본 연구는 최근 신소재 단열재로 주목받고 있는 실리카 에어로겔을 이용하여 현재 사용되고 있는 다겹보온커튼의 단점을 보완하고 보온성을 유지 및 향상시킬 수 있는 새로운 조합의 다겹보온커튼을 제작 하여 현장에 설치함으로써 보온성과 경제성을 분석하고자 한다. 실험에 사용된 다겹보온커튼은 실리카 에어로겔이 함유된 부직포를 사용하여 2가지의 조합으로 제작하였으며 시중에 판매, 사용되고 있는 관행 다겹보온 커튼과의 차이에 따른 온습도변화와 연료소비량을 측정하여 비교분석하였다. 실험결과 단동온실과 연동온실에서 다겹보온커튼 차이에 따른 온습도변화는 미세하게 나타났으나, 거의 비슷한 온습도 값을 유지하였다. 이는 실리카 에어로겔을 이용한 다겹보 온커튼이 관행 다겹보온커튼에 비해 온습도 제어 측면에서 문제가 없음을 나타냈다. 난방에너지 비교분석 결과, 실리카 에어로겔을 이용한 다겹보온커튼이 관행 다겹보온커튼에 비해 연료소비량은 단동온실에서 약 15%, 연동온실에서 약 20% 의 연료소비량을 절감한 것으로 나타나 온실의 규모와 사용기 간이 증가함에 따라 난방에너지는 절감될 것으로 판단된다. 실리카 에어로겔 이용 다겹보온커튼이 관행 다겹보온커튼에 비해 통기성과 보온성이 증가되는 것이 확인되었다. 그러나, 연동온실에서 사용된 다겹보온커튼은 관행 다겹보온커튼에 비해 무게가 증가하고 뻣뻣하여 시공성과 작동성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 이에 단동온실에서 사용된 다겹보온 커튼에서는 개선사항을 적용하였다. 내부단열재의 교체를 통해 두께를 감소시키고 뻣뻣함을 개선함으로써 농가가 사용하 기에 충분한 가능성이 있다는 것을 확인하였다.

The multi-layer insulating curtains used in the experiment was produced in six combinations using non-woven fabric containing aerogel and compared and analyzed by measuring heat flux and heat perfusion rates due to weight, thickness and temperature changes. Using silica aerogel, which have recently been noted as new material insulation, this study tries to produce a new combination of multi-layer insulating curtains that can complement the shortcomings of the multi-layer insulating curtains currently in use and maintain and improve its warmth, and analyze the thermal properties. The heat flux means the amount of heat passing per unit time per unit area, and the higher the value, the more heat passing through the multi-layer insulating curtain, and it can be judged that the heat retention is low. The weight and thickness of multi-layer insulation curtains were found to be highly correlated with thermal insulation. In particular, insulation curtains combined with aerogel meltblown non-woven fabric had relatively higher thermal insulation than insulation curtains with the same number of insulation materials. However, the aerogel meltblown non-woven fabric is weak in light resistance and durability, and there is a problem that the production process and aerogel are scattering. In order to solve this problems, the combination of expanded aerogel non-woven fabric and hollow fiber non-woven fabric, which are relatively simple manufacturing processes and excellent warmth, are suitable for use in real farms.

of the marketed multi-later insulating curtain was carried out. Experiments is conducted by fabricating a test apparatus for investigating the heat flux characteristics. The multi-later insulating curtain used for the experiment was compared using the P, N, S, U and T company, which are commercially available, and the heat flux due to temperature difference between the experimental apparatus and the outside was compared and analyzed. When the internal temperature of the experimental result is the maximum temperature 60℃, the heat flux of multi-later insulating curtain is T Co.(73.1W/m2) > S Co.(119.5W/m2) > U Co.(155W/m2) > N Co.(163.1 W/m2) > P Co.(177.7W/m2). The heat flux means the quantity of heat passing through the unit time per unit area, and the higher the numerical value, the higher the quantity of heat passing through the multi-layer insulating curtain. This can be determined that high heat fluxes produce low heat resistance. Further, it has been found that the weight of the insulating curtain is largely unrelated to the heat insulating property, and the heat insulating curtain having a thickness containing a high internal air layer is excellent in the heat insulating property. In the future when manufacturing a heat insulating curtain, It is judged that it is desirable to manufacture a combination of heat insulating materials that contain a high internal air layer content and that can maintain the air layer even for long-term use while minimizing the volume.

겨울철에 열손실을 줄이기 위해 많은 온실에서 보온커튼을 사용하고 있다. 그러나 적절한 보온커튼을 선택할 때 판단 자료로 활용할 수 있는 명확한 기준이 없는 실정이며 이를 위해서는 보온재의 보온 특성에 대한 정량적인 값이 필요하다. 본 연구에서는 BES를 사용하여 보온커튼의 관류열전달계수를 산정하는 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 일중 및 이중 PE필름 피복에 대한 관류열전달계수의 실험값을 사용하여 시뮬레이션 결과를 검증하였다. 검증된 모델을 사용하여 문헌에서 제시된 각종 열적 특성을 가진 보온커튼에 대한 관류열전달계수를 산정하고 비교분석하였다. 개발된 시뮬레이션 모델은 다양한 보온커튼의 관류열전달계수를 산정하는데 활용될 수 있을 것이며, 제시된 관류열전달계수는 보온커튼의 성능을 정량적으로 비교하는데 유용하게 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

온실의 난방부하 중 틈새환기전열부하 산정방법은 설계 기준마다 제각각이고, 온실의 규모에 따라 각각의 방법에는 큰 차이가 있으므로 보다 정확히 국내에 적용할 수 있는 방법을 정립할 필요가 있다. 본 연구에서는 원예시설의 환경설계 중 난방부하 산정방법 정립에 필요한 기초자료를 제공할 목적으로 다양한 종류의 보온커튼을 설치한 단동 및 연동 플라스틱 온실에서 추적가스법을 이용하여 틈새환기율을 실측하였으며, 온실의 틈새환기 전열부하 산정방법을 검토하였다. 연동온실의 틈새환기 율은 0.042~0.245h-1의 범위로 측정되었으며 단동온실의 틈새환기율은 0.056~0.336h-1의 범위로 측정되어 단동온 실이 약간 큰 것으로 나타났다. 온실의 틈새환기율은 단동, 연동 구분없이 보온커튼의 층수에 따라 크게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 틈새환기율은 온실의 실내외 기온차가 커질수록 증가하는 경향을 보였으나, 실험기간 동안의 낮은 풍속 범위에서 외부 풍속에 따른 틈새환기 율의 변화는 일정한 경향을 찾을 수 없었다. 온실의 난방설계를 위한 틈새환기율은 적정 실내외 기온차에서의 값을 제시할 필요가 있고, 최대난방부하 산정의 기준이 되는 낮은 풍속 범위에서 풍속에 따른 틈새환기율의 변화는 고려하지 않아도 되는 것으로 고찰되었다. 다만 강 풍지역에서는 열관류율을 포함하여 최대난방부하를 약간 증가시키는 보정계수의 적용이 필요할 것으로 판단되었다. 온실의 틈새환기전열부하 산정방법을 검토한 결과 틈새환기전열계수와 온실의 피복면적을 이용하는 방법은 문제가 있는 것으로 나타났으며, 틈새환기율과 온실의 체적을 이용하는 방법이 합리적인 것으로 판단되었다.

겨울철 난방연료가 많이 소모되는 대규모 연동형 온실의 보온성을 향상시키기 위해 터널용 보온자재로 많이 사용되는 다겹보온커튼을 이용하여 기존의 부직포, 알루미늄스크린 등과 보온성을 상대적으로 비교하였다. 또한 다겹보온자재는 보온성이 높으나 두께가 두꺼워 전동모터를 이용한 자동개폐장치를 구성하기 어려운 단점이 있으므로 연동형 온실에 적용할 수 있는 고장이 적고 작동이 원활한 커튼 개폐장치를 개발하여 작물재배 및 난방연료 절감효과를 검토하였다. 다겹보온자재와 부직포, 알루미늄스크린 등의 보온커튼용 자재의 열 관류량을 측정하여 상대적인 보온효과를 비교한 결과 부직포에 비해 알루미늄스크린의 열관류량이 적었고, 알루미늄 및 화학솜의 3겹보온자재와 다겹보온자재는 알루미늄스크린에 비해 열관류량이 각각 23.3%, 43.0% 적게 나타나 다겹보온자재의 보온성이 우수한 것으로 판단되었다. 다겹보온자재는 여러 겹으로 누빈 조합형 보온자재이므로 두께가 두껍고 화학솜, 폴리폼 등 연신되기 쉬운 자재를 이용하므로 장기간 사용시 커튼 개폐장치의 예인선이나 보온자재가 처지게 될 우려가 있으므로 예인식과 권취식 개폐방법을 동시에 적용하여 보온커튼 개페장치를 구성하였다. 시험용 온실 에 다겹보온커튼과 부직포커튼을 설치하고 풋고추를 재배한 결과 다겹보온커튼 설치 온실에서 풋고추의 생육이 유리하였고 초기수량도 27% 정도 증수되었으며, 경유온풍기의 난방연료 소모량은 46%정도 절감되었다.

시설하우스에 이용되고 있는 보온커튼의 기초자료를 얻고, 시공기준을 설정하기 위하여 종류별, 두께별로 물리적, 광학적 특성을 시험 분석하였다. 시설하우스용 보온재는 광투과성, 차광성 및 인장응력을 비교시험 하였으며, 시험결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 보온 커튼재의 인장응력 시험결과를 보면 인장하중은 3.4-13.4kg 범위이고 인장응력은 0.32-l.82kg/mm2 범위에서 커튼이 두꺼워짐에 따라 인장하중은 증가하나 인장응력은 큰 차이가 나타나지 않았으며 폴리프로필렌계가 신장율이 크고, 폴리에스터계는 인장 하중과 응력이 큰 경향을 보였다. 2) 광투과성은 390-1100nm 파장대 범위에서 평균 50.3-81.7% 범위로 보온커튼재가 두꺼울수록 광투과율이 낮고 상대적으로 차광율이 높아지며, 비슷한 두께에서 폴리프로필렌계가 폴리에스터계보다 광투과율이 20-30% 더 높은 것으로 나타났다. 3) 보온율은 18.2-41.1% 범위에서 보온재가 두꺼워질수록 증가하였으며, 폴리프로필렌계가 폴리에스터보다 보온율이 다소 높은 경향을 보였다. 4) 보온 커튼재는 폴리프로필렌계가 신장율, 보온성, 광투성 측면에서 우수하고 폴리에스테계가 인장응력이나 차광성 측면에서 우수하기 때문에 농가가 시설하우스 형태나 재배하는 작물의 특성에 따라 신중히 선택하여야 할 것으로 판단된다.