In this study, the humidity control effect of a counter-flow ventilator was analyzed in a greenhouse with high relative humidity at night in the winter season. A case of the counter-flow ventilator was 0.96 × 0.65× 0.82(W× D × H, m) and there were heat transfer element and two fans for air supply and exhaust in the counter-flow ventilator. Two counter-flow ventilators were used in this study and the setting humidity of the ventilators was 80%. The temperature and relative humidity at night(18:00-8:00) in the greenhouse were measured. In a greenhouse without a counter-flow ventilator, the average temperature and humidity was 14.9°C, 82.8%, respectively. When the counter-flow ventilator was operated, the corresponding averages were 15.1°C, 79.9%. The independent sample t test of monthly temperature and relative humidity showed no difference in temperature, and a significant difference in relative humidity with 1% of the significance level. Therefore, using the counter-flow ventilator helps to control relative humidity in greenhouse and increase yield.. And further research considering the pros and cons of using the counter-flow ventilator is needed.

본 연구에서는 딸기 재배온실의 최적 환경 구현에 필요한 시스템 선정을 위한 기초자료로 활용할 목적으로 딸기의 엽온을 측정하여 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다. 실험 온실의 최대, 평균 및 최소 광투과율은 각각 64.9%, 58.3% 및 48.5%로 나타났다. 그리고 엽온은 재배시기나 처리구별 및 환기의 유무 등에 따라 다르게 나타나는 경향을 보였다. 실험기간 동안 상하 잎의 엽온과 기온의 편차는 –2.4∼3.7℃정도의 범위로 나타났다. 정식 직후에 엽온과 기온과의 차이가 3.7℃정도로써 가장 큰 차를 보였고, 생육이 왕성한 시기에도 전체적으로 엽온이 약간 높은 경향을 보이긴 하지만 엽온이 –2.4∼-2.3℃정도 낮은 경우도 있었다. 그리고 재배후기에는 엽온과 기온 간에는 거의 차이가 없는 것으로 나타났다. 엽온과 일사량 및 주변공기와 결정계수가 각각 0.4567 및 0.8826정도로써 일사량보다 엽온은 주변공기의 온도에 더 민감한 것을 알 수 있었다. 엽기온차와 옥외 수평면 일사량, 평균 및 최소 상대습도와의 상관관계가 거의 없는 것으로 나타났다.

온도와 상대습도는 작물 재배에 있어서 중요한 요소로써, 수량과 품질의 증대를 위해서는 적절히 제어 되어야 한다. 그리고 정확한 환경 제어를 위해서는 환경이 어떻게 변화할지 예측할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 현 시점의 환경 데이터를 이용한 다층 퍼셉트론(multilayer perceptrons, MLP)을 기반으로 미래 시점의 기온 및 상 대습도를 예측하는 것이다. MLP 학습에 필요한 데이터는 어윈 망고(Mangifera indica cv. Irwin)을 재배하는 8 연동 온실(1,032m2)에서 2016년 10월 1일부터 2018년 2 월 28일까지 10분 간격으로 수집되었다. MLP는 온실 내부 환경 데이터, 온실 외 기상 데이터, 온실 내 장치의 설정 및 작동 값을 사용하여 10~120분 후 기온 및 상대습도를 예측하기 위한 학습을 진행하였다. 사계절이 뚜렷한 우리나라의 계절에 따른 예측 정확도를 분석하기 위해서 테스트 데이터로 계절별로 3일간의 데이터를 사 용했다. MLP는 기온의 경우 은닉층이 4개, 노드 수가 128개일 때(R2 = 0.988), 상대습도는 은닉층 4개, 노드 수 64개에서 가장 높은 정확도를 보였다(R2 = 0.990). MLP 특성상 예측 시점이 멀어질수록 정확도는 감소하 였지만, 계절에 따른 환경 변화에 무관하게 기온과 상대 습도를 적절히 예측하였다. 그러나 온실 내 환경 제어 요소 중 분무 관수처럼 특이적인 데이터의 경우, 학습 데이터 수가 적기 때문에 예측 정확도가 낮았다. 본 연구에서는 MLP의 최적화를 통해서 기온 및 상대습도를 적절히 예측하였지만 실험에 사용된 온실에만 국한되었다. 따라서 보다 일반화를 위해서 다양한 장소의 온실 데이터 이용과 이에 따른 신경망 구조의 변형이 필요하다.

본 연구는 냉각코일과 리튬브로마이드 수용액을 활용 하여 유리 chamber 내 냉각 및 제습 실험을 수행하였다. 냉각수 온도별 냉각 효과와 리튬브로마이드 수용액의 제습량을 확인하였으며, 이를 동시에 적용하여 실험을 수행하였다. 냉각수 온도별 냉각 실험은 279K, 286K, 293K에서 각각 19K, 13K, 10K 가량 감소되는 경향을 보였다. 냉각수 온도가 낮을수록 높은 냉각 성능을 보였으며, 여름철 상하수도 온도인 293K의 물로도 충분히 작물이 생육하기 좋은 온실 내부온도를 유지할 수 있다고 판단되었다. 또한 리튬브로마이드 수용액을 활용한 제습 실험에서는 약 80%의 외부 습도가 리튬브로마이드 수용액과 결합하여 약 50%로 감소되어 약 30%의 제습량을 보였으며, 이는 시설 내 제습 시스템의 적용에 적합한 물질로 판단된다. 냉각코일과 리튬브로마이드 수용액을 동시에 적용한 실험에서 약 9K의 온도 강하, 15%의 제습량을 나타냈으며, 리튬브로마이드 수용액이 수증기를 흡수하는 과정에서 반응열이 발생하는 것을 확인하였다. 또한, 시뮬레이션을 통해 냉각 실험 결과와 대비 비교 한 결과 약 299.7K의 내부 온도를 보여 일치하는 것을 확인하였다. 수분의 제습과정을 거치면서 농도가 낮아진 리튬브로 마이드 수용액(희용액)은 수집탱크로 모아 재생부로 이송되어 가열, 수분을 증발시켜 농용액으로 전환된 후 열 교환을 거쳐 냉각되어 다시 제습시스템으로 공급되는 시스템을 적용하면 일정량의 리튬브로마이드 수용액만으로 온실 제습을 할 수 있을 것으로 판단된다. 본 실험을 통해 냉각 및 제습이 동시에 가능하다는 것을 확인하였으며, 리튬브로마이드 수용액을 활용하여 실제 온실에 적용된다면 기존 온실에서 사용하고 있는 냉방 및 제습 방법에 비해 에너지 절감을 통한 경제적 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 향후, 제습 부분은 시뮬레이션을 통한 분석 및 실험결과와 대비 검증이 요구되고, Lab scale의 제습 시스템에 서 Farm scale의 온실 규모로 확장하여, 추가 변수에 대한 제습 및 냉각 연구가 수행되어야 할 것이다.

국내에서 절화장미의 생산에 있어서, 겨울철 부족한 광량과 저온은 생산량을 감소시키고 품질을 저하시킨다. 이에 일몰 후 고압나트륨등을 보광하여 생산량을 증가하고품질을 향상하기 위해 시험을 수행하였다. 절화장미 ‘챠밍블랙’, ‘핑키걸’ 품종을 사용하였으며 400W의 고압나트룸등을 이용해 35µmol•m−2•s−1의 광을 일몰 후 18시부터 4시간, 8시간, 12시간을 보광하였다. 고압나트륨등을 보광 하였을 때 온실내의 온도는 2~4oC가 상승하였고, 습도는 15~20%가 하락하였다. 고압나트륨 보광에 의한 온도의 상승과 습도의 하락은 절화장미 재배에서 노균병 발생을 억제하는 효과가 있었다. 보광시간이 길어질수록 절화장미의 노균병 발생율이 감소하였다. ‘챠밍블랙’은 8시간 이상의 보광처리구에서, ‘핑키걸’은 12시간보광 시 노균병이 100% 억제되었다. 절화장미에서 일몰후 보광시간이 길어질수록 블라인드의 발생률은 감소하였으나 생산량은 8시간 보광을 실시한 처리구에서 가장많았다. 절화장미의 절화장은 보광을 실시하였을 때 길어졌으며, 보광시간별 유의한 차이는 없었다.

착색단고추가 재배되고 있는 유리 온실과 플라스틱 필름 온실을 대상으로 내부 온 습도 변화 및 식물체 생육의 차이를 알아보고자 수행하였다. 재배 기간 동안 일평균 내부온도는 두 온실 간 차 이를 나타내지 않았으나, 그 변화폭은 플라스틱필름 온실에서 심하였다. 그리고 온실 내 수분부족분은 유리 온실에서 4.3g·m-2, 플라스틱필름 온실에서 5.6g·m-2로 플라스틱 필름 온실에서 더 많았다. 외부 광 1w에 대한 내부 온도 변화는 유리온실보다 플라스틱필름 온실에서 2배 정도 빨리 증가하는 경향이었다. 특히, 이러한 차이에는 일몰 전 후보다 일출 후 초기의 온도 차이가 가장 크게 영향을 주었다. 이에 따라 플라스틱 필름 온실보다 유리 온실에서 잎의 생육 및 광합성산물 생산율이 더 높았고, 생산성도 80% 정도 더 높았다. 이로 보아 유리 온실 대비 플라스틱필름 온실의 생산성을 다소 높이기 위해서는 일출 직후에 내부 환경의 집중적인 관리가 이루어져야 할 것으로 생각된다.