컨테이너형 스마트 팜의 재배 환경 개선을 위한 환기 효율 평가 (Estimation of Ventilation Efficiency to Improve Growing Conditions in Container Smart Farms)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 44권 / 11호 / 873 ~ 879페이지
· 저자명 : 황해성, 이성호, 한승호

초록

스마트 팜은 작물의 재배 시설에 ICT를 접목하여 원격·자동으로 재배 환경을 적정하게 유지·관리할 수 있는 농장으로, 인삼 및 백수오 등과 같은 기능성 작물의 경제적인 재배를 위해 컨테이너형 스마트 팜의 요구가 커지고 있다. 컨테이너형 스마트 팜은 수직형 다단식 재배 선반을 이용하며, 기능성 작물을 고밀도로 단기간 재배함으로써 재배 공간의 효율화가 가능하다. 이를 위하여 수직형 다단식 재배 선반의 높이별 일정한 환경 조건의 구현과 국부적 위치별 환기의 정량적 평가의 지표가 되는 공기 연령(age-of-air)에 대한 평가가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 기능성 작물 중 하나인 새싹 삼(sprout ginseng) 재배 환경 개선을 위하여, 양쪽 벽면에 4단 재배 모듈 선반과 입구 벽면에 CO2 주입 장치 및 공기 흡기구가 설치된 컨테이너형 스마트 팜을 대상으로 전산 유동 해석을 수행하였다. 아울러 CO2 농도, 공기 연령 지표인 LMA(local mean age-of-air) 그리고 각각의 표준 편차를 고려한 공기 흡기구 위치를 최적화하였다. 공기 흡기구의 위치 576mm에서의 최적해는 초기 조건 및 사례 연구의 결과 대비 CO2 농도, CO2 농도의 표준 편차 그리고 LMA에서 큰 차이가 없으나, LMA 표준 편차는 126에서 26으로 큰 폭의 개선이 이루어졌다.

영어초록

Smart farms are crop cultivation facilities, wherein cultivation environments can be maintained and managed remotely and automatically by applying ICT. Recently, the demand for container smart farms has been growing for the economical cultivation of functional crops such as ginseng and baeksuo. Container smart farms entailing vertical multi-stage cultivation shelves can considerably increase the efficiency of cultivation spaces by cultivating functional crops at high density for a short duration. To realize this, the age-of-air of the farm should be evaluated, which can be employed as an index for the quantitative evaluation of ventilation efficiency and the implementation of constant environmental conditions corresponding to the heights of vertical multi-stage cultivation shelves. In the present study, the ventilation efficiency of a container smart farm was estimated via a CFD analysis to improve the growing conditions for the sprout ginseng. The CFD analysis was conducted for the container smart farm with vertical four-stage cultivation shelves; further, CO2 density, local mean age-of-air (LMA), and their standard deviations corresponding to the height of an intake ventilation system were considered. The results demonstrated that, when the height of intake ventilation system was 576 mm, the optimal solutions helped considerably improved the standard deviation of LMA from 126 to 26.

참고자료

· 없음