저자 : 주창지, 리홍보 등

기사 출처: 온실 원예 농업 공학 기술

이곳은 하이뎬구 농업과학연구소의 실험기지이자 하이뎬 농업첨단기술전시과학공원입니다. 2017년에는 필자가 한국에서 도입한 고단열 다중 스팬 비닐하우스 시험 설비를 이곳에 들여왔습니다. 현재 정 소장은 이곳을 기술 전시, 견학 및 수확 체험, 레저 및 엔터테인먼트를 통합한 딸기 생산 온실로 탈바꿈시켰습니다. '5G 클라우드 딸기'라는 이름의 이 온실을 여러분과 함께 체험해 보겠습니다.

딸기 온실 재배 및 공간 활용

들어 올릴 수 있는 딸기 선반 및 걸이 시스템

재배 슬롯 및 재배 방법

재배 슬롯은 급수와 배수를 슬롯 바닥에 집중시키고, 슬롯 바닥면 중앙에는 긴 방향으로 돌출된 가장자리가 있습니다(재배 슬롯 안쪽에서 보면 바닥에 홈이 형성됩니다). 재배 슬롯으로의 주 급수관은 이 바닥 홈에 직접 연결되고, 배양액에서 용출된 물 또한 이 홈에 고르게 모여 최종적으로 재배 슬롯 한쪽 끝으로 배출됩니다.

재배용 화분을 이용하여 딸기를 재배하는 장점은 다음과 같습니다. 첫째, 재배용 화분 바닥이 재배대 바닥면과 분리되어 있어 배양토 하부에 수분층이 형성되지 않아 배양토 전체의 통기성이 향상됩니다. 둘째, 관개수의 흐름에 따라 배양토가 고르게 퍼집니다. 셋째, 재배용 화분에 배양토를 채울 때 누수가 발생하지 않아 재배대가 전체적으로 깔끔하고 보기 좋습니다. 단점은 주로 점적 관개 및 재배용 화분 재배로 인해 설비 구축 비용이 증가한다는 점입니다.

재배용 슬롯과 화분

재배대 걸이 및 인양 시스템

재배 선반의 걸이 및 들어올리기 시스템은 기본적으로 기존의 딸기 들어올리기 재배 선반과 동일합니다. 재배 슬롯의 걸이 버클은 재배 슬롯을 감싸고, 걸이 버클과 역회전 바퀴는 길이 조절이 가능한 꽃바구니 나사(재배 슬롯의 설치 높이 균일성을 조절하는 데 사용됨)로 연결됩니다. 아래쪽 줄의 다른 한쪽 끝은 모터 감속기의 구동축에 연결된 바퀴에 감겨 있습니다.

재배용 선반 걸이 시스템

전체적인 범용 행거 시스템을 기반으로, 재배 슬롯의 특수한 단면 형상과 관람객의 시선을 사로잡는 전시 요구 사항을 충족하기 위해 몇 가지 맞춤형 액세서리와 설비를 혁신적으로 설계했습니다.

(1) 재배 선반 걸이. 재배 선반의 걸이 버클은 첫째, 강선을 구부리고 용접하여 만든 폐쇄형 고리 버클이다. 걸이 버클의 각 부분의 단면이 동일하고 기계적 특성이 일치한다. 슬롯의 하단 부분도 이에 상응하는 반원형 굽힘을 채택한다. 셋째, 버클의 중앙을 예각으로 접고, 상단 버클을 굽힘 지점에 직접 걸어 재배 슬롯의 안정적인 무게중심을 확보할 뿐만 아니라 측면 변형이 발생하지 않도록 하며, 버클이 안정적으로 걸려 미끄러지거나 탈락하지 않도록 한다.

재배 선반 버클

(2) 안전걸이 로프. 기존의 걸이 시스템을 기반으로 재배 슬롯의 길이를 따라 6m 간격으로 추가 안전걸이 시스템을 설치한다. 추가 안전걸이 시스템에 대한 요구 사항은 첫째, 구동 걸이 시스템과 동기적으로 작동해야 하고, 둘째, 충분한 하중 지지력을 가져야 한다. 위의 기능적 요구 사항을 충족하기 위해 재배 슬롯의 걸이 로프를 감아 올리는 스프링 와인딩 장치 걸이 시스템을 설계 및 선정한다. 스프링 와인더는 구동 걸이 로프와 평행하게 배치되며, 온실 트러스의 하부 현에 매달아 고정한다.

추가 안전 서스펜션 시스템

재배대 보조 생산 장비

(1) 식물 카딩 시스템. 여기서 언급된 식물 카딩 시스템은 주로 식물 카딩 브래킷과 유색 은색 로프의 두 부분으로 구성됩니다. 그중 식물 카딩 브래킷은 부분적으로 구부러진 전체 U자형 접이식 카드와 이중 제한봉이 있는 U자형 카드로 이루어진 조립체입니다. U자형 접이식 카드의 하단과 하단부는 재배 슬롯의 외부 치수에 맞춰져 재배 슬롯을 아래에서부터 둘러쌉니다. 이중 가지가 재배 슬롯의 열린 위치를 지나면 구부러져 이중 제한봉과 연결되며, 재배 슬롯의 열린 변형을 제한하는 역할도 합니다. 위쪽으로 볼록한 작은 U자형 굽힘 부분은 딸기 과실 잎 분리 로프를 고정하는 데 사용됩니다. U자형 카드의 상단 부분은 딸기 가지와 잎을 묶는 로프를 고정하는 W자형 굽힘 부분입니다. U자형 접이식 카드와 이중 제한봉은 모두 아연 도금 강선을 구부려서 만듭니다.

딸기잎 분리용 끈은 딸기 재배 슬롯의 개구부 폭 안에 있는 딸기 가지와 잎을 모아주고, 딸기 열매는 슬롯 바깥쪽에 매달아 놓는 데 사용됩니다. 이는 열매 수확을 편리하게 할 뿐만 아니라 액체 약제의 직접 살포로부터 딸기를 보호하고 딸기 재배의 미관을 향상시킬 수 있습니다.

식물 카드 시스템

(2) 이동식 황색 선반. 이동식 황색 선반은 특별히 설계된 것으로, 황색 및 청색 판을 걸기 위한 수직 기둥이 삼각대에 용접되어 있어 온실 바닥에 직접 놓을 수 있고 언제든지 이동할 수 있습니다.

(3) 자율 주행 식물 보호 차량. 이 차량은 식물 보호 분무기, 즉 컴퓨터로 계획된 경로에 따라 실내에서 작업자 없이 식물 보호 작업을 수행할 수 있는 자동 주행 분무기를 장착할 수 있어 온실 작업자의 건강을 보호할 수 있습니다.

식물 보호 장비

영양분 공급 및 관개 시스템

본 프로젝트의 양액 공급 및 관개 시스템은 크게 세 부분으로 나뉜다. 첫째는 정수 준비 부분이고, 둘째는 딸기 관개 및 시비 시스템이며, 셋째는 딸기 재배를 위한 액체 재활용 시스템이다. 정수 준비 장비와 양액 공급 시스템은 통칭하여 관개 헤드라고 하며, 작물에 물을 공급하고 회수하는 장비는 관개 장비라고 한다.

영양분 공급 및 관개 시스템

관개 전선

정수 처리 설비에는 일반적으로 모래를 제거하기 위한 모래 및 자갈 필터와 염분을 제거하기 위한 연수 설비가 갖춰져 있어야 합니다. 여과 및 연수 처리된 깨끗한 물은 저장 탱크에 저장하여 추후에 사용합니다.

양액 제조 설비는 일반적으로 A 및 B 비료용 원료 탱크 3개, pH 조절용 산 탱크 1개, 그리고 비료 혼합기 세트로 구성됩니다. 운전 중에는 A, B 탱크 및 산 탱크에 저장된 원액이 설정된 배합비에 따라 비료 제조기에 의해 적절한 비율로 혼합되어 원액이 만들어지며, 제조된 원액은 예비용으로 원액 저장 탱크에 저장됩니다.

영양 용액 제조 장비

딸기 재배용 급수 및 배수 시스템

딸기 재배용 급수 및 배수 시스템은 재배 슬롯 한쪽 끝에 집중된 급수 및 배수 방식을 채택합니다. 재배 슬롯은 매달아 설치하는 방식을 사용하므로, 급수 및 배수관은 고정된 강성관과 재배 슬롯의 상하 이동에 따라 유연하게 움직이는 연질관 두 가지 형태로 구성됩니다. 관수 및 시비 시, 정수 탱크와 원액 저장 탱크에서 공급된 물은 물과 비료 혼합 장치로 보내져 설정된 비율에 따라 혼합됩니다(간단한 방법으로는 벤투리관과 같은 비례식 비료 살포기를 사용할 수 있으며, 동력 구동식 또는 무동력 구동식 모두 가능). 혼합된 물은 주 급수관(온실 트러스에 온실 길이 방향으로 설치됨)을 통해 재배 행거 상단으로 보내집니다. 유연한 고무 호스는 주 급수관에서 각 재배 행거 끝까지 관개수를 공급하고, 재배 슬롯에 설치된 급수 분기관에 연결됩니다. 재배 슬롯의 길이를 따라 급수 분기관이 배치되고, 재배 화분의 배치 위치에 따라 점적관이 연결되어 영양분이 재배 화분의 배지에 점적됩니다. 배지에서 배출되는 과잉 영양액은 재배 화분 바닥의 배수구를 통해 재배 슬롯으로 배출되어 슬롯 바닥의 배수 홈에 모입니다. 재배 슬롯의 설치 높이를 조절하여 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 일정한 흐름이 유지되도록 합니다. 경사진 곳에서는 슬롯 바닥에서 모인 관개 회수액이 결국 슬롯 끝으로 모이게 됩니다. 재배 슬롯 끝부분에 회수액 연결 탱크를 연결하는 개구부를 설치하고, 회수 탱크 아래에 회수관을 연결하여 모인 회수액을 최종적으로 회수 탱크로 배출합니다.

관개용수 공급 및 회수 시스템

반환액의 활용

이 온실 관개 회수 시스템은 딸기 재배 시스템의 폐쇄 순환 방식을 사용하지 않고, 딸기 재배 슬롯에서 회수된 물을 모아 관상용 채소 재배에 직접 사용합니다. 딸기 재배와 동일한 높이의 재배 슬롯을 온실의 네 벽면에 설치하고, 이 슬롯에 배양토를 채워 관상용 채소를 재배합니다. 딸기에서 회수된 물은 이 관상용 채소에 직접 관개하며, 매일 관개에는 저수조의 깨끗한 물을 사용합니다. 또한, 급수 및 회수 배관을 하나로 통합하여 설계하고, 조수식 관개 방식을 적용합니다. 급수 시에는 급수관 밸브를 열고 회수관 밸브를 닫으며, 배수 시에는 밸브를 닫고 배수 밸브를 엽니다. 이 관개 방식은 재배 슬롯 내 관개용수 분기관 및 보조 배관을 줄여 투자 비용을 절감하고, 관상용 채소 생산에 거의 영향을 미치지 않습니다.

환수액을 이용하여 관상용 채소 재배하기

온실 및 부대시설

이 온실은 2017년에 한국에서 전량 수입되었습니다. 길이는 47m, 폭은 23m이며, 총면적은 1081m²입니다.² 이 온실은 스팬이 7m, 베이가 3m, 처마 높이가 4.5m, 용마루 높이가 6.4m이며, 총 3개의 스팬과 15개의 베이로 구성되어 있습니다. 온실의 단열 성능을 향상시키기 위해 온실 주변에 1m 폭의 단열 통로를 설치하고, 내부에는 이중 단열 커튼을 설계했습니다. 구조 변경 과정에서 기존 온실의 스팬 사이 기둥 상단의 수평 부재를 트러스 보로 교체했습니다.

온실 구조

온실 단열 시스템 개보수 공사에서 지붕과 벽면의 이중 내부 단열 구조는 기존 설계를 유지했습니다. 그러나 3년 운영 후 기존 차광막이 부분적으로 노후화되고 손상되었습니다. 이에 따라 온실의 모든 차광막을 국내산 아크릴 면 단열 퀼트로 교체하여 더욱 가볍고 단열 성능이 우수한 제품으로 개선했습니다. 실제 운영 과정에서 지붕 차광막, 벽면 단열 퀼트, 그리고 지붕 단열 퀼트의 이음매가 겹치도록 시공하여 전체 단열 시스템이 완벽하게 밀폐되도록 했습니다.

온실 단열 시스템

작물 생장에 필요한 광량을 확보하기 위해 온실 리모델링 시 보조 조명 시스템을 추가 설치했습니다. 이 보조 조명 시스템은 생물학적 효과를 내는 LED 조명 시스템으로, 각 LED 생장등은 50W의 출력을 가지며, 한 구역에 2개의 열을 설치했습니다. 각 열의 조명 간격은 3m입니다. 총 조명 출력은 4.5kW이며, 이는 제곱미터당 4.61W에 해당합니다.² 단위 면적당. 높이 1m에서의 조도는 2000lx를 초과할 수 있습니다.

식물 보조 조명을 설치하는 동시에, 온실 내 공기의 불규칙적인 살균을 위해 2m 간격으로 각 구역에 UVB 램프도 설치했습니다. UVB 램프 한 개의 출력은 40W이며, 총 설치 출력은 4.36kW로, 이는 4.47W/m²에 해당합니다.² 단위 면적당.

온실 난방 시스템은 환경 친화적인 공기열원 히트펌프를 사용하여 열교환기를 통해 따뜻한 공기를 온실 내부로 공급합니다. 온실 내 공기열원 히트펌프의 총 출력은 210kW이며, 38대의 열교환 팬이 온실 전체에 고르게 배치되어 있습니다. 각 팬의 열 방출 용량은 5.5kW로, 베이징의 가장 추운 날 외부 온도가 -15℃일 때도 온실 내부 온도를 5℃ 이상으로 유지하여 딸기 재배를 안전하게 할 수 있습니다.

온실 내부의 온도와 습도를 균일하게 유지하고 일정한 공기 흐름을 형성하기 위해 수평형 공기 순환 팬이 설치되어 있습니다. 순환 팬은 온실 중앙에 18m 간격으로 배치되어 있으며, 각 팬의 전력은 0.12kW입니다.

온실 환경 제어 장비 지원

인용 정보:

Changji Zhou, Hongbo, Li, He Zheng 등.Zhou 박사는 Shiling(126) 관광형 리프트 가능 딸기 행거 및 지원 시설과 장비를 검사했습니다[J]. 농업공학기술, 2022, 42(7): 36-42.