원예특작 연구동향 리포트
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  • 원예산업신문
  • 승인 2014.04.14 15:39
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바람에 의해 비닐하우스에 발생하는 하중 분석

▲ 풍동실험을 위한 모형배치
■ 연구기관
△일본 : 동북대학 대학원 공학연구과 도시ㆍ건축학전공, 농촌공학연구소 농업시설공학연구팀, 일본대학 생물자원과학부 생물환경공학과
■ 연구내용
강풍에 의한 시설물의 피해를 방지하기 위하여 세계 각국에서는 자국에 적절한 설계기준을 구축하고 있다. 한편 시설원예가 발달한 유럽, 일본, 미국 등에서는 바람에 의한 비닐하우스의 재해를 방지하기 위하여 비닐하우스의 설계하중에 대한 연구를 지속적으로 수행하고 있다.
비닐하우스의 설계하중은 외장재 및 구조골조에 대한 것으로 나눌 수 있으며 이는 비닐하우스 단면의 형상, 바람의 방향, 복수 시설의 배치 간격에 영향을 받는다. 피복과 구조골조의 피해 원인으로 하우스의 내풍안전성에 대한 기본적인 사고, 설계풍속의 설정, 구조설계, 시공, 유지관리 등 다양한 인자를 고려할 수 있다.
구조설계상의 과제로서는 비닐하우스에 적합한 풍압계수(구조골조 또는 외장재 용)에 대한 연구가 필요하다. 여기서 외장재란 피복(비닐, 플라스틱 필름 등)뿐만 아니라 피복을 고정하는 부품, 고정끈 고정구, 고정말뚝 정착구 등 피복이 받은 바람하중(풍압)을 구조골조에 전하는 부재 및 접합부를 포함한다.
비닐하우스에 작용하는 단위면적 당 바람하중은 외부압력과 내부압력의 차(풍압계수)에 의해 결정된다. 외압은 주로 비닐하우스의 형상에 따라 결정되는 반면 내압은 측면에 존재하는 빈틈, 구멍의 위치 및 그곳에 작용하는 외압에 의존하기 때문에 외압계수와 내압계수를 적절하게 조합하는 연구가 필요하다. 따라서 비닐하우스 모형을 이용한 풍동실험과 수치해석을 통하여 외ㆍ내압계수의 상관관계를 분석하는 연구를 수행하고 있다.
■ 국내 기술수준과 전망
▲ 내(x)·외측(y) 압력의 상관관계
비닐하우스의 설계기준 개선 및 태풍 시 비닐하우스의 측면과 지붕  창의 개폐여부를 판단하기 위하여 국내에서도 비닐하우스의 풍압계수 분포에 관한 연구를 진행하고 있다.
비닐하우스의 배치방향에 따른 지붕면의 풍압계수, 3연동 아치형 하우스 단지의 위치별 풍압계수 등을 풍동실험과 수치해석을 통하여 분석하는 등 설계 성능에 대한 신뢰성을 높이기 위한 연구가 수행되었다.
비가림 하우스, 네트 하우스, 광폭 하우스, 하우스 단지 등 다양한 시설 및 시설단지에 대한 풍동실험 및 수치해석을 통하여 현장 비닐하우스 구조안전성 대한 신뢰성을 높일 수 있을 것으로 전망한다.
■ 참고문헌 및 사이트
http://www.archi.tohoku.ac.jp/labs-pages/adpe/index.html

■ 자료제공: 국립원예특작과학원 시설원예시험장 농업연구사 류희룡