• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.318-325
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• 2019

최근, 스마트 농업에 대한 관심이 증가함에 따라 농업 자동화 및 로봇에 대한 연구개발이 증가하고 있다. 스마트 온실에서 사용되는 로봇은 작업 특성과 생육 환경이 고려되어야 한다. 이를 위해 스마트 온실의 환경 분석을 통해 개발되어진 방제 로봇들을 대상으로 하였다. 본 논문은 스마트 온실에 적용 가능한 방제 로봇의 요구조건을 고려한 평가방법에 대한 연구를 수행하였다. 로봇의 요구조건을 통하여 성능 및 품질 평가 기준을 수립하고 시험을 실시하였다. 로봇관련 표준을 참고하여 방제 로봇의 요구 기능과 목표를 도출하였다. 로봇의 성능을 위해 주행과 작업 능력 시험을 실시하였다. 주행시험은 로봇의 주행성능에 대한 시험을 실시하였고 작업능력은 방제성능에 대한 시험을 실시하였다. 로봇의 품질을 위해 내구성 시험을 실시하였다. 시험결과를 통하여 스마트 온실 로봇에게 요구되는 지표들을 도출할 수 있었다. 이를 통해 스마트 온실에 적용하기 위한 다양한 로봇들의 평가 기준이 될 것으로 판단된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제37권1호
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• pp.19-27
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• 2012

Purpose: Utilizing air thermal energy during over-heated time in the greenhouse is a necessary component to save greenhouse heating costs for nighttime. However, there is no practical way to implement the related principles. Methods: In this study, a heating and cooling system which utilizes the surplus air thermal energy in a greenhouse was developed. Available air thermal energy and heating load for this experimental glasshouse were estimated based on temperature conditions of the plant growth and weather data. Results: Estimated values were 400 MJ/day for maximum surplus air thermal energy and 340 MJ/day for maximum heating energy which were target values of the design as well. The system consists of a heat pump, fan-coil units and heat storage tanks which are divided into low and high temperature tanks. Moreover, a new control logic was developed for surplus air thermal energy utilization. Conclusions: This paper explains the details of conceptual design process of the system. Results of test operations showed that the developed system performed the recovery and supply of the thermal energy according to design purposes.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제34권5호
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• pp.363-370
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• 2009

Hot air heater with light oil combustion is used as the most common heater for greenhouse heating in the winter season. Hot air heaters of 256,246 units have been supplied as main greenhouse heating equipment until 2008 and greenhouse heating cost has reached to 620 billions won in Korea. In order to improve the thermal efficiency of the hot air heater and to reduce the expenses for greenhouse heating, prototype hot air heater was manufactured and tested in this experiment. The heat exchanger of tested prototype hot air heater was circular and hexagonal pipe type and inline and stagger arrangement type. Capacity of the heating was 43,062 kJ/h and total heat transfer area of the heat exchanger was $10.728\;m^2$. According to the performance test, it could supply heat of 38,240 to 35,100 kJ/h depending on the fan motor speed of 1,740~1,220 rpm, respectively. Thermal efficiency of hot air heater was 87.0% to 80.8% in the same conditions. As a result, thermal efficiency of hot air heater with hexagonal pipe-stagger arrangement heat exchanger developed in this study was higher 10.2% than that of conventional hot air heater and heating energy saving rate of 14.3% increased.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2000년도 THE THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE ON AGRICULTURAL MACHINERY ENGINEERING. V.III
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• pp.639-646
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• 2000

Hot air heater with light oil combustion is the most common heater for greenhouse heating in the winter season in Korea. However, since the heat efficiency of the heater is about 80%, considerable unused heat in the form of exhaust gas heat discharges to atmosphere. In order to capture this exhaust gas heat a heat recovery system for plant bed heating in the greenhouse was built and tested in the hot air heating system of greenhouse. The system consists of a heat exchanger made of copper pipes, ${\phi}\;12.7{\times}0.7t$ located inside the rectangular column of $330{\times}330{\times}900mm$, a water circulation pump, circulation plastic pipe and a water tame The total heat exchanger area is $1.5m^2$, calculated considering the heat exchange amount between flue gas and water circulated in the copper pipes. The system was attached to the exhaust gas path. The heat recovery system was designed as to even recapture the latent heat of flue gas when exposing to low temperature water in the heat exchanger. According to performance test it can recover 45,200 to 51,000kJ/hr depending on the water circulation rates of 330 to $690{\ell}$/hr from the waste heat discharged. The exhaust gas temperature left from the heat exchanger dropped to $100^{circ}C$ from $270^{circ}C$ by the heat exchange between the water and the flue gas, while water gained the difference and temperature increased to $38^{circ}C$ from $21^{circ}C$ at the water flow rate of $690{\ell}$/hr. And, the condensed water amount varies from 16 to $43m{\ell}$ at the same water circulation rates. This condensing heat recovery system can reduce boiler fuel consumption amount in a day by 34% according to the feasibility study of the actual mimitomato greenhouse. No combustion load was observed in the hot air heater.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.328-334
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• 2013

본 연구에서는 온실 내부의 태양 잉여열과 외부의 공기열을 선택적으로 열원으로 이용함으로써 히트펌프의 성능을 향상시키고, 온실의 환기 지연을 통해 이산화탄소 시용비용을 절감할 수 있는 온실 공조시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템의 축열 과정은 태양 잉여열을 이용하는 내부순환모드와 외기열을 이용하는 외부순환모드가 온실 내부온도에 따라 자동으로 절환되도록 구성하였으며, 히트펌프 가동, 축열모드 절환, 난방 가동을 위한 6개의 온도값을 입력함으로써 축열과 난방이 자동으로 수행되도록 설계하였다. 단동온실을 대상으로 무환기 조건에서 기초시험을 수행한 결과, 태양 잉여열을 이용한 축열은 약 11시부터 시작되어 평균 3시간 30분 정도 유지되었으며, 주간의 온실 내부온도는 환기를 수행하지 않음에도 대부분 약 $20{\sim}28^{\circ}C$ 범위를 유지하였다. 주간 내부순환모드에서 시스템의 난방성능계수는 약 3.35로 야간 외부순환모드의 2.46 및 주간 외부순환모드의 2.67에 비해 각각 36% 및 25% 향상됨을 확인하였다. 본 시스템의 개선사항으로 태양 잉여열의 효율적 이용을 위해 축열조 관리온도를 상승시킬 수 있는 고효율 히트펌프의 적용이 필요하며, 온실의 무환기 운용에 따른 과습환경의 조성을 방지하고 태양 잉여열 수준이 높은 시기에 온실의 온도상승을 방지하기 위해 강제환기를 운전모드에 추가할 필요가 있는 것으로 판단되었다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권1호
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• pp.72-80
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• 2018

Purpose: A modern greenhouse consists of various Information and Communications Technology (ICT) components e.g., sensor nodes, actuator nodes, gateways, controllers, and operating softwarethat communicate with each other. The interoperability between these components is an essential characteristic for any greenhouse control system. A greenhouse control system could not work unless the components communicate via common interfaces. The TTAK.KO-06.0288 is an interface standard consisting of four parts. Notably, TTAK.KO-06.0288-Part3, which describes the interface between a greenhouse operating system (GOS) and a greenhouse control gateway (GCG), is the core standard of TTAK.KO-06.0288. The objectives of this study were to analyze the TTAK.KO-06.0288-Part3 standard, to suggest alternative solutions for identified issues, and to develop a library as a proof of the alternative solutions. Methods: The "data field" was analyzed using a comparative analysis method, since it is a data transmission unit of TTAK.KO-06.0288-Part3. It was compared with other parts of TTAK.KO-06.0288 in terms of definition, format, size, and possible values. Although TTAK.KO-06.0288-Part1 and TTAK.KO-06.0288-Part2 do not use a "data field," they have a similar data structure. That structure was compared with the "data field" of TTAK.KO-06.0288-Part3. Results: Twenty-one issues were identified across four categories: inter-standard issues, intra-standard issues, operational issues, and misprint issues. Since some of the issues can raise interoperability problems, 16 alternative solutions were suggested. In order to prove the alternative solutions, an open-source communication library called libtp3 was developed. The library passed 14 unit tests and was adapted to two research. Conclusions: Although TTAK.KO-06.0288-Part3 is an interface standard for communication between a GOS and a GCG, it might not communicate between different implementations because of the identified issues in the standard. These issues could be solved by the alternative solutions, which could be used to revise TTAK.KO-06.0288. In addition, a relevant organization should develop a program for compatibility testing and should pursue test products for smart greenhouses.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권3호
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• pp.185-191
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• 2009

본 연구는 우리나라의 기상환경에 적합한 한국형 공기주입 이중피복 플라스틱 온실을 설계하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 실험용 공기주입 이중피복 플라스틱 온실을 제작하여 작동실험을 실시하고 온실내부의 환경변화를 분석하였다. 온실의 피복재를 설치할 때 시공기술이 부족하여 밀폐도가 많이 떨어지는 것으로 나타났기 때문에 이중피복 공기충의 정압을 적절하게 유지하기 위해서는 높은 밀폐도를 유지할 수 있는 피복재 설치기술과 관련 자재의 개발이 요구되었다. 관행의 이중피복온실보다 공기주입 이중피복온실이 단열효과가 더 우수하였으며, 특히 아치형 지붕형태의 공기주입 이중피복온실이 복숭아 형태의 관행온실에 비해 $2^{\circ}C$ 정도 높아 보온효과가 상당히 우수한 것으로 나타났다. 시공성이 우수하고 밀폐도를 높일 수 있는 피복방식은 온실위에 피복재를 덮은 상태에서 여유길이를 두지 않고 자연스럽게 고정시키는 것이 가장 바람직하였다. 다른 조건들이 동일한 공기주입 이중피복 단동온실의 경우 복숭아형 지붕온실에 비해 아치형 지붕온실에서 광투과율이 더 높은 것으로 나타났다. 3연 동 온실의 경우에는 관행 이중피복온실에 비해 공기주입 이중피복온실이 광투과율이 더 높은 것으로 나타났으며, 이는 주로 골조율과 이중피복재간의 간격 때문인 것으로 판단되었고, 이에 대한 자세한 원인은 앞으로 추가적인 실험을 통해 검증할 예정이다. 결로의 발생현상을 가시적으로 비교한 결과 관행온실에서 더 많은 결로가 발생함을 확인할 수 있었다 그러나 정량적인 비교를 위해서는 장기간의 관측과 이론적인 분석이 필요할 것으로 판단되며, 향후 더 자세한 실험을 통해 규명할 예정이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.962-973
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• 2017

대기오염에 대한 관심은 국내 외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 이용하여 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후처리 시스템 등의 연구를 통하여 차량 배기가스 및 온실가스를 감소시키고자 노력하고 있다. 이에 본 연구에서는 각기 다른 차량기술이 적용된 휘발유, 경유, LPG를 연료로 사용하는 7대의 차량을 대상으로 국내 외에서 법적시험모드로 사용되고 있는 도심모드, 고속모드, 급가 감속, 에어컨사용 및 겨울철 특성을 반영한 저온모드에서 온실가스의 배출특성을 확인하고자 하였다. 사용연료에 관계없이 대부분의 온실가스는 저온인 Cold FTP-75 모드에서 가장 안 좋은 결과가 나타나는 경향을 가지고 있다. 각 차량별 온실가스 증가 요인으로는 가솔린 차량인 A차량(2.0 MPI)과 B차량(2.4 GDI)에서는 최고속 및 급가 감속, 에어컨 사용, 저온 조건의 순인데 비해 E차량(1.6 T-GDI)은 에어컨 사용, 최고속 및 급가 감속, 저온 조건의 순이다. G차량(LPLi)은 에어컨 사용, 저온, 최고속 및 급가 감속 조건의 순으로 가솔린 차량과 다른 특성을 가지고 있다. 경유 차량에 있어서는 A차량(2.0 w/o DPF)과 B차량(2.2 w/ DPF)은 최고속 및 급가 감속, 에어컨 사용, 저온 조건의 순이었고, F차량(1.6 w/ DPF)은 저온, 에어컨 사용, 최고속 및 급가 감속 조건의 순으로 확인되었다. 따라서, 각 연료별로 배출가스 저감 기술을 다르게 적용하여야 효과적인 방법이라고 할 수 있겠다.

• 동력기계공학회지
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• 제21권6호
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• pp.94-100
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• 2017

Due to the environmental problems caused by the greenhouse effect, regulation of $CO_2$ emissions is getting stronger day by day. In paricular, regulations of automobiles $CO_2$ emissions are being strengthen. However, existing $CO_2$ measurement methods do not reflect the environment and operating conditions on actual roads. Emissions of $CO_2$ can be increased by various conditions such as environmental condition(temperature and humidity) and driver's tendency(aggressive and passive). Therefore it is necessary to reflect the conditions of various actual roads such as 5-cycle test method on behalf of the existing $CO_2$ emission measurement method. The 5-cycle measurement method has five test modes; FTP-75, HWFET, US06, SC03, Cold FTP-75. The method reflects the following three environments and operating conditions as compared to conventional method; Using heater at low temperature, Aggressive driving such as rapid acceleration or deceleration, Using air conditioner at high temperature. Because of these various conditions of each test cycle, the 5-cycle method can reflect actual environments and operating conditions. This paper attempt to analyze $CO_2$ emission characteristics based on the results measured through the 5-cycle mode and develop the correction formula that can derive the results of the 5-cycle test method using existing test methods. As a result, the developed correction formula is expected to reduce $CO_2$ emissions and cut down expense for testing 5-cycle mode.

• 농업생명과학연구
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• 제46권3호
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• pp.119-127
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• 2012

여름철 고온기 온실 내 효율적 증발냉방을 위하여 다량 포그 분무가 가능하고 설치비용이 저렴하도록 한 터보팬 2류체 노즐로 포그 분무장치를 구성하고 소형 유리온실에 2.2 m 높이로 설치하여 냉방시험을 실시하였다. 이 장치의 분무시험 결과 평균분무입경이 $29{\mu}m$이고 1대당 포그 분무량은 $160m{\ell}/min$로 비산반경 2 m이내에서 입자들이 모두 증발하는 것으로 나타났다. 이 장치를 평면적 $228m^2$인 단동 유리온실에 2대를 설치하여 냉방실험한 결과, 외기의 온도 $30.2^{\circ}C$, 상대습도 81.2%인 때 온실 내 공기의 온도 $28.8^{\circ}C$, 상대습도 87.5%의 낮은 냉각효과를 나타내었다. 문헌 조사와 냉방실험 결과로부터 여름철 우리나라 남부지역의 외기온 $35^{\circ}C$를 기준으로 단동온실은 50% 차광에서 증발냉각에 의해 온실 내 공기온도를 외기온보다 $2{\sim}3^{\circ}C$ 낮추려면 환기회수 1회/분, 물분무량은 $10m{\ell}/min/m^2$인 것으로 추정되었다.