본 연구는 우리나라의 기상환경에 적합한 한국형 공기주입 이중피복 플라스틱 온실을 설계하는데 필요한 기초자료를 제공하기 위하여 실험용 공기주입 이중피복 플라스틱 온실을 제작하여 작동실험을 실시하고 온실내부의 환경변화를 분석하였다. 온실의 피복재를 설치할 때 시공기술이 부족하여 밀폐도가 많이 떨어지는 것으로 나타났기 때문에 이중피복 공기충의 정압을 적절하게 유지하기 위해서는 높은 밀폐도를 유지할 수 있는 피복재 설치기술과 관련 자재의 개발이 요구되었다. 관행의 이중피복온실보다 공기주입 이중피복온실이 단열효과가 더 우수하였으며, 특히 아치형 지붕형태의 공기주입 이중피복온실이 복숭아 형태의 관행온실에 비해 2℃ 정도 높아 보온효과가 상당히 우수한 것으로 나타났다. 시공성이 우수하고 밀폐도를 높일 수 있는 피복방식은 온실위에 피복재를 덮은 상태에서 여유길이를 두지 않고 자연스럽게 고정시키는 것이 가장 바람직하였다. 다른 조건들이 동일한 공기주입 이중피복 단동온실의 경우 복숭아형 지붕온실에 비해 아치형 지붕온실에서 광투과율이 더 높은 것으로 나타났다. 3연 동 온실의 경우에는 관행 이중피복온실에 비해 공기주입 이중피복온실이 광투과율이 더 높은 것으로 나타났으며, 이는 주로 골조율과 이중피복재간의 간격 때문인 것으로 판단되었고, 이에 대한 자세한 원인은 앞으로 추가적인 실험을 통해 검증할 예정이다. 결로의 발생현상을 가시적으로 비교한 결과 관행온실에서 더 많은 결로가 발생함을 확인할 수 있었다 그러나 정량적인 비교를 위해서는 장기간의 관측과 이론적인 분석이 필요할 것으로 판단되며, 향후 더 자세한 실험을 통해 규명할 예정이다.

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.

여름철 고온기에 시설 이용율을 높이고 안정적인 생산을 하기 위해서는 고온 극복 시스템의 도입이 필요하며, 이러한 시스템을 도입하기 위하여는 적정 설비용량의 중요하다. 온실의 고온극복방법을 차광환기시스템, 차광환기 패드시스템, 차광환기 포그시스템으로 설정하고, 각 방법별로 시스템의 설계제원 결정을 위한 열평형식을 구성하였으며 현장 실험을 통하여 적용성을 검토하였다. 환기창 단면 풍속을 1분 간격으로 측정하여 유량으로 환산한 값을 환기량의 실측치로 하고 열평형식을 이용하여 계산한 환기량과 비교한 결과 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 열평형 모델의 입력변소중 피복재의 열관류이 1% 증가하면 필요환기량은 0.3% 감소하였고, 태양복사에 대한 증발산비(E)의 값이 1% 증가하면 필요환기량은 1.3%나 감소하는 것으로 나타났다. 따라서, E 값의 선택이 매우 중요하며 온실의 환기 및 냉방 설계기준을 설정하기 위해서는 여러 가지 작물의 상태에 따른 E값의 변화를 실측한 자료의 축적을 통해 가이드라인이 제시되어야 할 것으로 판단된다. 온실의 환기 및 냉방 설비 용량 결정을 위한 열평형 모델의 적용성을 검토하기 위하여 6가지의 동일한 조건에 대하여 시뮬레이션한 결과, 필요 공기교환율은 5.1∼7.7%정도, 증발수량은 6.8∼9.3%정도 fan and pad 시스템이 포그시스템에 비하여 큰 것으로 나타났다.

우리나라의 주요지역에 대하여 일최저기온의 월평균값, 일최고기온의 월평균값, 전천일사량의 월평균값을 사용하여 외기온과 전천일사랑과의 관계를 도시하고, 온실의 형태와 작물의 종류에 따른 한계 최저외기온 및 한계 최고외기온을 산정하여 Climagraph를 작성하였다. 이 그래프를 이용하면 지역별로 냉난방설비를 이용하지 않고 온실재배가 가능한 기간을 결정할 수 있을 뿐만 아니라 각종의 온실재배작물을 재배하기에 적절한 지역을 선정하는데 이용될 수 있고, 지역별 기후특성 분석, 지역별 온실특성의 규명, 작물의 생육환경 추정 및 조절, 온실작물생산의 합리적인 계획등을 위한 도구로도 이용될 수 있을 것이다. 본 연구를 수해하면서 climagraph를 작성하는데 필요한 명확한 자료를 구하기가 상당히 어려웠기 때문에 이러한 그래프를 국내의 온실재배에 효율적으로 이용하기 위해서는 많은 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단되었다. 특히 난방과 냉방기간을 결정함에 있어 경계시기를 결정하는데 필요한 구체적인 자료를 구하기가 어려웠으며, 작물별 생육에 필요한 한계 최저회부일사랑을 결정 하는데 어려움이 있었다.

겨울철 온실의 기본적인 열에너지원인 일사를 최대한 확보하도록 하는 은실의 지붕형상을 결정하기 위해 유전알고리즘 및 광투과율 전산모델을 이용한 최적화기법을 이용하여 설치지역, 피복재료특성, 온실의 기본치수등이 주어졌을 때 지붕경사각, 경간폭비의 최적조합을 결정할 수 있도록 하는 최적설계를 수행하였다. 수원지방에 위치한 경간폭 6m의 2연동 동서동 온실 및 단동 온실을 가정하여 최적화를 수행한 결과 경사각, 폭비 순으로 2연동, 단동 온실에 대해 각각 40.861≒40 。 / , 0.4806≒0.5, 37.490≒37 。 / , 0.7748≒0.78의 결과를 얻을 수 있었다. 광투과율 문제를 예로 적용해 본 결과 직접 전산모델을 호출하여 최적화를 수행하는 유전알고리즘의 기법은 온실환경의 해석을 위해 연구되어온 다양한 분야의 전산모델들을 종합적인 온실의 최적설계에 활용하도록 하는데 유용한 기법이 될 것으로 판단되었다.판단되었다.

One of the most destructive forces around greenhouses is wind. Wind loads can be obtained by multiplying velocity pressure by dimensionless wind force coefficient. Generally, wind force coefficients can be determined by wind tunnel experiments. The wind force coefficient distribution on a single - span arched greenhouse was estimated using experimental data and compared with reported values from various countries. The results obtained are as follows : 1. The coefficients obtained from this study agree with the values proposed by G. L. Nelson except about 0.5 of difference in the middle region of roof section. This discrepancy is mainly attributed to the dissimilarity of experimental conditions (or wind tunnel test such as Reynolds number, type of terrain, surface roughness of model, location of the lapping and measuring methods. 2. Considering that the wind force coefficients are varied along the height of a wall at wind direction perpendicular to wall, structural analysis using subdivided wind force coefficient distribution is more resonable for wall. 3. It is recommendable that wind force coefficient distribution on a roof should take more subdivision than the existing four equal divisions for more accurate structural design. 4. Structural design using wind forces close to real values is more advantageous in safety and expense.