• 생물환경조절학회지
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• 제31권2호
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• pp.90-97
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• 2022

본 연구는 블루베리를 재배하는 12-단동-1 규격의 온실에서 자연환기 시 측창 개폐 높이에 따른 온실 내외부 온습도 환경변화를 통계적으로 구명하기 위해 수행되었다. 측창 개폐 높이는 120, 100, 80, 60cm로 설정하였으며, 높이별 온실 내외부 온습도 차이의 변화를 주야간별로 비교·분석하였다. 또한 측창 개폐 높이에 따른 온습도 변화의 유의성을 검증하기 위해 One-way ANOVA을 수행하였다. 주간 실내외 기온차의 경우 측창 개폐 높이가 60cm에서 120cm로 높아질 때 실내외 기온차는 약 14.0℃에서 7.1℃로 감소했으며, 야간 실내외 기온차는 측창 개폐 높이와 상관없이 0.2℃ 미만이었다. 측창 개폐 높이별 주간 기온차의 유의성을 분석한 결과, 모든 높이에서 유의성이 확인되었다. 상대습도의 경우, 측창 개폐 높이가 120cm에서 60cm로 낮아질 때 실내외 상대습도 차이는 약 -13.8%에서 -22.2%로 증가하였으며, 야간 상대습도 차이는 높이와 상관없이 1% 미만으로 측정되었다. 측창 개폐 높이별 주간 상대습도 차이의 유의성을 분석한 결과, 그룹 대부분에서 상대습도 차이의 유의성이 확인되었지만 100cm와 80cm 사이에서는 통계적 유의성이 발견되지 않았다. 이는 측창 개폐 높이가 80cm일 때 외기온이 상대적으로 낮아졌기 때문으로 판단된다.결과적으로 본 실험을 통해 측창 개폐 높이가 높을수록 원활한 환기로 인해 내외부 온습도 차이가 줄어드는 경향을 확인하였으며, 측창 개폐 높이가 온습도 차이에 유의한 영향을 미친다는 사실을 실증적으로 확인하였다. 본 연구는 온실 내외부 온습도 차이에 따른 효과적인 측창 개폐 높이를 결정하는 데 필요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제23권3호
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• pp.181-191
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• 2014

Modern commercial greenhouse requires the use of advanced climate control system to improve crop production and to reduce energy consumption. As an alternative to classical sensor-based control method, this paper introduces a model-based control method that consists of two models: the predictive model and the evaluation model. As a first step, this paper presents straightforward models to predict the effect of natural ventilation in a greenhouse according to meteorological factors, such as outdoor air temperature, soil temperature, solar radiation and mean wind speed, and structural factor, opening rate of roof ventilators. A multiple regression analysis was conducted to develop the predictive models on the basis of data obtained by computational fluid dynamics (CFD) simulations. The output of the models are air temperature drops due to ventilation at 9 sub-volumes in the greenhouse and individual volumetric ventilation rate through 6 roof ventilators, and showed a good agreement with the CFD-computed results. The resulting predictive models have an advantage of ensuring quick and reasonable predictions and thereby can be used as a part of a real-time model-based control system for a naturally ventilated greenhouse to predict the implications of alternative control operation.

• 농약과 식물보호
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• 제7권5호
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• pp.107-115
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• 1986

시설원예라 함은 프라스틱하우스, 유리온실과 같은 시설안에서 작물을 주위의 불량한 환경조건에서 보호하는 동시에 생력화할 수 있는 장치를 도입하여 자본집약적으로 원예작물을 재배하고 비수기에 생산물을 공급하여 농가소득을 향상하고 국민식생활 개선에 기여할 수 있는 재배형식이다. 우리나라는 북반구에 위치하여 4계절이 뚜렷하고 동계에는 기온이 매우 낮아 적당한 보호조치 없이는 작물을 재배할 수 없다. 즉 시설원예는 동계 저온기의 작물생산이 주가되므로 보온 및 기온이 중요하고 또 동계에는 일조시간이 짧고 광도가 낮아 일사량이 부족하며 시설내에서는 더욱더 부족하게 되므로 광선관리에 신경을 쓰지 않으면 안된다. 그리고 고정된 하우스내에서 작부회수를 증가시키고 재식밀도를 높이게 되면 자연 다비재배를 해야하므로 염류농도의 장해와 가스 피해가 우려된다. 또한 환기불량으로 인한 탄산깨스의 부족과 다습으로 인한 병해의 발생이 심한 점이 있으므로 적절한 준비와 관리대책을 세우지 않으면 안된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-7
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• 2011

토마토 재배용 상엽용 온실의 여름철 냉방에 최근 국내에서 개발된 저압분무식 포그냉방시스템을 사용하기 위한 시스템 설치 및 관리기술을 규명하기 위하여 저압 포그시스템을 온실에 설치하여 실험을 통하여 그 적용 가능성을 분석하였으며 결과를 요약하면 다음과 같다. 포그를 분사한 온실이 분사하지 않은 온실보다 온도가 더 낮은 값을 보여 포그분사에 의한 냉방효과가 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 전체적으로 상대습도가 비교적 낮게 나타나 냉각효과를 충분히 얻지 못한 것으로 판단되며, 포그노즐의 설치간격을 더 줄이거나 포그분사 시간을 더 늘리는 등의 조정을 통해서 충분한 냉방효과를 얻을 수 있을 것으로 판단되었다. 온실 전체의 시간에 따른 온도분포는 짧은 시간 동안에는 온도분포의 큰 변화는 없었으나 하루의 긴 시간 동안에는 온도분포의 변화가 다소 크게 나타났다. 이는 포그분사에 따른 온도편차의 발생은 크지 않으나 일사, 공기유동 등 다른 환경요인들에 의해 발생된 편차가 큰 것으로 판단된다. 특히 본 자료에는 나타내지 않았지만 온실 하부에서의 수평방향의 온도편차는 더 크게 나타나는 경향이 있었기 때문에 온도편차를 줄일 수 있는 포그시스템 관리방안에 대한 연구가 필요할 것으로 판단되었다. 앞으로 추가 실험을 통해 자연환기 토마토재배온실의 냉방을 위한 저압포그시스템 설치 및 관리기술을 제시하고자 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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• 제28권1호
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• pp.16-27
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• 2019

4차산업혁명 기술인 가상현실 기술을 이용하면 현장에 가지 않고 가상공간에서 교육하고 체험하는 것이 가능하여 사용자가 가상의 세계에서 현실과 같은 자연스러운 상호작용이 가능하다. 가상현실 기술을 활용하여 농업인에게 시각적으로 인지하기 힘든 공기유동, 환기효과 등의 체험을 하도록 하여 농업시설 관리의 중요성을 교육하는데 기여할 수 있다. 본 연구는 농업시설인 온실이나 돈사 모델을 생성하고 환경조건에 따라 원격 서버에 저장된 CFD 데이터를 불러와 농업인 및 컨설턴트가 VR 기기를 통해 공기유동을 보면서 컨설팅 할 수 있는 시뮬레이터 시스템을 개발하기 위해 수행되었다. 농업시설 3차원 오브젝트 생성, 농업시설 가상현실 환경구축, CFD 및 농업시설 구조물의 데이터베이스 구축, CFD 가시화 시스템에 대하여 제안하였다. 컨설턴트가 환경조건에 따라 상황을 설정하여 사용자와의 상호작용에 의해 농업시설내의 공기유동 정보를 체험할 수 있다. 사용자는 동절기나 하절기의 환기여부에 따라 가시화된 공기유동을 체험할 수 있으며, 농업시설 내의 지점별 위치에 대한 정량화된 환경분포를 제공받을 수 있다. 현재 동절기 및 하절기 주간 3연동 온실 및 2009 자돈 돈사에 대한 데이터가 구축 되어 있으며, 향후 개발된 시스템에 다양한 환경조건에 대한 체험을 하도록 CFD 전문가 들은 다양한 환경조건에 대한 CFD를 수행하여 시스템에 등록하는 것이 필요하다. 또한 농업시설 내 공기상태를 눈으로 보고 정확하게 파악하여 적정환기를 할 수 있도록 농업인들에게 가상현실 기기조작을 교육할 수 있는 체계가 필요할 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제7권4호
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• pp.311-323
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• 1998

현재 경북지방의 수박 및 참외재배에 가장 많이 이용되고 있는 대형터널 하우스의 온도 변화를 분석한 결과, 터널하우스 내 기온은 일몰과 함께 강하하여 외기온과 비슷한 온도를 유지하는 시간은 일몰 후 약 2시간 30분 전후로 나타났으며, 자연환기장치인 환기공 및 수동식 측창이 설치되어 재배기간중 하우스내 최고기온은 4$0^{\circ}C$ 이상 유지되지는 않았다. 하우스야간온도는 높이별 위치에 관계없이 거의 같은 온도로 유지되었으며, 재배기간중 야간온도는 외기온보다 2~3$^{\circ}C$정도 높게 유지할 수 있었지만, 외기온이 적온 이하일 때는 보온의 필요성이 있었다. 또 재배기간중 20cm 깊이의 지온은 2$0^{\circ}C$ 이상을 유지할 수 있어서 적정지온 확보에는 문제가 없었으며, 일변동폭은 3~5$^{\circ}C$ 정도이고 관수로 인한 지온저하는 5~6$^{\circ}C$ 정도였다

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권6호
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• pp.444-452
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• 2011

In this study the characteristics of natural ventilation of Venlo-type greenhouse with continuous roof vents were analyzed using commercial computational fluid dynamics (CFD) code. Developed CFD simulation model was verified by comparison with experimental data. Simulation errors were 1.9-46.0% for air velocity and 1.7-11.2% for air temperature at each measurement point. CFD simulations were conducted to estimate the effect of roof vents opening direction, opening angle, outside wind velocity and wind directions on ventilation rate and climate condition in greenhouse. The results of this study showed that ventilation rate of the present greenhouse was increased linearly in proportion to the increase of roof vent opening angle and outside wind velocity over 2.0 m/s. According to the analysis on the effects of different roof vent opening direction, simultaneous opening of wind and leeward vents showed the highest ventilation rate and lowest mean temperature in greenhouse.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.8-18
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• 2017

This research analyzed the ventilation effect of the multi-span greenhouse based on the types of greenhouse structure, weather conditions, and locations inside the greenhouse. To compare and analyze the ventilation effects with different types of greenhouse, the uniform environmental conditions should be selected in advance. But these factors are not controlled and require tense many precision facilities and labor forces. Thus, the CFD simulation was used for the air stream to be analyzed qualitatively and quantitatively. In addition, for the ventilation effect analysis, the TGD (Tracer Gas Decay) was used to overcome the shortcomings of the current ventilation measurement method. The calculation error of ventilation rate using TGD was low (10.5%). Thus, the TGD is very effective in calculating the ventilation efficiency. The wind direction of 90 degrees showed the best ventilation effect. The ventilation rate also decreased along the air circulation path, and the rate was the lowest around the outlet. The computed fluid method (CFD) turned out to be a power tool for simulating flow behavior in greenhouse.

• 생물환경조절학회지
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• 제23권4호
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• pp.391-400
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• 2014

The number of large scale greenhouses has recently been increasing to cope with mass consumption of agricultural product. Korean government announced a new development plan for constructing greenhouse complex in reclaimed lands for the purpose of improvement in exports and activation of domestic market of agricultural product. Wind environment in the reclaimed land is totally different from that of inland area, and it can give a strong influence on ventilation performance of naturally ventilated greenhouse facilities. In this study, internal airflow analysis of naturally ventilated greenhouse built on a reclaimed land was conducted using wind tunnel and PIV for validation research. Later, the PIV measured results will be used to improve the accuracy of 3 dimensional CFD simulation in the future. Wind profile at a reclaimed land was produced using ESDU program and it was applied to the wind tunnel. The calculated error was only 5% and 0.96 of correlation coefficient, implying that the computed profiles were designed properly. From the measured results, when external wind speed changed from $1m{\cdot}s^{-1}$ to $1.5m{\cdot}s^{-1}$, air velocities inside the greenhouse which PIV measured were also increased proportionately in case of both side vent open and side-roof vent open. Considering reduced ratio of air velocity inside the greenhouse, it was measured a minimum of 40% in case of side vent and 30% in case of side-roof vent compared with external wind speed from each vent type. From the quantitative and qualitative PIV analysis, the PIV measured results indicated that there were well ventilated and stagnant areas in the greenhouse according to external wind condition as well as ventilation design.