본 연구에서는 연동온실의 골조로 인한 내부 광 분포를 검토 하기 위하여 위치별(중앙부 및 측면부) 일사량을 실측하고, 오 전(08:30－12:30)과 오후(12:35－16:30)로 시간대를 구분 하여 일사량, 광 투과율 및 일 적산일사량을 분석하였다. 또한 토마토의 생육 및 수확량을 위치별로 비교하였다. 오전일 때 중앙부와 측면부의 일사량은 각각 275.2W·m-2, 314.9W·m-2 이고, 오후일 때는 각각 278.1W·m-2, 313.9W·m-2로 측면부 보다 중앙부가 오전은 12.6%, 오후는 11.4% 낮았고, 광 투과 율과 일 적산일사량도 중앙부가 낮게 나타났다. 생육 특성에 있어서는 첫 번째 조사의 엽장과 엽폭을 제외하고는 조사 종 료일까지 유의미한 차이가 없었다. 토마토의 최종 주당 평균 수확량은 재배 위치에 따라 중앙부 4,828g, 측면부 4,851g으 로 유의미한 차이는 없었고, 중앙부가 0.5% 적게 나타났다. 토 마토의 광보상점은 60W·m-2이고 광포화점은 281W·m-2로 중앙부의 시간대별 일사량은 광보상점보다는 높고, 광포화점 보다는 낮으나 그 차이가 크지 않아 온실 내 위치에 따른 생육 및 수확량의 차이가 미미한 것으로 판단하였다. 향후 이 검토 결과를 포함하여 온실을 설계할 때 광 환경을 고려한 설계를위해 온실의 설치 방향, 위치 및 지붕 경사도 등에 따른 온실 내 광 분포 분석이 필요하다.

본 연구는 생육초기 저온 저일조 조건이 토마토의 수량 및 품질에 미치는 영향을 구명하기 위해서 수행되었다. 비가림 하우스에서 정식 후 17일에 측창 개폐와 차광막을 이용하여 26일간 저온, 저온차광 처리하였다. 처리기간 동안의 토마토 GDD를 산출한 결과 저온 처리로 인해 GDD가 5.5% 감소하였다. 차광 처리에 의한 평균 일사량을 분석한 결과 대조구 대비 차광처리가 25.3% 수준이었으며, 일 최고광량의 평균을 분석한 결과 대조구, 차광처리가 각각 634, 156W·m -2였다. 처리 결과 저온차광에 의하여 엽수, 엽면적, 생체중, 건물중, SPAD를 분석한 결과 차광에 처리에 의하여 생육이 저하된 것을 볼 수 있었으며 초장은 웃자란 것을 확인할 수 있었다. 수량을 분석한 결과 첫 수확일은 정식 후 63일로 동일 하였으나 무처리구, 저온처리, 저온 강차광 순으로 각각 177, 99, 53g/plant 로 최대 3.3배까지 차이를 보였으며, 최종 수확일인 정식 후 87 일의 누적수량은 각각 1734, 1131, 854g/plant로 생육 초기 저온, 저온차광 처리에 의하여 수량이 각각 34.8, 50.7% 감소한 것을 확인할 수 있었다. 처리와 수확기에 따른 토마토의 품질을 조사한 결과 당도와 산도는 처리 및 수확기에 따른 차이가 없었다. 처리에 따른 광합성 특성을 조사하기 위하여 이산화탄소반응 곡선을 작성하고 광합성 기구의 생화학적 모델을 활용하여 분석한 결과 최대 광합성 속도와 J, TPU, Rd는 온도에 따른 차이를 보이지 않았으나 차광에 의하여 감소된 것을 확인할 수 있으며, Vcmax의 경우 저온과 차광에 따라서 값이 감 소되는 것을 확인할 수 있었다. 이로 보아 정식 후 생육초기 저 온 저일조는 토마토의 초기생육과 광합성능력을 감소시키며, 생육이 진행되면서 생육에 대한 차이가 없어지거나 줄어들고 품질 변화도 나타나지 않았지만 누적 수량이 감소하기에 이를 방지하기 위해서는 생육초기 저온 및 저온저일조 등 이상기상 발생시 보온 및 보광이 필요하다.

본 연구는 고온기 원예작물의 안정 생산을 위해 대형 단동하우스 ‘사계절하우스’를 파프리카 재배에 활용 시 시설 내부 기상 환경 및 파프리카 품종별 생육, 수량, 품질 등을 분석하고 근권냉방 효과 등을 구명하여 파프리카 재배환경 조건을 최적화 하기 위한 기초자료로 사용하고자 수행하였다. 정식 후부터 재배 종료 시점(2020년 5－11월)까지 시설내 평균 적산광량은 12.7MJ·m -2 d -1로, 온실외부의 평균 광량인 14.1MJ·m -2 d -1의 90% 수준으로 나타났다. 일 년중 가장 기온이 높은 7－8월의 온실내 24시간 평균온도는 외기보다 3.04℃ 낮았고, 장마가 끝난 8월 12일 이후에는 평균 4.07℃ 낮게 나타났다. 시설 내 포그 냉방 가동(6월 13일) 이전 일평균 상대습도는 최저 40% (주간 20%) 수준까지 떨어져 작물재배에 적합하지 않은 상태였으나 포그를 가동한 이후 주간 상대습도는 70－85% 수준으로 증가된 것으로 나타났다. 평균 수분부족분(humidity deficit)은 포그 공급전에는 최고 12.7g/m 3 까지 상승하여 매우 건조한 조건이었으나, 포그 공급 후 고온기(7－8월)에 평 균 3.7g/m 3으로 감소하였고, 저온기(10－11월)로 갈수록 다시 증가되는 경향이었다. 주간 잔존 CO2 농도는 전체 재배기 간동안 평균 707ppm으로 나타났다. ’20년 7월 27일부터 11월 23일까지 수확한 파프리카의 품종별 상품수량(kg/10a)은 주황색 품종 ‘DSP-7054’과 황색 품종 ‘Allrounder’이 각각 14,255kg/10a와 14,161kg/10a로 다른 품종에 비해 높았고, 다음으로 주황색 ‘K-Gloria orange’, 황색 ‘Volante’, 적색 ‘Nagano’ 품종 순으로 나타났다. 사계절하우스에서 고온기(8 월)에 생산된 대과종 파프리카의 품종별 과실품질 특성을 조사한 결과, 과고, 과폭, 과실당도, 과육두께에서 품종 간 유의성이 인정되었다. 당도는 주황색 품종인 ‘DSP-7054’와 ‘Naarangi’에서 높게 나타났고, 과육두께는 황색과 주황색 품종인 ‘K-Gloria orange’와 ‘Allrounder’에서 높게 나타났다. 근권 냉방처리 기간 동안 배지내 일평균 온도는 20.7℃로 나타났고, 근권 난방처리 기간 동안 배지내 일평균 온도는 23. 4℃로 나타났다. 근권부 냉난방 처리를 통해 상품수량은 무처리구에 비해 비해 ‘Nagano’ 16.5%, ‘Allrounder’ 1.3%, ‘Naarangi’ 20.2%, 및 ‘Raon red’ 17.3% 증가하였고, 품종 전체로는 16.1% 증가하였다. 근권 냉난방처리에 의해 과실의 경도는 4개 품종 평균 5.7% 증가하였으나 다른 품질 지표에서는 유의성있는 차이가 나타나지 않았다.

본 연구에서는 원예특작시설 내재해형 규격서에 등록되어 있는 폭이 넓은 단동온실(10-단동-5형)을 대상으로 기초의 경계조건과 서까래 강관의 이음 유무에 대해 실물 크기 실험을 실시하고 그 결과를 수치해석 결과와 비교하여 이음부가 있을 때 구조성능 차이에 대해 알아보았다. 각 측정 위치별 변위를 실험에서 측정한 값과 수치해석으로 예측한 값을 비교한 결과에서는 기초의 조건 및 서까래 강관 이음 유무에 상관없이 모두 상당한 차이를 보였고, 힌지 조건 보다 고정 조건이 상대적으로 차이가 컸다. 그리고 모든 절점을 강접합으로 가정하고 구조해석한 결과를 구조실험과 비교한 결과에서는 힌지조건이 고정조건 보다 잘 일치하였지만 해석값이 실험값 보다 크게 나타났다. 수치해석은 모든 절점을 강접합으로 가정했기 때문에 실제 성능과 달랐다. 따라서 현재 모든 절점을 강접합 으로 가정하고 온실을 설계를 하면 과소설계될 우려가 있어 앞으로 신뢰성 높은 온실 설계를 위해서는 서까래와 도리가 교차하는 교차부 성능 특성을 고려한 구조해석 기술 개발이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

본 연구는 단조가력 하중을 받는 실물크기 비닐온실의 기둥-서까래-도리 접합부의 역학적거동을 알아보기 위해 현장에서 시공되고 있는 두 가지 형식의 실험체로 구조실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 두 가지 형식의 접합부에 대해서 휨성능을 분석하고 접합부 분류를 시도하였다. Type B 는 Type A에 비해 휨 성능이 77% 수준으로 나타났으며 두 형식 모두 강성 및 휨내력이 강접합 수준에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 기둥-서까래-도리 접합부의 거동은 용접부 및 체 결구 변형에 의한 국부좌굴이 지배적이었다. AISC 기준에 의한 접합부 분류 결과, Type A와 B 접합부 모두 설계 시 가정하는 강접합 성능에 미치지 못하는 결과를 보였으며 단순 접합으로 분류되는 것으로 나타났다. 따라서 접합부 성능평가 및 분류 결과, 접합부 성능을 고려한 온실 설계가 이루어져야 하며 신뢰성 높은 온실 구조설계를 위해서 온실 접합부에 대한 명확한 설계기준 정립 연구가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 HPS (high-pressure sodium lamp, 고압나트륨등, 700W)와 PLS (Plasma Lighting System, 플라즈마 등, 1,000W) 램프를 이용하여 겨울재배 오이의 보광재배 효과를 구명하고자, 양지붕형 유리온실 3동에 무보광을 대조구로 하여 오이(‘후레쉬’ 품종)를 2015년 11월 2일에 정식하여 2016년 3월 15일까지 재배하였다. 보광은 2015년 11월 20일부터 2016년 3월 15일까지 약 4개월 동안 명기를 14시간/일(일몰 전 약 30분에 점등 개시)으로 정하여 실시하였고, 낮동안의 일사량이 100W·m2 이하일 경우 자동으로 점등이 되도록 제어하였다. 분광투과특성은 PLS의 경우 광합성유효광(400-700nm)이 전반적으로 고르게 분포하나 HPS는 400-550nm 광량이 매우 적은 반면, 550-650nm 광원이 PLS보다 많이 분포되었다. 330-1,100nm 광은 HPS가 PLS에 비해 6% 많았고 UV와 적색광은 비슷하였다. 광합성유효광(400-700nm)은 HPS에 비해 PLS가 12.6% 많았고, 근적외선(700-1,100nm)은 HPS에 비해 PLS가 12.6% 적었으며, R/FR은 HPS가 높았다. 오이의 초장, 엽수, 마디수, 건물중 등의 생육은 무보광에 비해 두 보광등에서 비슷한 수준으로 높았다. 광합성능력은 두 광원 간에 유의적인 차이가 없었다. 오이의 주당 과실 개수(무게)는 무보광 21.2개(2.9kg)에 비해 PLS가 38.7개(5.5kg), HPS가 40.4개(5.6kg)로 1.8~1.9배 많았다. 보광등의 설치비와 전기 에너지 비용을 고려하여 오이 보광재배의 경제성을 분석한 결과, PLS와 HPS 보광등은 각각 37%와 62%의 소득증대효과가 있었다.

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 실대형 실험과 구조해석을 통하여 현장에서 사용되는 기둥-서까래-도리, 기둥-도리-방풍벽 접합부를 적용한 강관 골조 플라스틱 연동온실의 정적 구조 성능을 분석하였다. 실대형 재하실험 결과는 접합부를 강접합으로 가정한 구조해석 결과와 비교하여 구조물의 횡방향 강성과 각 부재의 하중분담률에서 많은 차이를 보였다. 동고 높이에서 측정한 수평변위는 실험과 구조해석의 차이가 40% 이었고 수직변위는 89%의 차이를 보였다. S3 부재의 발생응력을 기준으로 한 각 부재별 하중분담률을 비교한 결과 실험과 구조해석에서 두 배 이상의 차이를 보이는 부재가 있었으며, 하부측벽이음(S2), 기둥 상부(S7) 등 주요 부재의 실험결과가 구조해석의 하중분담률을 재현하지 않았다. 현장에서 사용하는 접합부가 충분한 강성을 확보하지 않음으로써 구조물에 작용하는 외력을 각 부재에 적절하게 전달하지 못했으며 이로 인해 구조물의 강성이 저하되는 현상이 나타났다. 설계 단계에서 일반적으로 구조 해석에 의해 결정되는 구조성능의 신뢰도는 접합부의 특성을 보다 면밀하게 고려했는지 여부에 따라 좌우 될 수 있다. 따라서 온실 구조 성능에 대한 신뢰성을 높이기 위해서는 온실에 사용되는 다양한 접합부를 고려할 수 있는 구조해석 기술의 개발이 필요하며 설계 기준에서 상세 설계 방법을 보다 명확히 규정해야 할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 저온기에 참외재배 단동 플라스틱 온실에서 지붕 환기팬을 이용하여 환기할 때 작물에 스트레스를 적게 주면서 바깥 공기를 하우스 내부로 균일하게 유입할 수 있는 방법으로 하우스 전체길이에 대해 측창 안쪽부분에 비닐을 부착하는 방법을 개발하였다. 지면으로부터 측창이 최대한 열렸을 때 높이의 10cm 아래까지 비닐을 설치하였다. 측창 개선에 의한 온실 환경 개선 및 참외 수량증대 효과를 검증하기 위하여 개선 측창형 태와 관행의 측창형태를 비교하였다. 2017년 2월 25일 까지는 두 시험구 모두 환기를 하지 않았는데, 2월 중순 하우스 내 기온이 40oC를 넘어섰다. 따라서 2월 중순부터는 하우스 환기를 시작해야 할 것으로 판단된다. 대조 구에서의 기온이 4월 하순부터 30oC를 넘어섰다. 그러므로 측창 안쪽에 부착한 비닐을 4월 하순, 늦어도 5월 상순에는 제거해야 할 것으로 판단된다. 4월 중순에 처리구에서의 지온은 생육 적온 범위인 20oC를 넘어선데 비해 대조구에서는 여전히 20oC보다 낮게 나타났다. 4월 하순이 되어서야 대조구의 지온도 20oC를 넘어서는 것으로 나타났다. 전기사용량은 처리구 47.2kWh, 대조구 48.3kWh로 처리 간에 큰 차이를 보이지 않았다. 처리구에서의 참외 상품수량은 5,094kg으로 대조구 4,113kg에 비해 23.9% 많았다. 상품과율은 처리구 73.5%, 대조구 73.9%로 차이가 없었다.

시설재배 멜론은 소득이 비교적 높고 시설 내 환경 변화에 민감한 작목이다. 특히 여름 고온기재배 시에는 광합성 저하와 호흡 증가로 인해 멜론의 생산성과 품질이 저조하다. 고품질 멜론 생산을 위해서 는 시설 내 기온과 습도를 적정 조절하는 것이 매우 중요하다. 본 연구는 고온기 멜론재배 시에 포그 및 공기유동팬을 이용한 온도와 습도 조절이 과실 품질에 미치는 효과를 구명하고자 하였다. 그 결과, 포그와 유동팬을 가동 할 때 시설 내 기온은 최대 7℃, 평균 3.2℃ 강하되었고 상대습도는 최대 28%, 평균 12% 상승하였다. 이러한 온도와 습도 조건의 영향으로 무처리(천창과 측창환기 실시)에 비하여 멜 론의 과중이 300g, 당도가 1.5°Bx 각각 높았다.

지붕 환기장치 설치방법의 개선에 의한 작물 재배효과를 검증하고자 농가현장에서 개선 지붕 환기방식과 관행 환기방식을 비교, 분석하였다. 개선 지붕 환기방식은 참외재배 단동 플라스틱 온실(폭 5.6m, 길이 108m, 측고 1.1m, 동고 2.2m)에 지붕 환기팬(용량 38m3/min)과 환기 통(지름 60cm)을 각각 15m와 6m 간격으로 설치하였고, 대조구로서 관행 지붕 환기방식은 각각 20m와 8m 간격으로 설치하였다. 관행 및 개선 지붕 환기 방식에 따른 생육을 조사한 결과, 관행 환기통과 환기팬 처리에 비해 개선 환기통과 개선 환기팬 처리에서 경경, 엽장, 엽병장, 및 엽폭의 값이 낮게 나타나는 경향을 보였다. 생육기 전반부에 관행 환기통 처리는 환기팬 처리에 비해 절간장이 다소 길게 발달하였는데 이는 착과수가 환기팬 처리에 비해 적었고, 착과수 감소로 인해 동화산물이 잎과 줄기의 신장부로 좀 더 이동된 영향으로 판단되었다. 참외재배 단동 비닐하우스에서 과실 수량을 조사한 결과, 개선 환기팬과 개선 환기통 처리는 관행처리에 비해 과중은 약간 작았지만, 착과수 증가로 인해 전체 수량은 높게 나타났다. 개선 환기팬과 개선 환기통 설치 하우스에서는 관행 지붕 환기 하우스에 비해 상품과율이 높았 으며, 10a당 상품수량도 각각 8,391kg, 7,283kg 으로 나타나 관행 지붕 환기에 비해 개선 환기팬 처리는 661kg, 개선 환기통 처리는 487kg 더 증가하였다. 개선 환기팬 처리는 고온기에 암꽃수와 착과수가 가장 많았고, 낙과수는 가장 낮게 나타났으며, 관행의 환기통 처리에 비해 과실의 크기는 작았다. 시기별 환기방식에 따른 참외 과실의 품질을 조사한 결과, 관행 환기통 환기에서 과중, 과경, 과폭, 및 과육두께가 가장 높게 나타났으나, 과폭, 과육두께에 있어서 통계적인 유의차는 나타나지 않았다.

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.

본 연구에서는 간척지 내에 온실을 시공할 경우, 온실 설계의 기초자료로 활용하기 위하여 최근 나무말뚝 기초를 사용하여 완공한 계화도 간척지의 1-2W형 온실을 대상으로 온실기초의 침하량을 계측하고 검토하였다. 그 결과는 다음과 같다. 지반조사 결과, 기반암인 연암층은 확인되지 않았으며 부지 조성 당시 매립한 것으로 추정되는 매립층과 그 하부에 퇴적층이 존재하는 것으로 조사되었다. 그리고 매립층과 퇴적층 하부에 풍화대가 존재하는 것으로 조사되었다. 전체 지반층의 토성은 시추 공에 관계없이 주로 점토 섞인 모래, 실트질 모래, 실트 질 점토 및 화강편마암 순으로 구성되어 있었다. 지하수 위도 시추공에 관계없이 지반에서 0.3m 아래에 있는 것으로 나타났다. 온실기초 및 나무말뚝의 침하량은 전체적으로 볼 때, 온실 내·외부나 계측지점(채널)에 관계없이 침하량에는 다소 차이가 있지만, 시간의 경과와 함께 침하량이 증가하고 있는 것으로 나타났다. 그리고 온실 내부 기둥의 경우, CH-2는 좀 예외적이긴 하지만, 온실 측벽(방풍벽 측)에 있는 지점의 데이터가 상대적으로 큰 진폭으로 흔들리는 것은 알 수 있었다. 또한 특정 시기에 침하량이 상대적으로 크게 증가한 후, 어느 정도 침하량이 회복 되는 현상을 볼 수 있었다. 이와 같은 현상 들을 포함하여 CH-1을 제외하고 현 시점에서 온실 내· 외부 전체의 지점별(CH-2~CH-10) 침하량은 1.0~7.5mm 정도의 범위에 있는 것으로 나타났다. 회귀 분석한 결과 결정계수는 지점별로 0.6362∼0.9340까지의 범위로서 상 관관계가 높은 것으로 나타났다. 그리고 온실외부의 경우는 0.6046~0.8822로서 온실내부 보다는 다소 낮지만, 상관관계가 있는 것으로 나타났다.

소형 비닐하우스에 2종류의 기능성 필름과 관행의 PE 필름을 피복하고 청치마, 적치마, 치커리 등 3종의 엽채류를 재배하여 기능성필름의 특성을 검토하였다. 2종류의 기능성 필름은 PO(polyorefine)계수지로 만들어졌으며, 엽채류는 흙과 펄라이트를 혼합한 배지에서 육묘하였다. 필름의 광학적 특성에 있어서 기능성 필름은 관행의 PE 필름과 비교하여 광합성 유효광(400-700nm)의 투과율이 높고 자외선(300-400nm)의 흡수율이 높았다. 피복 3개월 후의 광합성 유효광 투과율의 감소 수준은 기능성필름이 PE필름보다 작았다. 이 같은 요인으로 인해 엽채류의 생육과 수량이 기능성 필름을 피복한 하우스에서 높았다.

수출용 온실 단지로 기대되는 간척지의 광환경은 해무 등에 의해 내륙과는 다른 광환경 특성을 나타낸다. 이러한 간척지에서 온실 설계 기준을 작성하기 위해서 산란 광과 직달광을 고려한 온실 내 광분포 연구가 필요하다. 본 연구에서는 간척지의 고유의 광환경 특성을 분석하고 3-D 온실 모델에 적용하여 간척지의 온실 내 공간적인 광분포를 추정하고자 하였다. 먼저 간척지의 일사량을 산란광과 직달광으로 구분하여 측정하고 내륙의 일사량과 비교하였다. 또한 간척지 지역에 설치된 온실 내의 광분포를 측정하고 이를 시뮬레이션을 통해 계산된 값과 비교함으로써 3-D 온실 모델에 대한 검증을 실시하였다. 간척지는 내륙에 비하여 전체 일사량에 대비 높은 산란광의 비율을 나타내었으며, 특히 일출 및 일몰 부근에서 크게 나타났다. 3-D 온실 모델에 의한 온실 내 예측 광 분포는 실제 간척지의 온실 내 광분포와 유사하게 나타 났다. 검증된 3-D 온실 모델을 통하여 임의의 외부 광조 건에 대하여 간척지 지역의 온실 내부의 시간적인 평균 광도의 변화와 광분포를 예측할 수 있었다. 이러한 결과는 간척지 지역의 온실 내 광환경 해석 이외에도 작물의 수광량 해석에도 유용하게 활용될 것으로 예상된다.

본 연구에서는 배추 재배에 적합한 규격과 생육 환경을 조성해 줄 수 있는 비가림하우스를 개발하고자 하였다. 전국 53개 배추 비가림재배 농가를 대상으로 비가림 하우스 구조실태 및 구조개선 희망사항을 조사하여 비가 림하우스 폭과 높이를 설정하였다. 비가림하우스 규격은 농기계 작업의 용이성, 농가의 의견 등을 고려하여 폭 6m, 처마높이 1.6m, 지붕높이 3.2m로 결정하였다. 서까래 규격별 구조안전성과 설치비를 분석한 후 설치비가 가장 적게 드는 Ø25.4×1.5t 파이프를 서까래로 하고 그 간격이 90cm인 모델을 기본 규격으로 결정하였다. 이 규격은 풍속 27m·s−1, 적설 17cm에 안전하기 때문에 이보다 기상하중이 큰 지역에는 적용하기가 곤란한데, 이를 해소하기 위해 피복재를 용마루까지 열어 골조 피해를 예방할 수 있는 구조로 설계하였다. 비가림하우스 양 측면에 있는 수동개폐기를 돌려 하우스밴드를 느슨하게 풀어주고 제어반에서 열림버튼을 누르면 개폐모터가 가이드 파이프를 따라 올라가면서 피복재가 용마루까지 개방 된다. 피복재를 완전 개방할 경우 해충으로 인한 피해가 우려되므로 농가에서는 이를 막기 위해 방충망을 설치할 수 있다. 배추를 재배하는 기간에 태풍이 지나갈 수 있기 때문에 방충망이 구조안전에 미치는 영향을 분석하였다. 40m·s−1의 바람이 방충망으로 덮여있는 비가림하우스 측 면에 수직으로 작용하는 조건에 대해 유동-구조 연성해석 기법을 이용하여 구조안전성을 분석하였다. 유동해석 결과, 피복재 부분은 바람의 영향을 그대로 받기 때문에 피복재 표면에 압력이 크게 작용하였다. 방충망 부분에도 풍하중이 작용하였으나 피복재 부분보다는 압력이 작게 작용하고 분포가 균일하였다. 유동해석에서 도출된 압력 데이터를 적용하여 구조해석한 결과, 최대응력은 파이프의 끝단 즉, 지면부분에서 나타났으며, 그 값은 54.6Mpa 이었다. 구조안전 판단 기준인 파이프의 허용응력 215MPa 이내여서 구조적으로 안전한 것으로 판단되었다.

고추 수급 안정대책의 일환으로 정부에서는 2012년부터 고추 비가림시설 지원 사업을 실시하고 있지만 현재 농가에 보급되고 있는 단동 비닐하우스는 측고가 낮아 고추 비가림재배에 부적합한 면이 있다. 본 연구에서는 고추 재배에 적합한 규격을 가지면서 구조적으로도 안전한 고추 비가림재배용 단동 비닐하우스를 개발하고자 하였다. 전국 56개 고추 비가림재배 농가를 대상으로 비닐 하우스 구조실태 및 구조개선 희망사항을 조사하여 비닐 하우스 폭과 높이를 설정하였다. 현재 운용중인 비닐하우스의 폭은 7m 미만이 53%를, 측고는 1.5m 이하가 64%로 가장 높은 비율을 차지하였다. 희망하는 하우스의 폭은 7.0m, 측고는 2.0m를 선호하는 농가가 가장 많아서 이 규격으로 결정하였다. 서까래 파이프 규격을 다 양하게 변화시켜가면서 구조안전성을 분석한 후 골조율과 설치비 등을 고려하여 5종의 모델을 제시하였다. 12- 고추-1형은 Ø42.2 × 2.1t의 서까래 파이프를 90cm 간격, 12-고추-2형부터 5형은 Ø31.8 × 1.5t의 서까래 파이프를 각각 60cm, 70cm, 80cm 및 90cm 간격으로 설치하는 모델이다. 농림수산식품부 고시 10-단동-3형과 비교하여 12-고추-2형의 경제성을 분석한 결과, 672m2 면적의 하우스 1동 기준으로 약 120만원의 소득 증가가 있는 것으로 나타났다.

이 연구의 목적은 토마토 재배시설을 종합적으로 평가할 수 있는 지표를 개발하는데 있다. 이를 달성하기 위해 관련 문헌 및 선행 연구들을 분석하여 예비 평가항목을 추출하고, 전문가 집단을 대상으로 델파이 설문조사를 실시하여 평가 항목, 등급 및 기준으로 구성된 평가지표를 개발하였다. 토마토 재배 및 시설 관련 교수, 연구원, 농업인(현장 사용자) 등으로 구분하여 100명의 전문가 패널을 선정하였으며, 1차부터 3차까지 폐쇄형 질문 방식의 설문조사를 진행하였다. 그 결과 최종적으로 확정된 평가 항목은 4개 대분류 영역과 39개 세부 평가항목으로 이루어졌다. 대분류 영역은 시설 구조적 요소, 시설 설비적 요소, 재배적 요소, 생산 기반적 요소이며, 요소별로 각각 9개, 15개, 7개, 8개씩 세부 평가항목으로 구성되었다. 또한 전문가 의견을 수렴하여 39개 평가항목별로 가중치를 산정하고, 등급 및 기준을 설정하였다. 이 연구에서 개발된 평가지표는 새로운 시설 모델 개발, 사용 중인 시설에서 우선적으로 보완해야 될 사항을 판단하거나 정부 지원사업의 효율성을 높이는데 중요한 역할을 할 것이다.

부재 교차 결합부 조건에 따른 초기강성은 고정 조건인 경우와 비교하여 반고정 조건인 경우 33% 작게 나타났으나 부재 교차 결합부 특성에 의하여 재하지점과 3m 떨어진 지점에서는 9% 크게 나타났다. 즉, 고정 조건인 경우 구조물 전체로 하중이 분산되어 재하지점과 떨어진 지점에서는 상대적으로 반고정 조건 구조물의 강성이 높게 나타났다. 기초 조건에 따른 초기 강성은 강관 삽입 기초의 경우에는 고정기초 조건과 비교하여 31% 크게 나타났으며, 휨강성은 20% 높게 나타났다. 인터페이스 요소(beam interface element, BIE) 및 지반요소(3-D solid element)를 사용하여 재하시험 결과를 기반으로 각종 계수를 산정하고 시험조건과 동일하게 수치모델링하여 유한요소해석을 수행한 결과 실험결과와 유사한 구조거동을 나타냈다. 그러나 극한하중 조건에서는 비선형 특성의 발현 등에 의하여 다소 상이한 결과 값을 보였다. 이상의 결과로부터 플라스틱 필름 온실의 설계 및 구조성능 평가에서 절점 및 지점 조건에 대한 임의 또는 과다한 이상화는 구조물의 성능 평가에 적지 않은 영향을 줄 수 있음을 알 수 있었다. 한편 플라스틱 필름 온실은 세장한 부재로 구성된 유연한 철골 구조물이므로 구조성능 산정에 있어서 좌굴과 함께 대변형 및 지반의 비선형 특성 등을 충분히 고려해야 할 것으로 판단된다.