연구는 참외 재배 지에서 흰가루병, 담배가루이 및 두점박이응애가 동시에 발생하였을 때 45, 40, 35°C (대조구)의 온도에서 측창으로 환기 처리 시, 온실 내 온 ․ 습도의 변화, 병충해 발생과 잎말림, 그리고 개화조절에 미 치는 효과를 검토하였다. 3월 3일 ‘히든파워’ 대목에 접붙여진 ‘알찬꿀’ 참외를 40cm 간격으로 격리상에 심었고, 위 에 언급한 병해충이 모든 처리구에서 발생한 6월 18일부터 7월 13일까지 처리하였다. 온실의 온도는 맑은 날에는 설정 온도 지점까지 증가되었고, 45°C 환기 처리에서 고온 고습이 약 9시간 동안 유지되었다. 주간 최고 기온과 최 저 상대습도 차이는 45°C 환기 처리에서 가장 높았다. 환기 처리 11일 후에는 흰가루병과 두점박이응애 피해가 45°C 환기 처리에서 거의 회복되었지만 40°C와 35°C에서는 그렇지 않았다. 처리 14일 후, 담배가루이와 두점박이 응애 밀도는 45°C에서 유의하게 감소하였으나 흰가루병 증상은 유의하게 감소하지는 않았다. 잎말림은 고온에서 유발되었으나 45°C에서도 심하지 않았다. 처리 26일 후, 새로 나온 줄기의 15 마디의 개화수를 조사한 결과, 45°C에 서 암꽃이 전혀 나오지 않았고 수꽃은 1.2개로 나타났다. 이상의 결과는, 고온기에 45°C의 고온에서 2－3주간 환기 처리는 온실 내부의 고온 고습을 유도하여 흰가루병, 담배가루이, 두점박이응애를 통제하고, 개화를 억제하여 참외 의 영양 생장을 회복할 수 있는 방법으로 사료되었다.

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 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)를 이용하여 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템의 성능을 개선하고, ARS 장치의 풍속이 온습도에 미치는 영향에 대해서도 시험적으로 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. A 회사 제품의 시스템을 개선하기 전, A 회사 시스템의 온도는 ARS 장치로 측정한 온도보다 최대 10.2℃정도 높았고, 상대습도는 20.0%정도 낮게 나타났다. 시스템을 개선한 후, 노드 1, 2의 온도 및 상대습도는 거의 일치하는 것으로 나타났다. 개선 후의 노드 2와 ARS 장치로 측정한 온도간의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 온도편차는 각각 0.2～0.7℃정도로써 ARS 장치가 약간 낮거나 높게 나타나는 경향이 있었다. 상대습도의 경우, 일몰 직후 ARS 장치의 상대습도가 약 10.0%정도 높게 나타나는 경향이 있었지만, 그 이외에는 평균적으로 1.9%정도 ARS 장치가 약간 낮게 나타나는 경향이 있었다. 그리고 노드 1을 최소-중간 사이, 중간-최대 사이 및 최대로 설정한 경우, 노드 1, 2의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 편차는 각각 0.1～0.4℃, 0.0～0.2℃ 및 0.0～0.5℃정도였다. 그리고 노드 1의 3개 측점과 ARS 장치의 최고, 평균 및 최저온도를 포함한 편차는 각각 0.2～0.5℃, 0.1～2.2℃ 및 0.1～1.1℃정도의 범위로써 풍속의 크기에 따른 온도편차는 아주 미미한 것으로 나타났다. 또한 선행연구 및 본 연구의 결과를 종합하여 보면, 온도오차를 개선하기 위한 적정 풍속은 1.0～2.0m·s-1 정도의 범위일 것으로 판단되었다.

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.

본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치 (Aspirated Radiation Shield; ARS)와 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템으로 측정한 온습도를 비교하여 성능을 검토한 후, 시스템의 성능을 개선할 목적으로 수행되었다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 딸기의 무성도가 두 계측시스템에 영향을 미친 경우를 제외하면, 전체적으로 볼 때 플레이트 2개의 시스템이 1개보다 복사선 차폐효과가 미미하지만 좋은 것으로 나타났다. 그리고 A회사의 시스템과 ARS장치로 측정한 최고온도의 전체적인 범위는 각각 20.5~53.3oC 및 17.8~44.1oC정도로써 A사 제품이 2.7~9.2oC정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 12.2oC 정도였다. 평균온도의 경우, 두 기관의 전체적인 범위는 각각 12.4~38.6oC 및 11.8~32.7oC정도로써 A사 시스템이 0.6~5.9oC정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 6.7oC정도 였다. 최저온도의 경우도 각각 4.2~28.6oC 및 2.9~26.4oC정도로써 A사 제품이 1.3~2.2oC정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 2.9oC정도로써 두 기관의 장치로 측정한 온도에 편차가 있는 것으로 나타났다. 또한 상대습도의 경우, A회사와 ARS장치로 측정한 평균상대습도의 전체적인 범위는 각각 52.9~93.3% 및 55.3~96.5%정도로써 A회사의 시스템이 ARS장치보다 2.4~3.2%정도 낮게 나타나는 경향을 보였다. 그러나 일별로 비교하여 보면, 최대 18.0%정도 A회사의 시스템이 낮게 나타나는 날도 있었다. 결국 상대습도 도 온도와 마찬가지로 미미하긴 하지만 두 기관의 장치로 측정한 온도에 편차가 있는 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 방울토마토 재배 단동온실에 공기순환팬을 설치하고 공기순환팬이 온실 내 온도 및 습도 분포, 에너지소비량에 미치는 영향을 분석하였다. 공기순환팬은 날개 크기 230mm의 Stainless 팬으로, Lee 등(2016)의 연구결과를 참고하여 시험구 온실에 9m 간격으로 총 18 대를 설치하였다. 온실 내부 온습도는 온실 길이방향으 로 4등분하여 1/4 지점과 3/4 지점의 중앙에 센서를 설치하고 0.8m, 1.8m 높이 2곳의 온습도를 난방을 주로 하는 야간(오후 6시~다음 날 오전 7시)에 5분 간격으로 측정하였다. 에너지소비량은 각 온실에 위치한 온수펌프의 유량, 온수 출수부와 환수부의 온도차를 측정하여 계산하였다. 공기순환팬을 사용하지 않았을 때 측점 간 온도차 및 습도차의 평균값은 0.75oC, 2.19%였으며 공기 순환팬 사용 시 측점 간 온도차 및 습도차의 평균값은 0.42oC, 1.27%로 감소하였다. 공기순환팬 설치 온실과 미설치 온실의 누적 에너지소비량은 각각 4,673kWh, 4,009kWh로 공기순환팬 설치 온실에서 약 14.2%의 에너지를 적게 소모하였다. 이러한 결과로 보아 온실 내 공기순환팬 사용은 공기를 지속적으로 교반시켜 주어 온실 전체의 온도 및 습도를 균일하게 만들고, 공기의 온도가 빠르게 변하지 않도록 해주어 난방 장치의 가동 시간과 에너지소비량을 줄일 수 있다.

본 연구는 폭 7m, 길이 25m, 동고 3.2m의 토마토를 재배하는 온실에 공기순환팬을 설치하고 순환팬이 온실 내 온도 및 습도 분포에 미치는 영향을 조사하였다. 기존의 순환팬 설치 기준(ASAE, 1997)을 참고하여 시험 온실에 순환팬 10대를 2열 및 다른 방향으로 설치하여 18시부터 다음날 8시까지 온실 내 온습도를 측정하였다. 온실 내 온습도는 온실을 9개의 격자망으로 나눈 후 온실 중앙부에서는 0.7m, 1.7m 및 2.7m 높이, 온실 좌우 측에는 0.7m, 1.7m 높이에 센서를 설치하였다. 공기순환 팬을 사용하지 않았을 때 온실 상하부의 온도 및 습도의 평균값은 14.7oC, 74.8%와 13.0oC, 85.6%로 온습도 차는 평균적으로 1.7oC, 10.8% 발생하였다. 공기순환팬 10대를 2열 및 다른 방향으로 설치하여 운용했을 때 온실 상하부의 온습도는 14.6oC, 75.9%와 14.5oC, 79.1% 로 온습도 차는 각각 0.1oC, 3.2%였으며 순환팬을 사용 하지 않았을 때와 비교하여 온실 상하부의 온도 및 습도 차가 감소하였다. 순환팬을 6대 및 5대로 줄여서 운용했을 때 온실 상하부의 온습도 차는 각각 0.3oC, 3.4%와 0.3oC, 4.0%로 나타나 순환팬 10대를 사용했을 때와 비슷한 효과를 보였다. 순환팬 10대를 2열 및 같은 방향으로 설치했을 때의 온실 상하부의 온습도 차는 0.5oC, 4.9%로 팬을 다른 방향으로 설치했을 때보다 온습도 차가 크게 나타났다. 온실 좌우측면, 전후면의 온습도 차를 살펴보면 순환팬을 사용하지 않았을 때 좌우 측면의 온습도 차는 0.3oC, 1.7%로 작아 팬을 사용했을 때와 큰 차이가 없었으나 순환팬을 사용하지 않았을 때 1.0oC, 4.2%로 나타났던 전후면의 온습도 차는 순환팬을 사용함으로써 감소하였다. 이는 공기순환팬이 온실 내 공기를 순환시켜 온풍난방 시 상부에 정체된 더운 공기나 열손실로 인해 온도가 다른 공기를 교반시킴으로써 온도 및 습도 차가 감소한 것이다. 폭 7m, 길이 25m, 동고 3.2m인 단동온실에서 날개 크기 230mm, 풍량 11m3/min의 공기순환팬을 사용하고자 할 때는 순환팬 5대를 2열로 설치하되 각 열을 방향을 다르게 하고 9m 간격으로 설치하여 운용하는 것이 가장 경제적이고 효과적일 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.

관행 이중피복온실과 공기주입 이중피복온실에 대하여 보온, 난방, 환기, 냉방 등 환경조절에 따른 온실내부의 환경변화를 연중 측정하여 온습도 및 광환경 분포특성을 비교분석함으로서 기존 온실의 환경을 개선할 수 있는 방안을 제시하기 위해 수행한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 겨울철 야간에 난방시 공기주입온실과 관행온실의 커튼과 피복재 사이의 온도는 거의 비슷한 값을 보여주고 있어 보온효과는 거의 동일한 것으로 나타났다. 온실내부의 커튼 안쪽의 습도는 난방으로 인해 외부습도보다 낮게 유지되었으나 커튼과 피복재 사이의 습도는 거의 100%로 유지되었다. 주간의 우천시에도 두 가지 온실의 내부온도가 거의 비슷하여 보온효과는 동일한 것으로 나타났다. 주간에 천창환기시 두 온실 모두 일사로 인해 상하방향으로 온도의 편차가 크게 발생하였고, 공기주입온실이 관행온실에 비해 온도가 약간 더 낮기 때문에 환기효과가 더 우수한 것으로 판단된다. 온도분포와 마찬가지로 상하방향으로 습도편차가 크게 발생하였으며, 공기주입온실이 관행온실에 비해 습도가 약간 더 높게 나타나 환기효과가 더 우수한 것으로 판단된다. 야간에 천창환기시에는 두 온실 모두 주간과는 달리 일사가 없기 때문에 온실내부 전체적으로 균일한 온습도분포를 보여주고 있다. 간헐적 포그분사 냉방을 실시하였을 때 두 온실 모두 상하좌우로 비교적 균일한 온습도분포를 보여주었다. 연속 포그분사 냉방을 실시한 경우 전체적으로 균일한 온습도 분포를 보여주었으며, 평균 약 3.5℃ 정도의 냉방효과가 있는 것으로 나타났다. 커튼과 지붕피복재 사이의 공간에 대한 상대습도와 절대습도의 변화를 분석한 결과 거의 커튼을 닫는 시점에서 피복재의 온도가 노점 온도 이하로 낮아지기 시작하기 때문에 커튼을 닫음과 동시에 제습기를 사용하여 지붕과 커튼 사이 공간의 공기에 함유된 수증기를 제거하면 지붕의 피복재에 발생하는 결로를 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 피복재의 사용기간이 경과함에 따라 공기주입온실에 비해 관행온실이 광투과율이 더 감소하는 것으로 나타났다. 이는 온실내부 피복재를 권취식으로 개폐하는 과정에서 먼지와 결로로 인해 오염되기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 피복재의 광투과율이 감소되는 것을 방지하기 위해서는 피복재의 권취식 개폐방식을 지양하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 결론적으로 온실의 이중피복 방법을 공기주입 이중피복형태로 하고 천창을 용마루 위치에 나비형태로 설치한다면 관행 이중피복 온실과 동일한 에너지절감효과를 유지하면서 광투과율을 현저히 개선할 수 있고 환기효율도 높일 수 있을 것으로 판단된다.

하절기 온실 내 온도와 상대습도를 동시에 제어할 목적으로 압축공기를 이용한 이류체 분무 포그 냉방 을 도입한 유리온실에서 측창의 개폐수준이 온실내의 온도와 상대습도 제어에 어떠한 영향을 주는지 분석하였다. 제어과정은 온실 환경변수들을 측정하고, 이를 반영하여 온실 내 수분평형방정식과 열평형방정식을 정립한 다음, 이 방정식들을 프로그램으로 코딩하여 각 사이클의 천창 개폐량과 포그 분무량을 결정하고 제어하였다. 온실의 온습도 제어목표는 온도와 습도를 각각 28, 75%로 설정하였고, 실험은 측창이 전혀 열리지 않은 0%, 50% 열린 경우, 100% 열린 경우 세 가지 모드를 비교분석하였다. 제어실험결과 온실 내 건구온도의 평균은 모드에 따라 각각 28.2, 27.2 26.3℃로 나타났으며, 표준편차는 0.4∼0.8℃이 었다. 상대습도는 측창을 완전히 닫은 모드인 0%의 경우 평균 76.3% 정도로서 목표 상대습도인 75%에 상당히 근접해서 제어되고 있었으며, 표준편차가 2.1%로서 다른 모드에 비해 상당히 안정된 범위에서 유지되는 것으로 나타났다. 0%의 모드에서 가장 목표온도로 잘 제어되고 있는 것으로 나타났다.

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.

본 시험은 하절기 경제성을 고려한 효율적인 온도하강방법을 구명하고자 차광재료, fog system, 송풍등 복합적 온도하강처리에 따른 비닐하우스의 기상환경변화를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 중형하우스에서 온도하강방법에 따른 환경특성은 처리에 따라 하우스의 고온화를 상당히 효율적으로 억제하였다. 7월31일 하우스냉방처리에 따른 기온의 일중변화를 경시적으로 보면 수분의 증발잠력능력을 이용한 fog system과 은색차광 및 송풍을 혼합하여 처리할 경우 기온과 지온은 외기온에 비하여 최고 각각 10℃, 4℃정도 온도하강효과가 있었으며 그 다음은 은색차광＋fog system, 은색차광＋송풍, 흑색차광＋송풍구 순이였다. 2. 하절기 가장 온도가 높은 시기인 7월20일부터 8월21일까지 하우스냉방처리에 따른 온도하강 효과를 보면 최고기온은 시험처리에 따라 온도차가 인정되며 은색차광＋fog system＋송풍구의 지상, 지표면기온은 외기온에 비하여 각각 약 8℃, 7℃정도 온도하강 효과가 있었다. 3. 은색차광＋송풍구와 흑색차광＋송풍구의 일사량은 청명한날 외기일사량에 비하여 각각 약 29.3%, 32.5%이였으며 흐린 날은 각각 약 27.4%, 31.8%이였다.