스마트팜에서의 환경관리 2

 

실내농장에서의  공기유동

스마트팜과 같은 실내농장의 운영 시 간과하기 쉬운 환경관리 요소 중 하나가 바로 바람과 같은 공기유동이다. 식물 주변의 공기가 정체되면 식물 표면에 두꺼운 엽면 경계층이 생기게 되고, 엽면 경계층으로 표면의 두꺼워지면 광합성 시 이산화탄소를 받아들이거나 증산하는 과정에서 수증기 발산이 어렵게 된다. 따라서, 공기 유동의 속도가 약해져 공기가 정체되면 광합성의 효율이 떨어지고 증산이 감소하게 되어 식물의 성장에 악영향을 끼치게 된다. 

공기유동 속도가 너무 빠르면 식물의 잎들이 흔들리며 서로 부딪쳐 상처를 입거가 스트레스를 받아 생육이 나빠질 수 있어 식물 재배에 맞는 적절한 속도를 제어하는 것이 중요하다. 대부분의 식물의 경우 20cm/s 이상의 바람은 식물에 스트레스를 유발시키므로 10cm/s 이내의 바람이 적절한 공기유동 속도이다. 이 정도의 속도는 식물의 입에 물방울이 맺히는 것을 방지할 수 있고 여러 가지 미생물의 발생도 억제에 좋다. 

 

실내농장에서의 온도관리

식물의 종류 및 생육단계에 따라 적절한 온도를 유지하는 것은 매우 중요하다. 외부환경의 영향을 받지 않는 대신 외부환경의 변화에 무관하게 동일한 환경조절을 항시 유지가 필요하다. 태양을 대신하는 LED와 같은 인공광원을 열을 발생시키므로 1년 내내 냉방이 필요하다. 

온도는 냉방과 난방으로 구분할 수 있는데 식물재배에 있어 적정한 온도라는 것은 재배하는 작물에 따라 식물이 좋아하는 온도가 모두 다르기 때문에 재배 작물에 맞는 온도를 잘 알고 유지하는 것이 중요하다. 또한 식물의 성장에 필요한 생육 온도는 특정 온도로 고정된 것이 아니라 생육 단계와 낮과 밤 등의 다양한 변수에 따라 변화한다.

 

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

온풍난방은 식물을 재배하는 실내에 온풍기를 설치하는 것으로 온풍기의 가동으로 온도를 바로 제어할 수 있다는 장점이 있다. 또한 온풍기가 열원과 송풍기를 같이 사용하는 구조이므로 공기유동을 발생시킬 수도 있다. 다만 온풍기로 인한 실내의 급격한 온도변화는 식물에 스트레스로 작용할 수 있음을 주의해야 한다. 

온수난방은 실내에 온수가 순환할 수 있는 열전도율이 높은 배관을 설치하여 외부에서 온수를 가열할 수 있는 보일러를 추가로 설치해야 해서 많은 설치비용과 시간이 필요하다. 온수를 가열하는데 소요되는 시간이 충분히 필요하며 온도 상승이 완만하여 식물에 스트레스 부담이 적고 온수의 온도가 높아지면 일정 시간 동안 실온 유지가 가능하다는 장점도 있다. 

 

냉방은 실내의 공기온도를 내리기 위해 증발 잠열을 이용하는 것과 저온 열원을 이용하여 온도를 내리는 방법이 있다.

증발 잠열을 이용하는 방식은 물이 기화되어 실내 공기에 포함됨으로 절대 습도가 증가하게 된다.

저온 열원을 이용하는 방식은 다양하며 이는 공기 압출 사이클에 의한 저온 열원을 얻는 방식이다.

공기 압축 사이클에 의한 저온 열원은 공기를 압축하여 고압, 고온의 압축공기를 상온의 공기로 냉각한 후 팽창시켜 저온의 공기를 얻는 방식이다.