The new & renewable energy including solar heat has been widely used to reduce the fossil fuel. Air-heating collector of solar heat is usually known as technology that supplies the hot air to indoor room. However, this study aims to investigate the possibility of cold room by air-heating collector of solar heat. The thermal flow in cold room was simulated using ANSYS-CFX program and thus the behaviors of cold air were evaluated with standard k-ε turbulence model. As the results, there was space in indoor room not showing cooling effect in case that both inlet and outlet were installing at bottom. Inlet temperature showed greater cooling effect than inlet velocity. Furthermore it was confirmed that the location and the temperature, respectively, capable of cooling indoor room could be predicted by changing the attached position of inlet and outlet.

Solar energy is being constantly studied since it can reduce green house gas by adapting cooling and heating system of domestic architecture as a clean energy source. This study confirmed the reliability of experimental apparatus with temperature measurement of each components by developing cooling and heating system which is combined with artificial solar thermal energy using halogen lamp and refrigerator, examined the heat transfer characteristics according to room internal temperature and lamp distance with the materials of emissive plate (acrylic, copper and stainless). As a result of it, We found that the room internal temperature 18℃ was finer than 21℃ and 24℃ in case of heat transfer rate according to each components. Also, copper in the material change of emissive plate was showed finer heat transfer effects than stainless because of high thermal absorptivity when lamp distance was short.

본 연구에서는 온실 내부의 태양 잉여열과 외부의 공기열을 선택적으로 열원으로 이용함으로써 히트펌프의 성능을 향상시키고, 온실의 환기 지연을 통해 이산화탄소 시용비용을 절감할 수 있는 온실 공조시스템을 개발 하고자 하였다. 본 시스템의 축열 과정은 태양 잉여열을 이용하는 내부순환모드와 외기열을 이용하는 외부순환모드가 온실 내부온도에 따라 자동으로 절환되도록 구성하였으며, 히트펌프가동, 축열모드 절환, 난방 가동을 위한 6개의 온도값을 입력함으로써 축열과 난방이 자동으로 수행되도록 설계하였다. 단동온실을 대상으로 무환기 조건에서 기초시험을 수행한 결과, 태양 잉여열을 이용한 축열은 약 11시부터 시작되어 평균 3시간 30분 정도 유지되었으며, 주간의 온실 내부온도는 환기를 수행하지 않음에도 대부분 약 20~28oC 범위를 유지하였다. 주간 내부순환모드에서 시스템의 난방성능계수는 약 3.35로 야간 외부순환모드의 2.46 및 주간 외부순환모드의 2.67 에 비해 각각 36% 및 25% 향상됨을 확인하였다. 본 시스템의 개선사항으로 태양 잉여열의 효율적 이용을 위해 축열조 관리온도를 상승시킬 수 있는 고효율 히트펌프의 적용이 필요하며, 온실의 무환기 운용에 따른 과습환경의 조성을 방지하고 태양 잉여열 수준이 높은 시기에 온실의 온도상승을 방지하기 위해 강제환기를 운전모드에 추가할 필요가 있는 것으로 판단되었다.

This study was carried out to estimate the warmed water irrigation and the warmed soil efficiency on protected cultivation of cucumber in winter season. The water of 28℃ was continuously supplied for soil warming and that is 25℃ for warmed water irrigation. Cucumber growth was analyzed when tile soil kept up the optimum temperature in the root zone. The cucumber growth are compared with the warmed soil plots. isolated warmed soil plots and non-warmed soil plots. The cucumber growth in warmed soil plots and isolated warmed soil plots were 20~50% higher than non-warmed soil plots compare to that by the warmed irrigation. In the non-warmed soil plots, the stem diameter and the number of leaves in the warmed water irrigation plots are 10% higher than those in the normal water irrigation plots. The yields in isolated warmed soil plots were 37~38% higher than non-warmed soil plots and those in warmed soil plots were 85~96% higher than non-warmed soil plots. The fruit length, weight and diameter in warmed soil plots were 15% higher than those in the non-warmed plots.

겨울철 오이 시설재배에서 태양열 시스템을 이용한 지중가온의 효과를 구명하고자 지중 40 cm에 15 mm의 PPC파이프를 130 cm이랑 에 4열 매설한 후 지중 20 cm의 지온을 22~23℃로 설정한 후 1996년 11월 7일부터 1997년 1월 30일까지 일정한 온도로 유지, 관리하여 무가온구와 가온구의 지상부, 지하부 및 수량을 비교시험한 결과는 다음과 같다 1) 지중가온에 의한 지온확보는 가온구는 15~20 cm에서 22℃ 정도의 평균온도를 확보할 수 있었고, 무가온구는 평균 17~18℃ 정도였다 2) 정식 30일 정도에서 초기생육은 가온구가 초장, 경경, 엽수, 엽면적 등 모두 증가하였으며 특히 초장 27%, 엽수 51%, 엽면적은 150% 정도 증가하였다. 또 지상부 평균 증가율도 관행대비 가온구 증가율이 117% 정도였다. 3) 가온구의 지하부 뿌리의 생장성이 관행구에 비하여 평균 56% 정도 증가하였다 4) 과수의 수량면에서도 총과수가 무가온구 313개, 가온구 614개로 가온구가 196% 정도 증수되었다.

태양열 에너지의 효율적인 이용과 자동화 장치의 개발을 목표로 지중가온의 온도변화 특성을 실험. 분석한 결과는 다음과 같다. 1) 10월 13일의 1일 하우스 내기온이 주야간에 24℃의 차이가 있으며, 무가온시 지온변화는 지중 10 m 부근에서 6℃, 지중 20 cm 부근에서는 3℃정도의 차이를 보이고 있다. 2) 20시경에 내기온과 지온차가 가장 작은 것으로 나타났으며, 지중 20 cm 부근의 온도변화는 내기온이 가장 낮은 오전 7시부터 약 3시간이 경과된 오전 10시에 최저가 되었다 3) 가온수의 온도를 40℃, 50℃, 60℃로 변화하였을 때 지중 10 cm의 최저은도는 약 20℃ 지중 20 cm의 최저온도는 약 23℃로 나타나 가온온도가 40℃ 이상일 경우 가온온도에 따른 지중 10~20 cm사이의 온도차는 매우 작았다. 4) 지중 15~20 cm의 지온이 20℃가 되기 위해서는 가온수의 온도를 40℃ 이하가 되도록 설정하여야한다. 5) 가온수의 온도가 40℃, 50℃, 60℃이고 파이프 매설 깊이가 12 m일 경우 유입구와 유출구의 1일 평균온도차는 40℃일 경우 3.5℃ 50℃일 경우 4.4℃, 60℃일 경우 5.4℃정도로 이 구간에서 온도변화식은 T = 0.09591T＋2.5451(R2= 0.9966)로 거의 선형적으로 변화하였다. 6) 가온수 온도가 40℃의 경우 지중 15~20 cm, 50℃의 경우는 지중 13~19 cm, 60℃의 경우는 12~17 cm 부근이 경계영역으로 판단되었다. 7) 재배기간중 하우스 내기온을 11℃ 이상으로 유지하고, 가온수의 온도를 28℃로 순환 결과 지중 15 cm 이하에서 최저지온를 20℃ 이상의 온도를 유지할 수 있어 저온수공급에 의한 온도상승효과가 뚜렷이 나타났다. 8) 가온수의 온도를 28℃로 하여 지중가온 한 결과 지중 15~20 cm사이에 온도변화는 무가온구에 비하여 공히 4℃~7℃가 상승되었다.

태양열 집열판을 이용한 가온재배 실태를 조사 분석하고 그에 따른 문제점을 도출하여 해결방안을 모색, 향후 자연에너지 이용 기기제작 및 사용의 기초자료를 제공하고자 태양열 집열판을 이용한 20농가를 조사한 결과, 설치 비용은 18백만원/20a정도 소요되었으며, 주 재배작목은 토마토(30%)와 화훼(40%)였고, 포도, 고추, 오이, 상추 및 딸기 등도 일부 재배하고 있었다. 태양열이용 정보는 대부분 지도기관에서 얻고 있었으며, 연료절감 효과가 20%미만이라고 응답한 농가가 75%로 지도기관에서 조사한 대부분 20%이상과는 차이가 있었다. 연료절감 효과에 비하여 시설비의 과중과 시공업체의 기술부족이 문제점으로 나타나 이의 보완이 필요하였다.