대립계 포도 비가림하우스의 최적 파이프 규격 설정에 관한 연구
A Study on Determination of the Optimized Specification of Pipes in
Rain-sheltering Greenhouse for a Large-grain Grapevine Cultivation
염성현*․이성현․김경원․윤남규․김학주1․전 희․이시영․박서준2․박문균3 농업공학연구소, 1원예연구소 시설원예시험장, 2원예연구소 과수과, 3천안시농업기술센터 Yum, S.H.*․S.H. Lee․K.W. Kim․N.G. Yun․H.J. Kim1․H. Chun․S.Y. Lee․S.J. Park2․M.K. Park3
National Institute of Agricultural Engineering, RDA, Suwon, 441-857, Korea
1
Protected Horticulture Experiment Station, NHRI, RDA, Busan, 618-300, Korea
2
Dept. of Fruit Tree, NHRI, RDA, Suwon, 440-706, Korea
3
Research Team on Grapevine, Agricultural Technical Center, Cheonan, 330-846, Korea
서 론
대립계 포도 주산지인 천안․안성 지역 비가림재배 면적은 83.5ha로 노지재배 면적 2,086ha('03)의 4％ 수준에 머무르고 있다. 노지재배에 비해 농약살포 횟수와 병 발생을 줄 일 수 있다는 측면에서 바람직하다고 볼 수 있는 비가림재배는 첫째 가온재배를 하지 않는 이상 노지와 비가림재배의 수확시기가 거의 같아 출하 시 가격 경쟁력이 떨어지고, 둘째 시설 투자비가 소요되며, 셋째 노지재배에 비해 시설 내 기온 상승으로 착색불량 문제가 우려된다는 점 등으로 인하여 널리 이용되지 않고 있다. 비가림재배 방식은 비가림시설과 비가림하우스로 구분할 수 있으며 이 중 비가림시설은 시공비가 저렴하다는 장점이 있으나 비가림 폭과 폭 사이에 빗물이 들어오는 구조여서 토양 수분관리에 어려움이 있어 왔다. 반면 비가림하우스는 비가림시설에 비해 시공비가 비싸나 토양 수분관리를 인위적으로 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 대립계 포도 재배를 위한 비가림하우스 형태별 시설 내 환 경 분석, 비가림하우스 형태와 과실생육 특성과의 관계, 시설의 구조적 안전성 그리고 새로 운 비가림하우스 규격 개발에 관한 기초 및 응용 연구는 미진한 실정이다. 본 연구에서는 현재 농가에서 이용하고 있는 대립계 포도 비가림하우스의 구조적 안정성을 검토하여 구조 보강 방안을 모색하고, 이를 바탕으로 대립계 포도 주재배지에서의 비가림하우스 규격에 기초한 최적의 파이프 규격을 설정하였다.재료 및 방법
1. 구조 안전성 분석 방법 구조적 안전성은 3차원 유한요소해석 코드(ANSYS 8.1)를 이용하여 검토하였으며 구조 안 전 판단 기준은 파이프에 걸리는 최대응력(von Mises 응력)이 허용응력보다 작을 때로 보 았다. 부재의 허용응력은 대부분의 농가에서 이용하고 있는 비닐하우스용 파이프(허용응력 σa=1,600 kg/㎠=156.9 N/㎟)에서와 최적 파이프 규격 설정에서 사용할 인장강도 400.0 N/㎟ (강판 SGH400) 이상의 파이프에 대하여 각각 다른 허용응력 값을 적용하였다(표 1). 파이프의 탄성계수와 프와송비는 210×103 N/㎟과 0.3을, 피복재(PE 필름, 0.1mm)의 탄성계수와 프와송비는 1.1×103 N/㎟과 0.42를 적용하였으며 설계하중은 고정하중, 풍하중(Pv), 작물하 중(Wf) 및 적설하중(Ws)을 적용하였다. 풍하중은 일본의「원예시설 안전기준」에 제시된 풍력계수를 이용하여 측면 및 전후면 유입 풍속을 모두 고려하였으며 작물 성숙기인 여름 철 태풍내습을 고려하여 작물하중 Wf=1800kg/300평을 조합하여 적용하였다(표 2 및 그림 1). 적설하중은 곡부보 부근에는 1.5배의 하중(1.5Ws)을, 그 밖의 피복 면에는 Ws의 하중이 부가되도록 하였으며 단위체적중량 ρ는 1.0 kg/㎝․㎡, 절감계수 α는 지붕경사각을 고려하 여 적용하였다. 고정하중은 파이프 자중으로 파이프 밀도 7,850 kg/㎥를 적용하였다. 그리 고 구조해석 시 파이프가 지면에 묻히는 부위(파이프와 지표면의 교차 지점)는 완전 구속 되었다고 가정하여 해석하였다. Pv= × × × [kg/㎡] (c : 풍력계수, v。: 풍속, h : 온실 대표 높이) (1) Wf=1800kg/300평 [kg/㎡] (2) Ws=ρ×D×α [kg/㎡] (ρ : 단위체적중량, D : 적설심, α : 절감계수) (3)
Table 1. Strength of the pipe to be considered and criterion of judgement for the structural stability.
Classification Material characteristics criterion of stability
Pipe Ultimate stress(N/㎟) Yield stress(N/㎟)
Optimized specification of pipe SGH400 400.0 295.0 σm〈σa(=186.7 N/㎟)z
zAllowable stress, σ a=
×
=186.7 N/㎟
Table 2. Combination of load applied to analyze the structural stability.
Classification Combination of loads Increment of load
Safe wind velocity Fixed load+wind load(Pv)+crops load(Wf) Wind : 25, 30, 35, 40m/s
Snow-depth : 25, 30, 35, 40cm
Safe snow-depth near ravines Fixed load+1.5×snow load(Ws)
the other faces Fixed load+snow load(Ws)
c=0.8 0.6 0.4 0.7 0.4(peach), 0.5 · 0.2(arch) 0.5 1.5Ws W s 1.5Ws 0.3 0.9 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Wf Wf
(a) wind coefficients and crops weight (b) snow load
Fig. 1. Design loads applied to analyze the structural stability of rain-sheltering greenhouse.
2. 기존 비가림하우스 규격 및 구조 안전성(농가 기준) 대립계 포도 주재배지에서 시공되고 있는 천창개폐형 3.6m(폭 3.6m×측고 2.5m×동고 3.9m, 복숭아형)와 천창개폐형 5.0m(폭 5.0m×측고 2.9m×동고 4.6m, 복숭아형) 비가림하우 스에 대하여 풍속 35m/s와 적설심 35cm 조건에서 구조적 안전성을 검토하였다. 천창개폐 형 3.6m의 경우 농가에서는 내부발판을 거의 설치하고 있지 않으나 본 연구에서는 내부발 판을 모델에 포함시켜 해석하였으며 농가에 따라 설치 개수와 위치가 다른 측면가로대는 측창 개폐 부위 두 곳에 설치되어 있는 것으로 보고 해석하였다. 구조해석에 사용된 하우 스 및 파이프 규격은 그림 2와 같다. Roof purlin(center) φ25.4×1.2t Rafter φ25.4×1.5t@600(peach, L=4650) 2× Roof purlin φ25.4×1.2t Column φ48.1×2.1t@3000 G.L 3600 Horizontal strut φ48.1×2.1t@3000 3600 3600 500 70 0 18 00 2500 14 00 50 0 39 00 Inner foothold φ48.1×2.1t
(a) rain-sheltering greenhouse with a width of 3.6m
Inner foothold φ48.1×2.1t Roof purlin(center) φ25.4×1.2t Rafter φ25.4×1.5t@600(peach, L=6200) 2× Roof purlin φ25.4×1.2t Column φ48.1×2.1t@3000 G.L 5000 Horizontal strut φ48.1×2.1t@3000 5000 5000 500 1100 180 0 290 0 17 00 50 0 4600
(b) rain-sheltering greenhouse with a width of 5.0m
Fig. 2. Configuration and dimension of rain-sheltering greenhouse to be analyzed(unit : ㎜).
3. 지붕아치고, 지붕형태 및 측고 높이에 따른 최적 파이프 규격
천창개폐형 5.0m 비가림하우스에 대하여 지붕아치고(=동고-측고)를 1.6m와 1.8m, 지붕형 태를 복숭아형과 아치형으로 구분하여 최적의 파이프 규격을 설정하였다. 이때 농가에서
대부분 공통적으로 사용하고 있는 파이프 규격은 변경 없이 그대로 적용하였다. 즉, 곡부보 φ48.1×2.1t, 주기둥 φ48.1×2.1t, 중방 φ48.1×2.1t, 내부발판 φ48.1×2.1t, 중방브레싱 φ48.1×2.1t, 측면가로대 φ25.4×1.2t, 지붕가로대(기타) φ25.4×1.2t 및 전후면횡대 φ25.4×1.2t 등을 적용하 였으며 시공비를 고려하여 주기둥과 중방 간격을 3.0m, 서까래 간격을 60cm로 설치한 조건 에서 하우스 규격 및 하중에 대한 서까래, 방풍벽파이프(측벽서까래), 지붕가로대(중앙) 및 마구리기둥 등의 파이프 규격을 설정하였다. 또한, 일부 농가에서 시설 내 기온 상승으로 인한 대립계 포도의 고온장해 및 착색불량 문제를 줄이기 위한 방편으로 덕면으로부터 곡 부보까지의 높이 h를 70cm로부터 최대 130cm 정도까지 시공하고 있어 해당 높이에 따른 최적의 파이프 규격을 설정하였다(그림 3). 지붕아치고, 지붕형태 및 측고 높이별 하우스 규격에 대한 최적 파이프 규격은 서까래와 하중에 따른 구조적 안전성 분석 결과를 참고하 고, 최종적으로 전후면 유입 풍하중에 대한 구조적 안전성을 검토하여 설정하였다. Deok face h 1800
Fig. 3. A net height of h from the "deok" face to the ravine(unit : ㎜).
결과 및 고찰
1. 기존 비가림하우스의 구조 안전성(농가 기준) 폭 3.6m×측고 2.5m×동고 3.9m(복숭아형)이고 주기둥 간격 3m×서까래 간격 60cm인 천창 개폐형 3.6m 비가림하우스에 대한 구조적 안전성 분석 결과, 적설심 35cm에서는 파이프의 최대응력이 133.0 N/㎟으로 허용응력(σa=156.9 N/㎟)보다 작아 구조적으로 안정한 것으로 분석되었으나 측면풍속 35m/s에서는 측벽에 위치한 방풍벽파이프(측벽서까래) 하단에서 응 력이 228.0 N/㎟으로 허용응력을 초과해 불안정한 것으로 분석되었으며 전후면 풍속 35m/s 에서도 마구리기둥에 걸리는 응력이 허용응력을 초과해 불안정한 것으로 나타났다. 폭 5.0m×측고 2.9m×동고 4.6m(복숭아형)이고 동일 주기둥 및 서까래 간격을 갖는 천창개폐형 5.0m 비가림하우스의 경우에는 적설심 35cm와 측면 및 전후면 유입 풍속 35m/s에서 모두 허용응력을 초과해 불안정한 것으로 분석되었다(표 5). 따라서 하우스의 구조적 안전성을 높이기 위해서는 기존 비닐하우스용 파이프(SPVH)를 사용할 경우, 측면 유입 풍속에 대해 서는 방풍벽파이프 규격을, 전후면 유입 풍속에 대해서는 마구리기둥의 규격을 강화하여야 하는 것으로 분석되었다. 파이프 규격 강화는 시공비 상승으로 이어지므로 기존 비닐하우 스 아연도 강관보다 항복강도 및 인장강도가 높은 파이프(강판 SGH400 등)를 사용하는 구 조보강 방안도 고려해야 할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 표 6은 측면풍속 35m/s와적설심 35cm가 부가될 때의 파이프 요소별 최대응력을 나타낸 것으로 폭 3.6m의 경우 측면 풍속에 대해서는 방풍벽파이프, 주기둥 및 곡부보 순으로, 적설심에 대해서는 곡부보, 서까 래 및 지붕가로대 순으로 구조 안전성에 역할을 하고 있었으며 폭 5.0m의 경우에도 유사한 결과를 보였다. 반면 측면풍속 및 적설심 모두에 대하여 내부발판과 중방브레싱에 걸리는 응력이 다른 부재에서보다 작은 것으로 나타났다. 이는 이들 파이프가 구조보강에 차지하는 비율이 작음을 의미하는 것이나 내부발판은 하우스 시공 시 작업 편의성을 제공할 수 있고, 중방브레싱은 하우스의 전체적인 비틀어짐을 방지하는 데 어느 정도 기여하고 있는 측면이 있을 수 있어 구조 안전성만으로 설치유무 필요성을 판단하기에는 어려울 것으로 판단된다.
Table 5. Maximum stress of pipes and its location in present greenhouse model with a width of 3.6m and 5.0m. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 (지붕형태, 서까래 길이) 최대응력(N/㎟) 공통 파이프 규격 풍속 적설심 35cm 축면 35m/s 정면 35m/s 일반농가 기준 3.6m×2.5×3.9m @3m×60cm (복숭아형, L=4650) 곡부보 φ48.1×2.1t 228.0z @방풍벽 파이프 하단 (불안정) 276.0 @마구리 기둥 (불안정) 133.0 @곡부보 파이프 (안정) 주기둥 φ48.1×2.1t@3000 서까래 φ25.4×1.5t@600 방풍벽파이프 φ25.4×1.5t@600 중방 φ48.1×2.1t@3000 중방받침 -5.0m×2.9×4.6m @3m×60cm (복숭아형, L=6200) 내부발판 φ48.1×2.1t 345.0 @방풍벽 파이프 하단 (불안정) 518.0 @마구리 기둥 (불안정) 167.0 @곡부보 파이프 (불안정) 중방브레싱 φ48.1×2.1t 지붕가로대y φ25.4×1.2t 측면가로대 φ25.4×1.2t 마구리기둥x φ25.4×1.5t 전후면횡대 φ25.4×1.2t
zInclined value means that the stress is greater than allowable stress of the pipe.
y,xNo. of roof purlin and front column : 3 pieces for a width of 3.6m, 5 pieces for a
width of 5.0m.
Table 6. Stress on each of pipes in present greenhouse model with a width of 3.6m and 5.0m.
구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 (지붕형태, 길이) 해석 조건 파이프 최대응력(N/㎟) 곡부보 φ 48.1×2.1 주기둥 φ 48.1×2.1 서까래 φ 25.4×1.5 방풍벽 파이프 φ 25.4×1.5 지붕 가로대 φ 25.4×1.2 측면 가로대 φ25.4×1.2 중방 φ48.1×2.1 내부 발판 φ48.1×2.1 중방 브레싱 φ48.1×2.1 일반농가 기준 3.6m×2.5m×3.9m @3m×60cm (복숭아형, L=4650) 측면풍속 35m/s 90.1 143.0 74.1 228.0 59.4 68.8 41.2 10.9 7.0 적설심 35cm 133.0 34.9 79.7 23.1 71.8 12.6 25.2 6.3 6.7 5.0m×2.9m×4.6m @3m×60cm (복숭아형, L=6200) 측면풍속 35m/s 122.0 232.0 109.0 345.0 95.9 108.0 73.5 10.9 12.3 적설심 35cm 167.0 51.6 106.0 54.0 111.0 22.7 38.1 6.4 8.0
2. 지붕아치고 및 지붕형태에 따른 최적 파이프 규격 표 7～8은 지붕아치고가 1.6m이고 지붕형태가 복숭아형인 하우스 규격에 대한 최적 파이 프 규격을, 표 9～10은 지붕아치고가 1.6m이고 지붕형태가 아치형인 하우스 규격에 대한 최적 파이프 규격을 나타낸 것이다. 또한 표 11～12는 지붕아치고가 1.8m이고 지붕형태가 복숭아형인 하우스 규격에 대한 해당 안전풍속과 안전적설심에서의 최적 파이프 규격을 나 타낸 것이다. 그림 4는 지붕아치고 1.8m, 지붕형태 복숭아형인 천창개폐형 5.0m 비가림하우 스에 대하여 설정된 최적 파이프 규격을 적용한 후 측면풍속 35m/s와 적설심 40cm의 하중 이 작용하였을 때 파이프에 걸리는 응력 분포를 각각 나타낸 것이다.
Table 7. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-A1" for a safe wind velocity of 35m/s and safe snow-depth of 40cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 40cm 측면 35m/s 정면 35m/s 대립계 포도-A1형 5.0m×2.5m×4.1m @3.0m×60cm (복숭아형, L=6000) 서까래 φ31.8×1.5t@600 164.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 176.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 171.0 @곡부보 파이프 (안정) 방풍벽파이프 φ31.8×1.5t@600 지붕가로대(중앙) φ33.5×2.1t 마구리기둥 φ48.1×2.1t/5개
Table 8. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-A2" for a safe wind velocity of 30m/s and safe snow-depth of 35cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 35cm 측면 30m/s 정면 30m/s 대립계 포도-A2형 5.0m×2.5m×4.1m @3.0m×60cm (복숭아형, L=6000) 서까래 φ25.4×1.5t@600 165.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 159.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 162.0 @곡부보 파이프 (안정) 방풍벽파이프 φ25.4×1.5t@600, φ31.8×1.5t@3000 지붕가로대(중앙) φ33.5×2.1t/1개 마구리기둥 φ42.2×2.1t/5개
Table 9. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-B1" for a safe wind velocity of 35m/s and safe snow-depth of 40cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 40cm 측면 35m/s 정면 35m/s 대립계 포도-B1형 5.0m×2.5m×4.1m @3.0m×60cm (아치형, L=6200) 서까래 φ31.8×1.5t@600 163.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 146.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 173.0 @곡부보 파이프 (안정) 방풍벽파이프 φ31.8×1.5t@600 지붕가로대(중앙) φ31.8×1.5t/1개 마구리기둥 φ59.9×2.1t/4개
Table 10. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-B2" for a safe wind velocity of 30m/s and safe snow-depth of 35cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 35cm 측면 30m/s 정면 30m/s 대립계 포도-B2형 5.0m×2.5m×4.1m @3.0m×60cm (아치형, L=6200) 서까래 φ25.4×1.5t@600 179.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 161.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 166.0 @곡부보 파이프 (안정) 방풍벽파이프 φ25.4×1.5t@600 지붕가로대(중앙) φ25.4×1.5t 마구리기둥 φ48.1×2.1t/4개
Table 11. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-C1" for a safe wind velocity of 35m/s and safe snow-depth of 40cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 40cm 측면 35m/s 정면 35m/s 대립계 포도-C1형 5.0m×2.5m×4.3m @3.0m×60cm (복숭아형, L=6200) 서까래 φ31.8×1.5t@600 162.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 151.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 169.0 @곡부보 파이프 (안정) 방풍벽파이프 φ31.8×1.5t@600 지붕가로대(중앙) φ31.8×1.5t 마구리기둥 φ59.9×2.1t/4개
Table 12. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-C2" for a safe wind velocity of 30m/s and safe snow-depth of 35cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 35cm 측면 30m/s 정면 30m/s 대립계 포도-C2형 5.0m×2.5m×4.3m @3.0m×60cm (복숭아형, L=6200) 서까래 φ25.4×1.5t@600 178.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 167.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 165.0 @곡부보 파이프 (안정) 방풍벽파이프 φ25.4×1.5t@600 지붕가로대(중앙) φ25.4×1.2t 마구리기둥 φ48.1×2.1t/4개
(a) wind velocity of 35m/s from the side face (b) snow-depth of 40cm Fig. 4. Distribution of stress on pipes for a "Grape-C2" rain-sheltering greenhouse.
3. 측고 높이에 따른 최적 파이프 규격 표 13은 지붕아치고가 1.8m이고 지붕형태가 복숭아형인 천창개폐형 5.0m 비가림하우스 규격에 대하여 덕면으로부터 곡부보까지의 높이를 70cm에서 90cm와 110cm로 각각 높였을 때의 구조적 안전성을 나타낸 것이다. 적설하중 부가 조건에서 측고 높임에 따라 파이프에 걸리는 최대응력은 거의 차이가 없는 것으로 나타났으나 풍하중 부가 조건에서는 측고를 높임에 따라 최대응력이 급격히 커져 측고 높이에 따라 구조적 안전성이 상당히 취약해지 는 것으로 분석되었다. 즉, 측고 높이는 안전적설심 보다는 안전풍속에 직접적인 영향을 준 다는 것을 의미하며 측고 높임 시 구조적 안전성을 높이기 위해서는 측면풍속에 대해서는 방풍벽파이프(측벽서까래)를, 정면풍속에 대해서는 마구리기둥의 규격을 각각 강화하여야 되는 것으로 분석되었다. 표 14～15 및 16～17은 지붕아치고가 1.8m이고 지붕형태가 복숭 아형인 천창개폐형 5.0m 비가림하우스에 대한 덕면으로부터 곡부보까지의 높이별 최적 파 이프 규격을 나타낸 것이다.
Table 13. Maximum stress of pipes according to a net height of h as well as load.
Net height, h (측고-180cm)폭×측고×동고@주기둥×서까래 파이프 최대응력(N/㎟) 안전풍속 안전적설심 40cm 안전풍속 안전적설심 35cm 측면 35m/s 정면 35m/s 측면 30m/s 정면 30m/s 70cm 5.0m×2.5m×[email protected]×60cm (복숭아형, L=6200) 162.0 (안정) 151.0 (안정) 169.0 (안정) 178.0 (안정) 167.0 (안정) 165.0 (안정) 90cm 5.0m×2.7m×[email protected]×60cm (복숭아형, L=6200) 195.0 (불안정) 170.0 (안정) 170.0 (안정) 213.0 (불안정) 188.0 (불안정) 165.0 (안정) 110cm 5.0m×2.9m×[email protected]×60cm (복숭아형, L=6200) 231.0 (불안정) 191.0 (불안정) 170.0 (안정) 253.0 (불안정) 210.0 (불안정) 166.0 (안정)
Table 14. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-D1" for a safe wind velocity of 35m/s and safe snow-depth of 40cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 40cm 측면 35m/s 정면 35m/s 대립계 포도-D1형 (h=90cm) 5.0m×2.7m×4.5m @3.0m×60cm (복숭아형, L=6200) 방풍벽파이프 φ31.8×1.7t@600 177.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 170.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 170.0 @곡부보 파이프 (안정) 마구리기둥 φ59.9×2.1t/4개
Table 15. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-D2" for a safe wind velocity of 30m/s and safe snow-depth of 35cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 35cm 측면 30m/s 정면 30m/s 대립계 포도-D2형 (h=90cm) 5.0m×2.7m×4.5m @3.0m×60cm (복숭아형, L=6200) 방풍벽파이프 φ25.4×1.7t@600 φ31.8×1.5t@3000 181.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 175.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 165.0 @곡부보 파이프 (안정) 마구리기둥 φ48.1×2.3t/4개
Table 16. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-E1" for a safe wind velocity 35m/s and safe snow-depth 40cm. 구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 40cm 측면 35m/s 정면 35m/s 대립계 포도-E1형 (h=110cm) 5.0m×2.9m×4.7m @3.0m×60cm (복숭아형, L=6200) 방풍벽파이프 φ33.5×2.1t@600 166.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 177.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 170.0 @곡부보 파이프 (안정) 마구리기둥 φ59.9×2.3t/4개
Table 17. The optimized specification of pipes and its structural stability of greenhouse named "Grape-E2" for a safe wind velocity of 30m/s and safe snow-depth of 35cm.
구분 폭×측고×동고 @주기둥×서까래 최대응력(N/㎟) 파이프 규격 안전풍속 안전적설심 35cm 측면 30m/s 정면 30m/s 대립계 포도-E2형 (h=110cm) 5.0m×2.9m×4.7m @3.0m×60cm (복숭아형, L=6200) 방풍벽파이프 φ31.8×1.5t@600 173.0 @방풍벽 파이프 하단 (안정) 143.0 @마구리 기둥 하단 (안정) 163.0 @곡부보 파이프 (안정) 마구리기둥 φ59.9×2.1t/4개
요약 및 결론
대립계 포도 주 재배지역에서 이용하고 있는 비가림하우스 규격에 대하여 구조적 안전성 을 분석하였으며 이를 기초로 적정 하우스 규격에 대한 최적의 파이프 규격을 설정하였다. 천창개폐형 3.6m 비가림하우스의 경우(농가 기준, 주기둥 3.0m×서까래 60cm), 적설심 35cm에서는 구조적으로 안정한 것으로 분석되었으나 측면풍속 35m/s에서는 불안정한 것으 로 나타났으며, 천창개폐형 5.0m 비가림하우스의 경우에는 적설심 35cm와 풍속 35m/s에서 모두 불안정하여 구조보강이 필요한 것으로 분석되었다. 지붕아치고 1.6m(복숭아형 및 아 치형)와 지붕아치고 1.8m(복숭아형)인 천창개폐형 5.0m 비가림하우스의 최적 파이프 규격 은 인장강도 400.0 N/㎟(SGH400) 이상의 파이프를 사용하는 조건과 주기둥 설치간격이 3.0m이고 서까래 간격이 60cm인 조건에서 안전풍속과 안전적설심을 기준으로 두 경우로 규격화할 수 있었다. 즉, 안전풍속 35m/s와 안전적설심 40cm에서 구조적으로 안정한 파이 프 규격은 서까래 φ31.8×1.5t이었으며, 안전풍속 30m/s와 안전적설심 35cm에서는 서까래 φ 25.4×1.5t인 것으로 분석되었다. 덕면으로부터 곡부보까지의 높이는 안전적설심보다는 안전 풍속에 직접적인 영향을 미치는 것으로 분석되었으며, 측고를 높임에 따라 측면풍속에 대 해서는 방풍벽파이프(측벽서까래)를, 정면풍속에 대해서는 마구리기둥의 규격을 강화하여야 되는 것으로 분석되었다. 주제어 : 대립계 포도, 비가림하우스, 구조 안전성, 안전풍속, 안전적설심, 최적 파이프 규격인용문헌
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2. Lee, J.C., J.H. Kim, C.J. Yoon, and M.D. Cho. 1999. Studies on Standardization in Cultivation under Rain Shelter for the Improvement of Grape Fruit Quality(in Korean). Chungnam National University.
3. Jeong, J.J. 2004. Practical problems for improving the competition of Grapevine in Cheonan. The Special education on specializing the grape in Cheonan, pp.40-41(in Korean).
4. Yum, S.H., H.J. Kim, H. Chun, and S.Y. Lee. 2005. Analysis of the Structural Stability of Rain-Sheltering Facility for a Large-grain Grapevine Cultivation(in Korean).
