본 연구에서는 이미 보고된 잉여 태양에너지 관련 연구결과와 현재 현장에 설치되어 있는 냉난방용 FCU 현황을 개략적으로 검토한 후, 잉여 태양에너지 회수에 필요한 FCU의 소요대수 결정 방법을 개략적으로 제시하여 앞으로 이 분야의 연구자 및 기술자들에게 기조자료를 제시할 목적으로 연구를 수행하였다. 실험기간 동안 최대, 평균 및 최저 외기온은 각각 28.2oC, 4.4oC 및 -11.5oC정도였다. 온실 밖의 수평면 일사량은 0.8~20.5MJ·m-2로 정도의 범위였으며, 평균 및 총 일사량은 10.8MJ·m-2 및 1,187.5MJ·m-2으로 나타났다. 그리고 주간동안 온실 내의 평균기온과 상대습도는 각각 18.8~45.5 및 53.5~77.5%정도였다. 실험기간 동안 온실로부터 회수한 총 잉여 태양에너지는 6,613.4MJ정도로서 총 난방에너지인 98,600.2MJ 약 6.7%정도를 보충할 수 있을 것으로 나타났다. 또한 사양이 유사한 FCU를 사용하지만, 난방을 위하여 설치되는 FCU의 대수는 제각각 다른 것을 알 수 있었고, 좀 더 효율적이고 경제적인 관점에서 설치높이, 방향 및 설치 간격, 적정 대수에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 잉여 태양에너지 회수용 FCU의 적정 소요대수는 FCU를 통과하는 공기의 질량 및 순환유량을 기준으로 각각 8.4~10.9대 및 6.1~8.0대 정도이었다. 여기에 계산방법이나 FCU의 효율 및 사용 환경 등 위험률을 고려하면, 결국 9대 전후(약 24m3당 1대 정도)를 설치하면 될 것으로 판단되었다.

본 연구는 공기열원 히트펌프 온실에서 환기에 의해 배출되는 에너지 즉 잉여 태양에너지 및 태양열 집열기를 이용하여 축열량 및 이들 에너지를 이용한 온실의 난방효과를 실험적으로 검토하였다. 태양열 집열기의 경우, 실험기간동안 누계 수평면 일사량의 최대, 평균 및 최솟값은 각각 52.2, 22.9 및 3.2 MJ․m-2이었고, 총 일사량은 869.8 MJ․m-2 정도였다. 그리고 집열량의 최대, 평균 및 최솟값은 각각 38,118.2, 22,545.9 및 2,622.1 kcal 정도였고, 총 집열량은 856,742.6 kcal 정도인 것으로 나타났다. 잉여 태양에너지의 경우, 여러 가지 요인에 의해서 온실로부터 회수되는 열량은 다르지만, 온실로부터 회수된 총 잉여 태양에너지는 375,946.7 kcal 정도인 것으로 나타났다. 히트펌프의 경우, 설정온도를 고려하지 않고 축열된 총 축열량은 17,519,085.3 kcal이고, 이 때 소비된 소비전력량은 7,169.6 kWh정도이었고, 시스템의 성능계수는 2.84정도이었다. 그리고 온실로 공급된 난방에너지는 최저 외기온과 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났으며, 실험기간동안 총 난방에너지는 9,554,541.9 kcal로서 시간당으로 환산하면 평균 6,653.1 kcal․h-1정도인 것으로 나타났다. 특히 실제 히트펌프에 의해 축열된 량의 54.5%정도만 이용하는 것으로 나타나 난방시스템의 개선이 필요할 것으로 판단되었다. 실험기간동안 태양열 집열기, 잉여 태양에너지 및 히트펌프에 의한 축열량을 난방에너지로 100.0% 이용할 경우, 탄소배출량은 각각 259.7, 116.9 및 5,403.5 kgCO2정도 절감시킬 수 있을 것으로 나타났다.

본 연구는 주간 동안 온실 내에 발생하는 잉여 태양에너지 축열 시스템 설계에 필요한 기초 자료를 제공할 목적으로 진주 지역에 설치된 와이드 스팬형 온실을 대상으로 락베드 유ㆍ무에 따른 열수지 분석하였다. 파프리카를 재배한 온실의 경우, 락베드를 설치한 온실이 난방에너지를 17.9%정도 절약할 수있을 것으로 나타났으며, 잉여 태양에너지는 90.6%정도 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 국화를 재배한 온실의 경우, 락베드를 설치한 온실이 난방에너지를 약 16.0%정도 절약할 수 있을 것으로 나타났으며, 잉여태양에너지는 104.5%정도 감소하는 것으로 나타났다. 또한 난방에너지나 잉여 태양에너지 이외에도 온실에서 작물의 광합성에 이용된 에너지, 복사나 피복면의 대류 등으로 손실되는 열량도 락베드의 유․무에 따라 차이가 있음을 알 수 있다. 온실형태 및 재배작물의 종류가 단위피복 면적당 난방에너지에 미치는 영향은 미미하지만, 베로형 온실이 와이드 스팬형 온실에 비해 3.9～12.0%정도 적게 나타났다. 그러나 잉여 태양에너지의 경우, 벤로 온실이 와이드 스팬형 온실에 비해 12.0～64.1%정도 많게 나타났다.

본 연구는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지 축열 시스템 설계에 필요한 기초자료를 제공할 목적으로 확보한 표준기상년 데이터를 이용하여 벤로형 온실을 대상으로 잉여 태양에너지를 분석하였다. 파프리카의 경우, 지역별 난방부하는 제주, 진주 및 대관령지역에 대해 각각 약 1,107.8GJ, 1,010.0GJ 및 3,118.5GJ로 분석되었다. 잉여 태양에너지의 경우, 제주지역 1,845.4GJ, 진주지역 1,881.8GJ, 대관령지역은 2,061.8GJ로 나타나 대관령지역이 제주 및 진주지역에 비해 각각 11.7% 및 9.6% 정도 크게 나타났다. 국화의 경우, 지역별 난방부하는 제주지역 1,202.5GJ, 진주지역 1,042.0GJ, 대관령지역은 3,288.6GJ 정도인 것으로 분석되었으며 지역별 차이는 파프리카의 경우와 유사였다. 잉여 태양에너지는 제주, 진주 및 대관령지역에 대해 각각 1,435.2GJ, 1,536.2GJ, 및 1,734.6GJ로 나타나 대관령 지역이 제주 및 진주지역에 비해 각각 20.9% 및 12.9% 정도 크게 나타났다. 파프리카를 재배하는 경우가 국화에 비해 상대적으로 지역에 관계없이 난방에너지가 차지하는 비중은 적고 잉여 태양에너지는 많은 경향이 있음을 알 수 있다. 또한 대관령지역을 제외하면 잉여 태양에너지가 난방에 소요되는 에너지보다 많은 것을 알 수 있다. 소요 난방에너지는 지역 및 재배작물별로 다소 차이는 있지만, 오이가 일반적으로 많게 나타났으며, 그 다음으로 국화 및 파프리카 순이었다. 잉여 태양에너지는 대체적으로 파프리카, 오이 및 국화 순으로 많게 나타났다.

Earth to air heat exchangers made by iron, aluminium, copper and poly-ethylene pipe for single greenhouse heating were experimented and blowers. Earth to air heat exchanger was installed by pipelines in earth tube at 70cm depths and air blower was the heating capacity 3kW/h, As the result, Temperature difference due to temperature history of the inlet and outlet air on the various type in earth tube in greenhouse showed that air temperature at the various type in earth tube, comparison tube were make no difference respectively. Under the experimental condition, heat fluxes and heating load were showed 6,800Kcal/h, 19,699kcal/h generally yield of Lactuca Sativa cultured during days of sowing 90day in greenhouse using copper pipe was 170% incleased.

본 연구에서는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지를 분석하고, 또한 잉여 태양에너지의 적정 축열 시스템 설계에 필요한 기초자료를 제공할 목적으로 수행하였다. 분석에 이용된 기상자료는 표준기상년 데이터로서 이용하여 국내 주요 지역을 대상으로 온실 형태별로 잉여 태양에너지를 분석하였을 뿐만 아니라 소요 난방에너지 등도 분석 및 검토하였다. 이상의 결과를 요약하면 다음과 같다. 9개 지역을 대상으로 지역별 잉여 태양에너지를 대해 분석한 결과, 난방에너지 대비 잉여 태양에너지 비율은 온실 형태별로 각각 약 212.0~228.0%로서 제주가 가장 높게 나타났다. 그 다음으로 부산, 광주, 진주, 대구, 대전, 전주, 수원, 및 대관령 순으로 나타났다. 그리고 온실 형태에 관계없이 몇 몇 지역을 제외 하면 잉여 태양에너지만으로 소요 난방에너지를 거의 대체할 수 있을 것으로 판단되었다.

본 연구는 주간에 온실 내에서 환기로 인하여 배출되는 잉여 태양에너지를 축열할 적정 축열 시스템 설계의 기초자료를 제공할 목적으로 확보한 표준기상년(TMY; Typical Meteorological Year) 데이터를 이용하여 주요 온실 형태별로 잉여 태양에너지를 분석하였다. 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 07-자동화-1형 및 08-자동화-1형의 경우, 온실형태에 관계없이 매우 유사한 열수지 경향을 보였다. 즉, 잉여 태양에너지가 차지하는 비율은 온실 형태별로 각각 약 20.0~29.0% 및 20.0~29.0% 정도로 나타났다. 그리고 소요 난방에너지를 온실 형태별로 각각 약 54.0~225.0% 및 53.0~218.0% 정도 보충할 수 있을 것으로 나타났다. 07-단동-1형과 07-단동-3형의 경우도 온실형태에 관계없이 매우 유사한 열수지 경향을 보였다. 즉, 잉여태양에너지가 차지하는 비율은 온실 형태별로 각각 약 20.0~26.0% 및 21.0~27.0% 정도로 나타났다. 그리고 소요 난방에너지를 온실 형태별로 각각 약 57.0~211.0% 및 62.0~228.0% 정도 보충할 수 있는 량이다. 그리고 온실형태에 관계없이 대관령 및 수원지역을 제외하면 나머지 지역은 잉여 태양에너지만으로도 난방에너지를 충당할 수 있음을 알 수 있었다.

This study is nutrient heating effect to apply the surplus heat recovery in greenhouse using fan coil unit. Especially, this study was carried out to utilize a surplus heat in greenhouse. This fan coil unit system was composed of a water tank, a fan coil unit, a circulating pump and a water-water heat exchanger. As the result, Temperature difference duing to fan coil unit in greenhouse showed that air temperature at experimental greenhouse on fan , comparison greenhouse were 28.3℃, 33.9℃, respectively. heat ratio showed that exchanged energy quantity in fan coil unit was 19,900∼28,880kcal/h, respectively. It was found that difference of nutrient temperature due to surplus heat recovery, water tank temperature were 19.2∼21.5℃ and 16.2∼18.3℃, The temperature variation of nutrient temperature was about 3℃ and higher . Economic analysis of fan coil unit system was increased gross income cost by 804,787 won.

현재 우리나라의 슬러지 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이며, 해양매립이 금지됨에 따라, 슬러지의 처리방법과 활용방안이 시급해져 새로운 방법을 모색할 필요가 있다. 이 연구에서는 하수 처리 시 발생하는 잉여슬러지의 탈수성을 증대시켜 슬러지 케이크를 감소시키기 위해 초음파를 적용하였다. 초음파를 액체에 발사하면 액중에 수축과 팽창이 교대로 일어나며 수 만개 이상의 미세한 공동이 발생된다. 이 공동이 폭발하면서 발생한 에너지를 슬러지의 입자 파괴에 이용하여 슬러지의 탈수성을 증대시키고자 하였다. 이번 연구에서 사용된 슬러지는 김포하수처리장에서 채취한 탈수 전 슬러지이며 하수슬러지 7L에 초음파 조사시간(5min, 10min, 20min, 30min, 50min, 60min)에 조사강도 154W, 308W를 가하였다. 일반적으로 초음파 조사시간이 길어질수록 CST가 증가하는 경향을 보였다. 그러나 조사한 슬러지에 응집제를 첨가시 초음파 강도와 조사시간에 따른 CST 결과 154W에서 조사시간 5분, 10분일 때 CST가 가장 낮게 측정되었다. 또한 초음파 조사시간에 따른 원심분리실험을 실시하였다. 조사시간 5min, 10min일 때를 조사하지 않은 슬러지와 실험을 실시한 결과, 초음파에 조사된 슬러지가 초기 침하되는 속도가 더 빠르며, 최종침하량도 더 빨리 도달했다. 연구결과 초음파조사시간과 초음파 강도가 탈수성에 큰 영향을 주었다. 탈수성의 직접적 효과를 보기 위하여 조사시간 5~10min, 초음파 강도 154W를 가해야한다. 이를 잉여슬러지의 탈수능 향상에 도입시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.