ICT 기반 동적 에너지 교환 시스템 설계를 위한 온실 내 작물을 고려한 BES 모델 설계 및 검증 = Design and validation of BES model considering crops in greenhouse for ICT-based dynamic energy exchange system design
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2020
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학술저널
수록면
77-77(1쪽)
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온실 및 건물이 독립적으로 운영될 경우, 최대 에너지 부하 (열/전기)를 감당하기 위한 에너지 공급시스템이 개별적으로 설치되어야 한다. 이 경우에는 온실과 건물에서 폐에너지 (잉여에너지)가 발생하게 되며, 에너지 효율적이지 못하다. 그러나 온실과 건물을 통합한 건물 통합 옥상온실의 경우, 건물에서 손실되는 잉여에너지를 작물 재배에 이용함으로써 에너지 효율을 극대화 할 수 있어 에너지 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 건물 내 에너지 설비의 용량을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 건물 통합 옥상온실의 에너지부하를 분석하고 에너지 소비를 최적화 할 수 있는 ICT 기반 동적 에너지 교환 시스템 설계기술 개발이 필요하나 국내기술 개발이 전무한 실정이다. 온실에 작물의 생산성과 품질은 실시간으로 변화하는 다양한 환경조건 (광환경, 토양수분, 실내 온습도, 주변 열환경 등)과 재배조건에 종속적이고 건물은 기상환경 및 내부에 위치하고 있는 사람, 사무기기, 조명 등에 의하여 내부 환경이 변화되기 때문에 실시간 변화를 반영할 수 있는 동적시뮬레이션 기법 (Building energy simulation, BES)을 이용한 에너지부하 평가가 필요하다. 특히, 온실의 적정 에너지설계를 위해서는 작물로부터 발생하는 열교환을 고려해야 할 필요가 있다. 실제 온실 내 유입된 에너지 중 상당 부분이 작물에 흡수되며 특히 주간에는 재배 작물의 종류 및 재식 밀도에 따라 약 20%에서 최대 75%까지 작물의 에너지 교환에 활용된다. 작물의 에너지 교환 모델은 현열 및 잠열을 포함하며 경험식에서는 다양한 설계 인자들을 고려하고 있다. 또한, 온실의 경우에는 골조율이 내부로 투과되는 일사량에 영향을 미치는 요인임에도 불구하고 이를 고려한 건물에너지 평가에 한계가 있었다. 이에 본 연구에서는 ICT 기반 실시간 에너지 교환이 가능한 건물 통합 옥상온실 모델 설계에 앞서 온실 내부에서의 골조와 작물 모델을 고려한 BES 모델의 설계와 검증을 수행하였다.
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