Transcript 생물환경시스템설계실습#4

생물환경시스템설계
실습#4
온실과 일사량
Bioenvironment System Engineering Lab
Kim JoonYong
Chapter 1.
GREENHOUSE
Greenhouse
• 온실(溫室, Greenhouse)
– 빛, 온도, 습도 등을 인공적으로 조절하여
식물을 자유롭게 재배할 수 있는 건축물
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
조선의 온실
창덕궁의 후원에 있는 창순루(蒼荀樓)
궁중에서 겨울철 대전이나 대비전에
꽃을 피워 올리기 위해 운영되었던 정조 때 온실
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
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
조선의 온실 이미지
Plant Factory
통제된 시설 내에서 생물의 생육환경(빛,
공기, 열, 양분)을 인공적으로 제어하여
공산품처럼 계획생산이 가능한
시스템적인 농업형태
Vertical Farm
Vertical farming is a concept that argues
that it is economically and environmentally
viable to cultivate plant or animal life within
skyscrapers.
Chapter 2.
LIGHT
용어
• 광
– 사람의 눈이 감지하는(특정파장대역) 빛의 양
• 복사
– 빛의 모든 파장대역에 대한 에너지
• 분광
– 임의의 파장에서의 복사
광의 단위
• 칸델라 (candela, cd) : 광도 (luminous
intensity)
– 1스테라디안당 빛의 세기
• 루멘(lumen, lm) : 광속 (luminous flux)
– 광도가 1칸델라인 등방 점광원이 단위 입체각으로
방출하는 광선속
• 룩스(lux, lx) : 조도 (illuminance)
– 단위면적에 비춰지는 빛의 밝기
– 1루멘의 광원이 1미터 떨어진 면을 비출때
단위면적당 밝기가 1룩스
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
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/m²를 쓰기도 함
Photosynthesis Rate
• 파장에 따라 식물이 광합성에 사용할 수
있는 에너지 비율이 차이가 있음
Chapter 3.
SOLAR RADIATION
Solar Spectrum
Solar Radiation
Global Radiation = Direct Radiation + Diffuse Radiation
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
independent spectrum
► accurate
► high price
(about 3,000,000 won)
►
Photodiode
dependent spectrum
► cheap price
(about 300,000 won)
►
Photodiode Type
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.
Chapter 4.
LAB
Objective
• 일사량계를 이용하여 일사량을 측정해
본다.
• Global, Direct, Diffuse 일사량을 측정
혹은 계산해본다.
• 재질에 따른 투과율을 측정해 본다.
Materials
• PSP Pyranometer
• Glass, Acrylic panel, PVC, etc.
• PVC pipe
• Laptop, DAQ, Labview 9.0
Methods
1.
2.
3.
4.
일사량계의 스펙을 확인한다.
일사량계, DAQ, 노트북을 연결한다.
전천 일사량을 측정한다.
PVC파이프를 이용하여 직달 일사량을
측정한다.
5. 산란일사량을 계산한다.
6. 유리를 사용하여 일사량 감소를 측정한다.
7. 기타 다른 재질을 사용하여 일사량 감소를
측정한다.
Report
1. Global, Direct and Diffuse Radiation
2. Comparison between different materials
3. How to decide correct solar radiation
4. Find or make applications of solar
radiation
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
Thank You!