시설 재배지에 음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비 사용이 늘어나고 있다. 이에 본 연구는 음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비(Food Waste Compost with manure, FWC) 연용 시 시설 토마토(Solanum lycopersicum L.)의 생육과 수량에 미치는 영향을 구명하기 위해 3년간 수행하였다. 퇴비 처리는 사용량에 따른 효과를 알아보기 위하여 농촌진흥청 시설 토마토 표준 시비량(N-P2O5-K2O=20.4-10.3-12.2 kg 10a-1)의 총 질소량 기준 100%로 하여 무기질 비료 반량 + FWC 정량(NPKFWC1), 무기질 비료 반량 + FWC 2배량(NPKFWC2), 무기질 비료 반량 + FWC 3배량 (NPKFWC3)을 처리하였다. 또한, 무기질 비료 사용량에 따른 변화를 퇴비와 비교하기 위해 무기질 비료 반량(NPK 50%) 및 무기질 비료 정량 (NPK 100%, Control) 처리하였다. 초장은 FWC 처리구가 대조구 대비 높았으며, SPAD-502 값은 NPKFWC2에서는 증가하였으나, NPKFWC3는 대조구 대비 낮아지는 경향을 보였다. 3년차 수확 후 토양 pH의 경우 NPKFWC3에서 6.5로 가장 높은 수치를 보였으며, 토양 EC는 NPKFWC1에서 9.5 dS m-1로 가장 높았고, NPKFWC3 처리구에서 6.9 dS m-1 가장 낮은 값을 보였다. 3년간 전체 처리구 간 과실의 평균 횡경, 종경, 당도는 차이가 없었다. 수량은 NPKFWC2까지는 높았으나, NPKFWC3에서는 오히려 대조구보다 낮아지는 경향을 보였다. 따라서 무기질 비료 반량에 음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비 처리 시 추천 시비량 대비 2배량까지는 생육 및 수량이 증가하나 3배량에서는 오히려 감소하는 것으로 판단된다.

The interest in greenhouse gases (GHG) emitted from all industries is emerging as a very important issue worldwide. This is affecting not only the global warming, but also the environmentally friendly competitiveness of the industry. The fisheries sector is increasingly interested in greenhouse gas emissions also due to the Paris Climate Agreement in 2015. Korean industry and government are also making a number of effort to reduce greenhouse gas emissions so far, but the effort to reduce GHG in the fishery sector is insufficient compared to other fields. Especially, the investigation on the GHG emissions from Korean fisheries did not carry out extensively. The studies on GHG emissions from Korean fishery are most likely dealt with the GHG emissions by fishery classification so far. However, the forthcoming research related to GHG emissions from fisheries is needed to evaluate the GHG emission level by species to prepare the adoption of Environmental labels and declarations (ISO 14020). The purpose of this research is to investigate which degree of GHG emitted to produce the species (swimming crab and snow crab) from various fisheries. Here, we calculated the GHG emission to produce the species from the fisheries using the life cycle assessment (LCA) method. The system boundary and input parameters for each process level are defined for LCA analysis. The fuel use coefficients of the fisheries for the species are also calculated according to the fuel type. The GHG emissions from sea activities by the fisheries will be dealt with. Furthermore, the GHG emissions for producing the unit weight species and annual production are calculated by fishery classification. The results will be helpful to establish the carbon footprint of seafood in Korea.

This paper proposes a method to evaluate the structural safety of a large wide-width greenhouse structure against wind load caused by a typhoon through a fluid structure interaction analysis technique. The conventional method consisted of roughly estimating the wind load based on the relevant laws and regulations, and determining safety through structural analysis. However, since the wind load changes nonlinearly according to the wind speed distribution and wind direction around the greenhouse and the external shape of the structure, there are many uncertainties in the existing structural safety evaluation method, and it is difficult to accurately determine the design margin. In this study, a systematic method was developed to accurately calculate the wind load acting on a greenhouse structure and evaluate structural safety by considering the characteristics of wind through a fluid structure interaction analysis using coupled computational fluid dynamics and computational structural mechanics. Using the proposed method, it is possible to significantly reduce the manufacturing cost because it is possible to obtain an optimal design that reduces the over-conservative design margin while securing the structural strength of the greenhouse.

생물환경조절학회지 31권 4호에 게재된 논문의 사사가 잘못 기재되어 있어 바로 잡습니다.

Crassulacean acid metabolism (CAM) plants use surplus CO2 generated by cooling and heating at night when ventilation is not needed in a greenhouse. Schlumbergera truncata ‘Pink Dew’ is a multi–flowering cactus that needs more phylloclades for high–quality production. This study examined photosynthetic characteristics by the phylloclade levels of S. truncata in a growth chamber and a greenhouse for use of night CO2 enrichment. The CO2 uptake rate of the S. truncata’s top phylloclade in a growth chamber exhibited a C3 pattern, and the second phylloclade exhibited a C3 –CAM pattern. The CO2 uptake rate of the top phylloclade in a greenhouse showed a negative value both day and night, but those of the second phylloclade exhibited a CAM pattern. The stomatal conductance and water–use efficiency (WUE) of S. truncata at both the top and second phylloclades were higher in a growth chamber than in a greenhouse. The WUE of S. truncata in a growth chamber and a greenhouse was higher at the second phylloclade, which is a CAM pattern compared with those of the top phylloclade. The daily total net CO2 uptake of S. truncata was higher in a growth chamber than in a greenhouse. The daily total net CO2 uptake of S. truncata at the second phylloclade had the highest value of 155 mmol·m–2·d–1 in a growth chamber. The night total CO2 uptake of S. truncata at the second phylloclade was 3–fold higher in a growth chamber than in a greenhouse. S. truncata’s second phylloclade exhibited a CAM pattern that uptake CO2 at night, and the second phylloclade, was more mature than the top phylloclade. A multi–flowering cactus S. truncata ‘Pink Dew’ efficiently uptake night surplus CO2 in the proper environmental condition with matured phylloclade.

The external weather conditions including temperature and wind speed in the Saemangeum reclaimed land is different from that of the inland, affecting the internal environment of the greenhouse. Therefore, it is important to select an appropriate covering material considering the insulation effect according to the type and characteristics of the covering material considering the weather condition in the Saemangeum reclaimed land. A hexahedral insulation chamber was designed to evaluate the insulation efficiency of each glass-clad material in the outside weather condition in reclaimed land. In order to evaluate the insulation effect of each covering material, a radiator was installed and real-time power consumption was monitored. 16-mm PC (polycarbonate), 16-mm PMMA (polymethyl methacrylate), 4-mm greenhouse glass, and 16-mm double-layered glass were used as the covering materials of the chamber. In order to understand the effect of the external wind directions, the windward and downwind insulation properties were evaluated. As a result of comparing the thermal insulation effect of each greenhouse cover material to single-layer glass, the thermal insulation effect of double-layer glass was 16.9% higher, while PMMA and PC were 62.5% and 131.2% higher respectively. On average the wind speed on the windward side was 53.1% higher than that on the lee-wind side, and the temperature difference between the inside and outside of the chamber at the wind ward side was found to be 52.0% larger than that on the lee ward side. During the experiment period, the overall heating operation time for PC was 39.2% lower compared to other insulation materials. Showing highest energy efficiency, and compared to PC, single-layer glass power consumption was 37.4% higher.

High-pressure sodium (HPS) lamps have been widely used as a useful supplemental light source to emit sufficient photosynthetically active radiation and provide a radiant heat, which contribute the heat requirement in greenhouses. The objective of this study to analyze the thermal characteristics of HPS lamp and thermal behavior in supplemented greenhouse, and evaluate the performance of a horizontal leaf temperature of sweet pepper plants using computational fluid dynamics (CFD) simulation. We simulated horizontal leaf temperature on upper canopy according to three growth stage scenarios, which represented 1.0, 1.6, and 2.2 plant height, respectively. We also measured vertical leaf and air temperature accompanied by heat generation of HPS lamps. There was large leaf to air temperature differential due to non-uniformity in temperature. In our numerical calculation, thermal energy of HPS lamps contributed of 50.1% the total heat requirement on Dec. 2022. The CFD model was validated by comparing measured and simulated data at the same operating condition. Mean absolute error and root mean square error were below 0.5, which means the CFD simulation values were highly accurate. Our result about vertical leaf and air temperature can be used in decision making for efficient thermal energy management and crop growth.

Understanding the light environment in greenhouse cultivation and the light utilization characteristics of crops is important in the study of photosynthesis and transpiration. Also, as the plant grows, the form of light utilization changes. Therefore, this study aims to develop a light extinction coefficient model reflecting the plant growth. To measure the extinction coefficient, five pyranometers were installed vertically according to the height of the plant, and the light intensity by height was collected every second during the entire growing season. According to each growth stage in the early, middle, and late stages, the difference between the top and bottom light intensity tended to increase to 69%, 72%, and 81%. When leaf area index and plant height increased, the extinction coefficient decreased, and it showed an exponential decay relationship. Three-dimensional model reflecting the two growth indexes, the paraboloid had the lowest RMSE of 1.340 and the highest regression constant of 0.968. Through this study, it was possible to predict the more precise light extinction coefficient during the growing period of plants. Furthermore, it is judged that this can be utilized for predicting and analyzing photosynthesis and transpiration according to the plant height.

In order to develop greenhouse cooling and water saving technologies suitable for desert climate, the performance evaluation of the cooling packages and condensate water recovery from cooling fan coil unit. As a result of the application for tomato greenhouse in summer, the root zone temperature of root zone cooling+duct cooling case and root zone cooling case was 25℃ during the day and 20℃ at night, which was suitable for tomato growth. When the nutrient solution tank was cooled, the temperature of the nutrient solution was maintained at 20 degrees, but otherwise, the temperature exceeded 30℃, causing the root zone temperature to rise. Condensate water recovery per fan coil unit was 93L on average per day in August, and was proportional to relative humidity in greenhouse and temperature difference between dew point temperature and the surface temperature of heat exchanger. Tomato growth was found to be improved in the order of root zone cooling+duct cooling, root zone cooling, duct cooling and control. It was analyzed that the yield of root zone cooling+duct cooling, root zone cooling and duct cooling increased by 35%, 28% and 11%, respectively, compared to the control.

In this paper, a numerical study was conducted on the development of HVAC(Heating, Ventilating and Air Conditioning) performance required for a large-scale greenhouse. In order to increase the simulation efficiency, fan model, porous media, and radiator model, etc. provided by Fluent were used based on the part performance analysis such as blowing fans and PTC heaters. Developed simulation method was applied to the decision of fan position to secure the flow uniformity and the determination of the heater specification to maintain the temperature suitable for plant growth. This study is the first step for the development of integrated environmental control system of greenhouse for high-income crop cultivation and the simulation method will be revised after correlation test.

본 연구는 다년생 목본작물인 과수 바이오매스 부문의 온실가스 배출･흡수량을 우리나라 국가 온실가스 인벤토리 보고 시 고려되어야 할 적정 산정 방법을 모색하고자 수행되었다. IPCC 가이드라인에 따라 적정 산정 수준을 모색한 결과, 향후 우리나라에 알맞은 적정 산정 수준 (Tier)은 국가 고유의 활동자료와 국가 고유 배출흡수계수를 활용하는 수준 2 (Tier 2)로 나타났다. 국가 고유 배출흡수계수가 없어 수준 1 (Tier 1)을 적용해야 하는 현 시점에서는 매년 활동자료인 과수 재배면적 통계를 발표하기 때문에 손실획득법보다 축적차이법으로 산정하는 것이 적정하다. 수준 2에서 시범 산정한 결과, 이 부문의 상대적으로 낮은 중요도와 산정의 단순성 및 비용을 고려할 경우, 활동자료에 있어 단순화한 하위 범주를 사용하고 성숙목과 미성숙목을 구분하지 않는 것이 적정하다. 반면 온실가스 감축정책에 따른 반응성을 고려한다면, 성숙목과 미성숙목을 구분하는 접근 방법이 적정하다. 산정된 탄소축적량의 불확도는 활동자료보다는 국가 고유 배출계수의 불확도에 의해 크게 좌우되어 향후 신뢰도 높은 국가 고유 배출계수의 개발이 필요한 것으로 나타났다.

국내외로 첨단 ICT 융합기술이 농업 분야에 적용되기 시작 하면서, 시설원예 설비들이 고도화되고, 스마트팜 구축 기술 및 인력이 축적되기 시작하였다. 그러나 우리나라 농촌의 경 우, 농업생산 연령의 고령화, 국내 농촌 인구의 지속적인 유출, 저출산 등으로 인하여 스마트팜 확대 및 적용에 어려움이 많 은 실정이다. 따라서 공간 및 시간에 구속을 받지 않는 간편한 농업인 교육 프로그램이 필요하며, 최근 부상하고 있는 시뮬 레이션 기술을 활용한다면 농업 교육용 시뮬레이션 툴 개발도 가능할 것으로 판단된다. 온실 환경 제어 모델을 이용한 시뮬 레이션은 다양한 지역과 기상 조건 하에서 대상 온실의 열과 물질에너지의 상호작용을 합리적으로 예측할 수 있게 해준다. 본 연구에서는 온실 환경 제어 모델을 활용하여 외부 기상 데 이터를 통해 온실의 환경 변화를 예측하고 가상의 환경 제어시스템을 통해 환경 제어 시 필요한 에너지값들을 시뮬레이션 할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 이용자가 직접 맞춤형 환경 제어를 할 수 있도록 편의성을 고려한 사용자 인터페이스를 구축할 것이며, 실제 파프리카 재배 온실의 제어 요소들을 반 영할 수 있도록 설계될 것이다. 농업용 교육 시뮬레이션 툴을 최근 활발하게 연구가 이루어지고 있는 작물 생육 모델링 기 술 및 전산유체역학 기술과 융합하면 더욱 타당한 결과를 보 일 것이다.

본 연구는 난방 개시 온도와 CO2 시비의 효율을 알아보기 위해 수행되었다. 난방 개시 온도 실험은 9℃, 12℃, 15℃로 구분하여 목표 온도보다 낮아지면 전기 온열기구가 작동하게 하였다. CO2 시비 농도 실험은 액화탄산가스를 이용하여 무 처리, 500μmol·mol-1, 800μmol·mol-1으로 7시부터 12시까 지 처리하였다. 생육 특성으로 초장, 경경, 엽수, 엽면적, 생체 중, 건물중을 조사하였고, 200g 넘는 과실만을 대상으로 수량 을 조사하여 경제성 분석을 하였다. 상위엽에 대한 광합성 측 정을 하여 처리에 따른 포화점을 산출하였다. 애호박의 광포화 점은 587μmol·m-2·s-1이였고 CO2 포화점은 702μmol·mol-1 이 였다. CO2에 의한 Amax값은 9℃, 12℃, 15℃, 500μmol·mol-1, 800μmol·mol-1 순으로 13.4, 17.8, 17.2, 19.6, 17.5μmol CO2·m-2·s-1이었다. 온도 실험에서 9℃는 생육과 착과가 정상 적으로 이루어지지 않았다. 12℃와 15℃는 9℃보다 높았지 만 생육과 생산에서 유의미한 차이를 보이지 않았다. CO₂ 농 도 실험은 생육에서 처리구간 유의한 차이를 보이지 않았지만 800μmol·mol-1의 생산성이 가장 좋았다. 이상의 결과를 종합 적으로 보면 난방 개시 온도는 15℃인 것은 작물 생육과 생산 에는 좋았지만 12℃와 유의적인 차이가 없어 경제적 측면에 서 난방 개시 온도를 12℃로 설정하는 것이 좋은 것으로 보이 며, CO2 시비 농도 800μmol·mol-1를 유지하는 것이 생산량 증가에 효과적이었다.

스마트팜 요소들 중에서 중요한 요인 중 하나는 환경 계측이 다. 본 연구에서는 오픈 소스 프로그램인 아두이노, 앱 인벤터 와 노드 레드를 이용하여 로라와 블루투스 무선 통신을 통한 환 경 계측 모니터링 시스템을 설계하였다. 이 시스템은 아두이 노, 로라 쉴드, 온습도 센서(SHT10), 이산화탄소 센서(K30) 로 구성되었다. 아두이노(Arduino) 프로그램에서 사용된 라 이브러리로는 LoRa.h, Sensirion.h, LiquidCrystal_I2C.h와 K30_I2C.h를 사용하였다. 일정한 주기로 센서에서 환경 데 이터를 받을 때, 데이터의 안정화를 위해 평균값을 사용한 코 딩을 사용하였다. 사용자 인터페이스로 노드 레드와 앱 인벤 터 프로그램을 이용하여 안드로이드 기반의 앱을 개발하였다. 아두이노의 시리얼 화면과 스마트 폰의 화면 및 노드 레드의 사용자 인터페이스에 출력되는 화면으로 센서에 위한 환경 자 료가 잘 수집되어 디스플레이되는 것을 볼 수 있었다. 이러한 오픈소스 기반의 플랫폼과 프로그램들은 다양한 농업 응용 분 야에 적용될 것이다.

본 연구에서는 실대형 실험과 구조해석을 통해서 현장에서 사용되는 가새 시스템을 적용한 강관 골조 플라스틱 연동온실 의 횡하중 가력시험을 수행하고 성능을 분석하였다. 횡강성 과 응력을 분석하기 위해 실험체에 변위와 변형률계를 각각 9 개소 및 16개소 설치하였으며 가새의 설치 유무에 따른 성능 을 비교하기 위해 구조해석을 수행하였다. 실대형 실험과 가 새의 설치 유무에 따른 구조해석 결과 비교에서 구조물의 횡 강성이 많은 차이를 보였다. 실험체의 측고 부근에서 측정한 횡강성은 가새 시스템을 설치함으로 강성을 최대 44%까지 증 가시켰다. 현장에서 사용하는 가새의 접합부가 충분한 강성 을 확보하지 못함으로써 외력을 전체 구조물에 적절히 전달하 지 못하여 횡강성이 구조해석 결과보다 많이 저하되는 현상이 나타났다. 따라서 온실 설계 시 구조성능의 신뢰성을 높이기 위해서 가새 시스템의 연결방법, 설치위치, 부재의 최대길이 등 온실의 접합부에 대한 명확한 시공방법과 설계기준이 정립 되어 온실 설계가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

‘탄소중립’에 대한 관심이 높아짐에 따라 CO2를 농업적으 로 이용하기 위한 시도가 증가하고 있다. 본 실험은 발전소에 서 부산물로 배출되는 CO2를 포집하여 액화·정제 후 시설 엽 채류의 생육 및 생산성 증대를 위한 시비용 CO2로의 활용 가 능성을 평가하기 위해 수행되었다. 경상남도 하동지역의 부추, 취나물, 미나리 농장에 드라이아이스가 공급되었고 각 농 장의 온실 중 하나의 온실은 대조군, 하나의 온실은 CO2 처리 구로 사용되었다. CO2의 시비는 자체 제작한 장치를 사용하 여 드라이아이스에서 승화된 가스를 온실에 공급했다. 부추 온실은 대조군과 CO2 처리에서 온실 내 CO2 농도의 차이가 없었고 두 온실 모두 높은 CO2 농도를 보였다. 반면에 취나물 과 미나리 온실에서는 CO2 시비 처리에서 높은 CO2 농도가 측정되었다. 취나물 및 미나리의 생육은 CO2 시비 처리구에 서 유의성 있게 증가하였으며 수확량도 각각 36%와 25%로 증가하였다. 경제성 분석 결과, 취나물 농가에서는 소득률이 증가하였지만, 부추와 미나리 농가는 감소하는 것으로 나타 났다. 따라서 화력발전소에서 부산물로 발생한 드라이아이스 의 이용은 시설 엽채류의 생산성을 높일 수 있었다

식물의 생장과 발달은 지하부 환경에도 영향을 받으므로 근 권 환경의 변수들을 관수전략의 수립에 고려하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 수분이동 특성이 다른 2종류의 암 면배지에서 FDR센서를 활용하여 체적함수율(VWC)과 Bulk EC(ECb) 그리고 식물의 뿌리가 이용하는 Pore EC(ECp)에 대한 관계를 분석하고, 이를 활용하여 이용가능한 근권 환경 데이터 수집과 보정 방법을 확립하고자 진행되었다. 실험은 물리적 특성이 다른 2종류의 암면배지(RW1, RW2)를 사용 하였다. FDR 센서를 활용하여 함수율(MC)과 ECb를 측정하 였으며, ECp는 체적함수율(VWC) 10－100%에서 배지 중 앙부위에 일회용 주사기를 이용하여 배지 잔류 양액을 추출 후 측정하였다. 이후 2종류 배지(RW1, RW2)에 서로 다른 농 도(증류수, 0.5－5.0)의 배양액을 각 체적함수율 범위(0－ 100%)로 공급하여 ECb와 ECp를 측정하였다. RW1, RW2 배지에서 ECb와 ECp의 관계는 3차 다항식에 가장 적합하였 다. 체적함수율(VWC) 범위 3차 다항식에 따른 ECb와 ECp 의 관계는 낮은 체적함수율(VWC) 10－60% 구간에서 큰 오 차율을 보였다. 체적함수율(VWC)범위에 따른 센서 측정값 (ECb) 및 식물 뿌리가 이용하는(ECp)의 상관관계는 2종류 배 지(RW1, RW2) 모두 Paraboloid 식에서 결정계수값이 각각 0.936, 0.947로 가장 높았다.