다층 재배선반을 갖는 하이브리드 식물공장의 열유동 특성

윤지환; 유봉조; 김영식

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자료유형: 학술저널

저자정보: 윤지환 유봉조 김영식

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제16권 제11호

발행연도: 2015.11

수록면: 7,990 - 8,000 (11page)

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식물공장은 환경적 조건을 조절하여 계절이나 장소에 관계없이 농산물을 일정하게 생산하는 식물재배 시스템이다. 식물공장에 있어서 내부의 열 유동은 식물공장의 중요한 변수이다. 본 논문에서는 다층 재배선반을 갖는 하이브리드 식물공 장 내의 열유동 특성을 수치 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 열 유동 특성의 수치해를 얻기 위해 유한체적법(Finite Volume Method)을 이용하였다. 수치해석 모델에 있어서는 저 레이놀드수(low Reynolds number) 난류모델을 이용하였으며, 해 석방법으로는 비압축성 점성유동 영역과 압력경계 조건을 사용하였다. 수치해석에 있어, 3종류의 유입 공기속도와 재배선반 의 위치변화에 따른 식물공장 내의 열유동 특성을 상용 프로그램인 Solid Works Flow simulation을 사용하였다. 수치해석을 통한 결론은 다음과 같다. 첫째, 송풍기를 통한 식물공장 내의 유입 공기속도를 1.6 ㎧로 하였을 때, Case 3의 재배선반 배치가 비교적 균일한 온도 분포를 나타내었고, LED광만을 사용한 Case 1의 배치는 시험베드(test bed) TB2와 TB3 영역의 낮은 온도분포로 인하여 서큘레이터 등을 통한 추가적인 온도 제어가 필요할 것으로 판단되었다. 둘째, 식물재배 LED 인공 광(DYLED47)의 청색광과 적색광의 비율을 1:1로 100% 구동 시, 재배선반의 평균 온도가 약 ℃ 증가하였다. 본 논문은 한국산학기술학회 논문지 심사용 투고요령입니다.

#LED light #Multi-layer cultivation shelves #Thermal flow characteristics #Hybrid plant factory #Sun light

참고문헌 (13)

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[학술지(정기간행물)] - W. P. Jones / 1973 / The calculation of low-Reynolds-number phenomena with a two-equation model of turbulence / International Journal of Heat and Mass Transfer 16 (6) : 1119 ~ 1130

[학술지(정기간행물)] - B. E. Launder / 1974 / Application of the energy-dissipation model of turbulence to the calculation of flow near a spinning disc / Letters in Heat and Mass Transfer 1 (2) : 131 ~ 138

[학술지(정기간행물)] - L. Okushima / 1989 / A support system for natural ventilation design of greenhouses based on computational aerodynamics / Acta Horticulture 248 (13) : 129 ~ 136

[학술지(정기간행물)] - J. I. Montero / 1997 / Discharge coefficients of greenhouse windows with insect-proof screens / Acta Horticulture 443 (8) : 71 ~ 77

[학술지(정기간행물)] - T. Boulard / 1998 / Natural ventilation by thermal effect in a one-half scale model mono-span greenhouse / Transactions of ASAE 41 (3) : 773 ~ 781

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윤지환

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유봉조

소속기관 한밭대학교

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김영식

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