CFD기법을 통한 간척지 환경조건에서의 연동형 온실의 자연 환기율 평가 = Assessment of Naturally Ventilation Efficiency of Multi-span Greenhouses under Environmental Conditions of Reclaimed Lands using CFD technique
저자
발행기관
학술지명
한국농공학회 학술대회초록집(Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference)
권호사항
발행연도
2015
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
149-149(1쪽)
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우리나라의 온실은 대부분 단동형 온실(약 73%)이지만 연중 안정된 고품질의 농산물을 대량 생산하기 위해 연동형 온실이 증가하고 있는 추세이다. 이에 맞춰 최근 정부에서는 국내간척지 12지구에 첨단수출 원예단지 등 대규모시설농업 단지 조성 계획을 고시하였다. 간척지에서의 풍환경은 내륙에 비해 지형상의 장애가 적어 풍향이 일정하고 풍속이 큰 특징을 가지고 있어 기존의 내륙 설치 온실과는 다른 설계기준이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 간척지입지 온실의 설계 기준을 제시하기 위해 CFD 시뮬레이션을 이용하여 온실 형태, 환기방식, 연동수에 따라서 간척지 풍환경 특성이 고려된 연동형 온실의 자연환기 효율성을 분석하였다. 본 연구에서는 대표적인 연동형 온실인 벤로형, 와이드스판형, 1-2W형 온실에 대해 환기율을 분석하였다. 이에 대한 시뮬레이션 모델 설계는 Ha(2015)에 의한 검증 결과를 토대로 온실 내부의 격자사이즈는 0.2m, 난류모델은 RNG k- ε 모델로 선정하였으며, 국내의 대표 간척지의 기상 환경 분석을 통해 풍속 1m/s, 2.5m/s, 5.5m/s를 기준풍속으로 선정하였다. 이를 바탕으로 ESDU프로그램을 통해 풍속 및 난류 프로파일을 설계한 뒤 시뮬레이션의 경계 조건으로 설계하였다. 설계된 CFD 모델을 바탕으로 질량교체환기율(Mass flow rate), 추적가스환기율(Tracer gas decay rate) 방법을 이용하여 자연환기율을 산정하였고 이를 열평형 방정을 통해 산정된 필요환기량 값과 비교·분석하였다. 간척지 입지 연동형 온실의 자연환기율을 분석한 결과, 연동수가 증가함에 따라 MFR 환기율과 TGD 환기율 모두 감소되는 결과가 나왔으며 풍속이 1m/s, 2.5m/s, 5.5m/s로 증가함에 따라 환기율이 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 온실 내부의 구역별로 산정된 추적가스환 기율을 통해 풍환경과 환기 방식에 따른 환기 원활구역과 정체구역을 판단하였다. 온실의 형태별 비교 결과 환기율은 벤로형, 1-2W형, 와이드스판형 순서로 벤로형 온실이 가장 높게 산정되었다. 환기방식에 따라 비교하기 위해 추적가스법으로 산정된 벤로형 8연동 온실(풍속 1m/s, 풍향 90°)의 환기율을 예로 살펴보면, 측창환기를 기준으로 측·천창환기 방식은 약 3.8배, 천창환기는 약 0.5배로 산정되었다. 필요환기량 충족여부 평가 결과, 풍향이 90°, 측창환기시 벤로형 온실의 경우 온실 내·외기의 차를 4℃로 유지하기 위해서 2연동 온실은 2.5m/s와 5.5m/s일 때 질량교체환 기율이 필요환기량을 만족하였고, 8연동 온실은 5.5m/s 이상일 때 필요환기량을 충족하는 분석되었다. 본 연구의 결과들은 환기 설계 기준 및 환기 운영 기준의 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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