증발냉각을 이용한 원예시설 새로운 냉방시스템 개발

원예연구소

□ 여름철 고온기 원예시설의 주년 안정적 이용과 고품질 농산물 생산을 위하여 획기적인 냉방시스템 개발이 필요합니다.

○ 여름철 시설재배시 극한 고온으로 인하여 고품질 농산물 생산이 어려워 대부분 휴작하고 있음

○ 일부 냉방시스템이 설치된 농가는 과다한 설치비 및 운영비와 낮은 냉방효율 등의 문제로 적극적으로 이용하지 못하고 있는 실정, 온도상승을 억제하기 위한 수단으로 강제 환기와 차광 등이 있으나 여름철 고온다습한 기상조건하에서는 효율성이 떨어져 작물이 생육하기에 알맞은 온도로 유지하기가 어려운 실정임

□ 원예연구소는 여름철 고온기 지하수를 이용한 효율적인 냉방시스템 개발에 성공하였습니다.

○ 개발된 시스템은 기화열을 이용하는 증발냉각 방식

○ 냉방효율이 높아 자연환기방식 시설에 비하여 5～6℃ 낮음

○ 설치비가 1만원～1.5만원/평으로 기존방식에 비하여 30%수준

○ 작물의 생산성 및 상품성 15～25%향상

□ 개발된 냉방시스템의 구조 및 효과는 다음과 같습니다.

○ 미스트 노즐과 환기팬을 이용하여 증발 냉각된 공기를 온실측창면   전체에 걸쳐 균일하게 공급할 수 있는 시스템으로 환기팬에 의해 온실 측면으로부터 유입된 차가운 공기가 온실곡부 천창으로 자연환기 되도록 설계하였다.

○ 분무실 구조 : 온실 측창면 전길이에 걸쳐 파이프를 이용하여 높이 180cm, 폭 30cm 크기의 분무실 프레임을 설치하고 플라스틱 필름으로 피복한다. 분무실 내부는 플라스틱 필름에 의해 폭이 25cm, 5cm인 두 개의 공간으로 분리되어 있고 하단부는 공기가 통과할 수 있도록 트여 있다.

○ 분무노즐 설치 : 폭 25cm 공간의 하단부에 온실 길이방향으로 물을 공급하는 급수관을 설치하고, 급수관에는 60cm 간격으로 노즐을 부착하여 위쪽으로 미스트가 분무되도록 한다.

○ 순환팬 및 공기 유입구 설치 : 온실 외측 분무실벽에 480cm 간격으로 환기팬(풍량 75㎥/min)을 설치하고 온실 내측 분무실벽 상단부에는 직경 5cm의 구멍을 뚫어 온실로 냉기가 유입되도록 한다. 환기팬에 의해 유입된 공기는 먼저 위쪽으로 분사되는 미스트의 방향과 반대방향으로 흐르다가 분무실 하단부에서 흐름이 바뀌어 위쪽으로 흘러 직경 5cm의 구멍을 통해 온실 내부로 유입된다.

○ 냉각수 순환 설비 : 분무실 하단부에는 노즐로부터 분사된 후 증발되지 않은 미스트를 회수하기 위해 직조 필름을 경사지게 설치하여 배수로를 만든다. 배수로를 통해 온실 밖에 매설된 탱크로 회수하여 펌프에 의해 다시 급수관으로 공급되도록 한다.

냉방시스템 모형도                   연동시설내 공기흐름도

그림 1. 냉방시스템 모형도 및 공기흐름도

분무실 내벽         분무실 내부        분무실 외벽

그림 2. 냉방시스템 설치 전경

○ 개발 냉방시스템의 냉방 및 증수효과

냉방구                     무냉방구

그림 3. 온실내 기온분포

- 최고기온은 32℃로 무냉방에 비하여 약 4℃ 낮음

-  상대습도는 70%수준(냉방처리)으로 45%(무냉방처리)보다 작물생육에 적정 범위유지 가능

그림 4. 기온 및 상대습도 변화

- 오이 수량 및 고온피해정도

(수확기간 : ’04. 7.15～8.10)

처리	총수량 (kg/10a)	상품수량 (kg/10a)	상품률 (%)	고온피해정도z (%)
냉방처리	3,144	2,493	79.3	0.4
무냉방처리	2,950	1,976	67.0	14.2

z일소에 의한 순멎이 비율