목표 : 난방에너지를 적게 사용하고 결로와 일액이 생기지 않도록 관리
환경관리 방법
→ 난방은 필요이상의 증산을 유도하여 습도를 낮추기 위해 더 많은 에너지를 사용하게 만듦
주의할 점
기존과 달라진 스크린 사용 방법
→ 스크린 위와 아래의 절대습도차(△AH)를 활용하여 온실 내 습도를 조절
→ 스크린을 완전히 닫으면 스크린 위아래 절대습도차(△AH)가 커져 습(humidity)이 스크린 사이의 작은 구멍으로 빠져나감
※ 직조스크린(air tight screen)을 사용할 경우에만 스크린을 닫은 상태에서도 습도 조절이 가능하며 보온다겹스크린은 스크린을 조금 열어야 함
스크린 및 천창 사용 방법
스크린을 닫은 상태에서 천창을 조금 열어 스크린 위의 절대습도(AH)를 낮추어 스크린 아래와 절대습도차를 크게 함(초저녁, 오전)
※ 난방에너지의 손실이 있음
스크린을 닫은 상태에서 천창도 닫아 스크린 위의 절대습도차(△AH)가 커지면 스크린 아래의 습(humidity)이 스크린을 통과함
(새벽, 늦은 저녁)
광이 강하여 (겨울 맑은 날 오전) 복사열에 의해 온실 온도는 충분히 상승하였으나 외부공기 온도가 낮은 경우 온실 측면 온도가 낮음
온실 측면 광 손실이 있더라도 측면 온도가 낮으면 결로의 원인이 됨.따라서 측면 커튼을 활용하여 단열성을 높이는 것이 온실 환경관리에 유리함
피복재 결로에 의한 온실 내 습도 제어
(스크린을 열였을 때의 피복재 결로)
(스크린을 닫았을 때의 피복재 결로)
(스크린 개수에 따른 갭 방법 - 1중 스크린 설치)
(스크린 개수에 따른 갭 방법 - 2중 스크린 설치)
※ 갭(gap) 활용 습도 제어 시 문제점
- 찬 바람이 작물의 생장점에 직접 닿아 저온 장애의 위험이 있음
- 온실 내 환경 수평 온도 불균형이 발생함
- 작물의 수직 온도차가 발생하여 팁번, 결로 피해 우려가 높아짐
스크린 사용 적정 개수
유리온실에 보온스크린을 1장 설치함.
유리의 U-value는 7W/m²·℃이고 에너지 스크린의 U-value는 6W/m²·℃, 온실과 외부의 온도차는 15℃이면 보온력은 54% 같은 에너지 스크린을 2장 사용 시 U-value 2.1W/m²·℃, 보온력은 70% 에너지 스크린을 3장 사용 시 U-value 1.5W/m²·℃, 보온력은 78%
※ 스크린 설치 개수가 증가함에 따라 보온력은 증가하나 점점 보온력의 증가 정도가 낮아짐
→ 스크린의 내구연한을 고려하여 난방비 절감 효율에 따라 스크린 개수를 정하여야 함
※ 일반적으로 중부, 남부 지역 적정 스크린 개수는 2장
스크린 선택 및 종류에 따른 설치 방법
※ 투광성이 높은 것을 아래쪽에 설치해야 오전에 스크린을 열을 때 찬공기가 작물에 직접 닿는 것을 예방할 수 있음
→ 스크린의 내구연한을 고려하여 난방비 절감 효율에 따라 스크린 개수를 정하여야 함
※ 일반적으로 중부, 남부 지역 적정 스크린 개수는 2장
기존과 달라진 스크린 사용 방법
→ 찬바람이 직접 식물체 생장점에 닿거나 온실 내 온도 불균형이 발생하였음
→ 작물 내 미세기후(식물체 잎 주변)가 효과적으로 제어되지 못함
천창 개폐 방법에 따른 온실 내 환경 영향
가. 풍향 반대창(lee side) 열음
→ 풍향 구역 온실 공기는 반대 구역보다 온도가 높음
→ 풍향 반대 쪽 구역은 생장점에 찬공기를 직접 맞을 위험이 높아짐
나. 풍향창(wind side) 열음
→ 풍향 구역 온실 공기는 반대 구역보다 온도가 낮음
→ 풍향쪽 구역은 생장점에 찬공기를 직접 맞을 위험이 높아짐
※ 온실 내부의 온도 및 습도차이가 크게 발생함
다. 양쪽 창을 열음(한쪽 창을 열때보다 창을 작게 열음)
라. 투명스크린을 닫은 상태에서 양쪽 창을 열음(한쪽 창을 열 때보다 창을 작게 열음)
※ 온실 내부의 온도 및 습도 차이가 가장 적게 발생하며 찬공기가 직접 작물에 닿지 않아 결로와 일액의 발생 위험이 감소함
대류난방(온풍난방)과 비교한 복사난방(온수난방)의 장점
→ 식물체 증산을 촉진시켜 미량원소 흡수에 도움이 되며, 결로 및 일액을 예방
※ 복사난방이 대류난방에 비해 온실 내 온도가 균일하고 온도의 상승과 하강이 비교적 부드럽게 변함
온수난방에서 파이프 온도에 따른 복사열과 대류열의 크기
※ Stefan-Bolzman 법칙에 의하면 온도가 높을수록 복사열의 비율이 증가
예시) 공기와 작물 온도가 18℃, 파이프 두께가 51mm 대류열과 복사열 발생 정도
※ 30℃에서 전체 에너지 중 복사열 비중은 32%였으나 75℃에서는 37%로 파이프의 온도가 높아질수록 복사에너지 비율이 높아지는 것을 볼 수 있음
파이프온도(℃) | 복사열(W/㎡) | 대류열(W/㎡) | 파이프 총에너지(W/㎡) |
---|---|---|---|
20 | 9.0 | 20 | 4.7 |
25 | 32.5 | 70 | 16.4 |
30 | 57.0 | 120 | 28.3 |
45 | 138.6 | 270 | 65.4 |
55 | 199.7 | 370 | 91.2 |
65 | 266.8 | 470 | 117.9 |
75 | 340.0 | 570 | 145.6 |
85 | 419.8 | 670 | 174.4 |
90 | 462.3 | 720 | 89.2 |
광량과 온도와의 관계
※ 광량이 낮아지면 평균온도도 따라서 내림
이산화탄소, 온도에 따른 광합성 속도
이산화탄소, 온도, 광량에 따른 광합성 속도
※ 온실 내 온도와 이산화탄소 농도는 광의 강도에 따라 조절
습도와 광합성과의 관계
→ 과도한 환기는 온실 내 습도를 떨어뜨리며 부가적으로 탄산시비의 효율성을 낮춤
→ 광이 강한 시기에는 온실 내 인공적으로 습도를 높이는 시설을 하여야 광합성 효율을 증가시킬 수 있음
높은 습도에 의해 기공 열림
식물 부하, 온도, 광량 관리
→ 온도가 높으면 식물의 호흡량이 증가하고 생육이 빨라져 동화산물 소비가 증가
→ 동화산물 소비 = 식물부하 + 온도
(광량은 낮으나 과일이 많으면 평균온도를 낮추거나 과일을 적과)
화방 | 100 | 200 | 400 | 800 | 1200 | 1600 | J/cm2/d |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2 | 18.5 | 18.7 | 19.3 | 20.4 | 21.5 | ||
3 | 17.4 | 17.7 | 18.3 | 19.6 | 20.8 | ||
4 | 16.5 | 16.8 | 17.2 | 18.2 | 19.2 | 20.1 | |
5 | 16.3 | 16.6 | 17.0 | 19.7 | 18.8 | 19.8 | |
6 | 16.0 | 16.3 | 16.7 | 17.6 | 18.6 | 19.5 | |
7 | 15.8 | 16.1 | 16.5 | 17.5 | 18.4 | 19.3 | |
8 | 15.5 | 15.8 | 16.2 | 17.2 | 18.1 | 19 | |
90 | 462.3 | 462.3 | 462.3 | 720 | 462.3 | 462.3 |
* 광량이 작아질수록, 화방 수가 증가할수록 평균온도는 내려감
잘못된 지하부 온도에 대한 상식
→ 그러나 복사에너지가 유입되지 않는 일몰 직후가 가장 높음
→ 지하부 온도가 높으면 근압(root pressure)이 높아짐
→ 높은 근압은 지상부의 온도 저하하면 일액이 발생
→ 일액은 모든 작물에서 지하부에는 근부를 썩게 만들어 시들음병 유발, 지상부에는 잿빛곰팡이병 등 곰팡이병을 유발
(강광기(6월) 일중 광량, 지하부, 공기온도 변화)
(약광기(2월) 일중 광량, 지하부, 공기온도 변화)
(일몰 직후 온실 내 근권 주변 온도)
근압에 의한 일액 발생 예방 방법
발생
지역 : 화성 / 시기 : 12월이상증상
지상부는 잿빛곰팡이, 잎곰팡이병, 점무늬병, 지하부는 시들음병 발생원인분석
- 겨울철 흐린 날은 비교적 따뜻한 날로 전체적으로 난방부하는 발생하지 않음
- 일출 후 온도도 완만하게 상승(시간 당 1℃ 정도 상승)하고 있음
- 그러나 주간 HD가 2 이하로 증산을 하지 못하고 있음
- 증산을 하지 못하면 Ca흡수율이 떨어져 세포가 약해지고 병해에 취약해짐
- 습도가 높은 상태가 지속되어 곰팡이병에 취약해짐
기술지도
- 겨울철 흐린 날 낮에는 난방과 환기를 동시에 시행하여 작물의 증산을 유도할 것
- 최소난방파이프 또는 유동팬을 이용하여 식물주변의 미세기후를 관리할 것
발생
지역 : 화성 / 시기 : 12월이상증상
지상부는 잿빛곰팡이, 잎곰팡이병, 점무늬병, 지하부는 시들음병 발생원인분석
- 수경재배로 광량제어를 하고 있으나 오전 환기가 없어 증산이 없는 상태에서 광량에 따라 관수가 되어 뿌리에 습해가 발생하였음
- 난방용량이 충분하지 못하여 해 뜨기 직전 온도가 떨어지고 있으며 난방설계가 잘못되어 온실내 온도차가 크게 발생하고 있음
- 일출 후 온도가 급상승(시간 당 3℃ 정도 상승)하여 잎에 결로가 발생하고 있음
- 난방은 대류난방으로 식물체보다 공기온도가 너무 높아 결로에 취약함
※ 낮은 야간습도(높은 HD)에도 불구하고 곰팡이병 발생이 많았던 것은 온실 내 환경이 불균일하고 온도변화가 컸기 때문임
기술지도
- 일출 후 온도가 급상승하지 못하게 환기를 철저히 할 것
- 구역별 온도편차 및 난방용량을 증가시킬 것(축열탱크)
- 온수난방 위주로 난방을 할 것
환경데이터 해석
→ 온실 내 수평온도차가 발생하지 않음
※ 수평온도차가 발생하는 것은 배관, 축열탱크 설계가 잘못된 것임
→ 온실의 난방설비가 적절하게 설계되었고 난방 용량도 충분함
(12월 초 맑은 날 온실 내 환경데이터)
온실 환경 관리 결과
발생
지역 : 논산 / 시기 : 6월환경
데이터 분석
기술지도
스크린을 활용하여 차광을 실시하자 엽온이 기온보다 내려가고 증산을 시작같은 방법으로 서술할 예정입니다.