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시설농작물 생장점 부분난방 시스템

동절기 시설원예 난방에너지 절감을 위해 방울토마토의 온도민감부인 생장부를 추종하면서 난방을 수행 할 수 있는 국소난방 시스템을 농촌진흥청 국립농업과학원에서 개발하였다. 방울토마토 생장부 추종형 국소난방시스템은 온실하류로의 균일한 열분배를 위해 내/외부 덕트와 온풍난방기를 연결하는 이중덕트 분배장치, 정식 후 작물 유인에 따라 덕트를 토마토 줄기끝 생장점과 개화화방을 추종하여 상하로 이동 시키기 위한 권취장치 등으로 구성되는데 생장점 추종형 온풍/온수 덕트를 자세히 알아본다.

  • 국립농업과학원
  • 2016 년
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시나리오

1. 생장점 추종형 부분난방 개선시스템 소개
 시설원예 농가의 경영비 중 30∼50%를 차지하는 겨울철 난방비는 농가 경영에 큰 부담이 되는 부분인데요. 이를 개선하기 위해 공간 전체가 아닌 온도에 민감한 작물의 생장점을 부분 난방해 난방비를 절약할 수 있는‘생장점 추종형 부분난방 개선시스템’이 개발되었습니다. 겨울철 농가 부담을 한층 덜어줄 ‘에너지 생장점 추종형 부분난방 개선시스템’에 대해 자세히 알아봅니다. 

 

2. 개선시스템 설계
 생장점 추종형 부분 난방시스템은 크게 온수보일러, 온도 및 덕트 제어장치, 생장점 추종형 방열덕트로 구성되어 있습니다. 이 중 작물에 직접 영향을 미치는 생장점 추종형 방열덕트는 권취모터, 권취축, 안내레일, 권취드럼, 예인줄로 제작되어 방열덕트가 상하 자유롭게 이동하며, 제어장치의 자동스위치로 작동됩니다.


<인터뷰 : 문종필박사 / 국립농업과학원>
“생장점 추종형 부분 난방 시스템은 온수덕트와 송풍팬을 혼합한 형식으로 덕트 내부에는 온수배관이 설치되어 있는데 온수보일러에서 데워진 물이 온수배관을 타고 흐르면서 베드의 시작부분에서 끝부분까지 온도가 균일하게 유지될 수 있도록 하는 시스템입니다. 또한 방열덕트를 생장점 부근에 위치할 수 있도록 자동조절이 가능하며, 송풍팬과 토출구를 이용하여 덕트 내부에 형성된 온풍을 생장부에 부분난방이 되도록 설계되어 있습니다.”


3. 현장적용을 위한 개선시스템 현장적용시험
 생장점 추종형 부분난방 시스템은 그림과 같이 토마토의 정식기, 생장기, 수확기에 따라 생장점을 추종하여 부분난방하는 시스템으로서 현장적용효과를 시험하기 위해 시스템을 설치하고 온습도 계측 센서를 설치한 다음 연료소비량 계측 및 방열덕트의 방열량 계산을 위하여 온수보일러 적산유량계, 온수배관 입·출구 온도센서, 배관유량계를 설치하였습니다. 그리고, 부분난방시스템에 의한 온습도 환경조절을 분석하기 위해 외부온습도, 온실내부(입구, 중간, 말단 생장부)온습도, 온실중앙부 온습도 센서를 설치하였습니다.


4. 현장적용 결과
 생장점 추종형 부분난방 시스템을 현장에 설치하여 시험한  결과, 방울토마토 온실 560m² (170평)에 보일러의 온수온도를 65°C로 설정하여 온실내부 야간 온도를  10~12°C가 유지하도록 하였을 때, 생장점부근의 야간온도는 9~12°C로 온실 내 야간온도 8~11°C도 보다 1°C 높았습니다. 또한 야간, 생장점부근의 습도는 85%로 온실 내 습도 90%보다 5%정도 낮은 것으로 나타났습니다.


<인터뷰 : 문종필박사 / 국립농업과학원>
“생장점 추종형 부분난방시스템 설치결과 수량은 1,344kg으로 관행보다 3%정도 증수되었으며, 난방비는 32%가 절감되었습니다.” 


 앞으로 온실에서 작물을 재배하는 농가에게 겨울철 난방비를 절약하고, 수확량은 늘어나게 해줄 ‘생장점 추종형 부분난방시스템’이 많이 보급되어 농가소득 증대에 큰 보탬이 되길 기대합니다.