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pp.391-400
본 연구에서는 간척지 풍 환경 특성에 따른 온실의 환 기효율 분석 연구에 대한 기초연구로서 단동 양지붕형온실을 대상으로 간척지 풍 환경을 적용한 풍동실험 및 PIV 실험을 수행하여 풍속, 환기방식에 다른 온실 내부 공기유동 분석을 수행하였다. 실질적인 간척지 풍환경 적용을 위하여 ESDU 프로그램을 활용하여 풍속 및 난류 프로파일을 설계하여 풍동실험에 적용하였으며 구현 결과 ESDU 대비 5%의 오차 및 상관계수 0.96이 도출 되었으며 적절한 오차범위라 판단하여 이를 기준으로 실험을 진행하였다. 벡터장, 컨투어장을 통한 분석 결과, 풍상측에서 유입 되는 공기가 온실 하부로 주기류층을 형성하고 온실 상부로는 주풍방향과 반대방향으로 다소 약한 기류를 형성 하는 것으로 측정되었다. 이는 환기 시, 온실 하부영역 이 가장 환기가 원활한 위치이며 후류가 형성되는 상부 영역은 저속의 순환구역으로 온실 내부에 있어 환기에 가장 취약한 위치임을 알 수 있었다. 또한 외부풍속 대비 온실 유입구 유속의 경우 상이하게 나타난 바, 이는 차후 환기량이나 환기효율의 산정에 있어 보다 실질적인 수치가 될 것으로 사료된다. 온실 내부 중앙부 기준 수직 높이에 대한 높이별 유속 수치 도출 및 분석결과, 풍속의 증가율에 비례하여 내부 유속 분포 수치 또한 비례해서 증가하는 것을 알 수 있었다. 환기방식에 따른 내부 유속 저감 비율은 측창 환기, 측창-천창 환기의 경우 각각 약 40%, 30%로 나타났으며 측창-천창 환기조건에서는 천창을 추가적으로 개방 함으로써 공기의 유입되는 면적이 증감함에 따라 온실을 기준으로 발생되는 부압이 감소하여 오히려 측창 환기조 건보다 더 큰 유속 수치가 도출된 것으로 사료된다. 이는 차후 질량교체 환기량, 추적가스 감쇠법 등의 방법을 통한 환기량 산정에 있어 환기방식에 따른 환기량의 변화양상에 대한 분석을 추가적으로 수행할 필요성을 지니는 자료로 판단된다. 본 연구를 통하여 도출된 결과를 바탕으로 전산유체 역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션에 접목하여 앞서 도출된 정량적인 높이별 유속 수치 및 정성적 유동분포를 기준으로 검증 및 정확도 향상을 통한 환기분석 모델을 설계하고자 하였다. 온실 내부의 공기유동에 따른 보다 실질적인 환기 척도를 도출하여 다양한 온실형태별, 환경조건별, 환기방식별 환기경향 분석 및 예측이 가능할 것으로 전망되며 시뮬레이션을 활용한 온실 체적 전체 및 구역별 환기량을 예측하여 환기 취약 구역을 파악, 보완할 수 있을 것으로 기대된다.
The number of large scale greenhouses has recently been increasing to cope with mass consumption of agricultural product. Korean government announced a new development plan for constructing greenhouse complex in reclaimed lands for the purpose of improvement in exports and activation of domestic market of agricultural product. Wind environment in the reclaimed land is totally different from that of inland area, and it can give a strong influence on ventilation performance of naturally ventilated greenhouse facilities. In this study, internal airflow analysis of naturally ventilated greenhouse built on a reclaimed land was conducted using wind tunnel and PIV for validation research. Later, the PIV measured results will be used to improve the accuracy of 3 dimensional CFD simulation in the future. Wind profile at a reclaimed land was produced using ESDU program and it was applied to the wind tunnel. The calculated error was only 5% and 0.96 of correlation coefficient, implying that the computed profiles were designed properly. From the measured results, when external wind speed changed from 1m·s−1 to 1.5m·s−1, air velocities inside the greenhouse which PIV measured were also increased proportionately in case of both side vent open and side-roof vent open. Considering reduced ratio of air velocity inside the greenhouse, it was measured a minimum of 40% in case of side vent and 30% in case of side-roof vent compared with external wind speed from each vent type. From the quantitative and qualitative PIV analysis, the PIV measured results indicated that there were well ventilated and stagnant areas in the greenhouse according to external wind condition as well as ventilation design.
재료 및 방법
1. 대상온실
2. ESDU를 이용한 외부 경계층 설계
3. 풍동실험
4. Particle Image Velocimetry (PIV)
5. 실험방법
결과 및 고찰
1. 풍동에서의 간척지 풍속 및 난류 프로파일 설계
2. 벡터장 및 컨투어장을 통한 내부유동의 정성적 분석
3. 온실 내부 높이별 속도 분포와 정량적 분석
결 론
사 사
Literature Cited
