하우스내의 균일한 온도 분포을 얻기 위하여 크게 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 기타 본연구의 여러 수치해석 결과들은 물리적인 면에서 의미가 있었으며 실용적인 면에서 시설하우스의 최적 운전조건의 설정에 도움이 된다고 판단하였다.
농업용 시설하우스의 난방을 위해서는 많은 양의 연료가 필요하고, 최근 연료 가격의 상승으로 인하여 많은 농가가 난방 비용에 대한 부담을 겪고 있다. 본 논문은 산업용 굴뚝 폐열을 활용하여 인근에 있는 농업용 시설하우스 난방을 지원하는 공급시스템을 제안하고, 난방비 절감 모델 적용과 효과에 대해 분석한다. 굴뚝 폐열 시스템을 기반으로 시스템을 설계하였고, 제안한 모델을 기반으로 시설하우스 난방비 절감 모델 적용 및 효과 분석을 수행하였다. 고열의 굴뚝 폐열을 이용하면 인근 농가의 시설하우스 난방 공급에 활용이 가능하다는 것을 확인하였다. 산업단지 인근 대규모 시설하우스에 난방을 공급한다면 국내 농가의 생산성 향상 및 경쟁력 제고에 이바지할 것으로 기대된다.
하우스재배에서 수량이나 품질을 낮추는 주요한 원인 가운데에는 시설내에서 발생하는 병해나 생리장해가 있다. 우리나라는 아직 선진국과 같이 시설이 대형화되고 중장비화(重裝備化)되지는 않았지만 현재에도 하우스 재배가 전업화되고 단지화됨에 따라 자연 연작하지 않을 수 없게 되어 연작장해가 일어나고 있는 실정이다. 즉 하우스 재배에서는 단위면적당 수량을 높이기 위해서 밀식하는 경향인데 비해 하우스내는 고온이고 노지보다 시비량이나 관수량도 많아 비료성분인 염류(鹽類)가 쌓이고 토양 병원균도 많아지고 토양물리성이 나빠져 토양병해나 생리장해가 많이 발생하고 있다. 이 글에서는 하우스 작물의 연작장해의 원인과 실태조사 결과를 분석해보고 다음호에서는 그 대책에 대해 알아본다.
현재의 시설하우스에서의 난방 방식은 한 곳에 고정되어져서 위치에 따른 온도 편차가 심해 질 수밖에 없는 실정이다. 채소나 과일 작물 등을 재배하는 시설하우스는 적정 온도의 유지가 필수적인데 하우스 내부의 상하 온도 차이로 인해 적정 난방 또는 냉방을 위한 에너지 소모가 많다. 본 논문에서는 하우스 내부의 공기 순환을 효율적으로 할 수 있는 새로운 형태의 난방 방식인 수직형 교반 히터 자동 제어 시스템을 제안한다. 시설하우스 상 하부의 온도를 이용하여 수직형 교반 히터의 공기 순환 팬과 히팅을 상황에 맞게 독립적으로 제어함으로써 최소한의 전기 소비로 난방의 효율을 극대화 시켜 계획 가능한 작물 생산과 난방비 절감이 가능하다.
국내 시설원예 재배면적은 1980년대 이후로 급격히 증가했고, 시설채소 재배면적의 99%는 비닐하우스가 차지한다. 이러한 비닐하우스 재배로 채소로 사계절 생산이 가능해졌고, 국민들은 하우스에서 생산된 채소를 어느 때나 구입할 수 있게 되었다. 이러한 시설채소 재배에 피복되는 연질 필름의 소재는 폴리에틸렌(PE) 필름, 에틸렌아세트산비닐(EVA) 필름, 폴리올레핀(PO) 필름 등으로 나누어지고, 이러한 열가성수지에 각종 첨가제를 추가해 보온성, 유적성, 내후성을 향상시킨다. 최근에는 연동하우스와 하우스 피복비용의 증가로 인해 내구성 있는 장기사용 필름에 관한 관심이 높아지고 있다.
본 연구에서는 한라봉 3농가, 절화장미 3농가를 대상으로 시설하우스 내부 농작업 종류와 특성에 따른 시설 내 작업자의 미세먼지 노출 현황과 특성을 파악하기 위하여 미세먼지 모니터링을 수행하였다. 한라봉 시설하우스 내부 경운작업의 경우 작업자가 지역시료에 비해 개인시료 측정 농도가 TSP 4.9배, PM-10 2.7배, PM-2.5 1.5배로 더 높게 나타났다. 절화장미 작업자는 개인시료의 경우 지역시료에 비해 TSP 농도 7.4배, PM-10 농도 3.2배 높은 것으로 나타나 시설 내부 작업 시 작업자는 전반적으로 더 높은 분진 환경에 노출되는 것으로 나타났다. 시설하우스 미세먼지 입경별 기여도 분석 결과, 10㎛ 이상의 큰 입자 분포를 가진 미세먼지가 경운작업 시 기계적 분쇄과정을 거쳐 한라봉 시설하우스에서 발생한 것으로 추정된다. 절화 장미 옆순 정리 작업 시 상대적으로 PM-10의 입경 분포를 가진 미세먼지 농도가 발생하는 것으로 판단되며, PM-2.5 크기를 가지는 입자에 의한 영향은 상대적으로 크지 않을 것으로 사료된다. 시설하우스 내부 작업동선에 따른 미세먼지 노출 특성 분석 결과, 경운작업 시 10㎛ 전·후의 미세먼지 농도가 증가한 것으로 나타났고, 시설하우스 작업시기와 이동시기와 비교하여 입경별 미세먼지 농도는 유의한 차이가 있으며, 작업 시 미세먼지 농도가 유의하게 높게 나타났다(p < 0.001). 한라봉 시설하우스 내부 이동시기 대비 경운작업시기의 경우 TSP 농도 3.8배, PM-10 농도 2.1배, PM-2.5 1.3배, PM-1.0 1.1배가 증가하였다. 절화장미 농가에서 이동 시 작업자에게 노출되는 미세먼지 농도의 경우 일반 대기환경 농도와 유사한 수준인 것으로 나타났지만, 이동시기 대비 작업시기에 TSP 농도가 3.4배, PM-10 3.2배, PM-2.5 1.6배, PM-1.0 1.1배 증가하였다. 작업동선별 미세먼지 농도 증가 추이 분석 결과, 미세먼지의 입경이 큰 범위에 속하는 TSP, PM-10의 경우 작업 시 TSP와 PM-10 평균 농도의 편차가 크게 나타났으며, 이는 농가별 작업의 종류, 시설 규모, 환기량, 농가의 운영관리상태 등에 따라 미세먼지 발생 영향에 기인한 것으로 판단된다. 본 연구의 시설하우스 내부 작업자의 미세먼지 노출현황과 특성 분석을 기반으로 시설하우스 내부 미세먼지 저감 프로그램 개발 및 작업 환경 개선 방안 마련을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
최근 농가에서 시설되는 하우스의 형태와 피복재료가 다양해지고 있으나 작물재배를 통한 검사는 미진한 실정이다. 본 연구는 91년도에 채소와 화훼 공동으로 농가보급형 하우스 모델을 설계하고 시설된 하우스에서 PET와 EVA간의 차이와 하우스형태간의 차가 절화로 이용되는 금어초와 스토크의 생육과 품질에 미치는 영향을 구명할 목적으로 수행하였다. (중략)
단동형 비닐하우스는 연동형 비닐하우스에 비해 생력화 및 자동화가 미흡한 재배시설이다. 그러나 전국 시설면적 52,189 ha 중 90%이상이 단동형 비닐하우스로서 대부분 초기투자 부담이 적고 파이프를 이용하여 손쉽게 설치할 수 있는 단동형 비닐하우스를 선호하고 있는 실정이다. 단동형 비닐하우스는 각 지역의 특성에 적합한 고유형 시설로 발전하여 왔기 때문에 폭이 5-6m, 높이가 2-3.5m 정도인 대형 터널형태와 폭이 l0m 이상인 광폭형태 등 규격이 다양하게 설치되어있다. (중략)
본 연구는 보온성이 우수한 시설하우스용 보온덮개를 개발하고, 나아가 해당 제품의 사업화 방안을 제안하는 것을 목표로 하였다. 공기층을 형성시켜 보온 효과를 증대시키기 위해 우모를 충전재로 사용하였는데, 이때 우모는 의류나 기타 섬유 제품에는 잘 사용되지 않고 폐기 처분되는 깃털(Feather)을 사용하였다. 개발된 보온덮개는 시설하우스의 외측을 덮어 농작물을 보온하는 제품으로, 우모가 충전되는 충전재, 패딩, 내피, 단열재, 외피를 포함하는 다층 구조로 이루어졌으며, 실험을 통해 보온율을 검증하였다. 다양한 적용을 위해 시설하우스의 내측 또는 내부 소형 하우스에 사용될 수 있는 보온 덮개도 개발하였다. 나아가 기술과 마케팅의 융합 개발 체제를 통해 제품화에 성공하였으며, 마케팅 전략을 도출하여 사업화 방안을 제안하였다. 본 기술은 보다 다양한 시설하우스 자재나 기타 산업용 제품에 응용 가능할 것으로 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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