박석호 농진청 원예원 시설원예연구소 농업연구관
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  • 원예산업신문
  • 승인 2019.05.27 11:42
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차광, 일사량 많은 12~15시까지
공기 강제 교환시 온도 2~3℃ 낮출수 있어

■원예시설 고온기 피해 예방대책

여름철 온실의 온도가 40℃ 이상 올라가 작물의 정상적인 생육이 불가능할 정도로 상승하기 때문에 이 기간 동안 재배를 포기하고 휴경하는 농가가 많다. 온실의 온도가 35℃가 넘게 되면 대부분의 작물은 과다한 증산작용으로 기공이 폐쇄되고 엽온 상승 등으로 인하여 착과불량, 착색불량, 당 감소, 배꼽썩이병, 열과, 일소과 등의 피해가 나타난다.

여름철 작물재배를 위한 온실의 온도 하강 방법으로 차광, 환기, 증발냉각, 복합냉방시스템 등이 이용되고 있다. 차광은 알루미늄 증착필름, 흑색차광망, 차광페인트 등을 이용하여 햇빛을 차단하는 방법이다. 온실 차광은 낮 시간동안 연속적으로 차광을 할 경우 광합성이 부족하여 작물의 생육이 억제되기 때문에 일사량이 많은 12시에서 15시까지 차광을 실시하는 것이 바람직하다. 차광망은 온실 지붕위에 설치하는 것이 온실 내부에 설치하는 것보다 온도하강에 효과가 있다. 차광페인트는 온실 안으로 들어오는 빛을 산란시켜 온도 상승을 억제시킨다. 차광의 온도 하강효과는 알루미늄 증착필름과 흑색 차광망의 경우가 2~3℃, 차광페인트가 3~4℃ 이다. 차광은 근본적으로 대기 기온이하로 온도를 떨어뜨리지는 못한다.

환기는 차광과 병행하여 가장 경제적으로 이용할 수 있는 온실의 기온하강 방법이다. 천창과 측장을 열고 공기 순환팬을 이용하여 온실 내외부의 공기를 강제로 교환시키면 온실의 온도를 2~3℃ 낮출 수 있다. 환기와 차광을 이용하는 방법은 외기온 이하로 온실의 온도를 떨어뜨리지 못한다.

증발냉각은 포그 냉방시스템과 패드앤팬(Pad & fan)이 주로 이용된다. 포그 냉방시스템은 온실 내부에 미세한 분무입자를 분사하여 분무된 액체가 기체로 변할 때 열에너지를 흡수하는 원리를 이용한다. 포그 냉방시스템의 냉각효과를 높이기 위해서는 분무입자를 50 마이크로미터(㎛) 이하의 분무입자를 분사시켜야 기화가 잘 일어난다. 분무입자가 50㎛ 이상이 되면 증발이 잘 일어나지 않고 바닥으로 떨어져 바닥이 젖고 상대습도가 높아져 증발효율이 떨어지게 된다. 상대습도가 낮을수록 증발효율이 높아서 온도하강 효과가 크다. 상대습도가 75% 이상이면 분무입자의 증발이 거의 되지 않기 때문에 분무를 멈추고 환기를 하여 상대습도를 낮춰줘야 한다. 증발냉각은 액체가 기체로 변할 때 물 1L당 580kcal 에너지를 흡수하는 원리를 이용하기 때문에 분무량이 많아야 한다. 즉 노즐 개수가 많아야 냉각효율이 좋다. 증발냉각의 온도 하강효과는 4~6℃이며, 차광과 환기를 병행하면 외부 기온보다 온실의 내부 온도를 낮출 수 있는 기술이다. 패드앤팬 시스템은 온실 한쪽 벽면에 물을 흘려주는 패드와 반대편 벽면에 배기용 팬을 설치한 고정형 시설이다. 이 시스템은 초기 투자비용이 많이 들기 때문에 대형 온실이나 비교적 부가가치가 높은 육묘, 화훼류 재배시설에 주로 쓰이고 있다. 또한 고정 설치된 패드 때문에 겨울철에 광투과율이 떨어지며 온실 내 온도 분포가 균일하지 않은 단점이 있어 국내에서는 선호하지 않는다.

복합냉방시스템은 지중열교환시스템, 대수층열교환시스템, 히트펌프 또는 에어컨 등이 있다. 지중열교환시스템은 지중 2~4m의 파이프를 매설하고, 외부공기를 파이프로 통과시켜 온실에 시원한 공기를 불어넣는 기술로써 냉방효과는 3~5℃이다. 대수층열교환시스템은 지하수를 파이프로 통과시켜 작물이 심겨진 온실바닥을 냉방하는 기술로써 냉방효과는 6~7℃이다. 히트펌프와 에어컨을 이용하는 온실을 냉방하는 방법은 온실의 온도를 생육에 적합한 온도로 낮출 수 있다. 그러나 온실의 경우 태양광 유입이 잘 되도록 설계되어 냉방부하가 겨울철 난방부하의 10배가 넘기 때문에 여름의 낮 동안에 냉방을 위해 사용하는 것은 바람직하지 않다.

고온기 낮 동안에 온실 온도를 생육에 적합한 온도인 15~28℃로 유지하는 것은 경제성이 없다. 원예시설의 고온기 피해 예방을 위해 재배작물, 비용, 편이성, 내구성 등 다양한 조건을 고려하여 위에서 소개한 기술을 조합하여 사용한다면 온실의 온도를 효과적으로 낮추는 것이 가능할 것이다. 고온기의 낮 동안에는 포그시스템, 차광, 환기기술을 조합하여 온실의 온도를 30℃ 이하로 낮추고, 일몰 후에 열대야로 온실의 온도가 상승할 경우 히트펌프 또는 에어컨 등 복합냉방시스템을 이용하여 작물의 적산온도를 낮춘다면 시설작물을 안정적으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 고품질의 농산물로 부가가치를 얻을 수 있을 것이다.