본 연구에서는 BES 기법을 활용하여 온실을 대상으로 실시간 에너지교환 시뮬레이션 모델 개발 및 검증을 수행하고 냉·난방부하 산정 및 경향성을 분석하였다. 우선 BES 기법과 현장실험을 기반으로 온실의 실시간 에너지 교환 모델을 개발하였다. 광흡수율, 엽면적지수, 잎 특성 길이 등 대상작물인 애플망고의 특성 값들과 온실 내부 이산화탄소 농도, 광량, 온도 등 실시간 입력 자료를 고려하여 작물 및 토양의 에너지교환을 구현하였다. 모델의 검증은 온실 내부 기온으로 수행하였으며 실측 내부 기온과 연산된 내부 기온 간의 결정계수, 일치도로 평가 하였다. 내부 기온 비교는 결정계수 0.89, 일치도 0.93으로 높은 유사성을 확인하였으며 모델의 유의성을 판단하였다. 개발한 모델과 2005년부터 2014년까지의 기상자료, 대상작물의 생육단계별 적정생육온도를 이용하여 대상온실의 냉·난방부하 산정하였다. 연도별 냉·난방부하산정 및 경향성을 파악하였으며 최대 냉·난방부하 산정을 통하여 대상온실의 냉·난방장치 용량설계의 기초자료를 확보하였다. 최근 10년 치 기상자료를 통하여 평균 최대 난방부하 525,473 kJ·hr-1, 평균 최대냉방부하 630,870 kJ·hr-1가 산정되었으며 대상 온실에 지열, 온배수, 태양열 등 신재생에너지를 활용할 경우 유용하게 활용될 것으로 판단된다. 본 연구를 통하여 온실 내 각 구성요소 간의 실시간 에너지교환을 모의할 수 있었으며 추후 온배수 활용을 위한 저류조, 히트펌프, 축열조 등의 설비를 구현함에 따라 전반적인 냉·난방 시스템의 구현 가능성을 확인하였다. 또한 동적 해석방법을 통하여 재배작물, 생육단계 및 토양을 고려하였으며 온실 에너지교환 모델에 다양한 형태로 적용 가능할 것으로 판단된다.

The importance of energy saving technology for managing greenhouse was recently highlighted. For practical use of energy in greenhouse, it is necessary to simulate energy flow precisely and estimate heating/cooling loads of greenhouse. So the main purpose of this study was to develope and to validate greenhouse energy model and to estimate annual/maximum energy loads using Building Energy Simulation (BES). Field experiments were carried out in a multi-span plastic-film greenhouse in Jeju Island (33.2oN, 126.3oE) for 2 months. To develop energy model of the greenhouse, a set of sensors was used to measure the greenhouse microclimate such as air temperature, humidity, leaf temperature, solar radiation, carbon dioxide concentration and so on. Moreover, characteristic length of plant leaf, leaf area index and diffuse non-interceptance were utilized to calculate sensible and latent heat exchange of plant. The internal temperature of greenhouse was compared to validate the greenhouse energy model. Developed model provided a good estimation for the internal temperature throughout the experiments period (coefficients of determination > 0.85, index of agreement > 0.92). After the model validation, we used last 10 years weather data to calculate energy loads of greenhouse according to growth stage of greenhouse crop. The tendency of heating/cooling loads change was depends on external weather condition and optimal temperature for growing crops at each stage. In addition, maximum heating/cooling loads of reference greenhouse were estimated to 644,014 and 756,456 kJ·hr-1, respectively.

서 론
 재료 및 방법
  1. 대상온실
  2. 기상자료 및 현장실험
  3. Building Energy Simulation (BES)
  4. 작물 및 토양 에너지 교환 모델
  5. 연구 방법
 결과 및 고찰
  1. BES 모델 설계
  2. 작물 및 토양 에너지교환
  3. BES 모델 검증
  4. 냉·난방부하 산정
 결 론
 Literature Cited

• 이승노(서울대학교 지역시스템공학전공, Department of Rural Systems Engineering, Seoul National University) | Seung-No Lee
• 박세준(서울대학교 지역시스템공학전공, Department of Rural Systems Engineering, Seoul National University) | Se-Jun Park
• 이인복(서울대학교 지역시스템공학전공, Department of Rural Systems Engineering, Seoul National University) | In-Bok Lee Corresponding author
• 하태환(서울대학교 지역시스템공학전공, Department of Rural Systems Engineering, Seoul National University) | Tae-Hwan Ha
• 권경석(서울대학교 지역시스템공학전공, Department of Rural Systems Engineering, Seoul National University) | Kyeong-Seok Kwon
• 김락우(서울대학교 지역시스템공학전공, Department of Rural Systems Engineering, Seoul National University) | Rack-Woo Kim
• 여욱현(서울대학교 지역시스템공학전공, Department of Rural Systems Engineering, Seoul National University) | Uk-Hyeon Yeo
• 이상연(서울대학교 지역시스템공학전공, Department of Rural Systems Engineering, Seoul National University) | Sang-Yeon Lee