북방형 내재해형 스마트팜 모델 구축과 자연에너지원 활용을 위한 북방지역 기상요인 분석

• Published in: Weon'ye gwahag gi'sulji Vol. 41; no. 3; pp. 295 - 303
• Main Authors: 최은영(Eun Young Choi), 서명훈(Myeong Whoon Seo), 윤성기(Sung Gi Yun), 이종원(Jong Won Lee), 정영애(Young Ae Jung), 김학선(Hak Sun Kim), 박권우(Kuen Woo Park), 이용범(Yong Beom Lee)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국원예학회HST 01.06.2023; 한국원예학회
• Subjects: 농학; 재현기간; wind turbine power; 굼벨 분포; gumbel distribution; 풍력터빈전력; return period; 일조시간; snow depth; sunshine duration; 적설심
• ISSN: 1226-8763; 2465-8588
• DOI: 10.7235/HORT.20230027

본 연구에서는 수출용 북방형 스마트팜 모델 개발을 위해 북방지역의 기상을 조사하여 온실 모델 개발에 필요한 기상 재해요인 분석과 신재생 자연에너지 활용을 위한 태양광 발전과 풍력발전의 가능성을 검토하기 위하여 기상요인을 분석하였다. 북방지역 14개 지점(북한 5, 중국 5, 몽골 3, 러시아 1)의 36년(1985–2020년) 기상을 조사한 결과, 순간 최대 풍속은 북한의Chongjin이 42.2m·sec-1(2010년)으로 가장 높았고, 북한의 Haeju가 35.9m·sec-1(2012년)으로 두 번째로 높았으며, 그 다음으로 중국의 Yangji가 34.2m·sec-1(2010)이었다. 30년 풍속 재현기간에서 북한의 청진이 36.7m·sec-1으로 가장 높았고 중국의 연변이 31.8m·sec-1으로 초속 30m를 넘는 지역으로 분류되었으며 몽골과 러시아는 각각 27m·sec-1, 30m·sec-1 이하 수준이었다. 재현기간 30년 빈도 기준 적설심은 적설심 40cm 지역으로 북한의 Hyesan, 중국의 Yangji, 러시아의 Ussuriysk가 분류되었다. 북한의 Chongjin과 Wonsan이 34–36cm, 중국의 Shenyang과 Jilin이 30–32cm로 구분되었고 다른 지역은 이보다 낮은 적설심을 보였다. 북방지역 14개 지점의 평균 풍력은 2.77–4.57m·sec-1 범위를 보였고 중국 Harbin이 4.57m·sec-1 로가장 높았다. Harbin의 풍력 발전 시간은 4,333로 연간 8,760시간의 50%에 달하지만, 정격 전력은 경제적으로 낮은 51시간에불과하였다. 북방지역 14개 지점의 36년간의 1일 평균 일사량은 북한의 2개 지역 Hyesan, Chongjin, 러시아의 Ussuriysk를제외한 나머지 지역은 모두 4,000w·m-2·day-1 이상이었고 특히 몽골의 Dalanzadgad는 가장 높은 4,806w·m-2·day-1을 나타냈다. 북한과 중국은 가장 높은 일사량이 5–6월에 6,000w·m-2으로 측정되었고 몽골은 6–8월에 7,000w·m-2 수준으로 나타났으며 몽골의 Dalanzadgad는 2,836시간으로 가장 많은 일조시간을 나타냈다. 본 연구 결과를 종합하여 보면, 북방형 스마트 온실 모델 설정은 북방지역의 기상 분석 결과를 토대로 내재해형 설계기준에 따르는 것이 필요하고 태양광을 자연에너지로 활용하는 것이 풍력보다는 유리한 것으로 판단된다. A meteorological survey of the northern region is conducted for a disaster-proof greenhouse design suitable for the northern region and a natural energy source analysis. According to survey results of 14 northern locations (five in North Korea, five in China, three in Mongolia, and one of Russia) over a 36-year period (1985 – 2020), Cheongjin in North Korea had the highest instantaneous wind speed of 42.2 m·sec-1 (2010), followed by Haeju at 35.9 m·sec-1 (2012) and Yangji in China at 34.2m·sec(2010). In the 30-year return period, North Korea's Cheongjin was highest at 36.7 m·sec-1,ollowed by Yangji in China at 31.8 m·sec-1, with Mongolia and Russia below 27 m·sec-1 and 30 m·sec-1, respectively. Based on the frequency of a 30-year return period, the snow depths at Hyesan in North Korea, at Yangji in China, and at Ussuriysk in Russia were 40cm in all cases. The snow depth of North Korea's Chongjin and Wonsan was 34 to 36 cm, and that of China's Shenyang and Jin was 30 – 32 cm, while other regions showed lower depths. The average wind power in the 14 northern regions was in the range of 2.77 – 4.57 m·sec-1, while China's Harbin was highest at 4.57. Harbin had the longest wind power generation time of 4,333 hours, which is 50% of 8,760 hours a year. However, the rated power of only 51 hours is considered to be economically low. Except for Hyesan and Chongjin in North Korea, and Ussuriysk in Russia, the average daily solar radiation for 36 years exceeded 4,000 w·m-2·day-1. In particular, Dalanzad in Mongolia showed the highest rate of 4,806 w·m-2·day-1. While the highest monthly solar radiation rate was 6,000 w·m-2 in North Korea and China during May and June, it was 7,000 w·m-2 in Mongolia during June and August with the longest sunshine duration in Dalanzadgad (2,836 hours per year). Integrating all of the results suggests that it is necessary to establish northern smart greenhouse models considering meteorologicalsurvey results and that it is more advantageous to use solar power than wind power as a natural energy source. KCI Citation Count: 1