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by 주종문 May 01. 2019

Indoor Farm(식물공장) 내의 환경관리 : 온도

Indoor Farm(식물공장) 내의 환경관리 : 온도관리

온도는 식물의 생리작용에 매우 큰 영향을 미치는 요인입니다.

식물의 종류 및 생육단계에 따라 적절한 온도를 유지하는 것은 매우 중요한 일입니다.

실내에서 식물을 키우는 Indoor Farm은 외부 환경의 영향을 받지 않는 대신 외부 환경의 변화 상관없이 동일한 환경조절이 필요합니다.

예를 들어 태양을 대신하는 LED와 같은 인공광원(빛)은 열을 발생시키기 때문에 365일 적절한 방식의 냉방이 필요합니다.

식물의 호흡으로 인한 에너지 소모를 억제하기 위해 야간기온은 주간보다 낮게 설정하는 것과 같이 식물의 생장과정이나 출하시기 등 여러 측면을 고려하여 적합한 온도 설정 및 관리가 필요합니다.

온도관리라는 것은 냉방과 난방으로 나누어 생각해볼 수 있습니다.

식물이 최적의 상태로 생육하기 위해서는 식물이 원하는 최적의 온도를 지속적으로 제공해야 하는데 여러 가지 요인으로 실내의 온도가 변화합니다.

이때 식물의 생육적온을 확보하기 위해서는 냉방과 난방이 꼭 필요합니다.

또한 식물이 성장하는 데는  필요한 생육적온은 특정 온도로 고정되어 있지 않고 식물의 생육단계와 밤과 낮 등 다양한 변수에 따라 변화합니다.

그래서 냉방과 난방을 통해 실내의 온도를 제어하는 것이 필요합니다.



난방은 크게 열원을 통해 실내의 공기를 직접 가열하는 온풍난방과 온돌과 같이 열전도율이 높은 배관을 통해 온수를 흐르도록 하여 열전도를 통해 실내의 공기를 가열하는 온수난방으로 구분할 수 있습니다.

온풍난방은 식물을 재배하는 실내에 온풍기를 설치하는 것으로 시설이 끝나고 온풍기의 가동과 함께 온도가 바로 올라가는 장점이 있습니다.

또한 온풍기가 열원과 송풍기를 같이 사용하는 구조이기 때문에 환경관리 요소중 공기유동(바람)을 발생시키는 것이 가능합니다.

다만 온풍기가 작동할 때와 작동하지 않을 때 급격한 온도 변화가 식물에 스트레스로 작용할 수 있습니다.

온수난방은 식물을 재배하는 실내에 온수가 순환할 수 있는 열전도율이 높은 배관을 설치하고 외부에 온수를 생산할 수 있는 보일러를 설치해야 하기 때문에 시설 설치에 많은 비용과 시간이 필요합니다.

또한 난방을 시작하면 보일러에서 물의 온도가 올라가는 시간과 배관을 통해 온수가 순환하면서 열전도를 통해 실내의 공기를 높이는 과정이 필요하기 때문에 온도 변화가 완만하게 일어나며 난방에 시간이 많이 필요합니다.

물론 온도 변화가 완만하기 때문에 식물이 온도로 인한 스트레스를 덜 받고 열원인 보일러에 이상이 생기더라도 이미 온도가 높아진 온수가 배관에 존재하기 때문에 일정 시간 동안은 실온 유지가 가능한 장점도 있습니다.



냉방은 일반적인 공조용 냉방기가 기술적 발전과 생산량의 증대 등으로 기능의 향상과 가격 저하가 많이 되어 Indoor Farm에서도 많이 사용됩니다.

실내의 공기 온도를 내리는 방법은 물이 액체상태에서 기체 상태로 기화하면서 주변의 열을 가져가 온도를 내리는 증발 잠열(기화 잠열)을 이용하는 것과 원래 온도가 낮은 저온 열원을 이용해 온도를 내리는 방법이 있습니다.

증발 잠열(기화 잠열)을 이용하는 방식은 물이 기화되어 실내 공기에  포함되기 때문에 절대 습도를 증가시키게 됩니다.

저온 열원을 이용하는 방식은 공기의 온도가 낮아지는 과정에 공기 중의 수증기가 액화되어 절대 습도가 낮아지게 됩니다.

저온 열원을 얻는 방식은 여러 가지 있습니다.

구체적인 내용은 냉동공조를 전문으로 하시는 분들의 영역이니 설명하기 어렵습니다만 일반적인 방식은 공기 압축 사이클에 의한 저온 열원을 얻는 방식입니다.

공기 압축 사이클에 의한 저온 열원은 공기를 압축하여 고압, 고온의 압축공기를 상온의 공기로 냉가 한 후 팽창시켜서 저온의 공기를 얻는 방식입니다.

온도가 낮은 지하수와 같이 자연에 있는 저온 열원을 활용하는 자연 저온에 의한 저온 열원 방식도 있는데 저는 가능하면 Indoor Farm을 고려할 때 이 방식을 우선하실 것을 권해드립니다.

자연 저온을 활용하는 경우 에너지 비용 절감을 통해 경제성 확보가 매우 용이합니다.

자연 저온을 활용하는 방식 중 

1. 해양심층수의 저온을 활용하는 것도 있고

2. LNG의 저온을 활용하는 방식도 있습니다.

https://brunch.co.kr/@jupiter/50


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