• 생물환경조절학회지
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• 제14권2호
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• pp.76-82
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• 2005

팬 앤 패드 시스템은 국내외적으로 온실냉방에서 많이 이용되고 있으며, 그 효율도 매우 높지만 온실 내부의 온도분포가 불균일하고 설치비와 유지비가 많이드는 단점이 있다. 본 연구에서는 팬 앤 패드 시스템의 설계를 위한 자료를 제공할 목적으로 팬 앤 패드시스템 설치온실의 온도분포를 예측하기 위한 CFD 모델을 개발하였다. 개발된 모델은 실험 데이터를 이용하여 검증한 결과 실험치와 예측치가 잘 일치하여 모델의 응용이 가능할 것으로 판단되었다. 개발된 모델을 이용하여 온실 외부의 풍속과 풍향, 팬과 패드의 높이, 환기율에 따른 실내유속, 차광율 및 온실의 길이가 팬 앤 패드 냉방온실의 실내 온도경사에 미치는 영향을 검토하였다. 실내 온도경사를 감소시키기 위하여는 온실 설치 지역의 주풍향을 고려하고 팬과 패드의 높이가 적절해야 할 것으로 판단되었다. 시뮬레이션 결과 높은 환기율과 차광율은 팬 앤 패드 냉방 온실의 온도경사를 감소시키는데 기여할 수 있는 것으로 나타났다. 팬 앤 패드 냉방 온실의 온도를 적정 수준으로 유지시키기 위해서는 외부기상조건, 차광 및 환기율에 따라 온실의 길이를 제한해야 할 것으로 판단되었다. 개발된 CFD모델은 다양한 조건에서 팬 앤 패드 냉방온실의 설계와 평가에 유용한 도구가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 원예과학기술지
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• 제32권6호
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• pp.753-761
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• 2014

Growth and flowering of Cymbidium 'Red Fire' and 'Yokihi' plants were examined in a greenhouse with cooling systems in summer, and with night interruption (NI) lighting in winter as a forcing culture system. The greenhouse was divided into two sections with separate cooling controls during the summer season. One section was cooled by a mist system (mist), while the other section was cooled by a shade screen (shade). During the winter, the greenhouse was redivided into three sections within each cooling system. Plants were grown with NI either at a low light intensity of $3-7{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$(LNI) or a high l ight intensity of $120{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$(HNI) u sing h igh-pressure sodium l amps during the 22:00-02:00 HR. The control plants were grown under 9 h short-day condition. NI for 16 weeks and cooling for 9 weeks were employed twice during the 2 years of the experimental period. The air temperature was approximately $2^{\circ}C$ lower in the mist than in the shade and the relative humidity was 80 ${\pm}5%$ in the mist compared to $55{\pm}5%$ in the shade. The daily light integral in the mist section was 48% higher than in the shade section. The time from initial planting to flowering pseudobulb emergence decreased with both LNI and HNI for both cultivars, regardless of the cooling treatments. Under NI conditions, however, between 60% and 1 00% of plants of both cultivars flowered in the mist, whereas no or 20% of 'Red Fire' or 'Yokihi' plants, respectively, flowered in the shade treatment over 2 years. Plants grown under the mist had bigger pseudobulbs than those grown in the shade under both NI treatments. These results show that commercial use of NI in winter and a mist cooling system in summer would decrease crop production time to 2 years and increase profits in Cymbidium forcing culture.

• 생물환경조절학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-10
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• 2000

온실의 경제적 고온극복 방안의 방향 설정을 위한 기초 자료를 얻기 위하여 비닐하우스 96농가, 유리온실 75농가를 대상으로 하절기 온실의 활용실태를 조사한 결과 유리온실 18.7%, 비닐하우스 24.0%, 전체 21.6%의 시설재배 농가가 휴경하고 있었으며, 나머지 경우도 매우 열악한 환경 하에서 재배가 이루어지고 있었고, 고온 극복을 위한 저비용 기술의 개발에 관한 요구가 매우 높았다. 냉방 및 보조냉방 처리별 온실의 열환경을 비교 측정한 결과 자연환기만으로는 74.8%, 지붕살수시 58.2%가 35$^{\circ}C$를 초과하여 작물재배가 곤란한 것으로 나타났다 환기와 차광을 병행할 경우에는 26.9%만 35$^{\circ}C$를 초과하는 것으로 나타나 약간만 개선하면 어느 정도의 고온극복은 가능할 것으로 판단되었다. 차광과 증발냉각의 일종인 에어쿨팬의 가동으로 자연환기 온실에 비하여 3.8~4.2$^{\circ}C$의 냉방효과를 보였으며, 온실내의 기온을 대부분 35$^{\circ}C$ 이내로 유지하는 것이 가능한 것으로 나타났다. 증발냉각시스템의 도입으로 고온극복이 가능하지만 확대보급을 위해서는 비용절감 및 체계화기술 개발이 과제로 남아 있다. 한편, 차광과 고효율의 환기로 어느 정도의 고온극복이 가능하므로 비교적 시설비 투자가 적은 온실에 대하여는 환기시스템 및 차광방법 개선 등의 연구를 통한 경제적인 고온극복 방안 설정이 필요할 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제2권1호
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• pp.1-8
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• 1993

Experimental and theoretical analyses were carried out to investigate the heat exchange characteristics of the nutrient solution cooling system utilizing ground water. The material of heat exchanger used in the experiment was polyethylene and the cross-flow type was adapted in which nutrient solution was mixed and ground water unmixed. For the exchanger surface area of 0.33$m^2$ and flow rates of ground water of 1-6$\ell$/min, NTU(number of transfer units) and effectiveness of experimental heat exchanger were 0.1-0.45 and 10-35％, respectively. Therefore these results showed that the hydroponic greenhouse of 1,000$m^2$(300 pyong) with the ground water of 10$m^2$/day could cover about 55-70％ of maximum cooling load in summer.

• 생물환경조절학회지
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• 제3권1호
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• pp.36-41
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• 1994

본 시험의 목적은 온실의 주년계획이용을 위해서 하기주간 냉방의 방법으로 heat pump를 이용한 냉수냉방과세무냉방의 효율성을 검사했고 하기 토마토 배꼽썩음병 발생을 억제하기 위하여 냉방과 함께 과실에 송풍처리와 식물체 전체의 공기유동을 촉진시켜주는 처리를 했다. 시험결과는 다음과 같다. 1) 냉수냉방구간 기온은 13시경 온실내 기온보다 약 1$0^{\circ}C$이상 낮았고, 세무냉방구간 하부의 기온은 13시경 온실내 기온보다 약 5$^{\circ}C$ 낮았다. 2) 과실에 송풍처리는 냉방방법에 상관없이 배꼽썩음병이 방지됐고, 냉수냉방 무송풍구의 배꼽썩음병 발생율은 34.5%, 세무냉방 무송풍구는 54.5%, 세무순환냉방구는 78%였다. 냉방효율면에서는 냉수냉방 방법이 충분히 생육한계온도 이하로 냉각되었고, 배꼽썩음병 발생율에서도 세무냉방보다 낮았다. 세무냉방은 재배구간의 공기를 유동시킴으로서 약 24%증가했다. 그러므로 토마토 배꼽썩음병 발생에 관한 환경요인은 온도보다는 습도가 밀접한 관계가 있는 것으로 생각되어진다.

• 생물환경조절학회지
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• 제5권2호
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• pp.215-235
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• 1996

본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad ＆ Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad ＆ Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad ＆ Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH＋7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.45-52
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• 2009

This study was conducted in the process that the basic plan of the formation of the thermal energy complex in the Iwon reclaimed land of Taean was being made. Targeting for the large-sized greenhouse to be made in this area, it examined the cooling and heating load and the amount of ventilation, and also analyzed the economic efficiency of heating. The research results are as per the below: The minimum ambient temperature of this area was measured on January 7, 2001, which was $-18.7^{\circ}C$, and the maximum ambient temperature of this area was measured on July 24, 1994, which was $36.7^{\circ}C$. The maximum heating load was 39,011 MJ/h, but the date when the maximum heating load was not consistent with the date when the minimum temperature was measured. The maximum cooling load was 88,562MJ/h, It was approximately 2.3 times of the maximum heating load, which was measured at 14:00 hours on September 4, 2000. The maximum amount of ventilation heat was 138,639MJ/h. Assuming the rate of solar heat use as 10%, 20%, 50%, and 100%, the total sum of cost-benefit would be ￦-193,450,000, ￦-634,930,000, ￦-3,372,960,000, and ￦-9,850,420,000, respectively 20 years later. The break-even point of the geothermal heat pump would be about 4 years for 10% use, about 3 years for 20% or 50% use, and approximately 6 years for 100% use. It was found that 50% use would be most advantageous. In case two systems are combined, the break-even point will be 10 years, 8 years, and 11 years respectively.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제36권5호
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• pp.31-50
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• 2016

To develope a greenhouse fog cooling system to control the temperature and relative humidity simultaneously to the target value, a theoretical analysis and experiments were done. The control process includes the measuring of environmental variables, setting and coding of the water and heat balance equations to maintain the target temperature and relative humidity in greenhouse, calculating of the open level of the greenhouse roof window that governs the natural ventilation and spray water quantity, and operating of the motor to open/close the roof window and pump to spray for water. The study results were shown to be very good because the average air temperature in the greenhouse was kept to be about $28.2^{\circ}C$ with the standard deviation of about $0.37^{\circ}C$ compared to the target temperature of $28^{\circ}C$ and the average relative humidity was about 75.2% compared to the target relative humidity was 75% during the experiments. The average outside relative humidity was about 41.0% and the average outside temperature was $27.2^{\circ}C$ with the standard deviation of about $0.54^{\circ}C$. The average solar intensity in the greenhouse was 712.9 W. The wind velocity of outside greenhouse was 0.558 m/s with the standard deviation of 0.46 m/s.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.328-334
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• 2021

본 연구에서는 하절기 토마토 재배 시 주간 포그 냉방, 야간히트펌프 냉방을 처리를 하여 냉방 처리가 온실 내 온습도, 작물의 생육 및 수확량에 미치는 영향을 분석하였다. 하절기 주간에 차광 처리한 대조구 온실의 평균 온습도는 32.1℃, 59.4%였고, 포그 처리한 시험구 온실의 평균 온도는 30.0℃, 74.3%로 나타났다. 이 때 외부의 평균 온습도는 31.4℃, 57.7%로 대조구 온실의 온도는 외기보다 0.7℃ 높았으나 시험구 온실의 온도는 외기보다 1.4℃, 대조구보다 2.1℃ 낮게 나타났다. 평균 습도는 시험구 온실 74.3%, 대조구 온실 59.4%로 포그 처리를 한 시험구에서 높게 나타났다. 야간 대조구 온실의 평균 온습도는 25.2℃, 85.1%였고, 히트펌프로 냉방을 한 시험구 온실의 평균 온습도는 23.4℃, 82.4%, 로 나타났다. 야간 외부의 평균 온습도는 24.4℃, 88.2%로 대조구 온실의 온도는 외기보다 0.8℃ 높았으나 시험구 온실의 온도는 외기보다 1.0℃, 대조구보다 1.8℃ 낮게 나타났다. 평균 습도는 시험구 온실 82.4%, 대조구 온실 85.1%로 나타나 시험구 온실의 습도가 더 낮게 나타났다. 작물 생육은 정식하고 8주 후에는 두 온실 간의 큰 차이는 없는 것으로 나타났으나 냉방 처리 후에는 시험구 온실의 작물이 대조구에 비해 경경, 초장, SPAD 값이 높게 나타났다. 토마토의 수확량은 냉방을 시작하고 2주 후까지 총 생산량의 차이는 1.2%로 큰 차이 없었으나 3주 후와 4주 후의 일 생산량이 시험구에서 대조구보다 많게 나타났다. 최종적으로는 시험구의 수확량이 81.3kg, 대조구의 수확량이 73.8kg으로 시험구가 대조구에 비해 10.2% 많게 나타남으로써 하절기 주간 포그 냉방, 야간 히트펌프 냉방이 작물 성장에 적합한 환경을 조성해 줌으로써 생육 및 생산성에 영향을 미친 것으로 판단된다. 냉방 처리에 따른 경제성을 비교해보면 대조구 온실에서는 142,166원의 수익이 있었던 반면 시험구 온실에서는 28,727원의 손해가 발생하여 냉방 처리는 경제성이 떨어지는 것으로 나타났다. 그러나 재식 밀도, 히트펌프 운용 시간 및 기간을 조절하여 에너지 사용은 줄이면서 생산성을 증가시킨다면 경제성도 확보할 수 있을 것으로 기대되며 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• KIEAE Journal
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• 제16권5호
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• pp.103-109
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• 2016

Purpose: In Korea, to reduce greenhouse gas emissions, energy performance standard of buildings is being reinforced with goals of Passive House until 2017 and Zero Energy House until 2025 in order to reduce emissions from buildings which constitute a quarter of greenhouse gas emissions. In order to achieve the target of Zero Energy House, it is certainly necessary to develop renewable energy that can replace cooling and heating energy occupying a significant amount of building energy consumption after increasing the energy performance firstly. Method: In this study, effects of heat in greenhouse heated by solar heating on indoor heating were analyzed by constructing a greenhouse in front of the Low Energy Building. Result: As a result, indoor temperature was increased by peak average $27.8^{\circ}C$, peak average $6.8^{\circ}C$ was increased from when heat in greenhouse has not been used for heating and indoor surface temperature was increased by average $5.1^{\circ}C$. It shows it can be possible to use heat in greenhouse for heating, if the heating effects can be same as this experimental result because Energy Saving-Type buildings such as Low Energy House or Passive House keep from 18 to $20^{\circ}C$ in winter. Therefore, even if energy supply is cut off by disasters and other reasons, cooling and heating can be possible for some time.