• Agricultural and Biosystems Engineering
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• 제1권2호
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• pp.73-80
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• 2000

Aerodynamics in a naturally ventilated multi-span greenhouse with plants was analyzed numerically by the computational fluid dynamics (CFD) simulation. To investigate the potential application of CFD techniques to greenhouse design and analysis, the numerical results of the CFD model were compared with the results of a steady-state mass and energy balance numerical model. Assuming the results of the mass and energy balance model as the standard, reasonably good agreement was obtained between the natural ventilation rates computed by the CFD numerical model and the mass and energy balance model. The steady-state CFD model during a sunny day showed negative errors as high as 15% in the morning and comparable positive errors in the afternoon. Such errors assumed to be due to heat storage in the floor, benches, and greenhouse structure. For a west wind of 2.5 m s$^{-1}$ , the internal nonporous shading screens that opened to the east were predicted to have a 15.6% better air exchange rate than opened to the west. It was generally predicted that the presence of nonporous internal shading screens significantly reduced natural ventilation if the horizontal opening of the screen for each span was smaller that the effective roof vent opening.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.278-286
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• 2021

본 연구에서는 단면설계 및 열 교환 장치 위치 변경을 통해 온실의 구조 변경을 진행하였으며, 선행연구를 통해 개발된 모델을 근간으로 하여 개선 여부에 따른 온실 내부 환경을 예측하였다. 단면형상과 열 교환 장치의 개선 후 유속 변화에 따른 시뮬레이션 분석을 진행하였으며, 이 때 온도와 균일도는 각각 평균 0.65℃, 0.75%p 상승함을 확인하였다. 해석대상 온실과 같은 소규모 온실의 경우 방열관의 난방성능 개선보다 FCU에 의해 형성되는 공기 유동이 균일한 환경 조성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 개선 전·후 온실에 환기시스템 적용 시 공기 유동 특성 분석을 위해 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 공기 유동과 공기령은 유사한 분포를 보였으며, 개선 후 온실의 공기령이 개선 전 온실 대비 18초낮게 나타났다. 개선 전·후 온실 시뮬레이션 분석 결과 전체적으로 개선된 온실에서의 평균온도 및 온도 균일도 상승, 최대편차 감소 등 내부 환경의 균일성이 향상됨을 확인하였다. 선행연구로 개발된 모델은 형상 변경, 열 교환 장치 위치 변경 등에 따라 변화하는 온실 내부 환경을 예측할 수 있음을 확인하였으며, 온실 설계, 온실 내 난방시스템 설계 등의 분야에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.301-309
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• 2017

본 연구에서는 온실의 구조설계용 작물하중을 산정하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 각국의 온실구조설계용 작물하중 기준들을 비교분석하고 여러 가지 온실작물들에 대하여 작물하중을 직접 측정하고 분석하였다. 설계 작물하중에 대한 각국의 기준들을 비교분석한 결과 나라들 마다 서로 많은 차이를 보여주고 있으며, 우리나라 기준들은 외국의 기준들을 그대로 인용하고 있는 것으로 나타나 우리나라 실정에 맞는 작물하중 기준이 제시될 필요가 있다고 판단된다. 최대 주당 작물하중이 토마토는 두 가지 온실에서 각각 $3.3kgf{\cdot}plant^{-1}$와 $3.9kgf{\cdot}plant^{-1}$로 나타났고, 오이는 $0.75kgf{\cdot}plant^{-1}$, 가지는 $1.9kgf{\cdot}plant^{-1}$, 딸기는 재배베드를 포함하여 $2.1kgf{\cdot}plant^{-1}$으로 나타났다. 단위면적당 작물하중은 토마토가 평균 $8.5kgf{\cdot}m^{-2}$으로 나타났고, 오이와 가지는 각각 $2.1kgf{\cdot}m^{-2}$과 $2.4kgf{\cdot}m^{-2}$으로 토마토의 하중보다 훨씬 낮게 나타났다. 우리나라 온실설계기준에 제시된 작물하중은 토마토와 오이의 경우 $15kgf{\cdot}m^{-2}$으로 본 연구에서 측정된 값보다 훨씬 높았다. 우리나라의 설계기준이 네덜란드의 기준을 그대로 인용한 것으로 판단되기 때문에 이러한 차이를 고려하여 우리나라의 작물하중 설계기준에 대한 재검토가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 딸기의 작물하중은 행잉베드를 포함한 중량이 $21.0kgf{\cdot}m^{-2}$로 네덜란드의 설계기준인 $30kgf{\cdot}m^{-2}$보다 훨씬 작았다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.1-7
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• 2010

최근 급속도로 가속화되는 농촌인구의 고령화 등으로 인해 농촌시설물도 기업화, 대형화, 대공간 시설물로 변경되어야 할 필요성이 있다. 이 논문에서는 현행 한국형유리온실의 대표적인 시스템인 벤로형 유리온실을 장경간화하기 위해 변단면 부재를 이용한 선설계기법을 적용하여 최적의 구조시스템을 개발하였다. 설계하중은 기존의 설계기준들을 검토하여 합리적인 값들을 적용하였다. 그 결과 스팬이 16 m 이상인 구조시스템에서 선설계기법을 적용하면 효율적이었으며 종방향 간격도 기존의 4 m 보다는 12 m로 증가시키는 것이 철골물량측면에서 유리함을 알 수 있었다.

• 농업과학연구
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• 제40권4호
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• pp.317-323
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• 2013

This research was conducted to obtain the basic information for establishment of standard guidelines in the design and installation of roof ventilation system in single-span plastic greenhouse. To achieve this, the greenhouse structure & characteristics, cultivation status, and ventilation system were investigated for single-span greenhouse with roof ventilation system cultivating the Cucurbitaceae vegetables, watermelon, cucumber, and oriental melon. Most of single-span watermelon greenhouse in Haman and Buyeo area were a hoop-style and the ventilation system in those greenhouses mostly consisted of two different types of 'roof vent (circular or chimney type) + side vent (hole) + fan' and 'roof vent (circular type) + side vent (hole or roll-up type)'. The diameter of circular and chimney-type vent was mostly 60cm and the average number of vents was 10.5 per a bay with vent spacing of average 6.75m. The ratio of roof vent area to floor area and side vent area in the single-span watermelon greenhouse with ventilation fan were 0.46% and 7.6%, respectively. The single-span cucumber greenhouse in Haman and Changnyeong area were a gable roof type, such as even span, half span, three quarter and the 70.6% of total investigated single-span greenhouses was equipped with a roof ventilation fan while 58.8% had a circulation fan inside the greenhouse. The ratios of roof vent area to floor area in the single-span cucumber greenhouse ranged from 0.61 to 0.96% and in the case of the square roof vent, were higher than that of the circular type vent. On average, the roof ventilation fan in single-span cucumber greenhouse was equipped with the power input of 210W and maximum air volume of $85.0m^3/min$, and the number of fans was 9.75 per a bay. The number of roof vent of single-span oriental melon greenhouse with only roll-up type side vent ranged from 8 to 21 (average 14.8), which was higher than that of other Cucurbitaceae vegetables while the vent number of the greenhouse with a roof ventilation fan was average 7 per a bay.

• 생물환경조절학회지
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• 제24권3호
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• pp.135-146
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• 2015

본 연구는 온실에 작용하는 풍하중 산정을 위한 설계 풍속을 결정하는데 필요한 자료를 제공하기 위하여 10m 이하 높이에서의 풍속을 측정하여 풍속고도분포지수를 산정하고 변화를 분석하였다. 고도에 따른 풍속분포함수를 결정하기 위한 풍속고도분포지수를 계산하기 위해서는 $5m{\cdot}s^{-1}$ 이상의 풍속을 사용하는 것이 타당하다고 판단된다. 농촌 개활지인 부안지역의 고도에 따른 풍속변화는 지표면으로부터 풍속이 지수함수로 증가하는 우리나라의 RDC 기준과 일본의 JGHA 기준과 잘 일치하였고 풍속고도분포지수도 0.26으로 기준들에서 제시된 0.25와 거의 동일한 값을 나타내었다. 반면 군위지역의 경우는 풍속고도분포지수가 0.06으로 산정되어 지표면조도가 클수록 풍속고도분포지수가 증가하는 일반적인 변화 경향과는 반대로 나타났다. 이는 타워가 주변지대보다 약 2m 가량 더 높은 위치에 설치되었기 때문에 유선의 급격한 변화에 의한 것으로 판단된다. 따라서 일반적으로 농촌 개활지에 설치되는 온실의 설계를 위해 적용할 풍속고도분포로는 우리나라의 RDC기준과 일본의 JGHA기준에서 제시한 풍속고도분포가 가장 타당한 것으로 사료된다. 부안의 경우 오전 7시 경부터 풍속고도 분포지수가 감소하다가 오후 3시경에 최소가 된 후 다시 증가하여 24시경에 일정해지는 것으로 나타나 시간에 따른 풍속고도분포지수의 일반적인 변화경향과 잘 일치하였다. 부안지역은 형상변수가 1.51로 나타나 간척지인 부안지역의 풍속특성이 제주도 연안지역과 유사한 풍속특성을 가지고 있음을 확인하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권4호
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• pp.473-479
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• 2020

본 연구는 단조가력 하중을 받는 실물크기 비닐온실의 기둥-서까래-도리 접합부의 역학적거동을 알아보기 위해 현장에서 시공되고 있는 두 가지 형식의 실험체로 구조실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 두 가지 형식의 접합부에 대해서 휨성능을 분석하고 접합부 분류를 시도하였다. Type B는 Type A에 비해 휨 성능이 77% 수준으로 나타났으며 두 형식 모두 강성 및 휨내력이 강접합 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 기둥-서까래-도리 접합부의 거동은 용접부 및 체결구 변형에 의한 국부좌굴이 지배적이었다. AISC 기준에 의한 접합부 분류 결과, Type A와 B 접합부 모두 설계 시 가정하는 강접합 성능에 미치지 못하는 결과를 보였으며 단순 접합으로 분류되는 것으로 나타났다. 따라서 접합부 성능평가 및 분류 결과, 접합부 성능을 고려한 온실 설계가 이루어져야 하며 신뢰성 높은 온실 구조설계를 위해서 온실 접합부에 대한 명확한 설계기준 정립 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권4호
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• pp.428-436
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• 2012

본 연구에서는 토마토 재배에 적합한 규격을 가지면서 기상재해에 안전한 토마토 재배용 연동 비닐하우스를 설계하였다. 토마토 하우스의 규격은 폭 7m, 측고 4.5m, 동고 6.5m이다. 1995년에 농촌진흥청에서 개발한 1-2W형 하우스와 비교해서 폭은 같지만 측고는 1.8m, 동고는 2m 더 높다. 중방은 작물하중과 장치하중을 견딜 수 있도록 트러스 구조로 설계하였다. 토마토 하우스는 높으면서도 내재해 설계 기준(MIFFAF, 2010)에 맞게 만들어졌다. 즉, 최고 설계 기준인 풍속 $40m{\cdot}s^{-1}$, 적설 40cm 이상에 안전하도록 구조안전성 분석을 통해 하우스 기둥, 서까래 등의 부재 규격과 설치 간격을 설정하였다. 1-2W형 하우스와 달리 토마토 하우스에는 랙-피니언 타입의 천창을 용마루 부분에 설치하여 외부 공기 유입과 자연 환기를 극대화할 수 있도록 하였다. 하우스 높이가 증가하면 난방비는 증가하므로 토마토 하우스에는 보온력이 우수한 다겹 보온커튼을 설치하여 하우스 바깥으로 빠져나가는 열을 최소화하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제3권1호
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• pp.10-19
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• 1994

Wind load is known to be one of major forces to influence the stability of agricultural structures. General flow fields were calculated to determine flow characteristics over the envelop of the following three types of greenhouses with arched roof : single span, twin span greenhouses, and two single span greenhouses apart 3m inbetween. Pressure coefficients along the envelop of greenhouse were numerically calculated by the k-$\varepsilon$ turbulence model, which lead to determine wind forces on it. Curvilinear coordinate for an arched roof and the upwind scheme were adopted for the study. The calculated pressure coefficients were validated with the avaliable data of Japanese Standard and NGAM Standard. The Magnitude of calculated forces over the envelop was not in good accordance with data except the windward wall. Even tile data of Japanese and NGAM Standard for validation deviated a lot from each other in quantity and quality. Such discrepancy may be attributed to different geometric and/or flow configuration conditions for experiments, or the insenstivity of the k-$\varepsilon$ turbulence model to recirculation flow.

• 생물환경조절학회지
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• 제24권3호
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• pp.226-234
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• 2015

본 연구에서는 적설하중 산정을 위한 노출계수를 결정하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 각국의 온실구조설계기준에서 제시된 노출계수들을 비교분석하였고 우리나라의 각 지역별 노출계수를 결정하고 결정방법에 대하여 개선방안을 분석하였으며 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 각국의 노출계수 기준을 비교분석한 결과 노출계수에 영향을 미치는 주요인자는 노풍도, 풍속, 바람막이의 유무인 것으로 분석되었다. 또한 일본을 제외한 각국의 기준을 종합하면 노출계수는 3가지 단계로 구분되며 바람에 완전히 노출되고 바람이 센 지역의 노출계수는 0.8(0.9), 바람에 부분적으로 노출된 지역은 1.0(1.1), 바람막이가 조밀하게 설치된 지역은 1.2로 나타낼 수 있다. 따라서 온실의 적설하중 산정을 위한 노출계수는 적용의 용이성을 고려한다면 3단계로 구분하여 제시하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. ISO 4355기준에 따라 우리나라 94개 지역에 대한 노출계수를 산정한 결과 대관령 (0.5)과 여수(0.6)를 제외한 모든 지역의 노출계수가 1.0과 0.8 두 가지로 대별되었다. 우리나라의 내륙지역이 해안지역에 비해 상대적으로 더 큰 강설 확률을 가지며 최대풍속이 $5m{\cdot}s^{-1}$ 이상인 일수가 더 작은 것으로 분석되었다. 우리나라의 노출계수는 3단계로 구분하여 해안 지역을 중심으로 한 바람이 강한 지역을 0.8로 하고 내륙지역은 1.0으로 하며 촘촘한 바람막이가 있는 경우는 일본을 제외한 각국에서 적용하고 있는 값인 1.2로 결정하는 것이 바람직할 것으로 판단되며, 임계풍속 $5.0m{\cdot}s^{-1}$ 이상 일 수에 따른 지역별 구체적인 노출계수는 추가적인 연구를 통해 결정할 필요가 있다.