목 차

목 차

1. 개요 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1

□ 연구목적 ······································································································································· 1

□ 연구범위 ······································································································································· 2

2. 연구수행내용 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3

□ 이론적 배경 ································································································································· 3

□ 선행 연구 ····································································································································· 5

□ 연구 주제의 선정 ······················································································································· 5

□ 연구 방법 ····································································································································· 8

□ 활용장치에 대한 정보(시설 활용 실적) ··············································································· 9

3. 연구과정 및 활동 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 12

□ 연구과정-실험설계, 실험과정 및 DATA분석방법 ·························································· 12

□ 연구활동 ····································································································································· 25

4. 연구결과 및 시사점 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 28

□ 비닐하우스의 방향 및 측면 개폐방식에 따른 풍속과 풍압측정 ··································· 28

□ 구조물 설치에 따른 비닐하우스의 공기 흐름 분석(풍속측정) ····································· 37

□ 연구 결과에 따른 시사점 ······································································································· 46

5. 홍보 및 사후 활용 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 48

6. 참고문헌 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 48

1. 개요

□ 연구 목적

○ 학교 환경

-

학생들이 재학하고 있는 학교는 과학고로서 일반 학교보다 과학에 대한 열정이 넘치고 연구를 하고자 하는 목표의식이 뚜렷하다.

- 본교가 위치하고 있는 진주시 진성면은 진주시 동쪽에 위치하여 일반 사람들의 활동이 거의 없으며 경상남도과학교육원이 옆에 위치하여 학생들의 과학교육에 최적의 조건에 위치한다.

-

본교가 위치한 진주시 진성면 가진리를 주변에는 남강이 흐르고 있으며 많은 주민들이 농업에 종사하고 있어 많은 비닐하우스를 찾아볼 수 있으며 비닐하우스에 다양한 작물 이 재배되고 있다.

○ 지역적 특성

- 진주시의 시내 지구를 제외한 외곽지역은 읍․

면지역으로서 대부분 농업에 종사하는 인구가 대 부분인 것으로 판단된다.

- 진주시 농·특산물 중에서 과채류(열매를 식재료 로 사용하는 채소)는 대부분 비닐하우스에서 토 양 재배를 하고 있으며 그 종류에는 오이, 딸기, 피망, 호박, 꽈리고추, 가지, 멜론, 수박, 토마토, 깻잎, 진주 고추 등이 다양하게 존재한다.

○ 연구 동기 및 목적

- 2012년 태풍 볼라벤과 산바로 인하여 진주 시내에서 비닐하우스 및 농작물 피해가 많이 발생하여 많은 인력이 응급 복구 활동에 동원되었다.

- 비닐하우스는 많은 식용 작물을 제공해주며 농민들에게 있어서 큰 재산이자 중요한 자산이다. 이러한 비닐하우스가 여러 가지 자연 재해에 의하여 무너진다면 농민들에게 엄청난 피해가 될 것이며 더 나아가 국가적 손실이라고 판단된다. 그래서 자연 재해에 대한 비닐하우스의 피해를 최소화하는 과학적 방법을 연구하고자 한다.

[그림 1] 진주시 행정구역

□ 연구범위

○ 자연 재해로 인한 비닐하우스 피해에 대한 연구 방향

- 자연적 재해로 인한 비닐하우스의 피해는 폭설로 인하여 눈이 비닐하우스에 쌓여서 눈의 하중을 이기지 못하고 비닐하우스가 붕괴되는 경우와 여름철의 태풍과 불규칙하 게 일어나는 돌풍으로 인하여 비닐하우스가 피해를 입는 경우 2가지가 있다. 진주 지역 은 한반도의 남쪽이며 영남 지방으로서 겨울철에 눈이 내리는 경우는 드물며 여름철의 태풍이나 불규칙적인 돌풍에 의하여 비닐하우스가 피해를 입는 경우가 대부분이므로 바람에 의하여 비닐하우스가 받는 영향을 연구하여 자연 재해에 대한 비닐하우스의 피해를 최소화하는 과학적 방법을 탐구하는 것이 진주 지역에 맞춤으로 연구하는 것이 라고 판단된다.

- 겨울에도 여러 가지 작물을 재배할 수 있는 비닐하우스를 볼 수 있다. 비닐하우스는 우리에게 많은 식량을 제공해주며 농민들에게 있어서 엄청난 재산이자 중요한 자산이 다. 비닐하우스를 설치하는데 드는 비용은 평당 40만원 전후로 넓은 지역에 걸쳐서 비닐하우스를 설치하기 위해서는 엄청난 비용이 소요된다.

- 만약에 바람에 의하여 비닐하우스가 무너진다면 농민들에게 엄청난 피해가 될 것이며 더 나아가 국가적 손실이라고 판단된다. 그래서 비닐하우스를 제작할 경우, 어떠한 방식을 이용하면 강한 바람에 의하여 비닐하우스의 피해를 최소화하고 농민의 피해를 줄일 수 있을지 탐구하는 것을 본 연구의 목적으로 하며 기본적인 연구 문제와 방향은 다음과 같다.

▪바람에 의한 비닐하우스의 피해 사례 조사할 수 있다.

▪비닐하우스가 바람에 의하여 피해를 당하는 이유를 과학적으로 해석할 수 있다.

▪비닐하우스의 바람에 의한 피해를 일으키는 과학적 요인을 분석하고 탐구하여 그 요인에 대하여 파악할 수 있다.

▪위의 결과를 바탕으로 비닐하우스의 바람에 의한 피해를 최소화할 수 있는 다양한 과학적 방법을 제시할 수 있다.

2. 연구 수행 내용

□ 이론적 배경

○ ^{베르누이의 원리}

- 유체가 흐르는 속도와 압력, 높이의 관계를 수량적으로 나타낸 법칙으로 유체의 위치에 너지와 운동에너지의 합이 항상 일정하다는 성질을 이용한 것으로 완전 유체가 규칙적 으로 흐르는 경우에 대하여 정리한 것이다.

- 유체(액체나 기체)가 느리게 이동하면 압력이 증가하고 빠르게 이동하면 압력이 감소한 다는 것이 베르누이의 정리의 기본 원리이다. 일반적으로 유체가 좁은 관을 통과하면 속력이 증가하기 때문에 압력이 감소하며, 반대로 넓은 관을 통과하면 속력이 감소하여 압력이 증가한다.

○ ^{비닐하우스}

- 비닐하우스는 채소류의 촉성재배 또는 열대식물을 재배하기 위하여 비닐 필름을 씌운 온실로서 1954년경부터 비닐필름이 농업에 이용되기 시작하면서 하우스 · 터널 등이 눈부시게 보급되었다. 특히 비닐하우스는 급속도로 발전하여 현재 가장 중요한 원예시설로 전국에서 이용되고 있다. 비닐하우스는 채소류의 재배에 가장 많이 쓰이며 화훼류·과수류의 재배에도 이용되고 있다.

○ 베르누이의 원리를 통한 비닐하우스 피해 요인 분석

- 비닐하우스로 강한 바람이 유입이 될 경우, 비행기 날개의 단면과 마찬가지로 비닐하 우스 지붕 아치부에 바람의 속도가 증가하여 베르누이의 원리에 의하여 지붕 상부의 압력이 낮아져서 압력차로 인한 양력이 발생하여 비닐하우스가 들어 올려져 비닐하우 스 전체에 큰 피해를 줄 수 있다.

[그림 2] 단동형 비닐하우스의 양력 발생 [그림 3] 연동형 비닐하우스의 양력 발생

○ 부압과 정압

- 부압 : 대기압 이하 절대압력 O까지의 압력으로 물체의 표면에 물체를 흡인하는 방향으 로 가해지는 수직력 또는 흡인력이라고도 한다.

- 정압 : 물체 면에 대하여 압축하는 방향으로 작용하는 압력을 말한다.

[그림 4] 부압과 정압

○ 풍동

- 풍동의 정의

풍동은 공기가 흐르는 현상이나 공기의 흐름이 물체에 미치는 힘 또는 흐름 속에 있는 물체의 운동 등을 조사하기 위해 인공적으로 공기가 흐르도록 만든 장치로 19세기 말 영국에서 항공기의 개발을 위하여 처음으로 만들어진 이래 항공, 기계뿐만 아니라 토목, 건축, 환경, 전기 등 각종 공학 분야에서 바람에 의한 여러 현상들을 파악하기 위하여 사용되고 있다.

- 상사법칙

풍동실험의 경우, 구조물 전체가 들어갈 수 있을 정도의 큰 측정 부를 갖는 풍동을 만드는 것은 대부분의 경우 불가능하므로, 풍동실험에서는 일반적으로 구조물의 축척 모형이 사용된다. 따라서 어느 조건을 만족시키면 실제의 현상을 재현하는 것이 가능해 서, 축척모형실험의 결과로부터 실제구조물에 작용하는 풍력이나 풍압에 의한 구조물 의 현상을 예측하는 것도 가능하다. 이와 같은 조건을 풍동실험에서는 상사법칙이라고 부른다. 모형실험에 있어서 실물과 상사된 현상을 재현할 수가 있기 때문에 실제 구조물 의 경우 풍동실험에서 필요로 하는 상사조건을 만족시키기 위해서 다음과 같은 기하학 적 · 운동학적·역학적 상사조건이 필요하다.

•기하학적 상사 조건 : 실험하는 건물의 기하학적인 형상을 실물과 일치시키는 것.

•운동학적 상사 조건 : 실제의 건물에 작용하는 풍압. 즉, 자연풍과 같은 성상을 가진 풍을 모형의 축척에 따라 축척된 모형에 작용하도록 하는 것.

•역학적 상사 조건 : 현상을 지배하는 힘의 평형을 실물과 풍동실험에서 상사시키는 것.

□ 선행 연구

○ 선행연구

연번 연도 연구자 주제 비고

1 2009 강보영 손지숙

간이 풍동 장치를 이용한 건물

주위의 바람 유동 패턴 분석 풍동 장치 고안 2 2013

김현성 박정환 정도환

고층건물에 의한 빌딩풍 분석

및 빌딩풍 저감 방안 연구 풍동 장치 고안

3 2013

허주호 정선교 이시은

고딕 건축물의 성당 지붕 양식 을 활용한 하중과 풍압에 강한 차세대 비닐하우스의 제안

비닐하우스 풍압 측정

<표 1> 선행 연구 정보

○ 선행연구 분석을 통한 본 연구과제의 연구 방향

- 연번 1번의 연구는 풍동 장치를 이용하여 건물 주위의 바람을 연기의 패턴과 풍속을 통하여 데이터를 분석하였으며 연번 2번의 연구는 빌딩풍의 풍속을 통하여 데이터를 분석하였다. 본 연구과제는 풍동장치를 이용하여 비닐하우스에 측정되는 풍압을 통하 여 데이터를 분석할 것이다.

- 비닐하우스에 강풍이 불어올 경우, 베르누이의 원리에 의하여 비닐하우스 지붕에 양력 이 발생하게 된다. 양력이 작을수록 베르누이 효과가 적게 작용하여 비닐하우스의 피해 가 적을 것이다. 연번 3번은 이러한 데이터를 CFD라는 컴퓨터 프로그램을 통하여 분석 하였으며 본 연구과제는 풍동을 통하여 비닐하우스의 내․외부의 풍압 측정 비교하여 데이터를 분석할 것이다.

□ 연구 주제의 선정

○ 문제의 착안점

- 많은 비와 강한 바람을 동반하는 태풍은 초여름에서 가을 사이의 특정한 기간에 우리나 라에 영향을 주지만 일시적으로 갑자기 강하게 부는 바람인 돌풍은 불안정한 기후 조건이 만들어지면 언제라도 발생할 수 있다. 그러므로 비닐하우스의 바람에 의한 피해 는 시기에 관계없이 그 위험성이 존재하고 있다.

- 태풍 또는 돌풍과 같은 강력한 바람이 부는 경우, 비닐하우스의 파손이 많은 것으로 알려져 있다. 비닐하우스의 강풍 피해는 피복재(비닐)의 파손과 골재 파이프의 파손 등 크게 2가지 형태로 발생한다.

- 특히 비닐하우스의 바람에 의한 피해는 피복재(비닐)가 찢어지거나 벗겨지는 형태가 가장 많으며 골재파이프가 파손되어 피복재(비닐)가 연이어 파손되는 경우도 많이 존재 한다. 다만, 피복재(비닐)가 벗겨져 있는 경우, 골재파이프의 피해가 없거나 적다는 것으로 많이 알려져 있다.

- 이와 같이 강풍에 의한 비닐하우스의 피해를 전반적으로 조사하여 그 원인에 대하여 과학적으로 분석하고 이를 바탕으로 강풍에 의한 비닐하우스의 피해를 최소화하는 방법을 과학적으로 제시하여 농민의 중요한 자산과 더 나아가 국가의 큰 자산을 지키고 자 하며, 이 문제를 해결하기 위하여 우리에게 필요한 지식은 다음과 같다.

▪바람이 불었을 경우, 비닐하우스에 영향을 미치는 베르누이 원리에 대한 물리적 지식

▪비닐하우스에 영향을 주는 태풍과 돌풍에 대한 지구과학적 지식

▪바람에 강한 비닐하우스의 모형과 설계에 관한 건축공학적 지식

▪바람에 의한 비닐하우스의 피해를 최소화하기 위한 피복재의 개폐 방법에 관한 수학적 지식(풍압과 풍속의 측정 및 계산)

○ 연구주제의 선정 과정

- 연구 조원의 구성 : 우리는 현재 재학 중인 본교(경남과학고등학교)가 위치하고 있는 진주의 현실적문제와 기상학의 기후·날씨에 공통적으로 관심이 있었다. 그러던 중 교육 부와 한국과학창의재단에서『2014. 융합인재교육(STEAM) R&E 과제』를 공모한다는 공고문이 발표된 이후 우리가 관심이 있었던 주제를 가지고 정확하고 세부적으로 연구 하고 싶어 지도교사와 면담을 진행한 후 학생들 6명을 연구조원으로 구성하여 공모에 신청하기로 계획하였다.

- 연구 주제의 탐색

▪학생 연구 활동 시간에 연구 조원 6명의 학생들이 모여서『2014. 융합인재교육 (STEAM) R&E 과제』공모에 적합한 주제를 선정하기 위하여 여러 가지 주제에 논의하 였다.

▪학생들은 학교 주변(진주시 진성면 가진리)에 남강이 흐르며 비닐하우스에서 농작물 을 많이 재배한다는 사실에 착안하여 비닐하우스에 관한 연구를 진행하고자 하였다.

▪비닐하우스 피해에 대한 사전 조사 작업을 통하여 비닐하우스는 폭설의 하중에 의한 붕괴와 강풍에 의한 비닐하우스 파손의 경우가 많다는 것을 착안하여 진주시 주변은 영남지방으로 눈이 잘 오지 않는다는 의견을 모아 바람에 의한 비닐하우스의 피해를 줄이는 방향으로 연구 주제를 선정하기로 의견을 모았다.

○ 연구 주제의 선정

- 연구 주제를『강한 바람에 의한 비닐하우스의 피해를 막는 방법에 대한 연구』로 최종 선정하여 바람에 의한 비닐하우스의 풍압과 풍속에 대한 물리 및 지구과학적 지식 (Science)과 Data 측정 및 처리(Math), 바람에 견고한 비닐하우스의 설계와 구조에 대한 연구(Technology & Engineering) 등 다양한 분야의 지식을 융합적으로 적용할 수 있는

『2014. 융합인재교육(STEAM) R&E 과제』에 대한 공모 주제로서 적합하다고 결론을 내었다. 또한 농민의 어려움을 알고 그들의 고충을 덜어주고자 연구를 실시함으로서 점점 약해지는 농업에 대한 현실적인 문제에 접근하였다는 것에 학생들이 많은 공감을 하였다.

○ 연구 주제에 대한 전문가 자문

-『강한 바람에 의한 비닐하우스의 피해를 막는 방법에 대한 연구』를 하기 위하여 우선 학생들은 인위적으로 바람을 일으키는 기자재가 필요하다는 판단에서 풍동(Wind Tunnel)에 대하여 조사하기 시작했으며 풍공학 및 진동제어 분야를 전문적으로 연구하 는 ㈜T.E. Solution의 공학박사 김동우 부장님께 풍동에 대한 자문을 얻어서 고등학생으 로 간단하게 조작할 수 있는 간이 풍동 장치를 제작 주문하고자 계획하게 되었으며, 풍동에 대한 자문은 ㈜T.E. Solution의 공학박사 김동우 부장님께 지속적으로 자문을 받으려고 계획하였다.

- 서울대학교 농업생명과학대학 조경․지역시스템공학부의 이인복 교수님이 농축산 시설 내 대기 환경 전문가로서 비닐하우스에 대한 많은 조언을 해주실 것으로 판단하여 자문은 구하고자 계획하였다.

□ 연구 방법

○ 강풍에 의한 비닐하우스 피해 요인의 과학적 분석

- 베르누이 원리에 의한 피해 이외에 어떠한 경우, 강풍에 의하여 비닐하우스의 피해가 더 발생하는지 피해 사례를 조사한 내용 바탕으로 여러 요인을 과학적으로 분석하여 추가적으로 연구하고 탐구할 방법을 찾는다.

▪비닐하우스의 측면 개폐 방식에 따른 풍속과 풍압 측정

▪바람과 비닐하우스의 방향에 따른 풍속과 풍압 측정

▪보조물(방풍 펜스) 설치에 따른 비닐하우스의 공기 흐름 분석(풍속 측정)

○ 문제 해결을 위한 실험 : 풍압 측정을 위한 풍동 실험

- 풍동 : 공기가 흐르는 현상이나 공기의 흐름이 물체에 미치는 힘 또는 흐름 속에 있는 물체의 운동 등을 조사하기 위해 인공적으로 공기가 흐르도록 만든 장치이다. - 풍압 : 어떤 물체를 바람이 미는 압력으로 풍압을 Pu[㎏/㎡], 속도압을 Pv라고 하면

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 풍속 이므로 풍동 장치로 일정한 속력(V)으로 바 람을 불어주고 풍압을 측정하면 풍압 계수를 측정할 수 있다. 이렇게 비닐하우스 지붕의 내부와 외부의 풍압을 측정하여 풍압 계수를 산출하여 비닐하우스의 베르누이 효과에 대하여 분석한다.

○ 전문가 활용 방안

- ㈜ T.E. Solution의 공학박사 김동우 부장님은 풍동 실험의 전문가로서 비닐하우스의 풍동 실험에 대한 방법과 정확한 데이터 산출 방식 등에 대해 자문을 받을 계획이다. - 서울대 조경․지역시스템 공학부 이인복 교수님은 비닐하우스를 전문적으로 연구하시 는 분으로서 비닐하우스의 풍동 실험에 요인과 과정에 대해 자문을 받고자 한다.

□ 활용장치에 대한 정보(시설 활용 실적)

○ 비닐하우스의 방향 및 측면 개폐 방식에 따른 풍속과 풍압 측정

- 경계층 풍동 : ㈜ T.E. Solution 풍동 실험(풍압 및 풍속 측정) 의뢰

분류 경계층풍동 (Boundary Layer Wind Tunnel) 형식 Open-circuit (Suction)

측정부 8.0(W)×2.5(H)×23.2m(L)

풍속 범위 0.3~10m/s

<표 2> 경계층 풍동 정보

[그림 5] 경계층풍동 사진1 [그림 6] 경계층풍동 사진2

- 다점풍압계 : ㈜ T.E. Solution 풍동 실험(풍압 및 풍속 측정) 의뢰

모델명 다점풍압계 (ZOC33/64Px×8)

측정범위 0~ 5 inH2O =12.7mmH2O=124.5Pa

측정오차 ±0.15%

분해능 0~625hz (적정 최대)

본체크기 255 × 205 × 460 (가로×세로×길이)

<표 3> 다점풍압계 정보

[그림 7] 다점풍압계 구성 및 사진

- 열선풍속계 : ㈜ T.E. Solution 풍동 실험(풍압 및 풍속 측정) 의뢰

모델명 열선풍속계 (IFA-300)

시스템구성 풍속센서

(1201 Disposable Probe)

센서서포트

(1155 Standard Probe Support) 측정가능

온도환경 최대 60℃ 최대 150℃

센서개수 20개 •

<표 4> 열선풍속계 정보

[그림 8] 풍속센서 [그림 9] 풍속센서 & 센서서포트

[그림 10] 시스템 구성

○ 구조물 설치에 따른 비닐하우스의 공기 흐름 분석(풍속 측정)

- 풍동장치 : 구조물 설치에 따른 비닐하우스의 공기 흐름 분석을 하기 위하여 비닐하우스 에 층류를 불게 해 줄 풍동장치를 직접 제작하였다.

시스템

구성 흡입부, 정류부, 측정부

크기

흡입부(환풍기) 측정부

60*60(cm) 60(W)×60(H)×180cm(L) 풍속

범위 0.3~10m/s •

<표 5> 제작한 풍동 장치의 크기 및 사양

- 허니콤 필터 : 벌집의 구조를 본을 따서 만든 필터로서, 난류를 층류로 바꾸기 위해 사용된다. 일반적으로 청소기, 공업용풍동의 정류부, 항공 우주 산업, 포장, 물류, 자동차 등 많은 분야에서 널리 사용된다. 허니콤 구조는 강화 알루미늄, 강화 플라스틱 등 여러 가지 재료를 사용한다. 우리는 이 허니콤을 사용해 난류를 층류로 변환하려 한다.

- 열선풍속계 : 비닐하우스에 부는 풍속을 측정하기 위하여 풍속에 대한 저항의 영향을 최소화 해주어야 한다. 열선풍속계의 경우 실제 측정에 사용되는 센서 부분이 굉장히 좁은 부위이므로 측정 오차를 최소화할 수 있다. 열선풍속계의 기본정보는 아래와 같다.

[그림 11] 열선풍속계

모델 AM-4214SD

측정 방식 열선의 온도차이로 풍속 측정 풍속 범위 0.2 ~ 20.0m/s

풍온 범위 0 ~50 ℃ 풍속 센서 직경 12mm, 길이 : 940mm

크기 203×76×38 mm

<표 6> 열선형풍속계

3. 연구 과정 및 활동

□ 연구 과정– 실험 설계, 실험 과정 및 DATA 분석 방법

가 . 비닐하우스의 방향 및 측면 개폐 방식에 따른 풍속과 풍압 측정 1) 비닐하우스 모형 제작

비닐하우스의 풍압을 측정하기 위해선 다점풍압계를 이용해야 하므로 비닐하우스의 모형을 이에 맞게 제작하여야 한다. 그래서 정확한 풍압 측정을 위하여 비닐하우스 모형은 전문적으로 제작을 요청하였다. 풍동 실험을 위해 비닐하우스는 아크릴판(강체) 을 사용하여 제작하며 그 크기는 농촌진흥청에서 제공하는 비닐하우스의 표준모형 수치에서 1/40 의 크기로 축소한다. 기존 농업에 가장 많이 쓰이고 있는 단동형의 반달모양 이중 비닐하우스를 기준으로 할 것이다.

[그림 12] 농촌진흥청의 비닐하우스 표준 크기

비닐하우스 모형 설계를 위해 크기를 설정하기 전, [그림 12]의 값을 기준으로 실험에 알맞은 규격을 설정해 보았다. 비닐하우스의 표준 크기는 단동, 연동으로 나누어지며 지역 작목의 특성에 맞게 여러 가지 종류가 있다. 그 중 우리는 단동형을 기준으로 하였으 며 단동형 비닐하우스 19종 중, 폭과 측고 동고의 여러 값을 다음과 같이 설정해 보았다.

폭은 비닐하우스의 19종의 규격 크기를 평균 내었을 때 6.936842로 값이 나왔다. 우리는 이 값을 반올림한 7m를 비닐하우스 모형의 실제 기준 크기로 하였다. 측고는 비닐하우스 19종의 표준 크기 중 1.7m가 빈도가 많기 때문에 실제 기준 크기로 설정하였다. 동고는 2.5부터 3.9까지 넘나드는 것을 표에서 볼 수 있는데 동고가 길어지면 곡률이 커져서 정확한 풍압 측정에 영향을 끼치므로 정량적인 값 2.97을 기준 크기로 설정하였다. 그래서 폭 7m, 측고 1.7m, 동고는 2.97m를 1/40하여 비닐하우스 모형 크기를 계획하였다.

[그림 13]~[그림14]은 표준 크기를 기준으로 우리가 실제 제작할 비닐하우스의 측면, 높이, 너비를 나타낸 모형의 크기를 나타낸 것이다.

•모형축적 : 1/40(175(W)×74.3(H)×600(L)mm, 측면높이(42.5mm))

•모형재료 : 100% 아크릴

단위 : mm

[그림 13] 비닐하우스 모형축적1

단위 : mm

[그림 14] 비닐하우스 모형축적2

[그림 15] 비닐하우스 도면

2) 비닐하우스 개폐구조

개폐방식은 공통적으로 정면이 다 폐쇄되어 있으며 측면을 개폐 크기에 따라 6가지 구조로 나누어 보았다. 6가지 구조를 통해 개방 혹은 폐쇄된 구조 중 어느 것이 비닐하우 스 파손의 효과를 줄이는지 찾아낼 것이다. 이에 따라 어떤 위치와 크기에 개폐했을 때 6가지 구조 중 피해 예방이 큰 구조를 얻기 위해 아래와 같이 구분하였다.

가) 완전폐쇄형-측면 모두 폐쇄되어있다.

[그림 16] 완전폐쇄형

나) 하단부개방형(상단부폐쇄형)-측면 아래 1/2만 개방됨. 출입문․측창 닫힘.

[그림 17] 하단부개방형

다) 상단부개방형(하단부폐쇄형)-측면 위 1/2만 개방됨. 출입문 측창 닫힘.

[그림 18] 상단부개방형

라) 완전개방형-측면이 모두 개방되어있다.

[그림 19] 완전개방형

마) 중단부개방형-측면 1/4~3/4만 개방됨. 출입문․측창 닫힘.

[그림 20] 중단부개방형

바) 중단부폐쇄형-측면 1/4~3/4만 폐쇄됨. 출입문․측창 닫힘.

[그림 21] 중단부폐쇄형

위의 구조를 바탕으로 실제 아크릴로 제작한 비닐하우스의 모형은 아래 사진과 같다.

[그림 22] 완전폐쇄형 [그림 23] 하단부개방형

[그림 24] 상단부개방형 [그림 25] 완전개방형

[그림 26] 중단부개방형 [그림 27] 중단부폐쇄형

3) 풍압 측정공 뚫기

비닐하우스 외부와 내부의 풍압을 측정하기 위해 비닐하우스 모형 아크릴에 1mm 크기의 풍압측정공을 뚫는다. 풍압측정공을 뚫는 것은 우리가 사용할 다점 풍압계의 압력튜브를 연결하기 위해서이다. 풍압측정공은 비닐하우스 윗면 전체길이의 1/4, 2/4, 3/4 지점에 위치하고 외부와 내부에 20개씩 총 120개의 풍압측정공을 뚫는다.

6가지 비닐하우스 구조에 뚫려진 풍압측정공을 통해 각 지점에서의 풍압을 측정할 수 있다. 이것은 비닐하우스 위로 바람이 불어올 때 전체적인 풍압을 측정할 수 있어 더 정확한 결과를 얻을 수 있다.

4) 풍압측정하기

정확한 풍압측정을 위해 다음과 같이 실험 기준을 세웠다. 계측 시간은 43초이며 샘플링은 1초 동안 625회(625Hz)의 풍압을 측정하여 풍압측정공 1개당 총 26875회 (635Hz×43s)의 풍압을 측정하였다.

경계층풍동을 사용하여 풍압을 측정하는 과정은 다음과 같다.

가) 제작한 비닐하우스 모형을 풍동의 turn table system 위에 놓는다.

나) 비닐하우스 모형에 뚫어놓은 풍압측정공 각각에 압력튜브를 연결하고 이를 turn table system 아래의 다점풍압계에 압력튜브를 연결한다.

다) 비닐하우스 상층부의 풍속을 측정하기 위해 피토튜브를 비닐하우스의 높이와 같게 설치한다. 이때 풍압을 측정하는데 기준이 되는 풍속은 비닐하우스 모형의 최대 높이인 74.5mm의 풍속을 5.08m/s으로 설정하였다.

라) 풍동의 흡입부에서 바람을 흡입하면 정류부에서 바람이 걸러지며 실험대상-비닐하 우스 모형을 향해 불어 들어온다. 정류부에서 나오는 바람은 경계층류의 효과를 주어 높이별로 일정한 풍속을 유지시킨다.

마) 비닐하우스 모형으로 들어오는 바람은 풍압측정공을 통해 압력튜브로 흘러가 이는 다점풍압계에서 풍압이 측정된다.

바) 위와 같은 방법으로 0°, 90°에서 6가지 개폐구조로 풍압을 측정한다. 총 12번의 실험을 반복한다.

[그림 28] turn table system [그림 29] 풍동의 흡입부

[그림 30] 피토튜브 [그림 31] 다점풍압계∙압력튜브

5) DATA 분석 방법

가) 비닐하우스 개폐 구조 6가지와 풍향 0°, 90°일 때로 각각 나눈다. 여기서 0



의 경우 비닐하우스 측면에서 바람이 불어온 것이며, 바람을 받는 사면 쪽 풍압측 정공에는 1,21,41이 있다. 90



의 경우 비닐하우스 정면에서 바람이 불어온 것이 며, 바람을 받는 사면 쪽 풍압측정공에는 41~60이 있다.

[그림 32] 비닐하우스에 불어오는 풍향 지정

나) 외부와 내부 풍압측정공에 측정된 풍압과 피토튜브를 이용해 구한 속력을 아 래 식으로 풍압계수를 구한다.



_{  }







^





i.



=1.293[^] ii. V=5.08[](높이 H=74.5mm) iii. Pw=측정된 풍압 [Pa]

(Cp:풍압계수, Pw:측정된 평균 풍압, ρ:공기밀도, V:기준높이 평균 풍속)

※ 풍동에서 다음의 그래프와 같이 경계층류의 효과를 주어 높이 별로 일정한 속도의 바람을 발생시키며, 풍압을 측정하는데 기준이 되는 풍속은 비닐하우스 모형의 최대 높이인 74.5mm의 풍속인 5.08m/s으로 설정하였다. 실험 유형은 측면 개방 유형 6가지, 풍향 2가지(정면과 측면) 총 12가지로 하였으며 계측 시간은 43초이며 샘플링은 1초동 안 625회(625Hz)의 풍압을 측정하여 풍압측정공 1개당 총 26875회(635Hz×43s)의 풍압을 측정하여 DATA의 정확도 를 높이고자 하였다.

[그림 33] 실험경계층 자료

다) 비닐하우스 각 구조마다 풍압측정공이 외, 내부 총 120개가 뚫려있다. 각 지점 마다 풍압계수를 산출해낼 수 있다.

라) 외부(Cpe)와 내부(Cpi)에서 같은 위치에 있는 풍압측정공에서 측정된 풍압계 수의 합을 구해준다. Cpe - Cpi = 순풍압계수 값을 이용한다.

마) 1,21,41 위치에 해당하는 외부 풍압측정공에서 산출된 3개의 외부 풍압계수 값을 평균한다. 같은 방법으로 2,22,42 등과 같이 측면에서 차례대로 각 3개의 값 을 평균한다.

바) 마)와 같이 내부 풍압측정공에서 산출된 풍압계수들을 평균한다. 또한 라)에 서 구한 순풍압계수 또한 같은 방법으로 평균을 낸다.

사) 각 각 20개의 외부, 내부, 평균 순풍압계수를 얻을 수 있다.

아) 풍압측정공 1, 21, 41이 위치한 측면에서부터 풍압측정공 20, 40, 60까지 4 등분을 한다. 4등분한 것은 아래에 나타낸 것과 같다. 합력되어 얻은 20개의 평 균풍압계수를 5개씩 평균을 하여 총 4개의 결과 값을 얻는다. 아래에 나열된 () 안의 숫자는 비닐하우스 내부와 외부의 풍압측정공 위치를 공통적으로 뜻하며 () 의 계산된 값은 마)에서 구한 것과 같다.

•[1~5]-(1,21,41),(2,22,42),(3,23,43),(4,24,44),(5,25,45)

•[6~10]-(6,26,46),(7,27,47),(8,28,48),(9,29,49),(10,30,50)

•[11~15]-(11,31,51),(12,32,52),(13,33,53),(14,34,54),(15,35,55)

•[16~20]-(16,36,56),(17,37,57),(18,38,58),(19,39,59),(20,40,60)

위에서 얻은 값들을 꺾은선 그래프로 나타내어 각 개폐구조에 따라 비교하여 외부와 내부의 평균 풍압계수의 값을 분석한다.

[그림 34] 픙압계수 산출방법

나 . 구조물 설치에 따른 비닐하우스의 공기 흐름 분석(풍속 측정) 1) 풍동장치 제작

구조물 설치에 따른 비닐하우스의 공기 흐름을 분석하기 위해서는 풍동이 필요하며, 이 풍동은 운동학적 상사조건을 따라야 하므로 바람은 층류가 되어야 한다. 정확한 실험을 위해 위의 상사조건들을 만족시키는 풍동장치를 직접 제작하기로 하였다. 풍동 장치의 구성은 흡입부, 정류부, 측정부로 나뉘며 [그림 35]은 풍동장치의 단면도이다.

[그림 35] 풍동 장치 단면도

• 흡입부

흡입부에서는 바람의 발생장치로 환풍기를 사용했다. 설계도에서 볼 때 왼쪽 부분의 환풍기를 통해 바람이 난류의 형태로 흡입된다. 하지만 풍동에서 운동학적 상사조건을 만족시켜야 하므로, 난류를 층류로 바꿔줘야 한다. 따라서 환풍기를 통해 흡입된 바람이 허니콤과 와이어를 통과하며 층류로 바꿔지게 설정하였다.

• 정류부

환풍기로 인해 생성된 난류를 층류로 바꾸기 위하여 정류부의 기능을 하는 허니콤을 제작한 후 설치했으며, 추가로 와이어를 설치하였다.

가) 60*60(cm)의 정사각형 모양의 틀을 제작하고 9개의 영역으로 나눈다.

나) 틀에 들어갈 스트롱 빨대를 5cm 길이로 자른다.

다) 일정하게 잘린 5cm 길이의 빨대를 틀에 채워 넣는다.

[그림 36] 허니콤 단면 1 [그림 37] 허니콤 단면 2

라) [그림 37]과 같이 허니콤을 제작하여 풍동장치의 환풍기 앞에 설치한다.

마) 풍동장치의 틀에 허니콤, 와이어 순서로 설치한다. 와이어는 위의 설계도와 같 이 아랫부분에 2개를 더 설치하는데 이는 풍동실험에서 운동학적 상사조건-지면 가까이에는 마찰력으로 인해 풍속이 느려진다- 을 만족시키기 위해서이다.

[그림 38] 픙동 장치 내부(와이어 설치)

• 측정부

비닐하우스 축소모형을 설치할 곳으로, 풍동의 뒷부분에 해당한다. 풍동의 옆면과 밑면에 그려진 격자에 맞게 구조물을 설치하고, 열선풍속계를 사용해 풍속을 측정한다.

가) 과학상자를 이용하여 60*60*180(cm)인 직육면체 모양의 틀을 제작한다.

나) 틀에 설치될 우드락을 중 3개에 3.7cm간격으로 격자를 그린다. 여기서 3.7cm 는 비닐하우스 축소모형의 높이에 해당한다.

다) 격자가 그려진 우드락을 바람이 흡입되는 면을 제외하고 밑면과 옆면 중 한 면에 설치한다. 우드락이 붙여지지 않은 한 옆면은 측정부 내부를 볼 수 있도록 하기 위해 나머지 옆면에 아크릴 판을 붙인다.

라) 격자가 그려진 밑면에 비닐하우스 축소모형을 설치하고 실험 시 풍속을 측정 하기 위해 격자점의 ( ) 부분에 열선풍속계를 설치한다.

위와 같은 과정을 거쳐 만들어진 풍동장치는 다음과 같다.

[그림 39] 제작 풍동장치

2) 비닐하우스 및 방풍펜스 모형

[그림 40] 비닐하우스 모형(1/80 축소) [그림 41] 방풍펜스 모형

가) 모형의 크기

• 비닐하우스 모형 : 87mm(W)×37mm(H)×300mm(L)

• 방풍 펜스 모형 : 87mm(W)×37mm(H) 나) 모형 재질 : 100% 아크릴

다) 비닐하우스 1/80 모형 선택 이유 : 제작한 풍동 장치가 폭이 600mm, 높이가 600mm이며 풍동 터널의 좌우 150mm는 벽면의 교란으로 측정된 데이터가 정확 하지 않다. 그래서 비닐하우스 1/80 모형을 선택하여 제작하였다.

라) 방풍 펜스 제작 : 방풍 펜스는 공극률이 20%인 것이 가장 효율적이라는 연 구¹⁾ 결과가 있어 공극률을 약 20%로 하여 폭을 87mm, 높이 37mm(H)을 기준 으로 제작하였다. 그래서 H=37mm로 가정하였을 때, 폭은 87mm로 유지하고 높 이를 1.0H, 1.5H, 2.0H로 3가지 유형의 방풍펜스 모형을 제작하였다.

3) 실험 과정

가) 구조물의 유무에 따른 풍속 비교

비닐하우스의 방향 및 측면 개폐 방식에 따른 풍속과 풍압 측정 실험에서 완전 폐쇄형이 정면에서는 매우 불안정하다는 결과를 얻어 이 약점을 보안하기 위해 정면부에 구조물을 설치하기로 하였다.

구조물이 있음에 따라 정면부의 불안정함을 얼마나 보안시킬 수 있는가 알아보 기 위해 구조물의 유무를 변인조건으로 하여 구조물이 있을 경우와 없을 경우의 풍속을 측정하여 분석한다. 이때 구조물이 있을 경우에서 구조물은 높이 H로, 위 치는 비닐하우스의 정면부에서 H만큼 떨어진 곳에 위치한다.

1) 유장열, 전종길, 김종수, 김영문(2005). 다공률 변화와 거리별 측정에 따른 방풍팬스의 방풍효과 참조

나) 구조물 높이 및 위치(거리)에 따른 풍속 비교

구조물(방풍 펜스)을 비닐하우스의 정면에 위치할 때(측면부는 길이가 너무 길 며, 다른 농지가 위치할 가능성이 높아서 구조물을 설치하는 것이 의미가 없다고 판단됨), 불어오는 바람이 비닐하우스에 미치는 영향은 감소할 것으로 추정된다.

따라서 구조물의 높이와 거리에 따라 비닐하우스가 받는 바람의 효과를 분석하고 자 한다.

높이 H, 비닐하우스로부터 H만큼 떨어진 위치에 있는 구조물을 대조군으로 설 정하고 높이와 위치를 변인조건으로 하여 높이는 H(대조군), 1.5H, 2H로 위치는 0.5H, H(대조군), 1.5H로 설정한다.

4) 풍속 측정하기

가) 비닐하우스 모형을 풍동 측정부의 끝에서 1.0H(H=37mm), 오른쪽 아크릴판으로부터 7H+150 되는 지점에 위치되도록 하여 중앙부에 설치한다.

나) 방풍펜스 거리 변화 실험-비닐하우스 모형의 앞쪽으로부터 0.5H, 1.0H, 1.5H 떨어진 곳에 높 이가 1.0H 인 방풍펜스를 설치한다.

다) 비닐하우스 모형의 왼쪽으로부터 1.0H만큼 떨 어진 곳에 비닐하우스 모형이 위치한 첫 지점부터 2.0H씩 위치를 표시한다.

라) [그림 42]에 표시된 지점에 구멍을 뚫어 열선 풍속계의 센서를 통하여 풍속을 측정한다. - 지면 (0.0H)과 높이가 1.0H인 지점, 거리는 0.0H, 2.0H, 4.0H, 6.0H 총 8지점을 측정(비닐하우스 측면부 풍속 측정)

[그림 43] 방풍펜스 배치(옆면) [그림 44] 방풍펜스 배치(상면)

[그림 42] 비닐하우스 측면

[그림 45] 풍속 측정부(측면 및 상부) [그림 46] 풍속 측정(열선형 풍속계)

마) [그림 47]에 표시된 지점에 구명을 뚫어 열선풍속계의 센서를 통하여 풍속을 측정한다. - 비닐하우스 모형의 맨 위쪽에서부터 0.0H(지면에서 1.0H), 1.0H (지면에서 2.0H) 떨어진 지점, 거리는 0.0H, 2.0H, 4.0H, 6.0H 총 8지점 측정 (비닐하우스 윗부분 풍속 측정)

⇒ 풍속을 비닐하우스 측면부와 윗부분의 8지점을 각각 측정하여 방풍펜스의 풍속 감쇄효과 를 측면과 윗부분 2영역으로 나누어 분석

바) 방풍펜스 높이 변화 실험-(나)의 방풍펜스를 비닐하우스 모형의 앞쪽 벽면으 로부터 1.0H 떨어진 곳에 설치한다.

사) 위의 조건을 모두 같게 하여 방풍펜스의 높이를 1.0H, 1.5H, 2.0H로 하여 방 풍펜스의 높이 조건을 성립할 때의 풍속을 측정한다. - 풍속의 측정 지점은 위의 실험과 동일함

[그림 47] 비닐하우스 윗쪽

5) DATA 분석 방법

가) 열선풍속계의 센서를 이용하여 하나의 측정지점 당 1초에 한번 씩, 5초 동안 측정한다. 이때 열선풍속계의 SD카드에 측정된 풍속 값이 저장된다.

나) SD카드를 컴퓨터와 연결시켜 실험 기준에 따라 측정한 각 지점의 5개 풍속 값들을 평균 낸다.

다) 방풍펜스를 설치하지 않은 비닐하우스 모형실험에서 얻은 각 지점(측면부 8지 점, 윗부분 8지점, 총16지점)의 풍속 값을 기준(대조군)으로 한다.

라) 방풍펜스와 비닐하우스 모형과의 거리, 방풍펜스의 높이에 따라 측정하여 얻 은 풍속 값을 다)단계에서 구한 기준 값들과 비교한다.

마) 대조군의 평균풍속을 100%의 무차원 값으로 두고, 각 지점의 기준 평균 풍속 에서 라)의 평균 풍속을 나누어 무차원 값으로 변환한다. 이때 그 값이 100%보 다 크면 기준보다 속도가 더 빠르다는 것이고 100%보다 작으면 더 느리다는 것 이다.

- 구조물(방풍 펜스)이 없을 때의 속력을 기준으로 실험 값을 나누어 무차원의 DATA(단위 없음) 실험 결과 분석

바) 방법 마)를 이용하여 각 지점의 풍속을 비교하고 따라서 방풍펜스 설치 시 풍 속 감소의 효과가 제일 좋은 실험 기준을 찾을 수 있다.

□ 연구 활동

○ 월별 활동 과정

주요 활동 시기 비고

• 연구계획서 작성

• 연구 활동 논의

- 이동찬, 이영웅 : 계획서 작성 - 고은리, 박건우 : 연구 활동 논의 김경현, 양찬미 : 자문받기

4월

• 비닐하우스 피해 사례 조사활동

- 김경현, 박건우, 고은리, 양찬미

→ 피해 사례 조사

이영웅, 이동찬 : 자문받기

5월

• 비닐하우스 피해 사례 조사활동

• 구체적 연구 활동 계획세우기

- 박건우, 고은리, 김경현

→ 피해 사례 조사 - 이영웅, 이동찬, 양찬미

→ 풍동 및 비닐하우스 모형 제작

6월

• 전문가 자문받기 다양한 연구 활동

박건우, 이동찬, 양찬미 : 자문받기

- 고은리, 이영웅, 김경현 : 연구 활동 7월

• 전문가 자문받기

• 다양한 연구 활동

이영웅, 이동찬, 김경현 : 자문받기

- 박건우, 고은리, 양찬미 : 연구 활동 8월

• 전문가 자문받기

• 다양한 연구 활동

- 이영웅, 이동찬 : 자문받기 - 김경현, 박건우, 고은리, 양찬미

→ 연구 활동, 비닐하우스 모형 제작

⇒ 풍압 실험 실시-(주) T.E. Solution

9월

• 전문가 자문받기

• 다양한 연구 활동

- 김경현, 박건우 : 자문받기 - 이영웅, 이동찬, 고은리, 양찬미

→ 방풍펜스 실험 실시

10월

• DATA 분석

• 다양한 연구 활동

- 이영웅, 이동찬, 고은리 : DATA 분석

- 김경현, 박건우, 양찬미 : 보고서 작성 11월

• 다양한 연구 활동 - 결과보고서 작성

- 연구 성과 평가 12월

<표 7> 월별 활동 과정

○ 연구비 사용 내역

주요 활동 사용 내역 시기 비고

자문 활동

㈜ T.E. Solution 부장 김동우 공학박사님 - 연구 활동 의의, 실험 설계 과정

- 풍압 측정 실험 의뢰, DATA 처리 과정

5월~

12월

풍압 측정 실험 (비닐하우스 측면

개폐 방식)

㈜ T.E. Solution 의뢰

- 비닐하우스 1/40 모형 제작

⇒ 풍압 측정 실험 실시(4회)

9월

풍속 측정 실험 (방풍펜스 효과 파악)

간이 풍동 장치 제작

- 비닐하우스 1/80 및 방풍펜스 모형 제작

⇒ 풍속 측정 실험 실시(4회)

10월

<표 8> 연구비 사용 내역

○ 외부전문가 자문 실적

자문 위원 자문 내용 시기 비고

㈜ T.E. Solution 부장 김동우 공학박사님

▪강풍에 의하여 발생하는 비닐하우스의 피해의 과 학적 원인과 실험 방법(풍압 측정)

4월~

5월

㈜ T.E. Solution 부장 김동우 공학박사님

▪비닐하우스의 모형은 아크릴(강체)로 제작하며 아크릴 내․외부 풍압측정공을 두어 풍압을 측정함.

▪비닐하우스의 측면 개방을 통한 실험 과정이 연 구로서 의미가 있을 것으로 판단되지만 학교에서

실험하기에 많은 어려움이 있을 것으로 예상됨. 6월~

8월 서울대 조경․시스템

공학부 이인복 교수님

▪비닐하우스 모형의 경우, 풍압 측정을 위하여 전 문적으로 제작해야함.

▪일반적인 공간에서 실험하기에 많은 어려움이 있 을 것으로 예상됨.

㈜ T.E. Solution 부장 김동우 공학박사님

▪풍동 실험(풍압 및 풍속 측정) DATA 처리 방법 및 실험 결과에 대한 자문

▪㈜ T.E. Solution에 비닐하우스 모형 제작과 풍동 실험을 의뢰 및 자문

9월

㈜ T.E. Solution 부장 김동우 공학박사님

▪방풍 펜스 효과(풍속 측정)에 대한 자문

▪방풍 펜스 실험 방법 및 DATA 처리 방법 10월

㈜ T.E. Solution 부장 김동우 공학박사님

▪실험 결과에 대한 자문

▪결과보고서에 대한 자문

11월~

12월

<표 9> 외부전문가 월별 자문 실적

○ 연구 활동과 시행착오 극복 과정

- STEAM R&E 연구 초기부터 계획해왔던 풍동 제작을 통한 풍압 측정이 일선에 실험은 가능하지만 비닐하우스 모형 제작이 어려우며 측정되는 데이터가 매우 불안정할 수 있어서 자문 후에 기존의 연구 과정을 보류하고 새롭게 실험하기 위하여 계획을 세웠으 며 이 과정에서 연구 조원들이 많은 혼란과 어려움을 겪었으나 그 후 자문 활동을 통하여 실험을 전문기관에 의뢰하여 수행하기로 결정함

⇒ ㈜ T.E. Solution 부장 김동우 공학박사님의 자문과 협조로 ㈜ T.E. Solution에서 비닐하 우스 모형의 풍동 실험을 통하여 풍압과 풍속을 측정하여 연구 과정을 진행

⇒ 풍동 실험 결과, 완전폐쇄형이 비닐하우스 측면에서 바람이 불어올 때 가장 안정하지 만 비닐하우스 정면에서 불어올 때 가장 불안정하여 DATA 분석 결과에 대하여 연구 학생 전원이 많은 혼란을 겪었음

⇒ 학교 근처의 비닐하우스 정면에 방풍펜스가 설치되어 있는 것을 관찰하고 비닐하우스 정면부에 방풍펜스를 설치하여 강풍의 피해를 줄일 수 있는 방안을 모색하고 추가 실험을 통하여 풍동 실험 결과에 대한 단점을 보완하고자함.

⇒ ㈜ T.E. Solution 부장 김동우 공학박사님의 자문으로 전에 제작 의로했던 간이 풍동 장치와 비닐하우스 모형 제작을 통하여 방풍펜스의 효과 실험을 진행함.

⇒ 방풍 펜스 설치 때, 가장 효과적인 방법(비닐하우스 높이 만큼 떨어진 거리에 비닐하우 스 높이 1.5배 정도 높이의 방풍펜스 설치)을 실험을 통하여 고안

⇒ 강풍이나 돌풍이 불 경우, 밀폐시킨 비닐하우스에 효과적인 방풍 펜스 설치를 통하여 비닐하우스의 피해를 줄일 수 있다는 연구 결론에 도달