피복자재별로 전광선투과율은 차이가 거의 없었으나, 물방울과 먼지의 부착량이 적은 J-2에서 시설 내 광투과율은 78.2%로 가장 높았다. 자외선 투과율이 완전히 차단된 필름은 J-2이었고, 나머지의 자외선 투과율은 62~76% 정도이었다. 무가온 참외재배시기에 터널 안이 노지보다 기온은 15~21℃, 지온은 20~25℃ 정도 높았다. 피복자재별로 기온은 6℃, 지온이 5℃ 정도 차이가 나타났으며 기온과 지온 모두 J-2 에서 가장 높았다.

하절기 온실재배가 늘어나고 적극적인 온실냉방이 필요해짐에 따라 저비용의 냉방법 개발이 매우 중요해졌다. 경제적인 냉방법을 개발하기 위하여 차광율 수준과 물흘림의 상태가 냉각효과에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 실험분석을 위해 온실모형 모듈을 제작하여 차광율수준과 물흘림수준을 조합 변화시켜가며 경시별 측정을 수행하고 변수의 수준별로 비교분석하였다. 1. 외기건구온도가 상승하면 모듈실내온도도 상승하는 경향이며, 차광막이 있고 물흘림이 있으면 대체적으로 외기온보다는 낮고 물온도보다는 높은 수준을 나타내고 있다. 한편, 물흘림이 없는 경우에는 차광율의 수준간 건구온도변화가 크지 않은 것으로 나타나고 있다. 물흘림이 없이 차광막만 있는 경우 차광율의 수준이 35%에서 75V로 높아질수록 평균내부온도는 낮아졌지만 외부보다는 1.7~4℃ 정도의 높은 온도를 나타내었다. 그러나 물흘림과 차광이 동시에 이루어지는 경우 전체적으로 외부온도보다 낮은 가운데 그 차이가 -0.2~-1.2℃ 정도로 외기평균보다 낮게 나타났다. 그러나 물흘림 수준에 따라서는 차이가 나타나지 않았으며, 물흘림은 골고루 분포되도록 분무해 줄 필요가 있는 것으로 판단되었다. 공급되는 물의 온도는 실내온도에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 2. 차광율수준이 높을 수록 모듈내 흑구온도는 낮게 나타났다. 그러나 차광막만 설치하여서는 외부의 복사광 차단에 의한 냉각효과를 기대하기 어려우며 차광막과 함께 물흘림을 병행해야 복사광 차단과 함께 복사 냉각효과를 함께 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다. 3. 물흘림이 있는 경우 표면온도는 수온이하이거나 수온보다 높더라도 1.2℃ 이상을 넘지 않았으며, 차광수준이 높을수록 표면온도는 더 낮게 나타났다 그 이유는 물의 증발냉각에 의해 표면이 냉각되기 때문으로 분석되었다. 필름표면온도의 평균은 차광막의 수준에 관계없이 비교적 일정한 값을 나타내었으나 물흘림이 없는 경우 차광율의 수준이 놓을 수록 평균온도는 높게 나타났던 바 이는 차광에 의해 외부 복사광이 차광막에 흡수되었기 때문으로 판단되었다. 4. 상대습도는 건구온도가 증가함에 따라 비교적 직선적으로 하강하였으며, 이는 수분의 공급이 따로 이루어지지 않는 한 절대습도가 일정하기 때문에 건구온도가 상승하면 자연스럽게 하강하게 되는 것으로 판단되었다. 차광막이 있거나 물흘림이 있는 경우에는 외기건구온도의 영향에는 영향을 받지 않고 모듈내 건구온도에 따라 변하는 것으로 나타났다.

변화무쌍한 기상변화가 실험의 정확도에 미치는 영향을 최대한 줄일 수 있도록 강제환기식 온실에서 실험을 하였고, 또한 대체적으로 크지 않은 온실에서의 실험으로 인하여 CFD모델결과의 오차를 크게 줄일 수 있었다. CFD와 현장실험 결과를 비교하여 본 결과, 온실내 1m높이에서의 평균풍속이 각각 0.42m·s-1과 0.39m·s-1으로써 CFD의 지점별 오차 평균값은 7.7% 로 나타났다. Y8.5m 지점에서 가장 큰 오차가 발생하였는데, 최대 오차는 -53.8%로 나타났다. 이의 가장 큰 이유로는 온실 길이방향에서 중간지점인 Y8.5m에서 풍속이 매우 작았기 때문에 소숫점 2번째 자리의 차이라고 해도 큰 오차로 나타났다. 작물형상의 기하학적 복잡성이 매우 큰 것을 고려한다면 오차범위는 매우 양호한 것으로 판단된다. 온실내 1m높이에서 평균온도의 CFD 평균오차는 2.2%로 나타났고, 최대편차는 5.5%이었다. 온실내 바닥으로부터의 복사열 발생량의 차이로 인하여 온실내 동쪽 지역에 상대적으로 큰 오차가 발생하였다. 외기 상대습도가 44%일 때, CFD상대습도의 오차는 2.1%이었으며, 최대 오차는 -3.8%이었다. 식물군의 공기유동저항, 식물군의 수분 및 열평형 모델을 추가하여 보다 사실적인 CFD모델을 설계하였다. CFD 모델의 설계방법이 정립되었기 때문에, 추후에 온실내 다른 작물의 미기상 및 이의 온실내 기상에 미치는 영향 등을 정량적으로 분석할 수 있게 되었다. 또한 작물의 적정생육환경에 주요 대상이면서도 동시에 센서설치의 어려움 등으로 인하여 연구에 어려움이 많았던 작물군내 미기상을 연구할 수 있는 토대를 마련하였다.

온실의 환기연구를 위한 CFD 시뮬레이션 모델에 토마토 작물을 설계함에 있어서 우선적으로 작물군의 기하학적 형상 설계 및 이의 공기 항력계수를 찾고자 하였다. 작물군 형상을 간단한 형태의 공기투과성 매체로 설계하고 이의 공기저항의 물리적 특성을 풍동실험을 통하여 구하였다. 토마토 작물군과 작물군 사이에서 측정된 값과 작물군 중앙부에서 측정되어진 값들을 분리하여 계산하여 된 결과 공기저항값인 항력계수 Cd 값은 각각 0.2551와 0.2621로 나타났다. 최종적으로 이들의 평균값인 0.26을 Fluent CFD 프로그램의 작물군 공기투과성 매체의 x, y, z축의 내부저항값으로 입력되었다. 이 실험결과를 이용하여 전산유체역학 (CFD)을 이용한 시설내 작물군이 존재하는 경우의 온실 환기연구를 효과적으로 수행할 수 있게 되었다. 또한 풍동을 이용한 작물의 공기저항 연구를 위한 실험방법을 개발하여 앞으로도 다양한 작물들을 대상으로 공기유동의 물리적 특성연구를 수행할 수 있게 되었다.

지열을 이용한 열펌프 시스템이 온실의 냉방과 과채류의 묘소질에 미치는 영향을 구명하였다. 온실 내 기온은 주간에는 차광구에 비해서 포그+차광구가 3~4℃ 낮았고, 야간에는 지열-펌프+차광구가 차광 및 포그+차광구에 비해 5~7℃ 낮았다. 오이, 고추 및 토마토 묘의 초장은 차광이나 차광+포그구에 비해 지열-열펌프+차광구가 가장 짧았고, 엽면적과 건물중은 지열-열펌프+차광구가 다른 처리에 비해 약간 작았다. 결과적으로 건묘지수는 지열을 이용하여 냉방을 한 지열+차광구는 포그+차광구 및 차광구에 비해 모두 높게 나타났다.

본 논문은 SUMT와 유전자알고리즘을 근거한 연속 및 이산최적설계 알고리즘에 의한 최적설계 프로그램을 개발하였다. 본 연구의 최적설계는 단동온실 구조물의 단면 연속 및 이산 최적설계가 각각 동시에 수행된다. 본 연구에서 목적함수는 구조물의 중량이고, 제약조건식은 한계상태설계기준에 대한 설계 제한식이다. 설계변수는 원형단면의 직경과 두께이다. 그리고 본 연구의 SUMT 및 유전자 알고리즘에 의한 연속 및 이산화 최적설계 프로그램의 적용을 위해 설계 예를 들었다.

폴리이서설폰은 상용화된 엔지니어링 고분자 소재 중에서 이산화탄소/질소 및 이산화탄소/메탄의 분리 능력이 아주 우수하면서 이산화탄소에 대한 가소화에 대한 저항력이 아주 뛰어난 것으로 알려져 있다[1-4]. 본 연구에서는 연소 배가스내 이산화탄소의 분리/회수를 위하여 건-습식 상전이법에 의해 비대칭구조의 폴리이서설폰 중공사막을 제조하였다. 제막용액은 고비점이면서 폴리이서설폰의 용매인 NMP와 저 비점의 폴리이서설폰의 팽윤제인 acetone를 일정한 조성으로 함께 녹여서 제조하였다. 방사용액의 농도, NMP와 acetone의 비, 방사높이, 증발조건, 실리콘 코팅조건을 변화시키면서 중공사를 제조하였으며, 얻어진 중공사막의 이산화탄소와 질소에 대한 기체투과도와 선택도는 순수기체를 통하여 측정하였다. 최적의 PES 중공사막은 PES/Acetone/NMP = 30/35/35 wt% 방사용액과 실리콘의 코팅조건하에 제조된 것으로 폴리이서설폰 소재 자체의 고유선택도인 30~40의 CO2/N2 선택도를 보였으며 25~50 GPU의 이산화탄소 투과플럭스를 보였다. 이러한 선택도와 투과도로부터 계산된 중공사 외표면의 선택층의 두께는 0.1;μm였다. 제조된 폴리이서설폰중공사막이 향후 연소 배가스내 이산화탄소 분리/회수용 막분리 공정에 적용될 경우 우수한 결과를 보일 것으로 예측된다.

팬 앤 패드 시스템은 국내외적으로 온실냉방에서 많이 이용되고 있으며, 그 효율도 매우 높지만 온실 내부의 온도분포가 불균일하고 설치비와 유지비가 많이드는 단점이 있다. 본 연구에서는 팬 앤 패드 시스템의 설계를 위한 자료를 제공할 목적으로 팬 앤 패드시스템 설치온실의 온도분포를 예측하기 위한 CFD 모델을 개발하였다. 개발된 모델은 실험 데이터를 이용하여 검증한 결과 실험치와 예측치가 잘 일치하여 모델의 응용이 가능할 것으로 판단되었다. 개발된 모델을 이용하여 온실 외부의 풍속과 풍향, 팬과 패드의 높이, 환기율에 따른 실내유속, 차광율 및 온실의 길이가 팬 앤 패드 냉방온실의 실내 온도경사에 미치는 영향을 검토하였다. 실내 온도경사를 감소시키기 위하여는 온실 설치 지역의 주풍향을 고려하고 팬과 패드의 높이가 적절해야 할 것으로 판단되었다. 시뮬레이션 결과 높은 환기율과 차광율은 팬 앤 패드 냉방 온실의 온도경사를 감소시키는데 기여할 수 있는 것으로 나타났다. 팬 앤 패드 냉방 온실의 온도를 적정 수준으로 유지시키기 위해서는 외부기상조건, 차광 및 환기율에 따라 온실의 길이를 제한해야 할 것으로 판단되었다. 개발된 CFD모델은 다양한 조건에서 팬 앤 패드 냉방온실의 설계와 평가에 유용한 도구가 될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 온실에서의 제습장치 이용에 관한 기초자료를 제공할 목적으로 지하수를 냉매로 하는 열교환기 방식의 제습장치를 제작하여 제습성능을 시험하고, 포그냉방시스템을 설치한 온실에 적용하여 제습이 증발냉각효율의 향상에 미치는 영향을 분석하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 제습기 성능실험 결과 지하수를 냉매로 이용할 경우 포그냉방시스템을 적용한 온실의 제습은 충분히 가능한 것으로 확인되었다. 냉방 온실의 기온을 32℃로 설정할 때 냉매인 지하수의 온도가 15℃에서 18, 21, 24℃로 높아지면 제습량은 각각 17.7%, 35.4%, 52.8% 감소하는 것으로 나타났다. 또한 지하수 유량을 75%, 50%로 줄이면 제습량은 각각 12.1%, 30.5% 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 지하수를 이용한 제습기의 설계에 있어서 이용 가능한 유량과 온도가 중요한 인자임을 알 수 있다. 포그냉방 온실에 제습기를 설치함으로서 뚜렷한 냉방효율 개선을 확인할 수 있었다. 환기율 0.7 회·min-1정도의 자연환기 상태에서 포.1냉방 온실의 환기에 의한 제습율은 53.9~74.4%였으며, 제습기를 가동할 경우 75.4~95.9%까지 높아졌다. 제습기 설계유량과 /18℃의 지하수를 사용할 경우 0.36회 ·min-1 정도의 환기율에서도 포그시스템 작동으로 인하여 발생하는 분무량을 완전히 제거할 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 제습기를 이용하여 자연환기 온실에서의 포그 냉방 효율을 충분히 높힐 수 있을 것으로 판단되었다.

본 연구는 시설하우스의 주요 해충인 온실가루이와 담배가루이에 대한 spearmint oil의 훈증독성 및 접촉독성을 조사하였으며, gas chromatograph (GC)와 gas chromatograph mass spectrometry(GC/MS)를 이용하여 speamint oil의 주요 구성성분을 분석하였다. 훈증독성 시험 결과, 온실가루이에 대해서 spearmint oil은 air의 약량처리에서 의 살충활성을 나타내었으며, 5와 air의 약량처리에서 각각 와 의 살충활성을 나타내었다. 또한 담배가루이에 대해서 spearmint oil은 air의 약량처리에서 각각 의 살충활성을 나타내었으며, 5와 air의 약량에서도 각각 100, 의 높은 살충활성을 나타내었다. 그러나 온실가루이와 담배가루이 성충에 대한 spearmint oil의 접촉독성은 살충효과가 이하로 낮았다. Spearmint oil을 GC와 GC/MS로 분석한 결과, limonene (), -terpinene(), -cymene(), 3-octanol(), carvone()이 주요 구성성분으로 나타났으며, 주요성분인 carvone 은 air 약량에서 의 높은 훈증독성을 나타내었다.

계면활성제(SF316+FB0800)가 처리된 폴리에틸렌 필름 시설에서 직경 9cm 원안의 필름 표면에 부착된 수적량은 무처리구에서 1.21 mL, 1% 처리구에서 0.15mL, 2% 처리구에서 0.07 mL가 측정되었다. 그러나 육안으로는 1%와 2% 처리구 사이에 차이를 관찰하기가 어려웠다. 수적량은 하루 중 오전 10시에 가장 많았고, 기온의 상승된 오후 2시에 적었다. 무처리구에 비하여 계면활성제 1%와 2% 처리구 사이에 차이를 관찰하기가 어려웠다. 수적량은 하루 중 오전 10시에 가장 많았고, 기온이 상승된 오후 2시에 적었다. 무처리구에 비하여 계면활성제 1%와 2% 처리구에서 투광율은 각각 9.3%, 12.9% 높았다. 기온과 습도는 계면활성제가 처리된 비닐하우스와 머처리 비닐하우스 사이에 뚜렸한 차이를 나타내지 않았다. 오전의 기온은 계면활성제 처리 비닐하우스에서 1~2℃ 정도 높았으며, 지온의 경우는 계면활성제 처리시설에서 3~4℃ 정도 높은 경향을 나타냈다. 겨울철 상추의 생육은 계면활성제가 처리된 필름으로 피복된 비닐하우스에서 빨랐다. 그러나 계면활성제농도 1%와 2% 처리구 사이에는 뚜렸한 차이를 보이지 않았다.

본 연구의 목적은 차광스크린 및 인공광을 이용하여 온실에 적절한 일일적산 광합성유효광량자속을 공급하는 기술을 개발하는 것이다. 차광율이 55%와 85%인 두 가지 종류의 차광스크린을 이용하여 목표광량을 얻는데 필요한 차광시간대를 분석한 결과, 조절하고자 하는 목표광량의 크기에 따라 적절한 차광율을 가진 차광재를 선택할 필요가 있는 것으로 판단되었다. 기상조건에 따라 광량변화가 많은 7월과 8월에 대하여 55%의 차광재를 이용하여 광조절 실험을 실시한 결과 무차광시의 실측값과 계산값의 차이가 최대 5 mol. m-2 .d-1 정도로 나타났다. 이러한 차이는 기상조건에 따라 일일적산 광량이 큰 차이가 있음을 감안하면 대체로 만족할 만한 결과로 판단된다. 광분포 시뮬레이션을 이용하여 적절한 광배치를 찾을 수 있었기 때문에 실제 인공광을 배치하는데 소요되는 시간을 많이 단축할 수 있었지만, 정확하게 목표한 광강도를 고르게 분포하도록 할 수 있는 광배치를 찾기가 쉽지 않았으며, 이에 대한 보다 더 많은 분석이 요구되었다. 목표한 일일적산 광합성유효광량자속을 얻는데 필요한 보광강도별 보광시간을 기상조건 및 월별로 계산하여 분석한 결과 보광강도는 필요보광량의 크기에 따라 적절한 값을 선택하여야 할 것으로 판단되었다. 55%차광재 및 300μmol. m-2 . s-1의 보광강도를 이용하여 5월말에서 6월초까지 광량 제어실험을 실시한 결과 최대 3mol. m-2 .d-l 정도의 오차를 보여주었다. 이러한 차이는 동일한 달에 같은 기상조건에서도 일일적산 광량의 차이가 있고 하루 중 기상상태도 많은 변화가 있기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 기상조건에 따른 일별 최대차이가 30 mol. m-2 .d-l 정도임을 감안하면 조절효과는 만족할 만한 결과로 판단된다. 본 연구의 결과는 비록 상추재배를 위한 광량조절기술이지만 다른 작물에 대해서도 본 연구에서 제시한 자료 및 조절방법을 동일하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 실험은 정식 후 단일처리전 장일처리 기간에 따른 온실재배 스프레이 절화국 Reagan Improved품종의 건물생산과 절화품질에 미치는 영향을 구명하기 위하여 네덜란드 Wageningen 대학의 유리온실 실험포에서 수행하였다. 정식 13-14일전에 피트블록에 삽목한 묘를 단위면적당 64줄기로 2000년 9월 6, 13, 20일에 각각 정식하였고, 2000년 9월 27일 모든 처리구에 단일처리를 실시하였다. 정식에서 최종조사일까지 장일처리 기간 3주 처리구에서는 84일이었고, 2주 처리구에서는 77일, 1주 처리구에서는 70일, 단일처리 후에 최종수확일까지는 63일이 소요되었다. 개화시기는 모든 처리구에서 동일하였다. 3주 장일처리구에서의 주당 꽃송이수는 1주 장일처리구에 비해 2개 더 많았고, 꽃의 생체중 및 건물중은 각각 식물 개체당 4g과 0.4g더 무거웠지만, 각 처리구별 꽃의 품질에는 큰 차이가 없었다. 최종건물생산량 (g.m-2 )은 3주 장일처리구에서 높고, 1주 장일처리구에서 가장 낮게 나타났다. 본 실험에서 단일처리 전 장일기간은 단일처리 후 개화시기에 영향을 주지 않았으며 꽃의 품질면에서도 큰 차이가 없었다. 반면 초장과 생체중은 장일 조건이 길수록 높았게 나타났으며, 누적 건물중도 3주 장일처리구에서 가장 높은 결과를 나타냈다. 장일처리 기간은 꽃 자체의 품질에 영향은 적었지만, 개체 생체중 및 초장에 매우 큰 영향을 미쳤으므로 단일처리전 장일처리 기간은 개체품질 및 연중재배 생산 시스템에서 균일한 품질을 생산하기 위해 장일처리 기간의 조절은 고품질의 국화생산에 중요한 요인으로 생각되었다.

본 실험은 정식 후 단일처리전 장일처리 기간에 따른 온실재배 스프레이 절화국 (cv. Reagan Improved)의 생육 및 건물생산에 미치는 영향을 구명하기 위하여 네덜란드 Wageningen 대학의 유리온실 실험포에서 수행하였다. 정식에서 개화기까지 3주 장일처리구에서는 84일이었고, 2주 처리구에서는 77일, 1주 처리구에서는 70일,단일처리 후에 최종수확일까지는 63일이 소요되었다. 정식 후 초장 생장량은 3주 장일처리구에서 가장 높았고, 1주 장일처리구에서 가장 낮았다. 또한 정식 후 최종 엽수, 엽면적 확보량 및 엽생체중과 총식물생체중은 3주 장일처리구에서 높고, 1주 장일처리구에서 낮은 결과를 나타내었다. 반면.단일처리 후 절대생장율에 있어서 엽전개속도와 초장생장속도는 모든 처리구에서 동일한 반응을 보였다. 최종건물생산량 (g.m-2 )은 3주 장일처리구에서 높고, 1주 장일처리구에서 가장 낮게 나타났다. 초장과 생체중은 장일 조건이 길수록 높게 나타났으며,누적 건물중도 3주 장일처리구에서 가장 높은 결과를 나타냈다.

지중냉각이나 양액냉각과 같은 근권부 냉각은 뿌리의 활력 증진, 양수분 흡수력의 향상, 작물체온의 강하 및 고온스트레스의 감소 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 또한 온실 전체를 냉방하는것 보다 경제적이다. 따라서 본 연구에서는 지중냉각시스템을 경제적인 고온극복 방법중의 하나로 생각하고, 기술을 체계화하기 위한 시도로 지중냉각시스템의 열전달 특성을 분석하여 냉각부하를 산정하기 위한 실험을 수행하였다. 지중열류 측정자료로부터 힘수비에 따른 토양의 열전도율을 분석하였으며, 함수비 19~36%의 범위에서 열전도율은 0.83~0.96W.m-.℃-로 직선적인 증가를 보였다. 일사량, 지표온도 및 기온의 관측치로부터 일사량에 따른 지표온도 상승을 회귀분석한 결과 거의 직선적인 관계를 보였으며, 지표온도는 실내 수평면 일사량 300~800W.m-2 범위에서 작물이 없는 경우 3.5~7.0℃,작물이 지표면을 거의 덮고 있는 경우 1.0~2.5℃ 정도 기온보다 상승하는 것으로 나타났다. 실험자료를 이용하여 온실의 설계기온과 냉각설정 지온, 일사량 및 토양의 함수비에 따른 지중냉각시스템의 냉각부하를 구하였다. 실내일사량 300~600W.m-2 , 토양함수비 20~40%의 범위에서 기온과 지온의 차이를 10℃로 유지하기 위해서는 46~59W.m-2 의 냉각열량이 필요한 것으로 나타났다. 보다 정확한 설계자료의 구축을 위해서는 다양한 조건별 실험을 추가로 수행해야 할 것으로 생각된다.