스크랩 딸기 고설재배에 적합한 단동 비닐하우스 모델 개발

[몽당솔]

  우리나라 딸기 시설재배 면적은 ’02년 7,451ha를 정점으로 점차 감소하여 ’08년 현재 6,106ha에 이르고 있다. 딸기 재배면적의 감소는 생산자의 고령화 때문이기도 하지만 주된 원인은 토양재배 위주로 악성노동을 요하기 때문에 노동력 확보가 어렵다는 점이다. 지금까지 딸기는 주로 토양에서 재배되었지만 최근 들어 악성노동의 해소를 위해 높이 1m 정도의 벤치를 설치하고 양액으로 딸기를 재배하는 고설재배가 급격하게 증가하여 그 면적은 152ha('09)에 이르고 있다. 기존 토양재배에 사용되는 하우스는 측고가 1.3m 이하로 낮아 작업이 불편하고 재배환경이 고설재배에 부적합하기 때문에 딸기 고설재배 농가에서는 측고가 높은 하우스의 신축을 원하고 있다. 따라서 딸기 고설재배에 적합한 규격과 구조안전성을 확보한 단동 비닐하우스 모델을 개발하여 소개하고자 한다.

1. 딸기 고설재배용 단동 비닐하우스의 형태 및 제원

  하우스 측고(처마높이)는 작물 재배높이와 작업자의 키를 고려하여 설정하였다. 작물 재배높이는 재배벤치 높이 100cm에 딸기 초장 40~50cm를 더한 140~150cm 정도이다. 작업자의 키는 딸기 수확 등의 작업을 주로 여성들이 하기 때문에 우리나라 40~59세 여성의 평균 신장 155.2cm를 기준으로 하였다. 따라서 위 2가지 조건을 감안하여 작물 재배와 작업자의 통행에 지장이 없도록 하우스 측고를 170cm로 설정하였다.

  하우스 폭은 1이랑의 폭과 설치할 벤치의 수에 따라 결정되며 1이랑의 폭은 재배벤치 폭과 통로 폭을 더한 값이다. 재배벤치의 폭은 농가마다 다르지만 2줄 재배를 기준으로 농가에 많이 설치되어 있는 벤치 폭이 25~30cm로 조사되어 벤치 폭을 30cm로 설정하였다. 통로 폭은 최소 80cm가 필요하며 딸기 생육이 진전되면 80cm도 좁기 때문에 작업자가 딸기 과실에 닿지 않고 편하게 다닐 수 있도록 100cm로 설정하였다. 따라서 개발 하우스의 폭은 1이랑 폭 130cm를 기준으로 벤치를 6조 설치할 경우는 760cm, 7조 설치할 경우는 890cm로 하였다. 개발 하우스는 보온력을 높이기 위하여 다겹보온커튼을 설치할 수 있는 구조로 설계되었다. 하우스의 지붕형상은 아치형과 쓰리쿼터형(3/4형) 2가지인데, 이는 다겹보온커튼으로 인해 하우스 내부에 생기는 그늘 면적을 최소화하기 위해서이다. 아치형 하우스를 동서방향으로 설치할 경우 다겹보온커튼으로 인해 하우스내 북쪽 부분에 하루 종일 그늘이 지는 문제가 발생한다. 따라서 개발 하우스를 동서방향으로 설치할 경우에는 쓰리쿼터형을, 남북방향으로 설치할 경우에는 아치형을 선택하는 것이 바람직하다. 개발 하우스의 형태 및 규격을 정리하면 표 1과 같다.

표 1. 개발 하우스 형태 및 규격.

하우스 형태	폭 (m)	측고 (m)	동고 (m)	베드수 (조)
아치형	7.6	1.7	3.7	6
	8.9	1.7	3.9	7
쓰리쿼터형	7.6	1.7	3.7	6
	8.9	1.7	3.9	7

      

                                                    <아치형>                                                               <쓰리쿼터형>

그림 1. 개발 하우스의 단면도(단위: mm).

 2. 비닐하우스의 부재 규격 및 설치비

  비닐하우스의 구조설계는 용도, 규모, 지형 및 지반조건 등 주어진 제반조건을 이용하여 최대한으로 안전하고 경제적인 구조물을 건설하기 위하여 필요한 설계도를 완성하는 과정을 말한다. 비닐하우스의 구조안전성을 결정하는 요인에는 비닐하우스의 형태, 높이, 폭 등이 있다. 그리고 기상하중(설계 풍속 및 적설심), 하우스 구조물에 설치되는 모터, 보온커튼 등 각종 장치와 작물이 구조물에 미치는 무게 등 온실에 작용하는 하중이 구조안전성에 영향을 미친다. 또한 서까래나 가로대 등의 파이프 직경 및 두께, 설치 간격도 중요한 요인이다.

  하우스에 작용하는 하중은 여러 종류가 있는데, 그 중 가장 큰 영향을 미치는 것은 기상하중이다. 우리나라 각 시?군별 내재해 설계기준 풍속 및 적설심이 농림수산식품부에서 발간한  '원예특작시설 내재해형 규격' 기준에 제시되어 있다.

  서까래나 가로대 등의 부재 규격을 선정하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 구조해석을 한다. 하우스에 하중을 적용시켰을 때 부재에 발생되는 응력 값이 사용 부재의 허용응력보다 작아야 하우스가 안전하다고 판단하며, 이보다 크게 나오면 부재의 치수 및 설치 간격을 조정하여 허용응력 범위에 들도록 해야 한다. 딸기 고설재배용 하우스 설계에서도 최적의 부재 규격을 결정하기 위해 부재 규격과 설치 간격 등을 다양하게 변화시켜 가며 구조해석을 하였다. 구조해석을 통해 각 하우스 규격별 최적화된 부재의 규격 및 설치비는 표 2와 같다. 지역별로 내재해 설계기준 풍속 및 적설심이 다르기 때문에 다양한 설계하중에 대하여 부재 규격을 제시하였으며, 농가에서는 하우스를 설치하고자 하는 지역의 설계기준 풍속 및 적설심을 상회하는 규격을 골라 설치하면 된다. 개발 하우스의 상세한 설계도면과 설치비용은 농림수산식품부에서 2010년 12월 7일 고시한 '원예특작시설 내재해형 규격 설계도, 시방서' 개정판에 모델명 '10-단동-6~9형'으로 수록되어 있다.

표 2. 비닐하우스 부재 규격 및 설치비

하우스 형태	폭 (m)	동고 (m)	측고 (m)	서까래			설계하중		설치비 (천원/㎡)	적용 지역
				직경 (mm)	두께 (mm)	간격 (cm)	적설심 (cm)	풍속 (m/s)
아치	7.6	3.7	1.7	31.8	1.5	50	28	39	40.1	밀양, 합천, 산청, 진주, 사천, 고령, 안동
아치	7.6	3.7	1.7	42.2	2.1	100	35	42	41.4	김해, 양산, 거창, 담양, 연기, 논산, 부여
아치	7.6	3.7	1.7	42.2	2.1	80	44	47	42.9	남원, 곡성, 정읍
아치	8.9	3.9	1.7	42.2	2.1	90	27	41	39.0	밀양, 합천, 산청, 진주, 사천, 고령, 안동, 김해, 양산
아치	8.9	3.9	1.7	42.2	2.1	80	30	43	39.9	거창, 담양, 연기, 논산
아치	8.9	3.9	1.7	42.2	2.1	70	35	46	40.9	부여
아치	8.9	3.9	1.7	42.2	2.1	60	41	50	42.3	남원, 곡성, 정읍
쓰리쿼터	7.6	3.7	1.7	42.2	2.1	80	25	33	43.8	밀양, 합천, 산청, 진주, 고령, 안동
쓰리쿼터	7.6	3.7	1.7	42.2	2.1	60	33	38	46.4	사천, 거창, 연기, 담양, 논산
쓰리쿼터	7.6	3.7	1.7	48.1	2.1	70	38	41	47.4	김해, 양산, 부여
쓰리쿼터	7.6	3.7	1.7	48.1	2.1	60	44	44	49.1	남원, 곡성, 정읍
쓰리쿼터	8.9	3.9	1.7	48.1	2.1	70	26	36	45.2	밀양, 합천, 산청, 진주, 사천, 고령, 안동
쓰리쿼터	8.9	3.9	1.7	59.9	2.3	100	32	40	46.0	김해, 양산, 거창, 담양, 연기, 논산
쓰리쿼터	8.9	3.9	1.7	59.9	2.3	90	36	42	47.0	부여
쓰리쿼터	8.9	3.9	1.7	59.9	2.3	80	40	45	48.3	남원, 곡성, 정읍

※ 모든 하우스 규격에서 가로대는 직경 25.4mm, 두께 1.5mm의 파이프가 동일하게 사용됨.

<국립원예특작과학원 시설원예시험장 유인호 연구사>