교육용 시뮬레이션 설계를 위한 온실 환경 제어 모델의 활용

윤승리; 김동필; 황인하; 김진현; 신민주; 방지웅; 정호정

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자료유형: 학술저널

저자정보: 윤승리 (농촌진흥청) 김동필 (농촌진흥청) 황인하 (서울대학교) 김진현 (농촌진흥청) 신민주 (농촌진흥청) 방지웅 (농촌진흥청) 정호정 (농촌진흥청)

저널정보: (사)한국생물환경조절학회 생물환경조절학회지 생물환경조절학회지 제31권 제4호

발행연도: 2022.10

수록면: 485 - 496 (12page)

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국내외로 첨단 ICT 융합기술이 농업 분야에 적용되기 시작하면서, 시설원예 설비들이 고도화되고, 스마트팜 구축 기술 및 인력이 축적되기 시작하였다. 그러나 우리나라 농촌의 경우, 농업생산 연령의 고령화, 국내 농촌 인구의 지속적인 유출, 저출산 등으로 인하여 스마트팜 확대 및 적용에 어려움이 많은 실정이다. 따라서 공간 및 시간에 구속을 받지 않는 간편한 농업인 교육 프로그램이 필요하며, 최근 부상하고 있는 시뮬레이션 기술을 활용한다면 농업 교육용 시뮬레이션 툴 개발도 가능할 것으로 판단된다. 온실 환경 제어 모델을 이용한 시뮬레이션은 다양한 지역과 기상 조건 하에서 대상 온실의 열과 물질에너지의 상호작용을 합리적으로 예측할 수 있게 해준다. 본 연구에서는 온실 환경 제어 모델을 활용하여 외부 기상 데이터를 통해 온실의 환경 변화를 예측하고 가상의 환경 제어시스템을 통해 환경 제어 시 필요한 에너지값들을 시뮬레이션 할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 이용자가 직접 맞춤형 환경제어를 할 수 있도록 편의성을 고려한 사용자 인터페이스를 구축할 것이며, 실제 파프리카 재배 온실의 제어 요소들을 반영할 수 있도록 설계될 것이다. 농업용 교육 시뮬레이션 툴을 최근 활발하게 연구가 이루어지고 있는 작물 생육 모델링 기술 및 전산유체역학 기술과 융합하면 더욱 타당한 결과를 보일 것이다.

Modern agriculture is being transformed into smart agriculture to maximize production efficiency along with changes in the 4th industrial revolution. However, rural areas in Korea are facing challenges of aging, low fertility, and population outflow, making it difficult to transition to smart agriculture. Among ICT technologies, simulation allows users to observe or experience the results of their choices through imitation or reproduction of reality. The combination of the three-dimension (3D) model and the greenhouse simulator enable a 3D experience by virtual greenhouse for fruits and vegetable cultivation. At the same time, it is possible to visualize the greenhouse under various cultivation or climate conditions. The objective of this study is to apply the greenhouse climate management model for simulation development that can visually see the state of the greenhouse environment under various micrometeorological properties. The numerical solution with the mathematical model provided a dynamic change in the greenhouse environment for a particular greenhouse design. Light intensity, crop transpiration, heating load, ventilation rate, the optimal amount of CO₂ enrichment, and daily light integral were calculated with the simulation. The results of this study are being built so that users can be linked through a web page, and software will be designed to reflect the characteristics of cladding materials and greenhouses, cultivation types, and the condition of environmental control facilities for customized environmental control. In addition, environmental information obtained from external meteorological data, as well as recommended standards and set points for each growth stage based on experiments and research, will be provided as optimal environmental factors. This simulation can help growers, students, and researchers to understand the ICT technologies and the changes in the greenhouse microclimate according to the growing conditions.

#3D modeling #applications #CO₂ enrichment #transpiration #greenhouse simulator #ventilation #3차원 모델링 #어플리케이션 #온실 시뮬레이터 #증산량 #탄산시비 #환기

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