• 생물환경조절학회지
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• 제20권3호
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• pp.176-181
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• 2011

온실의 한쪽 벽에 패드를 설치하고 반대쪽 벽에 팬을 설치하여 가동하는 팬 앤 패드 냉방 온실의 온도 경사 문제를 극복하기 위한 목적으로 일체형 팬 앤패드 시스템과 에어 덕트를 설치한 온실의 냉방 실험을 통하여 냉방성능을 분석하였다. 일체형 팬 앤 패드 증발냉각기의 효율은 1단 가동시 75.7%, 2단 가동시 88.6%로 나타나 대체로 우수한 냉각효율을 보이는 것으로 판단된다. 온실의 냉방성능 실험 결과 무차광 조건에서 온실 냉방 시스템을 가동할 경우 대조구 온실에 비해서 $5.7\sim7.6^{\circ}C$ 정도의 냉방효과가 있으며 차광 조건에서는 $7.4\sim9.7^{\circ}C$ 정도의 냉방효과가 있는 것으로 나타났다. 본 시스템을 적용할 경우 여름철 온실의 최고기온을 $37^{\circ}C$ 정도로써 외기온 대비 $5^{\circ}C$ 이내로 유지할 수 있으며, 적절한 차광을 실시할 경우에는 $33^{\circ}C$ 정도에 $2^{\circ}C$ 이내로 유지하는 것이 가능하여 고온기 작물재배에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다. 한편, 본 냉방 실험에서 온실의 온도 분포를 분석한 결과 18m 길이의 온실 내 최대 온도 편차는 차광시 $1.6\sim1.7^{\circ}C$, 무차광시 $2.3\sim2.7^{\circ}C$ 정도로 나타났다. Kittas 등(2003)과 Nam 등(2005)의 자료와 비교한 결과 본 연구에서 구상한 일체형 팬 앤 패드 시스템과 에어 덕트를 이용한 온실 냉방시스템은 기존의 팬 앤 패드 냉방 온실의 최대 단점인 온도 편차를 40~50% 정도 개선할 수 있는 것으로 나타났다. 본 시스템은 자연환기 상태에서 가동할 수 있으므로 단동 온실에 적용하기가 쉬우며, 일체형 증발냉각기 출구로부터 온실 내 에어 덕트 시점까지의 연결 덕트 부분을 철저하게 단열하면 냉방성능을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.135-135
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• 2017

Greenhouse have been developed to provide the plants with good environmental conditions for cultivation crop, two major factors of which are the inside air temperature and humidity. The inside temperature are influenced by the heating systems, ventilators and for systems among others, which in turn are geverned by some type of controller. Likewise, humidity environment is the result of complex mass exchanges between the inside air and the several elements of the greenhouse and the outside boundaries. Most of the existing models are based on the energy balance method and heat balance equation for modelling the heat and mass fluxes and generating dynamic elements. However, greenhouse are classified as complex system, and need to make a sophisticated modeling. Furthermore, there is a difficulty in using classical control methods for complex process system due to the process are non linear and multi-output(MIMO) systems. In order to predict the time evolution of conditions in certain greenhouse as a function, we present here to use of recurrent neural networks(RNN) which has been used to implement the direct dynamics of the inside temperature and inside humidity of greenhouse. For the training, we used algorithm of a backpropagation Through Time (BPTT). Because the environmental parameters are shared by all time steps in the network, the gradient at each output depends not only on the calculations of the current time step, but also the previous time steps. The training data was emulated to 13 input variables during March 1 to 7, and the model was tested with database file of March 8. The RMSE of results of the temperature modeling was $0.976^{\circ}C$, and the RMSE of humidity simulation was 4.11%, which will be given to prove the performance of RNN in prediction of the greenhouse environment.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권2호
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• pp.32-39
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• 2016

The Gradient Biome is a unique and large greenhouse(length 200 m, width 50 m, height:40 m) in which the elements of the weather, such as temperature and humidity, are controlled and reproduced in such a way as to create a continuous gradient from the tropical to frigid zones along specified longitudinal or transvers lines on the earth. One of the main purposes of the Gradient Biome is to observe the possible responses of the ecosystems (mainly plants), which are to be corresponding to each test climate and be introduced in the Biome, to the expected global warming. As one of the expected responses is the shift of the ecosystem(s) toward the region of suitable environment, there should be no artificial obstacles, which can prevent the shift, inside the facility. However, it is important but not so easy to find the ways of how the temperature and humidity in the Biome could be reproduced since the environmental variables tends to be homogeneous. In this paper, numerical simulations were carried out to find the effective control methods for air temperature and humidity inside the real scale Biome. One of the contributed solvers of OpenFOAM, which is an open source physics simulation code, was modified and used for the simulations.

• 한국작물학회지
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• 제68권2호
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• pp.47-58
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• 2023

본 연구는 최근 빈번한 고온 노지 재배 피해가 빈번함에 따라 팥 대표 품종 '아라리'의 2021과 2022년 고온구배온실에서 수행된 고온 반응 실험이다. 적정 온도 보다 높은온도 범위에서 팥의 노지 재배시 고온 연구로 국내 품종 '아라리'의 생육 반응, 수량, 화분 활력, 종실 성분 등을 최초로 비교분석 하였다. 1. 세부적인 기상 조건은 2021과 2022년의 최저, 평균, 최고기온 연차간 차이는 2022년 보다 2021년이 전생육기는 0 - 1.0℃로 차이가 적었고 영양생장기 0 - 3.7℃, 개화기는 0.4 - 2.4℃로 높았다. 2021년 보다 2022년에서 등숙기는 최저, 평균 온도는 낮았지만 최고온도는 1.7 - 3.9℃로 높아 연차별 온도에 따라 생육특성이 다르게 나타났다. 2. 연차별 생육기간을 비교해 보면 개화기는 평균 기온차에 의해 2021년 13일, 2022년 27일로 차이가 있었으며 등숙기는 2021년 30일, 2022년 19일로 차이가 있었다. 영양생장기에는 최고 온도가 40.3서도 생육이 양호하였지만 개화기 고온 처리는 평균온도가 27.0℃ 이상이 되면 생육이 불량하여 수량이 낮아지는 경향을 보였다. 2021년에 비해 2022년 등숙기 온도가 최저 온도 1.6 - 1.9℃ 낮고 최고 온도 1.7 - 3.9℃로 높고 기간이 늘어나니 팥의 수량성이 높았다. 3. 전생육기와 영양생장기의 고온 스트레스시 총폴리페놀과 총플라보노이드 함량이 증가하였고 화분 형태와 활력은 대조구와 전생육기T1에서는 통계적으로 차이가 없었지만 T4 (최저온도 22.9℃; 평균온도 28.8℃; 최고온도 36.9℃)에서는 비정상 화분 형태가 45.62%, 급격히 화분 활력이 40.75%로 떨어졌다. 4. 고온 스트레스시 수량은 2021년 개화기 T4 (최저온도 23.6℃; 평균온도 28.5℃; 최고온도 35.8℃)에 2022년은 수량과 화분 임성은 전생육기 T4 (최저온도 22.9℃; 평균온도 28.8℃; 최고온도 36.9℃)에 가장 낮았으며 반면 총폴리페놀과 총플라보노이드는 영양생장기 T4 고온 스트레스가 높은 시기일 때 가장 높았다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권1호
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• pp.43-48
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• 2013

The feasibility of a unique greenhouse, named as Gradient Biome, is now being examined extensively in the University of Tokyo. It is a large chamber (length:200m, width:50m, height:40m) in which the weather, such as temperature and humidity, of the tropical zone through to that of the frigid zone on the earth is reproduced with continuous gradient. In the Gradient Biome, ecosystems (mainly plants) corresponding to each weather are introduced and the possible responses of this ecosystems to the expected global warming are to be observed. Since one of the expected responses is the shift of the ecosystem(s) toward the region of suitable environment, there should be no artificial obstacles, which can prevent the shift, inside the Biome. This requirement is not so easy to be satisfied since the environment tends to be homogeneous. This paper presents the results of the numerical studies conducted to find the ways of how the temperature and humidity in the Gradient Biome could be reproduced. One of the contributed solvers of OpenFOAM, which is an open source physics simulation code, was modified and used for the numerical simulations.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2019년도 추계학술발표대회
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• pp.581-584
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• 2019

Food consumption is growing worldwide every year owing to a growing population. Hence, the increasing population needs the production of sufficient and good quality food products. Strawberry is one of the world's most famous fruit. To obtain the highest strawberry output, we worked with three strawberry varieties supplied with three kinds of nutrient water in a greenhouse and with the outcome of the strawberry production, the highest yielding strawberry variety is detected. This Study uses the nutrient water consumed every day by the highest yielding strawberry variety. The atmospheric temperature, humidity and CO2 levels within the greenhouse are identified and used for the prediction, since the water consumption by any plant depends primarily on weather conditions. Machine learning techniques show successful outcomes in a multitude of issues including time series and regression issues. In this study, daily nutrient water consumption of strawberry plants is predicted using machine learning algorithms is proposed. Four Machine learning algorithms are used such as Linear Regression (LR), K nearest neighbour (KNN), Support Vector Machine with Radial Kernel (SVM) and Gradient Boosting Machine (GBM). Gradient Boosting System produces the best results.

• 환경생물
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• 제32권2호
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• pp.95-101
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• 2014

한반도의 낙엽성 참나무인 졸참나무(Quercus serrata)의 생태적 지위폭이 $CO_2$ 농도와 온도가 상승하였을 때 광, 수분 그리고 영양소 구배에서 어떻게 변화하는지 알아보고자 유리온실에서 대조구와 온난화처리구로 구분하여 재배한 후, 유식물의 20가지 형질을 측정하고 생태적 지위폭을 계산하였다. 그 결과, 생태적 지위폭은 광구배에서 대조구보다 온난화처리구가 넓어졌고, 수분과 영양소 구배에서는 대조구보다 온난화처리구가 좁아졌다. 이것은 지구온난화 진행 시 졸참나무는 광 환경에 대한 내성이 증가되고, 수분과 영양소 환경에 대한 내성이 감소될 것으로 예측할 수 있다. 주성분분석(PCA) 결과, 각 환경 구배에서 요인 1과 요인 2에 의해 대조구와 온난화처리구가 구분되었다. 생태학적 반응은 다양한 형질이 종합적으로 관여하며, 그 중에서 식물의 생산량을 나타내는 형질이 많은 부분 관여하는 것으로 판단된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.150-150
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• 2022

Plant reproduction associated with crop yields is highly vulnerable to global climate change components such as high and cold temperatures. The objectives of this study were to determine the effects of season-high exposure to temperature treatments in pollen morphology on Adzuki bean (V. angularis) and Mung bean (V. radiate). V. angularis and V. radiata were treated at high temperatures in the high temperature gradient greenhouse designed to cause temperature deviation. The pollen shapes treated at high temperature were compared by an electron scanning microscope. As a result, it was confirmed that the number of abnormal pollens morphology at high temperature was the least in V. radiata, and V. angularis was vulnerable to high temperatures. Also, it was found that the number of abnormal pollen morphology atT4 (Con +5~6℃) varied according to the cultivars of V. angularis. Therefore, the differences in Vigna species or cultivars with thermo-tolerance in pollen morphology to high temperature are projected to occur in the changeable future climate.

• 대한지리학회지
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• 제43권1호
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• pp.1-19
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• 2008

본 연구에서는 20세기 후반 관측자료를 분석하여 최근 한반도 겨울철 강수현상에 나타난 변화 양상과 그 원인을 밝히고, 21세기 후반 기후모델(GFDL 2.1) 자료를 바탕으로 미래의 겨울강수 변화추세를 예측해 보고자 한다. 61개 지점 관측자료를 분석한 결과 에 따르면, 지난 35년 동안$(1973/74\sim2006/07)$ 우리나라 겨울철($11\sim4$월) 총 강수량은 변화가 없었지만, 강설량은 약 4.3cm/10년의 비율로 감소하였다. 1980년대 후반 이후 강설일수가 감소하고, 강설강도가 약해지고, 강설계절의 길이가 줄어들면서 설수일율(전체 강수일 수에서 강설일이 차지하는 비율)도 낮아졌다. 이러한 패턴은 겨울철 강수형태가 점차 강설에서 강우의 형태로 바뀌어가고 있음을 보여준다. 이러한 우리나라 겨울철 강수 형태의 변화는 겨울철 양(+)의 북극진동(Arctic Oscillation)에 의해 한반도 주변의 겨울철 기압이 상승함에 따라 나타난 기온상승과 관련되어 있다. 1980년대 후반 이후의 동북아시아 지역의 기압 상승은 한반도 주변의 대기와 해양 온도를 차별적으로 상승시킴으로써 대기안정도 증가에 의한 눈구름 형성 감소와 관련된 대기-해양간 온도경도를 감소시켰다. 모델생산 미래$(2081\sim2100)$ 기후자료와 20세기 후반$(1981\sim2000)$ 기후자료 비교 분석 결과, 21세기 말에는 대기 중 온실기체의 양이 증가할수록 온난화가 강화되어 겨울철 강설기간이 더 짧아지고 강설불가능일이 더 증가할 것으로 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권5호
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• pp.631-640
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• 2018

에너지 공급 안정과 온실가스 저감이라는 목표를 달성하기 위해 저등급 석탄의 순산소 순환유동층 보일러의 적용이 새롭게 모색되고 있다. 아직까지 실증 단계의 개발이 진행되고 있기에 순산소 순환유동층 보일러에서의 저급탄 이용을 위해 주입 공기량, 조업 온도, 연료 공급량 등의 변화에 따른 연소 특성이 고찰되어야 상용 모델을 위한 설계 기준을 선정할 수 있다. 이에 본 연구에서는 공기 연소로 개발된 IEA-CFBC 모델을 순산소 연소를 전산모사하도록 개조하였고 새로운 순산소 순환유동층 모델을 이용하여 온도($800^{\circ}C{\sim}900^{\circ}C$), 산소 농도(21%~41%), 석탄 주입량, Ca/S 비율(1.5~4.0) 등의 다양한 조건에서 순산소 연소 특성을 고찰하였다. 공기 연소와 비교하여, 순산소 조건에서의 보일러 온도가 높았으나 산소 농도가 증가함에 따라 보일러의 온도구배는 감소하는 경향을 나타냈다. 더불어 Ca/S 비율, 산소농도가 높을수록 탈황 효율이 증가하는 것으로 나타났다.