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(성균관대학교, 성균관대학교 일반대학원)

지도교수
최창현
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본 연구는 외부 풍속 및 풍향에 따른 Polyethylene Film 피복 단동온실(이하 PE온실)의 열손실에 미치는 영향을 분석하고자 하였고, 단동 PE온실 열손실 예측 모델을 개발하여 강풍지역 설치 단동 PE온실을 대상으로 난방부하 산정에 적용할 수 있는 열전달계수 산출식을 제시하고자 하였다. 세부적으로 3부분으로 나누어 연구를 수행하였고 그 내용은 다음과 같다.
우리나라 온실 열손실 분석용 기상환경 기초자료의 범위를 설정하고자 주요 온실 밀집지역의 기상환경을 조사하고 온실 설치 현황을 조사 및 분석하였고, 일정한 풍환경하에 온실 피복재 열손실을 분석하기 위하여 온실 열손실 분석용 소형 풍동을 제작하고 그 성능을 분석하였으며 모형온실을 적용하였을 때의 열손실량을 분석하였다. 또한 풍속 및 풍향에 따른 단동 PE온실의 피복겹수와 다개동 설치 온실에 따른 피복재 전열량을 측정하고 그에 따른 열손실량을 분석하였다.
주요 11개 해안지역 중 온실밀집지역을 선정하여 기상환경 및 온실방위를 조사 분석한 결과 온실 방향에 따라 열손실량이 달라질 수 있음에도 불구하고 경지정리 방향에 따라 일률적으로 온실 방향이 배치되어있는 것으로 파악되었다. 열손실분석용 풍동시험방법으로 풍속 및 풍향에 따른 단동 온실의 열손실량을 예측할 수 있었다. 겹피복 단동 PE온실 열손실을 분석한 결과 1중 피복시풍속이 증가함에 따라 각도에 따른 열손실량차이가 큰 것으로 분석되었으나 2중 피복과 3중 피복은 1중 피복 대비 차이가 크게 발생하지 않는 것으로 분석되었다. 단동 PE온실의 경우 피복 겹수에 따라 열손실량의 차이가 발생하므로 난방부하 산정 시 열손실량 가산량은 피복재에 따라 다르게 적용돼야 되는 것으로 판단된다. 본 연구는 3수준의 풍향각에 따른 단동 PE온실의 피복겹수와 각 면별, 총괄 열전달 계수를 예측 모델식으로 정리하였으며 평균 결정계수는 0.8898로 나타났다.
상기 수행된 세부연구를 바탕으로 총괄열전달계수를 산정함으로써 풍속에 따른 열전달계수 산출식을 개발하였으며 강풍지역 온실 설치 시 적용될 수 있을 것으로 기대한다.
#단동 온실 #Polyethylene Film #풍속 #풍향 #열전달계수

목차

  1. 제1장 서론 1
    1.1 연구배경 1
    1.2 연구목적 3
    제2장 문헌개요 4
    2.1 온실의 내외부 에너지평형 메커니즘 4
    2.1.1 피복재 전도열전달 특성 10
    2.1.2 피복재 대류열전달 특성 12
    2.1.3 피복재 복사열전달 특성 22
    2.2 가온온실의 열손실 분석 및 피복재 관류열전달 분석 선행연구 사례 25
    2.2.1 전열계수 고찰 사례 25
    2.2.2 핫박스 등 실내 실험연구 사례 28
    2.2.3 현장 온실 측정 및 검증 연구 사례 30
    2.3 풍환경에 따른 가온온실의 난방부하 분석 연구 사례 33
    제3장 온실 피복재 전열특성 분석을 위한 기상정보 및 온실방위 조사 35
    3.1 서언 35
    3.2 재료 및 방법 36
    3.2.1 온실밀집지역 선정 36
    3.2.2 기상자료 분석 38
    3.2.3 온실방위 분석 38
    3.3 온실밀집지역의 동계 기온 분석 39
    3.4 온실밀집지역의 동계 풍속 및 풍향 분석 41
    3.4.1 풍향분포 41
    3.4.2 풍속분포 45
    3.5 온실밀집지역의 온실 방위 분포 분석 47
    3.6 결론 및 요약 49
    제4장 단동 PE온실의 전열특성 분석을 위한 풍동실험방법 설계 51
    4.1 서언 51
    4.2 재료 및 방법 52
    4.2.1 소형풍동 설계 및 제작 52
    4.2.2 실험방법정립 54
    4.3 소형풍동의 성능 분석 56
    4.4 소형풍동을 이용한 단동 PE온실의 열손실 분석 59
    4.5 결론 및 요약 63
    제5장 대형풍동을 이용한 단동 PE온실 피복재의 전열특성 분석 64
    5.1 서언 64
    5.2 재료 및 방법 65
    5.2.1 풍동개요 65
    5.2.2 겹피복 단동 PE온실 모형설계 66
    5.2.3 다개동 단동 PE온실 모형설계 67
    5.2.4 풍동실험방법 68
    5.3 풍속 및 풍향에 따른 PE피복재의 전열특성 분석 69
    5.3.1 1겹피복 단동 PE온실의 전열특성 69
    5.3.2 2겹피복 단동 PE온실의 전열특성 72
    5.3.3 3겹피복 단동 PE온실의 전열특성 75
    5.3.4 다개동 단동 PE온실의 전열특성 78
    5.4 결론 및 요약 84
    제6장 외부 풍속 및 풍향에 따른 피복 단동 PE온실의 열손실 예측 모델 86
    6.1 연구방법 86
    6.2 풍향각에 따른 1중피복 단동 PE온실의 각 면별 열손실 예측 모델 88
    6.3 풍향각에 따른 2중피복 단동 PE온실의 각 면별 열손실 예측 모델 90
    6.4 풍향각에 따른 3중피복 단동 PE온실의 각 면별 열손실 예측 모델 92
    6.5 풍향각에 따른 단동 PE온실의 총괄열전달계수 예측 모델 94
    6.6 다개동 단동 PE온실의 열손실 예측모델 97
    6.7 풍향각도에 따른 단동 PE온실(1중, 2중, 3중)의 전열특성 분석 101
    6.8 결론 및 요약 102
    제7장 종합결론 및 요약 106
    ABSTRACT 119

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