자가영양배양시 광도,환기횟수 및 CO2농도가 스타티스 ‘Ocean Blue’ 소식물체의 생장에 미치는 영향을 조사하였다 MS 배지에서 광흔합영양해양을 통하여 증식된 스타티스 식물체에서 2~3장의 잎을 가진 줄기 절편체를 채취하여 배양용기당 4개씩 치상하였다. 절편체는 온도 25±1℃. 상대습도 70~ 80%인 배양실에서 cool-white 형광램프로 명기동안 70, 150, 또는 220μmol. m-2 . s-1의 광을 공급하면서 41일 동안 배양하였다. MS 기본배지를 사용하였으며, sucrose와 vitamin은 첨가하지 않았다. 광도가 높아질수록 생체 중,건물중 및 엽면적이 증가하였다. CO2농도를 높여준 경우 초장, 생체중, 건물중 및 엽면적이 증가하였다. 뿌리길이와 엽록소 농도는 광도나 CO2의 영향을 받지 않았다. 배양용기 내의 환기횟수를 높이고, 고광도의 CO2를 공급할수록,그리고 PPF를 증가시킬수록 스타티스 소식물체의 자가영양배양에서의 생육이 촉진되었다.

온실에서 환기는 온실내외의 공기를 교환하여 온실내부의 환경을 조절하는 수단으로 활용되고 있으나 조절 목표는 한계가 있기 때문에 보조수단의 역할을 한다. 주년재배용 대규모 온실 설계시 해결해야 할 문제중의 하나가 여름철의 고온장해이며 이는 온실의 자연환기 성능과 밀접한 관계를 가지고 있다. 본 강좌에서는 온실의 자연환기에 관한 기본적인 내용을 요약하여 정리하고, 온실구조가 자연환기 성능에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수치해석으로 온실의 필요환기량, 측창과 천창의 면적비와 온실 폭이 자연환기 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 온실의 자연환기 성능을 향상시키기 위해서는 주어진 조건하에서 가능한 한 측창과 천창의 면적을 동일하게 설계해야 하고 주년재배용 대규모 온실에서는 폭이 대략 50m이상이 되면 자연환기성능을 기대하기 어렵기 때문에 유의해야 할 것으로 판단된다.

본 연구는 여름 같은 고온기나 외부온도가 높지 않아도 시설내 온도가 많이 상승하는 봄 .가을 같은 시기에 온실내 고온 공기를 외부로 신속하게 유출시켜 강제환기를 사용하지 않고도 온실내부의 환경을 조절 할 수 있는 새로운 자연 환기창을 개발하는데 목적을 두고 수행하였다 패널굴절방식 측창은 지면에 가까운 쪽의 패널 하부에 절점을 두고 패널 상부가 측고 부위로부터 가이드 레일을 따라 하향하도록 구성하여 창이 개방되게 하였고, 천창은 측고 부위에 절점을 두고 용마루 쪽의 패널 상부가 가이드 레일을 따라 경사진 지붕면을 따라 하향하도록 구성하여 고온 공기층이 정체되어 있는 온실 상부인 측고 부위와 용마루 부위가 개방되도록 하였다. 굴절 패널의 상부 개방거리는 X=L(1-cosθ)로 나타낼 수 있고 측면 개방 거리는 Y=L/2×sinθ로 나타낼 수 있다. 천창 개방시간은 4분 20초 소요되었으며 개방 시작한 2분 후부터 온도가 하강하기 시작하였고, 완전 개방 2분 후부터는 외기온과의 온도차 3~4℃정도를 유지하면서 평형상태를 유지하였다. 패널굴절방식 환기창 온실의 환기성능은 체적환기량이 22.3-94.3m3.m-2 .h-1이었으며, 환기 횟수는 15.2~39.3회.h-1로 나타나 일반적인 연속형 천창의 10~15회.h-1 정도에 비해 환기효과가 높은 것으로 나타났다. 그리고 벤로형 온실과의 천창개폐시 온도하강을 비교하였을 때 환기효과가 2배 이상 높은 것으로 판단되었다.

온실의 환기제어시 외기의 온도와 풍속변화에 보다 유연하게 대처하면서 온도제어성능을 향상시키기 위하여 퍼지제어 알고리즘을 수립하고 제어실험을 실시하였다. 환기창을 열어 환기 시 온실의 실내온도 변화는 실내외온도차 및 외기 풍속의 세기와 방향에 영향을 받으므로 실내온도 기울기를 퍼지변수의 하나로 취급하여 퍼지변수의 수를 줄였다. 설정온도가 일정할 때 제어오차의 증분은 실내온도 증분과 같으므로, 전건부 퍼지변수는 제어오차(실내온도-설정온도)와 그 증분으로 결정하고, 후건부 퍼지변수는 환기창열음량 증분으로 결정하여 실내온도 하나만의 계측으로 제어출력이 가능한 퍼지제어 알고리즘을 구성하였다. 퍼지변수의 범위는 기초환기실험을 통하여 결정한 후 제어주기 3분을 갖는 실제실험 시 최적 값으로 보정하였다. 전건부 퍼지변수인 제어오차와 제어오차 증분의 최적범위는 각각 목표 제어오차의 3배와 1.5배, 후건부 퍼지변수인 환기창열음량 증분의 최적범위는 최대 열림량의 30%로 나타났다. 최적화한 19개의 퍼지규칙을 적용한 퍼지제어 알고리즘을 개발하고 상대적 성능평가를 위하여 최적 게인을 부여한 PID제어와 비교하였다. 퍼지제어와 PID제어의 실내온도 제어오차는 각각 1.3℃, 2.2℃ 미만으로 나타났다. 퍼지제어와 비교하였다. 퍼지제어와 PID제어의 실내온도 제어오차는 각각 1.3℃, 2.2℃ 미만으로 나타났다. 퍼지제어는 PID제어에 비해 환기창 적산열음량, 조작회수 및 반전조작회수가 0.4배, 05배 및 0.3배로 적게 나타나 외기풍속과 실내외온도차의 변동에 유연하게 대처하며 환기창의 점진적 여닫음 조작이 가능하고, 조작에너지도 1/2로 줄일 수 있는 것으로 나타났다.

포그냉방시스템의 냉방효과는 온실 내부의 상대습도, 공기유동과 밀접한 관계가 있다. 냉방설계용 VETH선도에서 냉발효율은 환기회수의 증가와 그에 상응하는 분무수량의 증가로 인하여 개선될 수 있다. 시간제어방식을 이용한 무차광 실험온실에서 분당 환기회수가 평균 0.77회, 분무수량이 2,009g 일 때 온실 내부의 기온이 31℃로 외부기온과 거의 같게 나타났으며, 이 때의 증발효율은 82%이다. 분당 환기회수가 평균 0.26회, 분무수량이 1.256g인 경우 무냉방 온실의 기온과 비슷한 37.1℃였다. 차광율 70%인 실험온실의 분당 환기환수가 평균 2.59회, 분무수량이 2,009g 일 때, 내부의 상대습도는 증가하나 기온은 하강하지 못했다. 그러나 분당 환기회수가 평균 2.33회, 분무수량이 2,009g인 경우 내부의 기온이 31.4℃로 이 때 온실의 유입구 풍속은 최고 1.9m.s-1였다. 시간제어의 경우 일정간격으로 일정한 수량을 분무하기 때문에 분무입자가 모두 증발하지 못하고 온실 내부에 누적되어 온실 내부의 상대습도를 증가시켜 냉방효율을 감소 시키는 원인이 되고 차광망이 온실내부의 공기흐름을 차단하여 증발효율을 감소시키는 것으로 나타났다. 포그냉방시스템의 냉방효율을 높이기 위해서는 온실 내부의 상대습도에 의한 제어방식과 내부 공기의 순환에 대한 연구가 필요하다.

In regulation of IGC code 12.1 mechanical ventilation should be arranged to ensure sufficient air movement through the space to avoid the accumulation of flammable or toxic vapours and ensure a safe working environment, but in no case should the ventilation system have a capacity of less than 30 changes of air per hour baed upon the total volume of the space. In this study, a scaled mode chamber was constructed to investigate the ventilation characteristics and stagnation area in the hood room of LNG carrier and pump room in tanker. An experimental study was performed on the model by using visualization equipment with a laser apparatus and an image intensifier CCD camera. Twelve different kinds of measuring areas were selected as the experimental condition. Instant simultaneous velocity vectors in the whole fields were measured by a 2-D PIV system A three-dimensional numerical simulation was also carried out for three different Reynolds numbers. Then the CFD predictions were discussed with the experimental results. The results show the spiral L-shape flow that moves from the opening on the left wall diagonally to the upper right part dominates the ventilation structure. The stationary area of hood room in the velcoity distributions was located in the upper left stern part.

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.

표고버섯(Lentinus edodes(Berk) Sing)의 품질은 환경조건에 매우 민감하고, 특히 생산기간중의 강우에 의한 수분의 영향이 큰 것으로 알려져 있다. 대부분의 경우, 표고버섯이 강우에 의하여 젖지 않도록 하기 위하여, 강우차단용 플라스틱 필름을 사용하여 측창 환기구 이외에는 모두 밀폐시킨 재배시설을 사용하고 있다. 그러나 이와 같이 천창이 없는 재배시설의 실내온도와 습도는 불량한 환기로 인하여 상승하게 되고, 결국 생산성 및 품질을 떨어뜨리게 된다. 본 연구에서는 모델을 이용하여 개선된 표고재배시설의 천창 면적과 차광율에 따른 환기율 및 실내온도 변화를 분석하였다. 차광율이 50%에서 90%로 증가할수록 온도는 약 2.5℃ 이상의 차이를 나타냈으며 50%의 낮은 차광율에서 풍속의 영향이 크게 나타났다. 환기율은 풍속 1~2m.s-1 이상에서는 차광율에 관계없이 크게 증가하였다. 실외풍속이 0m.s-1에서 2m.s-1로 증가함에 따라 실내온도는 약 2℃이상 하강하였다. 특히, 천창개도가 커질수록 온도가 하강하였지만 개도 50%이상에서는 큰 차이가 없었다. 차광율이 낮을수록 개도 증가가 온도하강에 미치는 영향이 뚜렸하였다. 풍속 및 차광율에 무관하게 천창면적과 측창면적이 거의 동일할 때, 높은 환기효율 및 온도하강 특성을 나타내었다.

재배중인 콩나물의 용기 내 품온의 저하 및 부패 경감을 통하여 콩나물 생산성을 증대코다 콩나물 재배 용기(30×28×25cm) 내부에 다공성 PVC 환기봉(지름 32mm×높이25cm ; 128개의 지름 2mm 환기구)을 1, 3, 5개씩 수직방향으로 설치하고 6일간 콩나물을 재배하며 품온의 변화 및 수량, 상품성 개체비율, 부패율 등을 조사한 결과 환기봉 설치에 의하여 용기 내부의 온도가 저하됨을 알 수 있었는데, 특히 바닥에서 5cm 높이의 하층 및 10cm 높이의 증측 부위가 15cm 상층 부위(3.0℃)에서 보다 효율적으로 온도가 저하되어 각각 4.7℃ 및 3.9℃의 온도 저하효과가 나타났으며, 용기 내부 상/중/하층의 온도 편차가 감소되어 균일한 콩나물 생산이 가능할 것으로 사료되며 수확된 콩나물의 성상 및 수량 조사결과 수율과 상품성 개체 비율이 무처리에 비해 각각 3.9%, 4.0% 증대되고 부패율은 4% 감소되는 등 콩나물 재배시 환기봉을 사용함으로써 농약을 사용치 않으면서 콩나물의 재배 용기 내 품온 저하를 통한 부패 경감과 콩나물생산성 향상이 가능할 것으로 나타났다.

본 실험에 앞서, 하우스 4개동에 대한 대칭성 실험을 실시하였으나, 각 하우스간에는 최대1℃이내의 작은 온도차만이 계측되었다. 하우스 개폐장치 조작 불능시를 가정하여 천.측창을 인위적으로 폐쇄한 경우, 하우스 내 온도는 외 기온보다 약 16℃ 높은, 즉 사실상 작물이 생육 할 수 없는 고온상태를 나타내었다. 천.측창을 개방한 상태에서는 환기팬을 추가로 가동시키더라도 이에 따른 추가적인 실온저하는 관찰되지 않았다. 비교적 분무 입경이 큰 스프링클러에 의한 환수시의 냉각효과를 검토한 결과, 하우스 내 온도는 스프링클러 작동과 동시에 급속히 하강함으로서, 관수는 하우스 실온저하에 크게 기여하고 있음이 확인되었다. 스프링클러 관수시와 비관수시로 구분하여 하우스 내 열환경을 비교한 결과, 관수시와 비관수시 모두 하우스의 천.측창을 개방하여 외기를 도입한 경우가 하우스 실온 저하에 효과적으로 작용한 것으로 조사되었다. 하우스 내 작물 체감온도에 근사한 온도지표인 실내 흑구온도는 비관수시의 경우 실내 공기온도보다 현저히 놀게 나타났으나, 관수시의 온도는 실내 공기온도에 근접한 온도를 나타내었다. 비관수시 천.측창을 개방한 경우 하우스 내 온도분포는 연직방향, 수평방향 모두 1℃ 정도의 극히 작은 온도차만이 계측됨으로서, 하우스 내는 극히 균일한 온도를 유지하고 있음이 확인되었다

본 연구는 배양기의 환기횟수(0.1 h-1 또는 2.8 h-1), 광도(70, 150 또는 220μmol. m-2 . s-1), C O2 농도(400-500, 1000 또는 2000μmol.mo l-1)가 국화 소식물체의 기내생장에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. MS 배지에서 혼합영양배양 상태 하에서 번식시킨 줄기 마디 절편체를 채취하여 1.25meq. L-1의 H2S O4-가 추가로 첨가된 MS 기본배지가 담긴 3.7×10-4 m3의 배양기에 용기당 4개씩 치상하였다. 환기횟수(NAEH)를 0.1 h-1에서 2.8 h-1로 향상시키기 위하여 배양용기의 뚜껑에 직경 10mm의 구멍을 뚫어 통기성의 필터를 부착하였으며, 당과 생장조절제는 첨가하지 않았다. 배양실에 C O2를 공급하기 위하여 공기 순환통로에 C O2 가스 공급구를 설치하여 액화 C O2 가스를 명기 동안에만 공급해 주었다. 생체중과 건물중, 초장, 최대근장, 엽수, 엽면적은 광도(PPF)가 높은 처리구에서, 특히 C O2 농도가 높을 때 증가되었다. 그리고 환기횟수가 낮은 처리구에서보다 높은 처리구에서 더 컸으며, 처리효과는 배양후기로 갈수록 뚜렷이 증가되었다. 국화 소식물체의 기내생육은 환기횟수가 2.8 h-1, PPF가 220μmol. m-2 . s-1, 그리고 C O2 농도가 2000μmol.mo l-1일때 가장 빨랐다.

오하이오 중부에서 풍속이 0.5m.s-1인 경우는 매우 드물었으며, 5년 평균 풍속은 약 2.5 m.s-1인 것으로 나타났다. 최고 기온이 35t인 오하이오주의 대표적인 여름에 온실 내의 여섯 곳에서 측정된 기온의 최대범위는 1.7℃, 온실 내외 기온의 최대차는 3.5℃인 것으로 나타났다. CFD 모델에서의 온도 분포를 분석한 결과, 온실의 환기 회수가 0.9 회/분 이상일 때 실내 공기가 외부 기온을 2.8℃이상 초과하는 경우는 없었던 것으로 예측되었다. 풍향과 풍속에 따라서 각각의 환기구들의 효율성이 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 환기창을 통해 유입되는 강한 바람에 의하여 발생하는 공기의 소용돌이들은 지붕창들의 효율성에 많은 영향을 미치는 것으로 예측되었다. CFD model은 서쪽에서와 동쪽에서 불어오는 바람이 각각 2.1 m.s-1와 3.5 m.s-1이상일 때 이 연동형 온실은 적정한 자연 환기량을 취할 수 있다고 예측하였다. 측면창 바로 옆에 위치한 식물군과 벤취에 의해 측면창을 통한 자연적인 공기의 유입이 방해를 받기 때문에, 바람이 서쪽에서 불어올 때 식물군이 없을 때보다 평균 12%의 환기량의 감소 결과를 가져오는 것으로 예측되었다. 식물군은 공기의 유입창의 위치보다 약간 낮은 곳에 위치하여야 하며, 유입창을 너무 높이 설치하면 측면창을 통해 유입되는 공기는 가장 근접한 지붕창을 통해 대부분이 배출되는 것으로 예측되었다. 연동형 자연환기식 온실에 있어서 바람이 불어오는 쪽의 측면창들과 바람의 반대쪽을 향한 지붕창들의 혼합형이 가장 효율적인 온실 설계인 것으로 예측되었다.

현대화 온실이 농가에 보급 된지 5년째를 맞고 있지만 환경조절을 위한 자동화 설비의 이용현황은 외국으로부터 수입된 일부 유리온실을 제외하고는 당초 목적한 성능과 기술에 이르지 못하고 있어 그 이용율이 아주 저조하다. 이것은 농민의 자동화 장치 이용기술 부족 때문이기도 하지만 자동화 장치의 하드웨어 및 소프트웨어가 농민에 의한 수동스위치 조작보다 제어 성능이 따르지 못한 것이 주된 이유라고 생각된다. 이에 본 연구는 지금까지 외국기술에 의존하거나 이용율이 낮은 원예시설의 환경조절자동제어 시스템을 국내 기술에 의해 생산 보급할 수 있도록 성능이 우수하고 적응성이 높은 시스템 개발을 위하여 수행한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 온실의 고온관리를 위한 온실내외의 온도차를 함수로하여 창개례순서, 1회 개폐폭, 제어주기 둥을 결정하는 알고리즘을 개발하여, 제어프로그램을 작성하였으며 시스템을 운전하여 본 결과 제어성능이 우수하였다. 2. 파이프비닐온실에는 시스템의 설치 및 A/S의 편리성 등을 감안하여 각 환경요인별로 개별제어 할 수 있도록 시스템화하는 것이 바람직하다고 판단되었다. 3. 시스템의 실용화를 위하여 제어항목 중 관수, 탄산가스 농도, 커덴개폐는 타이머를 이용한 시퀀스제어로 하였다. 4. DSP칩을 이용하여 고온제어를 위한 창개폐제어 시스템을 실용화할 수 있도록 개발하였다. 5. 온실의 자동제어시스템과 연결되어 있는 전화를 통하여 관리자가 부재 중 온실의 과고온, 정전, 고장 둥 비상발생시 관리자에게 무선호출을 할 수 있는 경보시스템을 개발하였다.

여름철 고온기 참외재배시 환기방법에 따른 시설내 온도차이가 참외의 생육 및 품질에 미치는 영향을 구명하고자 측면환기공 환기구(Type 1), 측면환기공 환가+천정 환기공 환기구(Type 2) 및 권취식 환기구(Type 3)로 구분하여 시험을 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 환기방법별 온도의 하강효과는 Type 3이 가장 좋았고 Type 2, Type 1의 순으로 나타났다. 2. 환기방법에 따른 온도분포는 측면환기공만 있는 Type 1과 천정환기통 및 측면환기공이 있는 Type 2의 경우 환기공 및 환기통의 면적이 적어 중력환기 및 풍력환기가 미세하여 온도가 상승하였다. Type 3은 측면환기 면적이 넓어 풍력환기에 의한 공기의 유입, 유출이 쉬워 온도분포가 비교적 균일하였다. 3. 실측치를 이용하여 내외기온차이에 의한 환기량을 추정한 결과, Type 3이 Type 1 및 Type 2보다도 많음을 알 수 있었다. 4. 생육 및 상품성을 조사한 결과, Type 3이 Type 2, Type 1보다도 엽수 및 엽면적이 증가하여 생육이 양호하였고 과중, 과육두께, 기형과율, 상품과율 등 상품성도 우수하였다. 5. 수확시기별 상품수량은 각처리 공히 수확초기 보다는 후기로 갈수록 증가하였다. 특히 Type 3에서 뚜렷한 경향을 보였다.

여름철 온실 온도환경의 효율적인 제어는 온실의 주년재배와 고도활용을 위한 가장 중요한 당면과제이다. 따라서 본 연구는 우리나라 31개 지역의 기후자료를 분석하여 고온기 온실의 기온관리에 있어서 목표 온도 유지를 위한 지역별 적정 최대환기횟수를 결정함으로서 온실의 기온관리를 위한 기본적인 자료를 제공하고자 실시하였다. 그 결과 여름철 유리온실의 설정온도 유지를 위한 강제환기는 40% 차광 유리 온실에서 최대환기횟수 1회/min로 35℃ 유지가 가능하였으나 환기만에 의한 한계 최고실온 30℃ 유지는 불가능하였다.