In this study, an accelerated weathering test was performed to examine the variation of thermal insulation performance according to the service life. A widely used class 1 thermal screen (matt georgette + polyethylene (PE) foam + chemical cotton + felt + matt georgette) was selected as the target thermal screen. The ultraviolet irradiation that reached the target thermal screen specimen (60 x 60cm) was 5mW/cm2. Thus, the ultraviolet irradiance was set to 5mW/cm2, and the exposure periods of accelerated weathering conditions on the specimens were set to 0, 282, 847, and 1412h. The radiation exposure periods of the weathering conditions for 0, 282, 847, and 1412h indicate the amount of ultraviolet accumulation for 0, 1, 3, and 5years, respectively. In the accelerated weathering test, the target specimens that completed each exposure phase were subjected to the hotbox test to analyze their thermal insulation performances. Consequently, the thermal insulation performance of the multi-layer thermal screen was estimated to degrade rapidly after approximately two years. In the accelerated weathering condition, a quadratic function model was used to calculate the expected service life, since it adequately described the variation in thermal insulation of the thermal screen according to time. The results showed that when the thermal insulation performance degraded by 5, 10, 20, and 30%, the expected service lives were 2.5, 3.3, 4.5, and 5.5years, respectively.

대류열전달은 겨울철 온실 열손실의 중요한 원인이 되며, 일반적으로 복사열에 의한 손실보다 더 크다. 스크린의 대류열전달계수를 자연상태에서 측정한 연구가 수행된 바는 있지만 상하면의 재질이 동일하고 공극이 없는 스크린에 대해서는 적용을 할 수 없는 방법이다. 이러한 재질의 스크린은 한국에서 많이 사용되고 있으나 대류열전달 특성을 파악하는데 많은 어려움이 있는 실정이다. 본 연구에서는 공극이 없는 3가지 종류의 스크린에 대해 대류열전달계수를 구하였으며, 계수를 산정하기 위하여 복사열수지 이론에 근거하여 산정방법을 개발하였다. 실험장치에 스크린을 설치하고 일사량, 장파복사량, 대기온도, 스크린 및 흑색천의 표면온도, 풍속 등을 측정하였다. 스크린의 표면온도와 주변온도의 차이에 따른 대류열전달계수를 산정하였다. 풍속이 거의 없는 상태에서 온도의 차이가 증가함에 따라 계수는 감소하는 것으로 나타났다.

온실에서 겨울철 야간에는 열손실을 줄이기 위한 목적으로, 여름철 주간에는 차광을 위한 목적으로 스크린을 사용하고 있다. 온실의 냉난방 에너지 절감효과에 큰 영향을 미치는 스크린의 장파복사 방사율과 흡수 율은 온실에 설치할 적절한 스크린을 선택하는데 있어서 중요한 요소가 되며 이러한 특성값들을 정확하게 측 정할 수 있는 방법이 필요하다. 외부 환경조건에서 스크린의 장파복사 특성의 측정과 관련된 연구가 일부 수 행된 바 있지만 모든 종류의 스크린에 적용할 수 있는 방법은 아니고 공극이 있는 스크린 자재에만 적용이 가능한 방법이다. 본 연구에서는 순복사계 및 야간복사계를 사용하여 온실 스크린의 장파복사 흡수량과 방사량을 측정하고, 방사율, 흡수율 및 투과율을 결정하는 새로운 방법을 제시하였다. 특성값의 측정은 공극이 0인 4가 지 종류의 스크린 자재에 대하여 수행하였다. 모든 자재가 장파복사 방사량이 흡수량보다 높게 나타났다. PE, LD-13, LD-15 and PH-2의 장파복사 방사율은 각각 0.439±0.020, 0.460±0.010, 0.454±0.004, and 0.499±0.006 범위로 나타났다.

In this study, we conducted the hot box tests to compare the changes in thermal insulation for the four types of multi-layer thermal screens by the used period after collecting them from the greenhouses in the field when they were replaced at the end of their usage. The main materials for these four types of multi-layer thermal screens were matt georgette, non-woven fabrics, polyethylene (PE) foam, chemical cotton, etc. These materials were differently combined for each multi-layer thermal screen. We built specimens (70×70 cm) for each of these multi-layer thermal screens and measured the temperature descending rate, heat transmission coefficient, and thermal resistance for each specimen through the hot box tests. With regard to the material combinations of multi-layer thermal screens, thermal insulation can be increased by applying a multi-layered PE foam. However, it is considered that the multilayered PE foam significantly less contributes to heat-retaining than chemical wool that forms an air-insulating layer inside multi-layer thermal screens. For the suitable heat-retaining performance of multi-layer thermal screens, basically, materials with the function of forming an air-insulating layer such as chemical cotton should be contained in multi-layer thermal screens. The temperature descending rate, heat transmission coefficient, and thermal resistance of multi-layer thermal screens were appropriately measured through the hot box tests designed in this study. However, in this study, we took into consideration only the four kinds of multi-layer thermal screens due to difficulties in collecting used multi-layer thermal screens. This is the results obtained with relatively few examples and it is the limit of this study. In the future, more cases should be investigated and supplemented through related research.

겨울철에 열손실을 줄이기 위해 많은 온실에서 보온커튼을 사용하고 있다. 그러나 적절한 보온커튼을 선택할 때 판단 자료로 활용할 수 있는 명확한 기준이 없는 실정이며 이를 위해서는 보온재의 보온 특성에 대한 정량적인 값이 필요하다. 본 연구에서는 BES를 사용하여 보온커튼의 관류열전달계수를 산정하는 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 일중 및 이중 PE필름 피복에 대한 관류열전달계수의 실험값을 사용하여 시뮬레이션 결과를 검증하였다. 검증된 모델을 사용하여 문헌에서 제시된 각종 열적 특성을 가진 보온커튼에 대한 관류열전달계수를 산정하고 비교분석하였다. 개발된 시뮬레이션 모델은 다양한 보온커튼의 관류열전달계수를 산정하는데 활용될 수 있을 것이며, 제시된 관류열전달계수는 보온커튼의 성능을 정량적으로 비교하는데 유용하게 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

온실보온을 위한 알루미늄반사단열재의 설치위치와 광택부의 설치방향에 따라 보온효과를 구명하고자 알루미늄반사재와 부직포를 조합하여 모듈을 구성하고, 모듈내 가열량을 각각 100W, 40W로 하여 2차에 걸쳐 처리 건구온도와 흑구온도, 상대습도를 재료의 조합에 따라 분석하였다. 1. 알루미늄반사재가 있는 경우가 부직포만 있는 경우보다 보온효율이 높았으며, 알루미늄을 두 층으로 하면 한 층으로 할 때보다 내부온도가 높았다. 알루미늄반사재를 한 층으로 설치할 때는 알루미늄반사재의 광택부분을 외부로 향하게 하는 것이 내부로 향하게 하는 것보다 모듈내 온도가 높았다. 알루미늄반사재를 두 층으로 할 때는 같은 방향으로 하는 것이 높게 나타났으며 이 경우 광택부를 둘 다 외향으로 배치하는 것이 보온효율이 더 높게 나타났다. 외기온도에 따라 모듈내 건구온도는 전 모듈에서 서서히 상승하며 그 변화의 크기는 외기온도의 변화보다 적었다. 2. 모듈내를 가열하지 않는 경우 모듈내 온도는 모듈간 온도차가 0.5℃를 넘지 않았으며 그 차이를 인정하기 어려웠다. 3. 모듈내의 흑구온도변화는 건구온도변화와 그 경향이 비슷하였다 흑구온도는 대체적으로 건구온도보다 높았으며, 그 경향은 알루미늄반사재광택부가 내향인 경우가 외향인 경우보다 더 강하게 나타났던 바 복사열영향이 큰 것으로 판단되었다. 모듈내 상대습도는 건구온도가 증가하면 비교적 직선적으로 하강하였다.