전산유체역학을 이용한 한국형 첨단 디지털 연동 온실의 측고 높이에 따른 환기 효율성 분석 = Analysis of Ventilation Efficiency of Korean Advanced Multi-span Greenhouse with Computational Fluid Dynamics
저자
발행기관
학술지명
한국농공학회 학술대회초록집(Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference)
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발행연도
2020
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-주제어
자료형태
학술저널
수록면
158-158(1쪽)
제공처
국내 시설 농업은 연중 고품질의 농산물을 안정적으로 생산할 수 있는 장점으로 인하여 국내 시설재배면적 및 시설농업 생산액이 크게 증가하였다. 농산물 수요에 대한 증가와 ICT 기술 발전에 따라 시설 농업의 생산성 향상을 위하여 시설의 대형화에 대한 필요성이 대두되고 있다. 하지만 대형 시설물은 사계절이 뚜렷한 우리나라의 기후특성으로 인하여 막대한 냉난방 비용을 수반하고 있다. 특히 온실의 경우 얇은 피복으로 인하여 기상조건 변화에 민감하기 때문에 고온의 하절기 조건에서 온실 내부 온도 상승으로 인한 막대한 냉방 비용을 초래할 수 있다. 따라서 에너지 비용을 최소화 할 수 있는 자연환기를 통한 온실 내부 열의 효율적인 배출이 중요해지고 있다. 이에 높은 측고에 따른 부력환기와 넓은 천창 면적을 통한 풍력환기를 극대화할 수 있는 한국형 연동 온실이 제안되었지만 해당 온실의 환기 효율성에 대한 정량적 평가는 부족한 실정이다.
따라서, 본 연구에서는 한국형 연동 온실의 측고 높이에 따른 환기 효율성을 분석하기 위하여 전산유체역학 기법을 활용하였다. 시뮬레이션 모델 설계를 위하여 선행 연구의 검증된 경계조건을 참고하였으며, 완성된 모델의 신뢰도 검증을 위한 현장실험을 수행하였다. 시뮬레이션 모델의 분석 조건은 많은 환기량이 필요한 무더운 하절기를 대상으로 하였으며, 외부 풍속은 0.5, 1.5, 3.0 m/s를 대상으로 분석을 실시하였다. 대상 온실의 경우 측창이 설치되어 있지 않으며 천창만을 통한 환기가 이루어지는 구조를 갖기 때문에 유입구와 배기구가 동일한 특징을 갖고 있다. 따라서 대상 온실의 환기 효율성을 평가하기 위하여 천창을 통해 유입된 외부 공기가 실제로 온실 내부로 유입되는 내부 유입량을 산정하여 평가하였으며, 측고 높이에 따른 온실 전체 평균 온도 및 작물군 온도를 산정하였다. 그 결과 온실 내부로 실제로 유입되는 내부 유입량은 스팬 위치에 따라 큰 차이를 보였으며, 측고 높이가 높아질수록 온실 전체 평균 온도 및 작물군 온도는 지수적으로 감소하였다. 추가적으로 한국형 연동 온실에 대하여 온실 내부 유입량을 증가시키기 위한 개선안을 제안하였다. 그 결과 개선 모델에 따라 외부 공기의 온실 내부 유입량이 크게 증가 또는 감소할 수 있음을 확인하였다.
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