파이프 골조 온실의 내구성 증대를 위하여 4가지의 부식방지 처리를 한 파이프를 실험온실 내부에 설치하여 20년경과 후 표면부식 상태와 강도 변화 실험을 실시하였다. 대기 중에 노출된 지상부위에서 무처리 파이프는 강도가 1.3%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 처리한 파이프의 강도는 0.6%정도 줄어 거의 변화가 없었으나 무처리는 15.7% 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 방청 페인트나 아스팔트 도포는 4.2~4.4% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 지상부위는 모든 시료에서 심한 부식상태를 보이지 않았다. 중방식 처리는 변화가 없었고, 방청페인트 처리도 녹은 발견되지 않고 약간의 변색만 있었다. 아스팔트 도포는 검게 변색되고 약간의 녹이 발견되었으며, 무처리는 표면의 20~30%정도가 녹슨 것으로 나타났다. 지하 매설부위 무처리 파이프의 경우에는 전체가 완전히 녹슬어 있었고, 아스팔트 도포한 파이프도 표면의 80~90%가 녹슬어 있었다. 방청페인트 처리는 20~30%정도 녹슬어 있었고, 중방식 처리는 거의 변화가 없었다. 중방식 처리는 지하 매설부위에서도 확실한 부식 방지 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었고, 방청페인트 처리도 어느 정도 부식 방지 효과를 나타내고 있으므로 현장에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 현장에서 사용되는 온실 강관의 이음 방법에 대해 휨성능을 평가하고 그 결과를 바탕으로 가장 휨성능이 우수한 이음 방법을 알아보았다. 실험 결과, 모든 실험체는 이음이 없는 실험체 보다 휨성능이 작았다. 그러나 모든 실험체의 최대 휨모멘트는 이음이 없는 실험체 소성모멘트의 1.07~1.3정도로 나타났다. 또한 연결 방법에 따른 결과는 연결핀 보다 인발 실험체가 상대적으로 큰 휨성능을 보였다. 현장 이음 방법의 파괴 모드는 연결핀과 강관 끝부분의 응력집중에 의한 국부좌굴이 지배적이었다. 현장시공 시 강관을 절단 후 연결할 경우, 이음 없이 사용하는 것이 가장 우수한 휨성능을 발휘하지만 부득이 강관을 절단할 경우는 연결핀보다는 인발 강관에 직결나사로 고정한 이음 방법(SPJ-F)으로 시공하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 플라스틱 온실에서 사용하는 죔쇠의 성능 평가 시 시험편 끝단의 구속조건이 미끄럼 저항력에 미치는 영향을 분석하기 위해 시험편 구속조건을 실험변수로 판형죔쇠의 미끄럼 저항력을 측정하였다. 각 구속조건별로 측정한 미끄럼 저항력의 평균값은 서까래 고정-고정단이 가장 컸으며, 내재해형 죔쇠의 평가 기준 값과 비교한 결과에서도 서까래 고정-고정단의 경우에만 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 그러나 서까래 고정-고정단 구속조건은 다른 구속조건들에 비해 산 포도가 상대적으로 크게 나타나 신뢰성이 떨어지는 결과를 보였다. 또한, 일원분산 분석결과에서도 서까래 고정- 고정단은 다른 구속조건들과 비교해 미끄럼 저항력이 유의한 차이를 보였다. 따라서 시험편 구속조건이 미끄럼 저항력 평가에 영향을 미친다고 판단하며 연구자 및 기술자들이 죔쇠의 미끄럼 저항력을 측정할 때에는 시험편의 구속조건이 결과값의 신뢰성에 미치는 영향을 면밀히 검토해야 할 것으로 판단된다.

The reduction in solar radiation transmittance(SRT) because of dust and other foreign materials was experimentally tested in two types of greenhouses with the intent to obtain basic data for establishing maintenance and management guidelines for greenhouse cover materials. The test results in the greenhouse in Gyehwa-do estimated the amount of removed dust at 16.8– 1,021.6 mg·m-2(average: 520.7 mg·m-2), and the dust amount varied widely with the measurement points. The SRT measured in triplicate before and after dust removal ranged 68.5–80.9% and 80.9–87.2%, respectively; thus, there was an improvement in SRT by about 8.1% after dusting. In contrast, the greenhouse in Gyeongsang National University did not exhibit great fluctuations in the coefficient of determination(correlation coefficient) regardless of the daily total, average, or maximum horizontal surface radiation; the SRT gradually decreased over time. The SRT increased or decreased, showing clearly different patterns in summer and winter half years, as did the coefficients of determination(0.468–0.828). Dust was measured to be in the range 747.1– 983.1 mg·m-2(average: 840.1 mg·m-2), without great differences between the measurement points, unlike in the case of the greenhouse in Gyehwa-do. The SRT measured before and after the dust removal ranged 73.0–80.5% and 81.0–88.6%, respectively, showing an average improvement of about 7.9%. The SRT measured after washing with water ranged 88.7–90.6%, demonstrating a greater improvement with an average increase rate of 13.0%, which is 5.1% higher than the increase rate after dust removal. These results suggest that although washing with water rather than dust removal improves SRT to a greater extent(13.0% vs. 7.9%), dust removal alone is considered to provide considerable improvement in SRT. Comparison of the images of the unused film and pre-dusting film under the microscope revealed that foreign materials such as dust were adhered to the pre-dusting film, and variations were observed according to the magnification ratio and photographed area.

본 연구에서는 온실시공 및 유지관리 지침마련을 위한 기초자료로 사용하기 위하여 플라스틱 필름 온실의 구조재를 대상으로 휨 시험을 실시한 후, 하중-변위의 관계를 검토하였다. 그 결과 시편의 형상 에 관계없이 시편의 규격이 클수록 항복 및 최대하중이 큰 경향을 보였으며, 변위도 동일한 양상을 보 였다. 강관이 각관보다 항복 및 최대하중은 적게 나타났으며, 변위는 크게 나타났으며, 강관의 경우는 항복 및 최대하중 하에서의 변위는 각각 1.42~4.20mm 및 5.80~24.13mm정도의 범위에 있었다. 각관 의 경우에 변위는 각각 1.62~3.00mm 및 3.13~8.01mm정도의 범위였다. 그리고 본 시험의 결과와 기 존의 연구에서 제시한 기준 값들을 보면, 동일한 부재임에도 불구하고 부재들이 사용되는 온실형태나 사용목적(예, 샛기둥)에 따라 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 또한 유리온실인 와이드 스팬 및 벤로 형 을 대상으로 제시하고 있는 경우(, )에도 변형이 각각 28.0mm 및 35.0mm(기둥 길이 280cm 적용)정도로서 네델란드의 유리온실 표준 기준(14.0mm)과 비교해도 큰 차이가 있었다. 스팬 이 60cm인 경우, 주서까래나 도리 부재의 본 시험결과는 기존의 연구에서 제시한 값들 보다 각각 55.7% 및 39.3%정도 크게 나타났다. 그리고 기둥의 경우, NEN의 기준 값인 14.0mm와 비교해서 본 시험결과는 43.7%정도 적은 것으로 나타났다. 따라서 변위제한은 온실의 종류나 형태 및 규격 등 다양 한 요인에 의해서 다를 수 있기 때문에 이들 요인들을 반영한 연구나 시험들을 진행하여 온실 시공 및 유지관리 등에 반영할 수 있도록 하여야 할 것으로 판단되었다.

본 연구는 히트펌프와 잉여 태양에너지를 이용한 온실의 난방효과를 검토하고, 난방을 위한 FCU(Fan Coil Unit)의 적정 소요대수를 검토하였다. 실험기간 동안 최저 및 평균 외기온은 각각 26.2℃, –11.5℃ 및 4.4℃정도이었고, 수평면 일사량은 0.75~20.54 MJ·m-2 정도의 범위에 있다. 이 기간 동안 온실로 부터 회수된 총 잉여 태양에너지는 1,579,884.9kcal 정도로 나타나 이상화탄소 배출량을 약 470.3 kgCO2정도 절감시킬 수 있을 것으로 나타났다. 그리고 히트펌프 작동에 의해 축열탱크에 축열된 총 열 량은 26,556,903.6kcal로 이산화탄소의 발생량을 8,366.2 kgCO2정도 절감시킬 수 있는 것으로 나타났 다. 히트펌프에 의해 축열된 총 열량 중에 잉여 태양에너지에서 얻은 열량의 비율은 최소 0.0%, 최대 20.9%, 평균 6.1%정도로서 기상상태나 히트펌프 작동상태 등에 따라 큰 차이가 있었다. 히트펌프 시스 템의 성능계수와 히트펌프의 효율은 각각 약 2.64정도 및 약 86.6%전후인 것으로 나타났다. 또한 총 난방에너지는 23,554,744.7kcal으로서 실제 히트펌프에 의해 축열탱크에 축열된 량의 약 88.7%정도를 이용하는 것으로 나타났다. 시간당 전체 난방에너지는 10,993.1~18,786.9kcal·h-1범위였고, 평균 14,381.3kcal·h-1이로서 대부분 난방부하보다 많은 것으로 나타났다. FCU는 대당 1,597.9 kcal·h-1 전후의 값이나 5.0~6.0m2당 1대 정도로 설계하면 큰 문제가 없을 것으로 추정되었다.

본 연구는 공기열원 히트펌프 온실에서 환기에 의해 배출되는 에너지 즉 잉여 태양에너지 및 태양열 집열기를 이용하여 축열량 및 이들 에너지를 이용한 온실의 난방효과를 실험적으로 검토하였다. 태양열 집열기의 경우, 실험기간동안 누계 수평면 일사량의 최대, 평균 및 최솟값은 각각 52.2, 22.9 및 3.2 MJ․m-2이었고, 총 일사량은 869.8 MJ․m-2 정도였다. 그리고 집열량의 최대, 평균 및 최솟값은 각각 38,118.2, 22,545.9 및 2,622.1 kcal 정도였고, 총 집열량은 856,742.6 kcal 정도인 것으로 나타났다. 잉여 태양에너지의 경우, 여러 가지 요인에 의해서 온실로부터 회수되는 열량은 다르지만, 온실로부터 회수된 총 잉여 태양에너지는 375,946.7 kcal 정도인 것으로 나타났다. 히트펌프의 경우, 설정온도를 고려하지 않고 축열된 총 축열량은 17,519,085.3 kcal이고, 이 때 소비된 소비전력량은 7,169.6 kWh정도이었고, 시스템의 성능계수는 2.84정도이었다. 그리고 온실로 공급된 난방에너지는 최저 외기온과 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났으며, 실험기간동안 총 난방에너지는 9,554,541.9 kcal로서 시간당으로 환산하면 평균 6,653.1 kcal․h-1정도인 것으로 나타났다. 특히 실제 히트펌프에 의해 축열된 량의 54.5%정도만 이용하는 것으로 나타나 난방시스템의 개선이 필요할 것으로 판단되었다. 실험기간동안 태양열 집열기, 잉여 태양에너지 및 히트펌프에 의한 축열량을 난방에너지로 100.0% 이용할 경우, 탄소배출량은 각각 259.7, 116.9 및 5,403.5 kgCO2정도 절감시킬 수 있을 것으로 나타났다.

This study analyzed load transferred from upper structure due to wind and snow loads and applied to foundation on greenhouse structure in order to provide basic data for economic and reasonable design of greenhouse. The results indicate that the upper structures of greenhouses in Korea take wind load of 18.2-121.5 kgff/m2 and snow load of 3.1-104.6 kgff/m2. The maximum compressive load from axial direction applied on the foundation of greenhouse subjected to facility and crop loads was 437 kgff. The maximum pull-out load applied on the foundation of greenhouse subjected to wind load was 1557 kgff. The maximum compressive load applied on the foundation of greenhouse subjected to snow load was 6094 kgff.

기존의 온실설계와 관련된 기준들은 1990년대 까지의 기상자료를 이용하여 산정된 설계풍속 및 적설심으로 최근 급변하는 우리나라 기상특성을 반영하기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 온실 설계에 있어서 기존의 기준들에 대한 문제점을 개선하고 활용도가 높은 설계풍속 및 적설심 자료를 제공하기 위해 1961년부터 최근 2011년까지 각 지역별 총 72개 지점의 기상관측소에서 측정한 기상자료를 이용하여 우리나라 전국 170개의 시·군별 설계풍속 및 적설심을 산정하였다. 그 결과, 재현기간 100년을 기준으로 풍속의 경우, 22.5~65.0 m․s-1 범위로 홍천이 22.5 m․s-1 로 가장 낮았고, 흑산도가 65.0 m․ s-1 으로 가장 높게 나타났다. 이때 기상자료의 수가 20년 미만인 흑산도를 제외하면 고산이 63.0 m․s-1 으로 가장 높은 것으로 나타났다. 적설심의 경우, 5.4~259.7 cm 범위로 고산이 5.4 cm로 가장 낮았고, 울릉도가 259.7 cm 로 가장 높게 나타났다. 전형적으로 다설지역인 울릉도(259.7 cm)와 대관령 (225.4 cm)을 제외하면 동해가 123.3 cm 으로 가장 높았다. 그리고 각 지역별 설계풍속 및 적설심에 대하여 본 연구와 기존의 기준을 비교해 보면, 설계풍속 및 적설심의 차이가 크게 발생한 지역들은 기존의 기준이 본 연구보다 비교적 높게 산정된 경향을 보였다. 따라서 최신 기상자료를 이용한 본 연구의 결과를 이용한다면 원예시설의 설계 및 시공 시 온실의 안전성뿐만 아니라 경제성에도 상당히 유리 할 것으로 판단되었다.

온실 및 식물공장 작물재배에 있어서 LED 광원과 작물생육에 관한 연구들은 활발히 진행 되고 있으나, LED광원과 식물에 병을 일으키는 식물병원균에 대한 연구들은 미흡하다. LED 광원은 이미 시설재배 혹은 식물공장에 설치되어 있으므로 LED광원으로 식물에 발생하는 병원균을 제어할 수 있다면 방제에 필요한 인적, 시간적 비용과 살균제 등과 같이 인체에 유해한 성분들의 사용을 감소시킬 수 있을 것으로 판단하여 LED광원에 대한 Botrytis cinerea의 균사생장을 조사하였다. 식물공장에서는 주로 엽채류를 재배하며 엽채류에는 여러 가지 곰팡이균들에 의한 질병 발병 가능성이 충분히 내재되어 있다. 병원균의 포자는 항상 작물재배지에 존재하고 있기 때문에 LED 광원이 식물병원균의 균사 생장을 억제 할 수 있다면, 식물공장내에서 작물재배에 효과적으로 이용할 수 있을 것으로 판단된다. 식물공장의 광원중 가장 많이 보편화되어 있는 LED 광원을 이용하여 B. cinerea의 균사 생장을 조사한 결과 Blue 광원에서 균사 생장이 억제되는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 식물공장내 LED의 비율과 광량의 적절하게 조절함으로써 식물병원균의 증식을 억제 할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 주간 동안 온실 내에 발생하는 잉여 태양에너지 축열 시스템 설계에 필요한 기초 자료를 제공할 목적으로 진주 지역에 설치된 와이드 스팬형 온실을 대상으로 락베드 유ㆍ무에 따른 열수지 분석하였다. 파프리카를 재배한 온실의 경우, 락베드를 설치한 온실이 난방에너지를 17.9%정도 절약할 수있을 것으로 나타났으며, 잉여 태양에너지는 90.6%정도 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 국화를 재배한 온실의 경우, 락베드를 설치한 온실이 난방에너지를 약 16.0%정도 절약할 수 있을 것으로 나타났으며, 잉여태양에너지는 104.5%정도 감소하는 것으로 나타났다. 또한 난방에너지나 잉여 태양에너지 이외에도 온실에서 작물의 광합성에 이용된 에너지, 복사나 피복면의 대류 등으로 손실되는 열량도 락베드의 유․무에 따라 차이가 있음을 알 수 있다. 온실형태 및 재배작물의 종류가 단위피복 면적당 난방에너지에 미치는 영향은 미미하지만, 베로형 온실이 와이드 스팬형 온실에 비해 3.9～12.0%정도 적게 나타났다. 그러나 잉여 태양에너지의 경우, 벤로 온실이 와이드 스팬형 온실에 비해 12.0～64.1%정도 많게 나타났다.

본 연구에서는 간척지 내 온실의 설계에 합리적으로 적용할 수 있는 설계 풍속 및 적설심을 제공하기 위해, 최근 2011년 까지 각 지역별 총 72개 지점의 기상관측소에서 측정한 기상자료를 이용하여 우리나라 간척지 대부분이 분포하고 있는 안산시, 화성시, 당진시, 태안군, 보령시, 군산시, 해남군, 진도군, 장흥군 및 고흥군 등에 대하여 재현기간별 설계 풍속 및 적설심을 산정하였다. 그 결과, 본 연구와 기존의 관련기준과 비교해 보면 설계 풍속 및 적설심의 차이가 크게 발생한 지역 대부분은 기존의 관련 기준이 과도하게 높게 산정된 경우가 많은 것으로 나타났다. 간척지의 경우는 재현기간 30년을 기준으로 대부분 설계풍속이 30 m․s-1 이상을 초과하는 것으로 나타났으며, 그 이하의 지역들도 거의 30 m․ s-1와 유사한 값을 보였다. 그리고 간척지역들 중 군산시는 설계적설심 또한 33.7 cm로 72개 지역들 중에서 비교적 높은 순위(11위)의 값을 나타내었다. 따라서 간척지 내 온실은 바람에 강한 구조로 설계하는 것이 적절할 것으로 판단되었으며, 군산지역은 적설의 영향도 함께 고려해야하기 때문에 다른 간척지에 비해 시설원예 대상지역으로는 다소 불리할 것으로 판단되었다.

본 연구의 대상은 1-2W 기본형 온실의 기둥을 절단하여 동일한 규격의 파이프로 용접하여 온실의 측 고를 높인 온실이다. 이와 같이 개조형 온실에 풍하중이나 적설하중이 작용할 경우, 어떠한 형태로든 용 접부위에는 구조적으로 불안전 할 것으로 판단된다. 이를 검토학기 위하여 4단계에 걸쳐 용접된 기둥에 대한 굽힘 강도를 측정하여 용접하지 않은 원상태의 파이프와 비교 검토한 결과는 다음과 같다. 온실구조용 강관에 대한 용접결합부의 굽힘 시험의 경우, 하중재하 방법에 관계없이 양단 지점부위와 하중 재하부위가 하중을 견디지 못하고 함몰되는 현상을 보임으로서 합리적인 결과를 도출할 수가 없었 다. 따라서 지점 및 하중 재하부위에 내부 파이프 (봉강)을 삽입함으로서 부분적인 문제점을 보완할 수 있었지만, 보다 합리적인 굽힘 시험 방법이 고안되어야 할 것으로 판단되었다. 용접결합부의 강도는 원형 상태에 비해 별 차이를 보이지 않았고, 시료의 제작 조건에 따라 경미한 차이를 보였으나, 용접 과정에서 부실의 정도가 결정적인 강도 손실을 유발할 수 있음이 예상되었다. 용접결합과정의 문제점이나 접합 작 업 후, 기둥 부재의 기울어짐 등에 대한 문제점이 없다는 전제 하에 용접한 파이프의 강도는 일반적으로 원형상태의 강도에 비해 약 84~90% 정도로 가정함이 합리적일 것으로 판단되었다. 그리고 접합부의 녹 발생이나 기타 용접결합에 따른 중장기적 강도 저하 등을 고려할 때, 부득이한 경우가 아니라면 현재 농 가에서 시도되고 있는 온실의 주요 부재에 대한 구조변경 등은 구조안전성 측면에서 지극히 삼가 되어야 할 것으로 판단되었다.