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ISSN : 2288-0992(Print)
ISSN : 2288-100X(Online)
Protected Horticulture and Plant Factory Vol.24 No.3 pp.217-225
DOI : https://doi.org/10.12791/KSBEC.2015.24.3.217

Effect of Growing Part Following Local Heating for Cherry Tomato on Temperature Distribution of Crop and Fuel Consumption

Jin Kyung Kwon1*, Geum Chun Kang2, Jong Pil Moon2, Tae Seok Lee2, Su Jang Lee2
1Protected Horticulture Research Institute, NIHHS, RDA, Haman 637-812, Korea
2Energy & Environmental Engineering Division, NAAS, RDA, Jeonju 560-500, Korea
Corresponding author : cen55@korea.kr
August 24, 2015 September 7, 2015 September 10, 2015

Abstract

Local heating system providing hot air locally to growing parts including shoot apex and flower cluster which were temperature-sensitive organs of cherry tomato was developed to reduce energy consumption for greenhouse heating without decline of crop growth. Growing part following local heating system was composed of double duct distributer which connected inner and outer ducts with hot air heater and winder which moved ducts up and down following growing parts with plant growth. Growing part local heating system was compared with conventional bottom duct heating system with respect to distributions of air and leaf surface temperatures according to height, growth characteristics and energy consumption. By growing part local heating, air temperature around growing part was maintained 0.9~2.0°C higher than that of lower part of crop and leaf surface temperature was also stratified according to height. Investigations on crop growth characteristics and crop yield showed no statistically significant difference except for plant height between bottom duct heating and growing part local heating. As a result, the growing part local heating system consumed 23.7% less heating energy than the bottom duct heating system without decrease of crop yield.


방울토마토 생장부 추종 국소난방이 군락 온도분포 및 연료소비에 미치는 영향

권 진경1*, 강 금춘2, 문 종필2, 이 태석2, 이 수장2
1농촌진흥청 국립원예특작과학원 시설원예연구소
2농촌진흥청 국립농업과학원 에너지환경공학과

초록

본 연구에서는 동절기 시설원예 난방에너지 절감을 위 해 방울토마토의 온도민감부인 생장부를 추종하면서 난 방을 수행할 수 있는 국소난방 시스템을 개발하고자 하 였다. 방울토마토 생장부 추종형 국소난방시스템은 온실 하류로의 균일한 열분배를 위해 내/외부 덕트와 온풍난 방기를 연결하는 이중덕트 분배장치, 정식 후 작물 유인 에 따라 덕트를 토마토 줄기끝 생장점과 개화화방을 추 종하여 상하로 이동시키기 위한 권취장치 등으로 구성되 었다. 국소난방 시스템의 운용은 토마토 정식 직후에는 덕트를 작물 상부에 위치시키며 작물 생장에 따라 생장 부 국소난방과 차광 회피를 위해 덕트를 상하로 이동시 켰다.

방울토마토 수경재배 온실을 대상으로 생장부 국소난 방구와 관행의 바닥덕트 난방구에 대해 난방성능과 작물 생육 비교시험을 수행하였다. 그 결과 생장부 국소난방 구는 야간 난방시간에 작물 군락내 상부 기온이 하부에 비해 0.9~2.0°C 높으며, 바닥덕트 난방구에 비해 군락 상부 기온은 0.3~1.8°C 높고, 하부 기온은 1.4~1.8°C 낮 게 나타나 온도에 민감한 상부 생장부를 상대적 고온으 로 관리하고, 군락하부는 상대적 저온으로 관리 가능하 며, 관행 바닥덕트 난방구의 높이별 온도분포를 역전시 킬 수 있음을 확인하였다. 토마토 군락에 대한 적외선 열화상 측정을 통해 정식 직후부터 줄기내림 유인재배 기간에 걸쳐 생장부 국소난방구는 군락내에 높이별 엽온 의 온도성층화를 형성하여 생장부 추종 국소난방이 가능 함을 확인하였다. 난방방식별 작물생육 분석결과 초장을 제외한 나머지 항목은 유의적인 차이가 없었으며, 수확 량에서도 생장부 국소난방구가 초기 수량이 약간 우세하 였으나 총 수확량은 동일한 수준으로 나타났다. 온풍난 방비 경유소비량은 생장부 국소난방구가 군락의 높이별 최적 온도관리로 관행 바닥덕트 난방구에 비해 약 23.7% 절감되는 것으로 나타났다.

본 시스템은 길이 90m 온실에 대한 적용시험에서 열 분배 성능의 한계로 온실 상/하류간 온도편차가 발생하 였으며, 시스템 개선을 위해 내부덕트의 직경 또는 두께 상향, 열복사 억제 재질의 덕트 사용 등 열분배 성능 최 적화를 위한 추가연구가 필요한 것으로 판단되었다.


    Rural Development Administration
    PJ00852402
    PJ01137302

    서 론

    오늘날의 시설원예 농업은 상당한 자본과 기술투입을 요구할 뿐 아니라 가온재배 농가 경영비 중 광열비가 30~50%를 차지할 정도로 에너지소비산업으로 변모하고 있다. 국내 시설원예 전체 면적과 가온재배 면적은 2013 년 기준 각각 53,611ha, 16,177ha로 2000년의 52,189ha, 12,398ha에 비해 전체 면적의 정체에도 불구하고 가온재 배 면적의 비중은 꾸준히 증가해 왔다(MAFRA, 2014a, b). 국내 가온온실의 난방연료는 약 85%를 유류에 의존 하고 있어(MAFRA, 2014a, b) 국제유가의 변동에 취약 한 구조를 가지고 있으며 높은 광열비 비중은 시설농가 경영압박의 주요인으로 작용하고 있다.

    원예시설의 동절기 난방은 난방기를 이용하여 재배공 간 전체를 균일하게 가온하는 것을 원칙으로 하고 있으 며 이를 위해 순환팬(Yu 등, 2007)과 덕트(Nam과 Kim, 2009) 등을 활용하고 있으나 시설공간 전체를 공조대상 으로 하는 공간난방 방식은 과도한 난방에너지와 난방기 설치용량이 요구된다.

    한편 작물에 있어서 온도반응 특성은 각 기관에 따라 다르며 저온장해가 발생하는 임계온도 역시 기관에 따라 차이가 있다. 작물체에서 온도에 민감한 기관은 주로 세 포분열이 일어나는 줄기끝 생장점이나 뿌리 또는 꽃눈이 형성되는 개화부 등이며 하엽, 하부 줄기, 비대기 후기 의 과실 등은 저온에 의한 장해가 적은 것으로 알려져 있다. 국소난방 방식은 저온장해에 민감한 기관은 부분 적으로 집중가온하고 저온의 영향을 적게 받는 기관은 상대적 저온으로 관리함으로써 시설 전체 공간난방에 비 해 적은 에너지로 생육저하 없이 재배가 가능한 것으로 알려져 있다.

    종래의 작물체 국소난방 관련 연구는 대부분 근권부를 대상으로 하고 있으며(Morgan과 O’Haire, 1978; Gosselin과 Trudel, 1983; Lee 등, 2001: Kim 등, 2010) 생장부나 그 외의 기관을 대상으로 한 연구사례는 많지 않다. 생장부 국소냉난방 관련 연구는 촉성딸기의 온도 민감 기관인 크라운을 대상으로 한 국소난방 연구(Sato 와 Kitajima, 2010)와 사계성 딸기의 출뢰성 증진을 위 한 크라운 국소냉방 연구(Sone 등, 2005; Sone 등, 2007)등이 수행되었으며 촉성가지 재배에서 증수와 난방 비 절감을 위한 줄기부 국소가온 연구(Moriyama와 Oku, 2012)가 수행되었다. 토마토의 경우 저온에서 화분 임성의 불량으로 인한 착과율 저하가 발생할 수 있지만 (Picken, 1984) 적심 후에는 지온을 12°C로 유지하면 온 실 온도를 5°C로 낮춰도 수량에는 큰 영향이 없다는 보 고(Tanaka와 Yasui, 1986)도 있다. 토마토는 줄기끝 생 장점과 개화화방이 온도민감 기관으로 알려져 있으며 유 인 한계높이까지 재배한 완숙 토마토의 생장점과 개화화 방 부근을 고정 공기덕트로 국소난방하여 수량과 에너지 소비량을 분석한 연구(Kawasaki 등, 2010; Kawasaki 등, 2011)가 수행되었다.

    본 연구에서는 난방에너지 절감을 위해 유인성 작물인 방울토마토의 생장부(줄기끝 생장점 및 개화화방) 국소난 방에 적합한 난방시스템을 개발하고자 하였다. 이를 위해 토마토 정식 직후부터 줄기 신장에 따라 생장부를 추종 하며 국소난방을 수행할 수 있는 난방시스템을 설계, 제 작하였으며 재배 온실에 대한 적용시험을 수행하여 생장 부 추종 국소난방에 의한 작물군락 온도분포, 작물 생육 및 난방에너지 절감효과 등을 분석하였다.

    재료 및 방법

    1생장부 추종 국소난방시스템 설계 및 운용

    본 연구에서 방울토마토 생장부의 국소난방은 온풍난 방기에 연결된 공기덕트(두께 1mm, 폴리에틸렌 재질)를 이용하여 수행되었다. 농업용 비닐덕트는 하류로 갈수록 표면에서의 복사 및 대류 열전달에 의해 천공의 분사온 도가 감소하므로 하류방향의 열량 공급 균일화를 위해 Fig. 1과 같이 이중덕트 분배기를 제작하여 내부덕트와 외부덕트를 각각 연결하였다. 외부덕트는 직경이 300mm로 직경 10mm의 천공이 양측면에 뚫려있으며, 내부덕트는 직경 200mm로 천공이 없다. 외부덕트는 덕 트 판매시의 롤 상태에서 원주의 수직방향으로 천공한 후 롤을 풀어서 사용함으로써 하류방향으로의 천공간격 이 점진적으로 감소하도록 설계하였다. Fig. 2에는 외부 덕트의 하류방향으로의 표면 기공률 변화를 나타내었으 며 하류방향으로 기공률이 점진적으로 증가함으로써 하 류의 송풍량이 증가하도록 하였다. 롤을 풀었을 때 외부 덕트의 천공개수는 940개로 외부덕트의 단면적과 천공 의 총면적이 동일하도록 설계하였다. 내/외부덕트로 구성 된 이중덕트의 사용과 외부덕트의 하류방향 천공간격 감 소에 더해 외부덕트의 끝단에 직경 150mm의 원통형 배 기구를 설치하여 온실 상, 하류 간의 송풍열량 불균일을 최소화하고자 하였다. 국소난방용 덕트에서 내부덕트의 길이는 외부덕트 길이의 하류방향 1/4 및 3/4 지점에서 측정한 두 지점의 천공 분출온도차를 측정하여 결정하였 으며, 내부덕트의 길이가 외부덕트 길이의 2/3의 조건에 서 분출온도차가 2.5로 가장 작게 나타났다.

    한편 방울토마토는 유인성 작물로 줄기 신장과 함께 줄기끝 생장점과 개화화방이 상부로 이동한다. 본 연구 에서는 이와 같이 이동하는 생장부를 추종하면서 국소난 방을 수행하기 위해 Fig. 3과 같은 생장부 추종 국소난 방 시스템을 설계하였다. 공기덕트는 온실 중방에 설치 된 권취축에 매달리게 되며 권취축은 온실 측창개폐기를 이용한 권취기에 연결되어 있다. 작물의 생장과 더불어 권취기를 감거나 풂으로써 이중덕트는 상하 방향으로 이 동할 수 있으며 덕트의 상하이동을 용이하게 하기 위해 이중덕트 분배기는 주름관과 분지덕트로 온풍난방기에 연결되어 있다.

    작물 생장에 따른 본 시스템의 운용 예를 Fig. 4에 나 타내었다. 먼저 토마토 정식 직후에는 덕트의 온풍이 어 린 묘에 직접 분사되어 발생할 수 있는 위조를 방지하 기 위해 덕트를 작물 상부에 위치시켜 주로 복사열전달 에 의해 생장부가 가온되도록 하였다. 작물의 생장에 따 라 유인이 시작되면 덕트를 줄기끝 생장점과 개화화방이 있는 생장부 높이에 맞추어 분사 온풍에 의해 직접 가 온되도록 하였으며, 유인 한계높이(지면에서 180cm)와 덕트의 이동 한계높이는 동일하게 하였다. 덕트에 의한 차광을 최소화하기 위해 정식 직후에는 주간에 덕트를 온실중방까지 올린 후 야간 난방 시 내리며, 유인이 시 작되면 주간에 덕트를 베드 근처까지 내렸다가 야간 난 방 시 생장부 높이로 이동시켰다.

    2시험조건 및 측정항목

    Fig. 5에는 본 연구의 시험온실을 나타내었다. 온실은 충남 부여군 장암면 소재 방울토마토 수경재배 온실 (36o15’29”북, 126o52’43”동, 표고 9.0m)로 각 온실은 면 적 675m2, 동고 4.2m, 측고 2.4m, 폭 7.5m, 길이 90m 의 단동하우스이며 방향은 동서동에 가깝다. 온실은 폴 리에틸렌 필름으로 3중 피복되어 있으며 피복 내측의 다겹보온커튼은 야간 난방 시에만 전장하였다. 난방 시 험구는 관행의 바닥덕트 난방구와 생장부 추종 국소난방 구로 배치하였으며 동일규격의 단동온실 6개 동 중 북 쪽에서 2번째와 3번째 온실을 각각 해당 시험구로 선정 하였다. 재배 품종은 대추형 방울토마토인 ‘베타니티’로 상업 육묘장에서 생산된 묘를 구입하여 2014년 1월 24 일 재배베드의 암면큐브에 정식하였다. 1조식 좌우배분 으로 높이 1.8m 줄기내림 유인재배를 하였으며 수분처 리는 호박벌을 이용하였다.

    Fig. 6에는 시험구별 난방시스템 배치와 온습도 측정 지점을 나타내었다. 온실 내부에는 길이 85m의 재배베 드를 각 동당 3열씩 설치하였으며, 생장부 국소난방구는 전술한 이중덕트 3개를 온실 중방에 설치하고, 관행 바 닥덕트 난방구는 덕트 양측이 천공된 직경 200mm의 폴 리에틸렌 덕트 4개를 지면에 설치하였다. 바닥덕트 난방 구의 덕트는 시험온실 인근의 재배온실에서 사용하는 방 식으로 덕트 길이를 베드길이보다 약 15m 짧게 하고 끝 단을 개방하여 온실 하류쪽으로 열량공급을 증가시킨 방 식이다. 각 시험구의 덕트는 경유온풍난방기(BH-60, Bumhan Co., Korea)에 각각 연결하였으며 난방기 용량 은 70kW, 연료분사량은 8.15L/h이다. 난방기의 용량은 부여의 2.5% TAC온도, 온실 피복, 보온커튼 및 난방 설 정온도를 기준으로 계산한 76kW의 최대난방부하를 고 려하여 선정하였다. 각 난방기와 연료탱크 사이에는 유 량계(SSO-8, DS Water, Korea)를 설치하여 각 시험구의 난방연료 소비량을 측정하였다. 난방기 설정온도는 두 시험구 모두 정식 후 10일간은 뿌리활착을 위해 16°C, 이후 재배종료 시까지 14°C로 설정하였으며, 난방은 2014년 1월 24일 정식과 함께 개시하여 5월 17일에 최 종 종료되었다. 두 시험구 모두 베드의 슬라브 하부에 온수배관을 2줄씩 설치하여 근권 난방을 하였으며 경유 온수보일러의 온도를 30°C로 설정 시 근권부 온도는 약 16°C를 유지하는 것으로 나타났다.

    Fig. 6에 흑점으로 나타낸 온습도 센서(TR-72Ui, T&D, Japan)는 두 시험구 모두 베드 하류방향으로 베드 길이 1/4 및 3/4 지점의 외부덕트 천공에서 30cm 수평 이격한 군락내부에 높이 30, 100, 170cm의 3지점으로 설치하였으며, 베드 사이의 통로(높이 170cm) 및 온실 외부에도 설치하였다. 온풍난방기 제어용 온도센서는 재 배베드 길이 1/2지점에 설치하였으며 두 시험구 모두 제 어용 온도센서를 줄기끝 생장점에 최대한 가깝게 설치하 여 토마토 생육에 따라 생장부 높이에 맞추어 상부로 이동시켰다.

    Fig. 7에는 Fig. 3 및 6에 나타낸 시스템 설계 및 배 치안에 따라 방울토마토 생장부 추종 국소난방시스템 시 작기를 제작, 재배 온실에 설치하여 난방을 수행하고 있 는 상황을 보여준다. 국소난방용 이중덕트는 난방을 위 하여 권취기를 이용하여 방울 토마토 군락의 생장부 높 이로 이동시킨 상태이다.

    난방중인 야간의 토마토 군락의 온도분포 분석은 온도 센서에 의한 기온분석과 더불어 적외선 열화상카메라 (FLIR P-640, FLIR Systems, USA)를 이용한 군락 표면 온도 분석을 수행하였다. 열화상 이미지는 난방기 ONOFF 시간동안 2분 간격으로 저장하였으며 난방기 가 동시간의 1/2 경과 시점의 이미지를 군락 표면온도 이미 지로 사용하였다. 생육조사는 초장, 주경경, 5마디 길이, 엽장, 엽폭 및 엽록소함량을 측정하였으며 개화 특성으 로서 각 화방의 1번 꽃이 개화하는 간격 일수를 개화간 격으로 조사하였다. 수확량은 상품과를 대상으로 2014년 4월 7일5월 22일에 걸쳐 조사하였으며 이 기간은 외기 온이 낮아 난방이 적극적으로 이루어진 때로 정식 후 3 월 하순까지 개화한 7화방 정도에 해당한다. 생육조사는 베드를 3등분하여 상/중/하류에서 각각 3주씩 선정한 9 주를 대상으로 3반복 하였으며, 수확량은 약 2,000주씩 정식된 시험구별 각 온실의 전체 수확량을 조사하였다.

    결과 및 고찰

    1난방방법별 작물군락 온습도 분포

    생장부 추종 국소난방 시스템에 의한 온실 상류와 하 류간의 전반적 온도차를 비교하기 위해 국소난방구 온실 의 상/하류 통로에서 5분 간격으로 측정한 온도변화를 2014년 3월 5일 12시7일 12시에 대해 Fig. 8에 나타내 었다. 이 기간 중 외기온은 주간 최고 8.0°C, 야간 최저 -8.5°C로 나타났으며, 야간 난방시간 동안의 온실 통로의 온도는 상류에서 난방기 설정온도인 14°C보다 약 1.5°C 높고, 하류는 약 1.3°C 낮게 나타났다. 이와 같이 온실 상/하류간에 약 2.8°C의 온도편차가 발생한 이유는 본 국소난방 시스템을 90m 길이의 긴 단동온실에 적용했을 때의 시스템의 열분배 성능의 한계와 온풍난방기 제어용 온도센서를 온실 중간지점에 설치함으로써 발생하는 상/ 하류 간 열량공급의 시차가 복합적으로 작용했기 때문으 로 판단된다. 따라서 길이가 긴 온실의 적용을 위해 내 부덕트의 직경 또는 두께의 상향 등 열분배 성능 최적 화를 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단되었다.

    방울토마토 생장부 국소난방의 작물군락으로의 열분배 특성을 분석하기 위해 관행 바닥덕트 난방구와 생장부 국소난방구의 작물군락 높이별 온도분포 측정결과를 Fig. 9에 나타내었다. 표시기간은 Fig. 8과 동일하며 5분 간격 측정치의 1시간 평균값을 나타내었다. 바닥덕트 난 방구의 경우 야간 난방시간 동안 군락 높이별 온도는 그 차이가 작기는 하나 30, 100, 170cm 순으로 높게 나 타났으며 높이별 평균온도는 온실 상류에서 각각 15.4, 14.7, 14.2°C, 하류에서 각각 14.3, 13.3, 13.1°C로 나타 났다. 이는 덕트가 재배베드 아래의 지면에 위치하여 덕 트 표면의 복사열전달과 천공 분사온풍에 의한 가온이 군락 하부에서부터 진행되었기 때문으로 판단된다.

    생장부 국소난방구의 경우 야간 난방시간 동안 군락 높이별 온도분포는 바닥덕트 난방구와 반대의 경향을 나 타내었으며 이는 토마토 작물체의 줄기끝 생장점과 이중 덕트가 모두 약 160cm 높이에 위치하여 군락의 가온이 상부에서 하부의 순으로 이루어졌기 때문이다. 야간 난 방시간 동안 온실 상류의 30, 100, 170cm 높이의 평균 온도는 각각 14.0, 14.6, 16.0°C, 온실 하류는 각각 12.5, 12.8, 13.4°C로 측정되어 군락 상부 생장부는 군락 하부 에 비해 온실 상류에서 평균 2.0°C, 하류에서 평균 0.9°C 높게 유지되는 것으로 분석되었다. 또한 생장부 국소난방구의 군락상부(170cm)의 온도는 바닥덕트 난방 구에 비해 온실 상류에서 1.8°C, 하류에서 0.3°C 높게 유지된 반면 군락중부(100cm)의 온도는 상류에서 0.1°C, 하류에서 0.5°C 낮으며, 군락하부(30cm)의 온도는 상류 에서 1.4°C, 하류에서 1.8°C낮게 나타났다. 이상의 결과 에서 방울토마토 생장부 국소난방 시스템에 의해 작물군 락의 온도를 온도민감 기관인 줄기끝 생장점과 개화화방 부위를 상대적 고온으로 관리하고, 비대기 후기의 과실 과 하엽 등 민감하지 않는 부위는 상대적 저온으로 관 리할 수 있으며, 방울토마토의 각 기관의 온도감응도와 반대의 온도분포를 형성한 관행의 바닥덕트 난방의 높이 별 온도분포를 역전시킬 수 있음을 확인하였다.

    방울토마토 생장부 국소난방에서 온풍난방기의 고온건 조 온풍을 생장부에 직접 분사함으로써 발생할 수 있는 생장점과 개화화방의 위조 가능성 여부를 검토하기 위해 온실 상류의 작물군락 높이별 상대습도를 난방방식별로 분석하였으며 그 결과를 Fig. 10에 나타내었다. 야간 난 방시간 동안 작물군락의 높이별 상대습도 분포는 Fig. 9 에 나타낸 온도분포와 반대의 경향을 보여주며 30, 100, 170cm 높이에서 바닥덕트 난방구의 경우 각각 79.4, 83.5, 87.1%, 생장부 국소난방구의 경우 각각 84.7, 80.4, 76.6%의 상대습도 평균값을 나타났다. 결과적으로 재배 전과정에서 생장점과 개화화방의 위조는 발생하지 않았으며 이는 상대습도가 가장 낮을 것으로 예상되는 생장부 국소난방구의 170cm 높이에서의 상대습도도 야 간에 70~95%의 범위에서 평균 76.6%를 유지하였기 때 문으로 판단된다.

    난방방식에 따른 엽온 등 작물군락의 표면온도 분포를 분석하기 위해 야간 난방시간에 적외선 열화상 촬영을 수행하였으며 온실 상류의 군락에 대한 결과를 Fig. 11 에 나타내었다. 상단에는 정식 후 54일이 경과한 3월 18일의 실화상 이미지를 참고로 나타내었으며, 중간 및 하단의 열화상 사진은 정식 후 각각 14, 64일이 경과한 2월 6일 및 3월 28일의 측정결과이다. 정식 후 14일 경 과의 열화상 이미지를 보면 관행 바닥덕트 난방구는 재 배베드와 하엽의 표면은 높은 온도를 보이고 있으나 줄 기끝 생장점 부근의 온도는 약 14°C 정도의 상대적 저 온으로 나타났다. 반면 생장부 국소난방구는 생장점 상 부 5.0cm 정도에 위치한 이중덕트에 의해 생장부의 표 면 온도가 바닥덕트 난방구에 비해 1.0°C 이상 상대적으 로 높은 온도를 보였다. 하단의 정식 후 64일이 경과한 시점의 열화상 사진에서는 바닥덕트 난방구는 군락 하부 의 엽온이 상부에 비해 약간 높음을 볼 수 있으나 군락 전체의 높이별 온도차는 크지 않으며 덕트와 인접한 일 부 하엽의 엽온은 상당히 높게 나타났다. 반면 생장부 국소난방구에서는 작물군락 높이별 엽온의 구배가 뚜렷 이 나타났으며 줄기끝 생장점 부근의 엽온은 18°C 이상, 중간 높이에서는 16.5°C, 하엽부는 14°C 이하의 온도 성 층화가 발생하였다. 따라서 생장부 국소난방에 의해 군 락 내 높이별 기온차 뿐 아니라 엽온 등 군락 표면온도 의 구배도 확인할 수 있었으며 방울토마토 각 기관의 온도감응도에 대응할 수 있는 국소난방이 가능함을 확인 하였다.

    2난방방법별 작물생육 및 난방연료소비

    Table 1에는 난방방식별 작물생육의 분석결과를 나타 내었다. 초장을 제외한 주경경, 5마디 길이, 엽장, 엽폭, 엽록소함량, 개화간격에서는 유의적인 차이가 없었으며, 초장이 생장부 국소난방구에서 더 긴 것은 정식 후 생 육초기부터 생장부가 바닥덕트 난방구에 비해 상대적 고 온으로 관리되어 영향생장이 더 활성화된 때문으로 판단 되었다. 전체적으로 마디길이, 엽 크기, 개화간격은 생장 부 국소난방구가 약간 크고 빠르며, 엽록소함량은 바닥 덕트 난방구가 약간 높은 것으로 나타났다.

    Fig. 12에는 난방방법별 수확량을 2014년 4월 7일~5 월 22일에 대해 나타내었다. 두 시험구에서 해당기간동 안 각 온실당 총수확량은 생장부 국소난방구가 3,843kg/ 동, 바닥덕트 난방구가 3818.5kg/동으로 유의한 차이가 없었다. 4월 28일까지의 초기 수확량은 생장부 국소난방 구가 약 17% 우세하였으나 중, 후반기 이후 수확 종료 시까지 총수확량은 같은 수준으로 나타났다.

    2014년 1월 24일~5월 17일의 난방기간 동안의 연료소 비량과 난방비용을 온실 10a(1,000m2)당 환산값으로 나타 내면 Table 2와 같다. 총 경유소비량은 생장부 국소난방구 가 4,137L/10a로 관행 바닥덕트 난방구의 5,423L/10a 대비 약 23.7% 절감되는 것으로 나타났으며, 농업용 면세경유 가격기준 난방비용은 국소난방구가 바닥덕트 난방구 대비 1,157천원/10a의 비용절감이 가능한 것으로 분석되었다.

    Figure

    KSBEC-24-217_F1.gif

    Schematic of double duct distributer.

    KSBEC-24-217_F2.gif

    Porosity distribution of outer duct surface.

    KSBEC-24-217_F3.gif

    Schematic of the growing part following local heating sysyem.

    KSBEC-24-217_F4.gif

    Operation of the growing part followong local heating system according to plant growth.

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    Experimental greenhouse in Buyeo-gun.

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    Experimental setup and sensor installation.

    KSBEC-24-217_F7.gif

    Setup of the growing part following local heating system using heater, duct and duct moving device.

    KSBEC-24-217_F8.gif

    Temperature measurements at up and downstream passages and greenhouse outside.

    KSBEC-24-217_F9.gif

    Temperature distrivutions at greenhouse up and downstream according to heights of 0.3, 1.0 and 1.7m in crop and geating method.

    KSBEC-24-217_F10.gif

    Relative jumidity distributions at greenhouse upstream according to heights of 0.3, 1.0 and 1.7m in corp and heating method.

    KSBEC-24-217_F11.gif

    Visual and IF thermal images at grrenhouse upstream according to heating method and crop growth.

    KSBEC-24-217_F12.gif

    Fruit yield according to heating method.

    Table

    The growth characteristics of cherry tomato according to crop heating method.

    zMean separation within columns by Duncan s multiple range test at P=0.05

    Comparison of heating fuel consummption and cost according to heating method.

    zBased on fuel(tax free diesel) price of 900won/L

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