• 생물환경조절학회지
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• 제27권4호
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• pp.277-284
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• 2018

온실의 냉난방부하 산정을 위해 설계자가 선택해야할 주요 변수들에 대하여, 이들 설계 변수가 냉난방부하에 미치는 영향을 평가하기 위해서 각각의 설계 변수값을 변화시키면서 시뮬레이션을 실시하였으며, 이를 바탕으로 특별히 선택에 주의를 기울여야 할 설계 변수를 제안하였다. 난방부하에 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수는 피복재의 열관류율이고, 다음으로 설계외기온인 것으로 나타났다. 연동수에 따른 설계 변수의 영향은 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 단동 온실의 경우에는 지중전열 관련 설계 변수의 영향을 무시할 수 없을 것으로 생각되지만, 연동 온실의 경우에는 지중전열 관련 변수 및 틈새환기율의 영향이 미미한 것으로 판단되었다. 냉방부하에 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수는 온실내로 유입되는 일사량과 증발산계수이고, 다음으로 실내외 기온차, 환기율인 것으로 나타났다. 설계 변수의 영향은 단동 온실과 연동 온실에서 큰 차이를 보였으나, 연동수에 따른 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 피복재의 열관류율은 단동 온실이나 연동 온실 모두 영향이 미미한 것으로 나타났지만, 실내외 기온차 및 환기율의 경우에는 냉방부하에 미치는 영향을 무시할 수 없을 것으로 생각되며, 특히 연동 온실에서 그 영향이 더 큰 것으로 판단되었다. 냉방부하를 산정할 때 실내 목표온도를 낮게 설정할수록 설계 변수의 선택에 신중해야 한다. 특히, 실내 목표온도를 외기온 보다 낮게 설정하면 환기율 및 열관류율 값이 냉방부하를 증가시키는 방향으로 바뀌므로 더욱 주의해야 한다. 환기율이 낮을 때는 설계 변수 중 설계일사량과 증발산계수의 선택에 주의해야 하고, 환기율이 높을 때는 실내 설정온도와 설계외기온의 선택에 신중을 기해야 한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권2호
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• pp.138-145
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• 2013

최근 국내에 많이 보급되고 있는 이류체 포그 냉방시스템의 효율적인 제어알고리즘을 개발하기 위하여 다양한 조건의 분무사이클을 설정하여 토마토재배 온실에서 냉방실험을 실시하였다. 냉방효과는 평균 $1.2{\sim}4.0^{\circ}C$를 보였고, 냉방효율은 평균 8.2~32.9%로 나타났다. 분무간격에 따른 실험에서 90초 분무사이클의 냉방효율이 가장 높았고, 대체로 분무시간이 길수록, 정지시간이 짧을수록 냉방효율이 높게 나타났다. 이류체 포그시스템의 분무량이 증가할수록 냉방효율이 높아지는 경향을 찾을 수 있었다. 그러나 분무량을 증가시키더라도 내부공기가 포화상태에 가까워지면 더 이상 증발이 일어나지 않으므로 내부공기가 포화상태에 도달하기 전까지 분무량을 증대시키는 방법으로 냉방효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 냉방효율이 증가함에 따라 실내공기의 포차는 감소하였고 실내외 절대습도 차이는 증가하는 경향을 보였다. 포그의 증발량이 증가할수록 실내와 실외의 절대습도 차이는 커지고, 이에 따라 환기에 의한 수증기 배출이 잘 되어 다시 증발효율을 상승시키므로 냉방효율이 높아지는 순환구조를 갖게 되는 것으로 판단된다. 분무시간과 정지시간에 따른 실내공기의 포차변화를 회귀분석한 결과 $10g{\cdot}kg^{-1}$의 포차 변화에 필요한 분무시간은 120초, 정지시간은 60초로 나타났다. 그러나 온도의 진동폭을 줄이고 냉방효율을 높이기 위해서는 포차의 변동범위를 $5g{\cdot}kg^{-1}$으로 설정하여 60초 분무, 30초 정지가 더 적당할 것으로 판단된다. 이류체 포그시스템의 제어방식을 컴퓨터 제어시스템과 현재 보급되고 있는 간편제어시스템으로 분류하여 제어알고리즘을 유도하였다. 자연환기 온실에서 간편 제어시스템을 사용한다면 분무사이클을 60초 on, 30초 off로 설정하고 온도하한은 30~$30{\sim}32^{\circ}C$, 습도상한은 85~90%로 설정할 것을 제안한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제15권4호
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• pp.306-316
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• 2006

하절기 온실재배가 늘어나고 적극적인 온실냉방이 필요해짐에 따라 저비용의 냉방법 개발이 매우 중요해졌다. 경제적인 냉방법을 개발하기 위하여 차광율 수준과 물흘림의 상태가 냉각효과에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 실험분석을 위해 온실모형 모듈을 제작하여 차광율수준과 물흘림수준을 조합 변화시켜가며 경시별 측정을 수행하고 변수의 수준별로 비교분석하였다. 1. 외기건구온도가 상승하면 모듈실내온도도 상승하는 경향이며, 차광막이 있고 물흘림이 있으면 대체적으로 외기온보다는 낮고 물온도보다는 높은 수준을 나타내고 있다. 한편, 물흘림이 없는 경우에는 차광율의 수준간 건구온도변화가 크지 않은 것으로 나타나고 있다. 물흘림이 없이 차광막만 있는 경우 차광율의 수준이 35%에서 75V로 높아질수록 평균내부온도는 낮아졌지만 외부보다는 1.7$\sim$4$^{\circ}C$ 정도의 높은 온도를 나타내었다. 그러나 물흘림과 차광이 동시에 이루어지는 경우 전체적으로 외부온도보다 낮은 가운데 그 차이가 -0.2$\sim$-1.2$^{\circ}C$ 정도로 외기평균보다 낮게 나타났다. 그러나 물흘림 수준에 따라서는 차이가 나타나지 않았으며, 물흘림은 골고루 분포되도록 분무해 줄 필요가 있는 것으로 판단되었다. 공급되는 물의 온도는 실내온도에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 2. 차광율수준이 높을 수록 모듈내 흑구온도는 낮게 나타났다. 그러나 차광막만 설치하여서는 외부의 복사광 차단에 의한 냉각효과를 기대하기 어려우며 차광막과 함께 물흘림을 병행해야 복사광 차단과 함께 복사 냉각효과를 함께 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다. 3. 물흘림이 있는 경우 표면온도는 수온이하이거나 수온보다 높더라도 1.2$^{\circ}C$ 이상을 넘지 않았으며, 차광수준이 높을수록 표면온도는 더 낮게 나타났다 그 이유는 물의 증발냉각에 의해 표면이 냉각되기 때문으로 분석되었다. 필름표면온도의 평균은 차광막의 수준에 관계없이 비교적 일정한 값을 나타내었으나 물흘림이 없는 경우 차광율의 수준이 놓을 수록 평균온도는 높게 나타났던 바 이는 차광에 의해 외부 복사광이 차광막에 흡수되었기 때문으로 판단되었다. 4. 상대습도는 건구온도가 증가함에 따라 비교적 직선적으로 하강하였으며, 이는 수분의 공급이 따로 이루어지지 않는 한 절대습도가 일정하기 때문에 건구온도가 상승하면 자연스럽게 하강하게 되는 것으로 판단되었다. 차광막이 있거나 물흘림이 있는 경우에는 외기건구온도의 영향에는 영향을 받지 않고 모듈내 건구온도에 따라 변하는 것으로 나타났다.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 2000년도 학술발표논문집
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• pp.94-97
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• 2000

온실의 환경설계 중에서 가장 기본이 되는 냉ㆍ난방 설비용량의 결정을 위하여는 설계외기온(냉ㆍ난방설계), 외기의 습구온도 및 수평면 일사량(냉방설계)과 같은 기상자료가 필요하다. 시설재배에 있어서 환경설비의 용량 부족은 혹한기 또는 혹서기에 작물의 생육에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 또한 설비용량의 과대설계는 설치비 면에서 비경제적일 뿐만 아니라 에너지의 효율적 이용 측면에서도 불리하므로 적정 설비용량의 결정은 매우 중요하고, 따라서 설계용 기상자료의 선택은 매우 신중을 기하여야 한다. (중략)

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 1995년도 특강 및 학술논문발표요지
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• pp.74-77
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• 1995

냉동기등의 냉방장치에 의한 온실의 기온하강은 주간에 과다한 일사부하로 인하여 경제적으로 불가능하기 때문에 현재 증발냉각법이 주로 이용되고 있다. 그러나 증발냉각법의 구체적인 설계기준안에 대한 국내연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 우리나라 기상여건을 고려하여 증발냉각법을 위한 설계기준안을 제시하고자 하였다. (중략)

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 1998년도 정기총회 및 학술논문 발표요지
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• pp.39-44
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• 1998

현재 국내에 보급되어 있는 현대화 온실 203개를 대상으로 냉난방과 관련된 설비현황을 조사하여 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. \circled1 온실의 건설방위는 남북동(58.1%)과 동서동(26.8%)이 대부분이었고, 철골온실은 Wide-span형이 81.8%, 플라스틱온실은 1-2W형 온실이 97.5%였다. 휴작하는 온실은 약 41%정도였고, 재배작물은 채소류가 약 80%, 화훼류가 약 20%정도였으며, 재배방식은 철골온실의 경우 양액재배가 57.2%, 플라스틱온실에서는 토양재배가 88.5%였다. \circled2 온실의 외부 피복재는 철골온실은 유리가 92.2%, 플라스틱온실에서는 PE가 43.3%, EVA가 51.9%로 대부분이었다. 철골온실은 1중피복이 98.7%로 거의 전부이었고, 플라스틱온실에서는 2중피복이 78.7%로 나타나, 철골온실에서 보온커튼을 통한 보온성 향상과 밀폐성이 더욱 중요함을 알 수 있다. \circled3 보온용 피복재는 부직포가 64.9%로 가장 많았고 대부분 2층커튼(85.9%)이었으며, 개폐방식은 대부분 예인식(92.7%)의 자동개폐방식(75.2%)이었다. 한편 바닥을 피복한 온실은 약 30% 정도로 나타나, 바닥피복으로 인한 축열이나 반사효과를 감안할 때 효율적인 바닥처리가 요망된다. \circled4 온실의 난방방식은 철골온실에서는 온수안방(47.3%)이 온풍난방(33.8%)보다 다소 많았으며, 플라스틱온실에서는 대부분 온풍난방(90.8%)이었다. 온실의 난방위치는 대부분 지상난방(89.8%)이었고 지중난방은 극소수로 나타나, 앞으로 지중난방을 통한 난방비 절감과 품질향상에 관한 실용화 연구가 요망된다. 난방용 연료는 대부분 경유(83.9%)로 나타나, 난방비를 절감할 수 있는 저가의 연료를 사용할 수 있는 난방시스템의 개발이 요청된다. \circled5 온실의 냉방방법은 차광(51.8%)과 지붕살수(33.9%)가 대부분이었으며 미스트와 포그시스템을 설치한 온실은 소수에 불과하였고, 극소수의 온실에서는 지붕위나 온실내에 지붕면과 평행하게 설치한 경우도 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권3호
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• pp.215-224
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• 2009

공기유동 제어기술의 개발을 위한 기초자료를 제공 할 목적으로 토마토 재배 온실의 냉난방과 환기 및 공기유동 관련 실태를 조사하고, 온실유형과 난방방식별 온습도 분포를 실측하여 균일도를 분석하였다. 충남 부여 세도지역의 토마토 재배 온실 136농가를 대상으로 조사한 결과 대부분을 차지하는 단동 플라스틱 온실의 천창 설치 비율이 낮고 환기팬과 유동팬 설치비율도 매우 낮을 뿐만 아니라 설치제원도 편차가 매우 큰 것으로 나타났다. 아치형 단동 플라스틱온실의 천창 환기 구조의 개발보급과 연동곡부의 천창도 지붕상부로 이동시킬 필요가 있으며, 개별 천창구조 및 환기팬과 유동팬에 대한 설치 가이드라인의 제정이 요구된다. 냉방설비를 설치한 농가는 하나도 없었으며 난방방식의 대부분을 차지하는 온풍난방에서 덕트의 설치제원 역시 편차가 큰 것으로 나타났고, 온풍덕트의 배기풍속 및 배기온도 또한 거리에 따른 편차가 매우 큰 것으로 관측되었다. 수출경쟁력 화보를 위한 고품질의 생산물을 연중 안정적으로 생산하기 위해서는 온실냉방기술의 보급이 절실하며 난방방식이나 덕트설치 방식의 개선이 필요한 것으로 판단된다. 온실내 온습도 분포가 균일한지 여부를 판단하는 지표로 사용되고 있는 최대 편차와 실제 균등한 정도를 나타낼 수 있는 균일도와의 관계를 분석해 본 결과 높은 상관관계를 보였으나 주간에는 직선식으로 야간에는 2차 곡선식으로 다르게 표현되었다. 온습도 분포의 균일한 정도를 판정할 수 있는 객관적인 기준이 마련된다면 최대편차 대신 균일도를 지표로 사용하는 것이 더 합리적일 것으로 판단된다. 온실유형과 난방방식에 따라 온 습도분포의 균일도가 상당히 다른 것을 확인할 수 있었으며 야간에는 온수난방의 경우 이랑배관으로, 온풍난방의 경우 온풍덕트의 적절한 배치를 통하여, 주간에는 환기와 공기유동을 통하여 균일도를 개선할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국농공학회지
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• 제43권6호
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• pp.120-126
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• 2001

This experiment was carried out to analyse on the cooling and dehumidifying effects of greenhouse by air-to-water heat pump system employing the air as cooling source. following results were obtained ; 1. The coefficients of performance (COP) of heat pump itself and total heat pump system were approximately 2.71~2.88 and 1.99~2.22, respectively. 2. The night-time cooling load of experimental greenhouse was 64.9 MJ/h, and the heat absorbed (cooling load) from heat pump system was 816.3~1,004.6 MJ/day. 3. The dehumidified moisture amount from experimental greenhouse was 7.0~15.0 kg/h. 4. The night time temperature of experimental greenhouse cooled by heat pump system could be maintained 4~6$^{\circ}C$ lower than that of control greenhouse which was almost equal to outside air temperature.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권1호
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• pp.19-25
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• 2013

본 연구에서는 농가현장에 보급되어 있는 350kW (175kW ${\times}$ 2대)급 수직형 지열히트펌프시스템으로 $1,650m^2$ 면적의 육묘온실에 2011년 6월 7일부터 9월 18일까지 냉방실험을 수행하여 냉방성능을 분석하고, 농가현장에서 지열히트펌프를 가동함에 있어 보다 효과적인 운용방법을 고려해보고자 하였다. 증발기측 물 온도차는 증발기 입구 물온도가 $26.4^{\circ}C$에서 $17.1^{\circ}C$로 변할 때 최대 $1.7^{\circ}C$, 최소 $0.9^{\circ}C$ 차이(평균 $1.3^{\circ}C$)를 보였으며, 증발기 입구 물온도가 $16.6^{\circ}C$에서 $13.1^{\circ}C$로 변할 때 최대 $1.1^{\circ}C$, 최소 $0.8^{\circ}C$($0.9^{\circ}C$) 차이를 보였다. 히트펌프를 1대(175kW ${\times}$ 1대) 가동하는 경우, 증발기 입구에 유입되는 물온도 $13.0{\sim}15.5^{\circ}C$(응축기 입구에 유입되는 물온도 $19.4{\sim}21.2^{\circ}C$) 범위에서 냉방성능계수는 1.1~1.8, 발생한 냉방열량은 68.2~106.8kW, 소비전력은 61.0kW, 히트펌프를 2대(175kW ${\times}$ 2대) 가동하는 경우, 증발기 입구 물온도 $10.0{\sim}13.0^{\circ}C$(응축기 입구에 유입되는 물온도 $18.5{\sim}22.2^{\circ}C$) 범위에서 냉방성능계수는 2.0~2.7, 냉방열량은 203.9~262.0kW, 소비전력은 95~98kW 이었다. 6월의 누적 냉방열량은 14,718.6kWh(12,657,996kcal), 누적소비전력은 6,352.0kWh이었으며, 7월은 각각 26,765.1, 11,600.0kWh, 8월은 각각 28,437.2, 12,508.0kWh, 9월은 10,065.0, 5,125.0kWh로 8월이 가장 큰 냉방열량을 나타내었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.415-418
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• 2017

최근 폐열에너지와 스마트 그리드 연계를 통한 에너지 효율 향상 기술 수요가 증가하고 있는 추세이다. 또한 컨테이너 온실을 이용한 식물공장 개념의 스마트팜과 폐열 에너지의 실시간 활용을 위한 융합기술에 대한 연구를 통하여 고부가가치 작물을 재배에 대한 투자가 증가하고 있다. 이런 관점에서 에너지 효율 측면에서 LED 기반의 식물공장에 대한 경제성을 높여 농가에 실질적인 도움이 되는 실용화 기술에 대한 연구를 수행 하였다. 이는 향후 자동화될 대규모의 스마트 팜과 연계할 수 있는 기회를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 폐열 에너지를 이용한 컨테이너 온실에서 냉방기술을 이용하여 작물재배의 경제성에 대한 연구이다. 컨테이너 온실, 폐열을 이용한 흡수식 냉동기를 IOT 기술을 이용하여 실시간 모니터링/제어하기 위하여 라즈베리 파이 기반의 게이트웨이를 모바일 기반에서 운영함으로써 냉방 에너지의 효용을 최대화 할 수 있는 새로운 형태의 농업 기술에 대한 연구를 제안하고자 한다.