온실의 보온력 향상 기술 .

온실의 보온력 향상 기술
		기관 : 원예연구소
		성명 : 전희
		전화 : 051-602-2134
	1. 광 투과율 극대화
	시설의 보온성을 극대화시키기 위해서는 시설이 설치된 지역이나 영농 여건에 따라 여러 가지 방법을 사용할 수가 있다. 그러나 무엇보다 먼저 해결해야 할 요인은 햇빛을 가능한 시설 내부로 많이 유입시키는 것이 필요하다. 이것은 단순히 열효율을 높이는 문제가 아니고 자연 상태에서 주어진 에너지를 최대한 활용한다는 차원에서 고려되어야 하는 부분으로서 시설 내부로 태양에서 방사된 에너지를 많이 들어오게 한다는 의미이다.
	가. 시설의 설치방향 조절
	단동에서는 동서로 길이 방향을 유지하는 것이 가온을 하는 겨울철과 초봄(초가을)에 남북으로 유지하는 것 보다 5~13% 정도 광 투과율이 높다. 그러나 연동에서는 남북으로 유지하는 것이 아침과 저녁에 투광량이 많아져서 온도 상승이 빠르고 작물의 광합성 이용률도 높기 때문에 유리하다.
	표 1. 시설의 형태와 설치 방향에 다른 광투과율
	계절 단 동 연 동(S형) 남북동 동서동 남북동 동서동 S형 (30°) A형 (15°) S형 (30°) A형 (15°) 지붕경사각 지붕경사각 15° 30° 15° 30° 겨울 초봄(초겨울) 봄 (초가을) 여름 71% 76 80 83 71 76 82 83 84 80 73 74 83 80 75 77 65 70 76 82 65 71 77 82 62 67 74 78 75 74 73 75
	주) S형: 양지붕형, A형: 아치형, 지붕경사각: 15°, 30°
	나. 골조율을 낮게 시공
	시설의 골조율은 평면도에서 나타난 상면적에 대한 골조 면적의 비율로 구성된다. 따라서 가급적이면 단면계수가 큰 골조로 간격을 넓게 설치하는 것이 광 투과율을 높게 한다. 일반적으로 아치형 시설은 하나의 연결된 구조물로 기둥과 서까래를 구성하므로 양지붕형 시설보다 골조율이 낮다. 시설에서 내부장치를 제외하고 순수한 골조를 보면 고강도 경량형 홈통과 알루미늄 합금으로 가벼우면서 강도가 강한 고정재로 지붕이 구성된 벤로온실이 비교적 구조물의 폭이 넓은 H형강, C형강 등으로 지붕이 구성된 양지붕형보다 골조율이 낮다.
	다. 광투과율이 높은 피복자재 사용
	피복자재는 투명도의 차이로 광 투과율이 다르게 나타난다. 비닐하우스에서 많이 이용하는 연질필름으로는 PVC, EVA, PE 순서로 광 투과율이 높다. 그러나 온실에서의 여러 가지 차광요인으로 투광률은 그 보다 낮은 수준이다.
	표 2. 시설유형별 골조율, 광 투과율, 환기면적률
	시설유형 골조율(%) 광 투과율(%)* 환기면적률(%)** 유리온실(양지붕형) 유리온실(벤로형) 경질온실 비닐하우스 18-20 10-12 13-15 8-10 65-70 70-72 65-67 60-65 25-30 10-15 25-30 20-25
	주) * 광 투과율은 피복자재 및 기타 부대장치에 의한 차광률을 고려한 것임 ** 환기면적률은 전체 표면적에 대한 환기창의 비율임
	라. 방적성이 우수한 피복자재 사용
	비닐하우스 내외 온도 차이로 내부의 습공기가 응축되어 피복자재에 물방울이 형성되면, 투광률을 떨어뜨려 햇빛의 유입을 억제하고 다습하여 병 발생도 많게 한다. 이러한 물방울을 빨리 흘러내리게 하는 방적성은 일반적으로 농업용 필름에 지방산에스테르 계통의 계면활성제를 첨가하는 방법을 이용한다. 피복자재 중 유리가 친수성이 우수하여 방적성이 우수하다. 비닐하우스에서 환기닥트를 이용하여 찬 공기와 더운 공기를 서서히 만나게 하면 기온을 적절하게 유지하면서 효과적으로 환기를 실시할 수가 있다.
	표 3. 연질 피복자재 종류별 물방울에 대한 방적성
	피복자재 수적량 (mL·100m-2) 무적(無滴)상태 투광율(%) 유적(有滴)상태 투광율 (%) PE필름 EVA필름 직조필름 2.51 2.45 0.55 88 89 80 80 79 77
	마. 오염이 적은 피복자재 사용
	유리는 보통 20년 정도의 수명을 가지는데 피복자재 가운데 오염이 가장 적고 오염이 되더라도 옥살아세트산이나 시중의 세정제 등으로 세척이 용이하다. 플라스틱 소재로는 직조필름 등이 비교적 오염이 적고, PVC나 EVA가 오염이 심한 편이다.
	표 4. 연질 피복자재 종류별 먼지에 대한 방진성
	피복자재 피복 후 경과일수 (일) 먼지부착량 (mg·m-2) 광투과율 (%) PE필름 0 89 180 351 - 48.5 49.9 52.4 71.1 60.1 57.5 53.7 EVA필름 0 89 180 351 - 49.7 52.2 56.5 73.6 62.4 58.9 54.8 직조필름 0 89 180 351 - 48.8 49.1 50.4 65.4 55.7 54.5 53.1
	2. 피복자재 열관류의 최소화
	가. 열관류율이 적은 피복자재 사용
	피복자재나 골조자재의 표면을 통하여 빠져나가는 열은 두 가지 열전달 특성을 가지고 있다. 하나는 자재의 고유 열전도도(단위: kcal·m-2·hr-1·℃-1)로서 이것은 물체의 길이에 반비례하므로 높고 두께가 얇을수록 열이 잘 빠져간다. 불투명한 골조자재에서 열이 빠져나갈 때는 주로 열전도의 특성을 가진다. 다른 하나는 열관류율(단위: kcal·m-2·hr-1·℃-1)로서 피복자재와 같은 투명한 물체의 일정한 면적에서 빠져나가는 열의 특성을 설명하는데 사용한다. 시설 표면적은 대부분 피복자재로 덮여 있으므로 열관류율이 작을수록 보온성은 우수하다.
	나. 장파투과율이 낮은 피복자재 사용
	플라스틱 자재로는 PVC의 장파투과율이 25~45% 정도로서 보온성이 우수하다. 이러한 PVC는 내한성이 다소 떨어지고 먼지가 잘 묻는 특성 때문에 국내에서는 남부지방을 중심으로 무가온 재배에서 내부 피복용으로 이용되고 있다. 최근에는 소각이나 매립할 경우 환경부담이 큰 PVC를 대체할 PO계 필름이 개발되어 보급되고 있다.
	표 5. 보온 피복방법에 따른 열관류율
	피복방법 피복자재(시설) 열관류율 (kcal·m-2·hr-1·℃-1) 유리단층 피복대비 단 일 고정피복    유리온실    비닐하우스 5.0 5.5 1.00 1.10 이 중 고정피복    유리, 염화비닐필름    폴리에틸렌필름 3.0 3.3 0.60 0.66 이 층 보온커튼    폴리에틸렌필름(이중)    폴리에틸렌필름+알미늄증착필름    폴리에틸렌필름+ 알미늄증착폴리에틸렌필름 2.8 1.8 1.8 0.56 0.36 0.36 외부피복 (개폐)    다겹보온자재     (부직포2+화학솜+폴리폼) 1.0 0.29
	3. 시설 틈새 환기전열의 최소화
	창, 출입문, 기타 연결 부위에서 생기는 틈새를 철저히 밀폐시킨다. 시설에서 틈새는 환기 및 피복자재와 구조물의 연결을 위하여 조금씩 생기게 마련이다. 일반적으로 표면적 전체를 한꺼번에 피복하는 아치형 비닐하우스가 유리온실과 같은 양지붕형 시설보다 밀폐 시 환기 횟수가 적어 보온이 잘 된다. 그리고 천창, 측창 및 출입문과 같이 수시로 개폐가 이루어지는 부위는 밀폐를 철저히 하여 보온성을 높인다.
	표 9. 시설유형별 밀폐시 환기횟수와 유류소모량 비교
	시설유형 밀폐시 환기횟수 (회·hr-1) 유류소모량 (L·m-2) 유류소모지수 (PE하우스기준) 유리온실 PC온실 PET온실 PE하우스 1.57 1.98 2.05 0.53 8.7 9.1 9.3 7.5 116 121 124 100
	4. 가온 난방공간 최소화
	가. 과채류의 생육정도에 따라 보온커튼의 높이를 조절한다.
	시설에서 재배하는 작물의 키와 작업성을 고려하여 보온커튼의 설치 높이를 결정하게 된다. 고추, 오이, 토마토, 멜론과 같은 과채류는 생육 초기에는 비교적 낮은 높이에 커튼을 설치할 수 있으므로 밤에 가온에 필요한 공간을 최소화할 수 있어 난방비를 30~40% 정도 절감할 수 있다.
	나. 분화류와 같이 키가 작은 작물은 시설내 터널을 설치하여 내부만 가온한다.
	난류, 칼랑코에 등과 같이 시설에서도 비교적 적은 생육 공간을 차지하는 작물의 야간 보온관리에서는 터널과 같은 적은 공간만 효율적으로 관리하면 난방비를 45~50% 정도 절감할 수 있다.
	5. 북쪽 벽면 반사필름 설치
	시설의 북쪽에 알루미늄 필름처럼 반사율이 큰 자재로 고정식 수직커튼을 부착하고 작업실을 설치한다. 겨울철에 시설에서 북측 벽면을 통하여 햇빛이 빠져나가므로 북측 벽면에 광 반사가 잘되는 알루미늄 필름을 고정, 부착하면 광 이용률을 높일 수 있다. 이때 공기층이 두꺼워 보온성이 우수한 화학솜이나 발포폴리에칠렌(폴리폼)과 같은 보온자재를 내구성이 우수한 미니마트(직조섬유)나 연질필름(두께 0.15mm 이상)으로 조성된 다겹의 보온자재로 벽면을 덮으면 보온성을 강화시킬 수가 있다. 또한 유인자재나 수확자재를 놓아두거나 간단한 작업실을 설치하면 북쪽의 찬 공기를 완충시키는 역할을 할 수가 있다.
	참 고 문 헌
	최영하 외. 2005. 고유가시대 시설재배 에너지절감 기술. 25~34.