본 연구는 급속하게 성장하는 시설농업과 동시에 증가하는 에너지 사용량 및 탄소배출량을 저감하기 위해, 온실의 에너 지 부하를 동적으로 분석하기 위한 작물에너지의 다중 회귀 모델 개발을 수행하였다. 온실은 연중 안정적인 대량 생산을 위한 적절한 환경을 조성하기 위해 에너지 투입이 필요하다. 도시농업의 일종인 옥상온실 플랫폼을 통해 건물에서 버려지 거나 활용되지 않는 에너지를 옥상온실에서 사용할 수 있다. 옥상온실의 효율적인 운영을 위해서는 다양한 환경 조건에 대 한 동적 에너지 분석이 선행되어야 하며, 온실에 도입되는 태 양 에너지의 40－75%가 작물을 위한 에너지 교환이므로 필수적으로 고려되어야 한다. 한국기계연구원 내 옥상온실에서 여름철에 청경채를 재배하며 생장단계에 따른 에너지 교환을 분석하였다. 작물을 중심으로 미기상 및 양액 환경 분석과 생 장 특성 조사를 수행하였다. 정식일수에 따른 엽면적지수를 추정하였으며, 개발된 수식은 결정계수 0.99로 분석되었다. 또한 작물에너지 흐름에 지배적인 잎 표면온도로부터의 현열 부하와 증발산에 의한 잠열부하로 나누어 모델을 개발하였다. 엽온과 증발산량을 각각 다중 회귀모델을 이용하여 추정하고 실측한 값을 비교해 보았을 때, 평균 결정계수 0.95, 0.71로 분 석되었으며, 이 모델을 이용하여 옥상온실의 에너지 부하를 동적으로 산정하기 위한 모델에 입력값으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

번식기 유부도 일대의 조수 경계부에서는 검은머리물떼 새 (Haematopus ostralegus osculans) 성체와 미성체가 한데 모여 복족류 (서해비단고둥, Umbonium thomasi)와 이매패류를 섭식하는 것이 관찰된다. 본 연구는 성체와 미성체 간의 섭식 능력에 차이가 있는지 알아보고자 해당 먹이원을 섭식하는 개체들의 행동을 영상으로 녹화한 후 성체와 미성체로 구분하여 단위 시간당 걸음수, 먹이원 탐색시도횟수 및 탐색방법 구성비율, 섭식성공횟수, 조작시간, 머리 들어 올리기횟수를 비교하였다. 서해비단고둥을 섭식할 때 먹이원 탐색방법의 구성 비율, 이매패류를 섭식할 때 먹이원 탐색시도횟수와 머리 들어올리기횟수에서 유의한 차이를 나타냈으나, 단위 시간당 걸음수, 탐색시도횟수, 섭식성공횟수는 차이가 없었다. 결과적으로 번식기 유부도 일대에 서식 하는 검은머리물떼새 미성체가 성체에 비해 비록 열세이고, 먹이원의 위치를 파악하는 능력이 부족하지만, 전반적인 섭식 능력은 성체와 유사한 수준임을 의미한다. 월동기간 동안 고도의 섭식 능력을 갖추어야 섭식이 가능한 이매패류를 지속적으로 섭식한 것에 기인한 것으로 판단된다

은둔형 습지 조류는 습지 생태계를 구성하는 중요한 고차소비자임에도 불구하고, 눈에 잘 띄지 않는 습성과 신뢰도 있는 조사 방법의 부재로 인하여 국내에서는 서식 현황 및 개체군 경향성이 잘 알려져 있지 않다. 이에 본 연구는 조류 조사 시 가장 일반적으로 활용하는 수동적인 성격의 정점조사법과 탐지 효과를 증가시키는 것으로 알려진 음성조사법을 병행하는 방식의 은둔형 습지 조류를 대상으로 한 국외 프로토콜 (Standardized North American Marsh Bird Monitoring Protocols; SNAMBMP)을 시범적으로 적용하였다. 그 결과, 흰눈썹뜸부기 (Rallus indicus)와 쇠뜸 부기사촌 (Porzana fusca), 뜸부기 (Gallicrex cinerea), 호사 도요 (Rostatula benghalensis) 4종이 탐지되었지만, 점유율이 매우 낮은 상태로 상당히 희귀한 개체군으로 판단된다. 다만, 흰눈썹뜸부기와 뜸부기의 경우 동종의 음성을 이용한 조사 방법이 다른 방법에 비해 효과적이라는 것을 확인 할 수 있었다. 국내에 서식하는 은둔형 습지 조류의 종 인 벤토리 확보 및 개체군 경향성 파악을 위해서는 생물다양성 확보를 목적으로 한 전국 단위의 생태계 조사 사업 지침에 SNAMBMP 방식의 조사 세부 지침을 추가 수록함과 더불어 조사 시 전 과정에 대한 녹음을 통해 음성 파일 확보를 제안한다.

본 연구는 4연동 벤로형 유리온실의 냉·난방 부하를 고려한 PV 시스템의 적정 패널 설치 면적을 도출하기 위하여 BES 기법을 이용하여 온실 및 PV 시스템의 에너지 모델을 설계하였으며 동적 에너지 시뮬레이션을 수행하였다. 대상 작물은 파프리카로 선정하였으며 작물의 적정생육온도를 고려하여 냉·난방장치 및 환기장치의 가동조건을 설정하였다. 2012년부터 2016년까지 총 5년 동안의 기간별 냉·난방부하 및 최대 냉·난방 부하를 환 기팬의 환기량 조건 별로 분석을 실시하였다. 온실의 냉 ·난방 부하 산정과 함께 PV 시스템의 설치 각도에 따른 전력 생산량을 분석하였으며 신재생에너지 공급의무비율을 적용하여 최적 PV 시스템 설계 방안을 도출하였다. 환기팬의 환기량 60AE·hr-1 조건에서 대상 온실의 기간 평균 냉방 부하로 인한 전력 소모량은 174,310kWh, 기간 평균 난방 부하로 인한 전력 소모량은 458,903kWh 로 총 633,213kWh의 전력 소모량이 산정되었다. PV 시스템은 설치 각도를 30o로 설정하는 조건에서 가장 높은 전력 생산량이 나타났으며 월별 최적 각도를 적용하는 조건에서는 고정형 PV 시스템보다 약 5.7% 많은 전력 을 생산하는 것으론 산정 되었다. 최종적으로 대상 온실에 적합한 PV 시스템 패널 면적을 도출한 결과, 고정형 PV 시스템은 521m2의 패널이 필요한 것으로 산정되었고, 가변형 PV 시스템의 경우 494m2의 패널이 필요한 것으로 산정되었다. 본 연구를 통하여 4연동 벤로형 유리온실의 냉·난방 부하를 고려한 PV 시스템의 필요 패널 설치 면적을 도출할 수 있었으며 PV 시스템의 온실 적용 가능성 및 경 제성 평가의 기초 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다. 한편, 본 연구에서는 작물 특성 데이터를 확보하지 못하여 작물의 에너지 교환을 고려하지 않았다. 보다 정확한 결과를 도출하기 위해서는 현장 실험 데이터에 기반을 둔 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

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.

Rice as a typical silicified plants needs the intemal absorption of silica, especially during the growing period. The leaves and culm of plant are erected up by uptake of silicic acid. Sun light could reach the bottom leaves in the plant communities. In addition, the nitrogen uptake would be physiologically controlled by the application of silica and the quality of rice could be improved by reducing the quantity of protein in grian. In the field experiment designed, the rice cultivar was DonhjinⅠho, Daeanbyeo and transplanting day was May 25, 2007. N levels per ha were 100 and 200kg, respectively and liquid silica(ai 11%, manufactureed by Dongbuhiteck Co.) was sprayed on flag leaves according to 500fold and 1000fold with distilled water and 3 times at an interval of 1week from 30 days before heading. The rice culms treated with each liquid silica levels were shortened and panicle length were increase as compare with the control in the level of each N. The lodging was reduced in the plot that treated with the higher liquid silica application of 100kg as compared with 200kg plot in the filed. The rice yields of the plots treated with silica application were more increased than in the control plot. All yield components, except of panicle number in DongjinⅠ, increased as compare with 200kg plot in the filed. Changes measured by 2-DE in display expression of flag leaves and seed in relation to nitrogen treatment level and silica trements were similar in fashion, yet still displayed distinguishable differences in display strength spots.