생물환경시스템설계 실습 #4 온실과 일사량

1. 생물환경시스템설계실습#4온실과 일사량 Bioenvironment System Engineering Lab Kim JoonYong

2. Chapter 1. GreenHouse

3. Greenhouse • 온실(溫室, Greenhouse) • 빛, 온도, 습도 등을 인공적으로 조절하여 식물을 자유롭게 재배할 수 있는 건축물

4. High Tunnel What are High Tunnels? High tunnels, also called high hoops or hoop houses, are temporary structures that extend the growing season. These covered structures are constructed in the field in order to protect crops from the weather (rain, wind, cool or warm temperatures), as well as in some cases, pests. High tunnels offer an intermediate level of environmental control - a growing system between row covers and greenhouses

5. 조선의 온실 창덕궁의 후원에 있는 창순루(蒼荀樓) 궁중에서 겨울철 대전이나 대비전에 꽃을 피워 올리기 위해 운영되었던 정조 때 온실

6. 조선 온실의 우수성 #1 • 온돌을 이용한 땅속 뿌리층 가온 방식 • 최근의 온실에는 온수파이프를 이용한 난방이 도입되고 있음 • 기름 먹인 한지(유지)를 이용한 온실 효과 • 기름 먹인 한지는 인장 강도가 비닐보다 세어 빗물을 충분히 감당할 수 있으며 빛 투과율이 높아져 태양빛을 온실 내로 투과시킴

7. 조선 온실의 우수성 #2 • 기름 먹인 한지창의 투습성 • 기름 먹인 한지는 방수성을 가지면서도 투습성이 있기 때문에 작은 수증기 입자가 한지를 통하여 실외로 배출되어 온실 내부에는 이슬이 맺히지 않음 • 온실 내부 가습기능 • 아침저녁으로 온돌에 불을 때었는데, 이때 아궁이에 가마솥을 얹고 물을 끓여 수증기가 나무로 된 홈통을 통해 온실 내부로 흐르도록 하였음

8. 조선의 온실 이미지

9. Plant Factory 통제된 시설 내에서 생물의 생육환경(빛, 공기, 열, 양분)을 인공적으로 제어하여 공산품처럼 계획생산이 가능한 시스템적인 농업형태

10. Vertical Farm Vertical farming is a concept that argues that it is economically and environmentally viable to cultivate plant or animal life within skyscrapers.

11. Chapter 2. Light

12. 용어 • 광 • 사람의 눈이 감지하는(특정파장대역) 빛의 양 • 복사 • 빛의 모든 파장대역에 대한 에너지 • 분광 • 임의의 파장에서의 복사

13. 광의 단위 • 칸델라(candela, cd) : 광도 (luminous intensity) • 1스테라디안당 빛의 세기 • 루멘(lumen, lm) : 광속 (luminous flux) • 광도가 1칸델라인등방점광원이 단위 입체각으로 방출하는 광선속 • 룩스(lux, lx) : 조도(illuminance) • 단위면적에 비춰지는 빛의 밝기 • 1루멘의 광원이 1미터 떨어진 면을 비출때 단위면적당 밝기가 1룩스

14. 복사의 단위 • Radiant intensity (W/sr) • 1 스테라디안당 복사 에너지 • Radiant flux (W) • 1 Radiant intensity의 등방 점광원이 단위 입체각으로 방출하는 복사선속 • Irradiance (W/m²) • 단위면적에 비춰지는 복사 에너지 • 흔히 광량이라고 함 • Intensity

15. PPFD & PAR • PAR (Photosynthetically active radiation) • 광합성이 가능한 빛의 파장 대역 (400~700 nm) • PPFD (photosynthetic photon flux density, µmol/m²/s) • PAR를 측정하는 한가지 단위 • PAR 측정을 위해서 W/m²를쓰기도 함

16. Photosynthesis Rate • 파장에 따라 식물이 광합성에 사용할 수 있는 에너지 비율이 차이가 있음

17. Chapter 3. Solar Radiation

18. Solar Spectrum

19. Solar Radiation Global Radiation = Direct Radiation + Diffuse Radiation

20. Pyranometer A pyranometer is a device used to measure broadband solar irradiance on a planar surface and is a sensor that is designed to measure the solar radiation flux density (in watts per metre square) from a field of view of 180 degrees. Thermopile Photodiode • dependent spectrum • cheap price • (about 300,000 won) • independent spectrum • accurate • high price • (about 3,000,000 won)

21. Photodiode Type

22. Pyrheliometer A pyrheliometer is an instrument for direct measurement of solar irradiance. Sunlight enters the instrument through a window and is directed onto a thermopile which converts heat to an electrical signal that can be recorded.

23. Chapter 4. lab

24. Objective • 일사량계를 이용하여 일사량을 측정해 본다. • Global, Direct, Diffuse 일사량을 측정 혹은 계산해본다. • 재질에 따른 투과율을 측정해 본다.

25. Materials • PSP Pyranometer • Glass, Acrylic panel, PVC, etc. • PVC pipe • Laptop, DAQ, Labview 9.0

26. Methods • 일사량계의스펙을 확인한다. • 일사량계, DAQ, 노트북을 연결한다. • 전천 일사량을 측정한다. • PVC파이프를 이용하여 직달 일사량을 측정한다. • 산란일사량을 계산한다. • 유리를 사용하여 일사량 감소를 측정한다. • 기타 다른 재질을 사용하여 일사량 감소를 측정한다.

27. Report • Global, Direct and Diffuse Radiation • Comparison between different materials • How to decide correct solar radiation • Find or make applications of solar radiation

28. Evaluation Basis 1. Use your own words 2. Explain your result well 3. Follow a standard report form 4. Don’t forget references 5. Enough information is virtue

29. Thank You!