Semi-Closed Greenhouse ATU & Mollier h-x Psychrometric 3D Simulator

🏛️ SEMI-CLOSED ATU WEB-TWIN

양압 가압 중 (+22 Pa)

토출 풍속: 5.8 m/s

온실 양압 (Pressure)

+22.4 Pa

급기 온도 / 습도

21.8 °C / 82%

증발 냉각 용량

248 W/m²

CO₂ 누출 방어량

180 kg/h

연간 난방비 절감률

32.4 %

공조기 성적계수 (COP)

4.25

📈 몰리에르 선도 (Mollier h-x Psychrometric Diagram)

Enthalpy (h, kJ/kg) vs Moisture Content (x, g/kg)

🔬 5대 공조 열역학 상태점 (State Points)

상태점	T (°C)	RH (%)	x (g/kg)	h (kJ/kg)

💡 반밀폐 온실의 열역학적 해자: 천창을 상시 밀폐한 상태에서 +20 Pa 양압을 형성하여 총채벌레·가루이 등 유해 해충 유입을 100% 기계적으로 차단하며, 외부로 버려지던 고농도 CO₂ 누출을 원천 방어하여 광합성을 극대화합니다.

🏛️ 반밀폐 온실(Semi-Closed Greenhouse) 열역학 및 공조 엔지니어링 원리

네덜란드의 Kubo Ultra-Clima 및 Van der Hoeven ModulAIR로 대표되는 차세대 반밀폐 온실은, 전통적인 자연 환기(지붕 천창 개폐) 방식의 한계를 극복하기 위해 설계되었습니다. 전통 온실은 하계 고온기 동안 천창을 완전히 개방해야 하므로, 막대한 양의 CO₂가 대기로 손실되고 외부 해충(총채벌레, 담배가루이)이 침입하는 치명적 딜레마를 겪습니다.

1. 거터 하부 타공 에어 덕트 기류 분배 (Boundary Layer Decoupling)

공조기(ATU)에서 조화된 공기는 온실 거터 하부에 설치된 직경 600~900mm의 폴리에틸렌 튜브를 통해 온실 전 구역으로 균일하게 분배됩니다. 튜브의 측면 타공 홀을 통해 분출되는 제트 기류(4~8 m/s)는 작물 잎 표면의 정체된 경계층(Boundary Layer)을 강제로 탈동기화(Decoupling)시켜, 기공 전도도와 증산 효율을 극대화합니다.

2. 몰리에르 h-x 선도 기반 열역학 지배 방정식

• 습공기 비엔탈피 (Enthalpy): h = c_pa · T + x · (r_0 + c_pv · T) = 1.006 · T + x · (2501 + 1.86 · T) [kJ/kg dry air] • 포그 분무 등엔탈피 증발 냉각 (Adiabatic Saturation): h_4 ≈ h_3 (잠열 흡수에 의해 건구온도는 습구온도 쪽으로 하강, 절대습도 x는 증가) • 공기 혼합 챔버 보존 법칙: T_mix = α · T_out + (1 - α) · T_return x_mix = α · x_out + (1 - α) · x_return • 온실 양압 형성 방정식 (Positive Pressure): ΔP = 0.5 · ρ · (v_fan² - v_leak²) ≈ 15 ~ 30 Pa

3. 에너지 절감 및 탄소 중립 효과

동계 및 야간에는 온실 상부의 과열된 공기를 ATU로 80~90% 순환(Recirculation)시켜, 작물 증산으로 발생한 수증기의 잠열(Latent Heat)을 히트펌프 코일로 회수합니다. 이를 통해 기존 벤로 온실 대비 연간 난방 에너지를 25% ~ 35% 절감하며, CO₂ 1,000 ppm 고농도 시비 상태를 24시간 안정적으로 유지할 수 있습니다.

4. 자주 묻는 기술 질문 (Technical FAQ)

Q1. 반밀폐 온실의 적정 양압(Positive Pressure) 기준은 얼마인가요?

일반적으로 외기 풍속 4~6 m/s 조건에서 외부 해충(총채벌레, 가루이)의 역풍 침입을 원천 차단하기 위해 +15 Pa ~ +25 Pa의 정압을 유지합니다. 과도한 양압(+35 Pa 초과)은 온실 유리의 구조적 인장 응력 부담을 가중시키므로 비례 제어 루버 댐퍼를 통해 정밀 조절합니다.

Q2. 100 bar 초고압 포그 시스템이 일반 패드앤팬(Pad & Fan)보다 유리한 이유는?

패드앤팬은 입구와 출구 간에 4~8°C 이상의 극심한 수평 온도 편차를 유발하지만, ATU 챔버 내에서 10~15 μm 미세 포그를 완전 증발시킨 후 타공 덕트로 온실 전 구역에 고르게 불어넣는 반밀폐 방식은 온실 전체 수평 온도 편차를 ±0.8°C 이내로 균일화합니다.

Q3. 거터 하부 타공 PE 덕트의 권장 배치와 정압 회복 설계 원리는?

온실 스팬 폭(8.0m 또는 9.6m)마다 1개 또는 2열로 배치하며, 덕트 길이 50~100m에 걸쳐 마찰 손실에 따른 압력 강하를 보상하기 위해 덕트 말단으로 갈수록 타공 홀 간격을 좁히거나 오리피스 직경을 키우는 정압 재취득(Static Regain) 설계를 적용합니다.