고온기 접어든 6월, 반드시 숙지해야 할 시설원예 온도관리
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고온기 접어든 6월, 반드시 숙지해야 할 시설원예 온도관리
  • 이설희
  • 승인 2020.06.01 00:00
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이재한
국립원예특작과학원
이재한 시설원예연구소

고온기로 접어드는 6월은 적절히 환기를 해야 할 정도로 시설 내부의 기온이 상승하는 시기이다. 시설재배는 시기와 작물 등에 따라 생육적온, 광 환경을 조절하는 것으로 품질과 수량을 증대시킬 수 있다. 외부기온이 본격적으로 상승하는 6월, 시설재배 농가들은 고온 관리에 각별한 주의가 필요하다.

 

◯ 온도관리
시설원예의 환경은 작물의 재배환경을 목적에 맞게 조절해줌으로써 생산성과 품질을 향상시키는데 목적이 있다. 시설 내 재배환경 중 온도환경은 외부기상 상태에 따라 영향을 받으며 작물, 생육단계, 계절 등을 고려하며 관리하는 것이 쉽지 않다. 또한 시설 내에서 재배되는 대부분의 작물들의 생육적온이 야간 10∼18℃, 주간 25∼30℃범위이며, 생육적온을 벗어날 경우에는 정상적인 생육을 기대할 수 없게 된다. 특히 5월 이후에는 시설내의 온도가 35℃를 상회하는 경우가 많아, 온도를 하강시켜야만 정상적인 작물재배가 가능하다. 

온도에 따른 작물의 광합성 속도

① 온도와 광합성
작물은 대기로부터 흡수한 이산화탄소와 뿌리로부터 흡수한 물을 이용하여 식물체의 잎에서 햇빛을 받아 동화산물을 생성하는 광합성을 한다. 광합성은 온도가 높아지면 급격히 증가하지만, 고온이 되면 호흡이 왕성해져 광합성량이 감소한다. 광합성 속도가 가장 높은 온도는 작물별, 빛의 세기에 따라 차이가 있으나 토마토는 20∼25℃, 오이는 23∼28℃, 고추는 25∼30℃로서 광합성량이 높은 작물은 생육적온도 높은 경향이 있다. 

② 고온기 온도피해
낮 동안 작물의 잎에서 생성된 동화산물은 전분의 형태로 존재하다가, 당으로 바뀌어 체관을 통해 작물의 각 부위로 전류 된다. 광합성이 이루어지는 주간에는 25∼30℃로 시설을 관리하며, 고온으로 인해 광합성이 낮아지거나 호흡작용으로 양분이 소실되지 않도록 관리하는 것이 유리하다. 

고온기 시설재배 시, 오이는 어린잎이 가장 많은 온도피해를 보는데, 지속시간이 길어지면 회복이 어려우며 육묘기의 본엽  4∼5매 일 때 가장 민감하다. 토마토의 경우 고온에 대한 내성으로 꽃눈분화기 이전까지는 강한 내성으로 피해가 없지만, 감수분열(개화전 8∼10일)에 가장 약해 35℃이상의 고온에 노출되면 꽃가루와 배가 정상적으로 발달하지 않고, 개화가 되지 않아 수정이 어렵게 된다. 

③ 상대습도
시설내부의 온도가 상승하는 시기에는 주간 상대습도가 낮아 생육부진, 과실비대 불량 증상이 나타나고, 심하게 건조할 경우 흰가루병 등의 발생이 증가한다. 이러한 시설 내 환경에서 적정습도를 유지하기 위해서는 야간의 습도를 낮추고, 주간의 습도를 높일 수 있는 방법이 필요하다. 일반적으로 기온이 1℃ 상승하면 상대습도는 5% 낮아지기 때문에, 시설재배 시 야간 상대습도가 95%이상이 되어도 주간 기온상승으로 50%이하로 쉽게 떨어진다. 때문에 건조피해가 발생하지 않도록 온실의 작업 공간, 통로와 같은 곳에 주기적으로 물을 뿌려주는 방법도 고려해 볼 수 있다. 

 

측창 및 천창을 이용한 자연환기

◯ 환기 관리
환기란 재배시설내의 공기 교환을 말한다. 재배시설은 강한 햇빛이 쬐일 때에는 시설내부 기온이 35℃이상으로 상승해 고온장해를 일으키기 쉽기 때문에 충분한 환기가 필요하다. 또한 환기는 시설내의 수증기, 탄산가스, 유해가스 및 풍속 등을 동시에 조절할 수 있어, 시설의 재배환경 조절에 중요한 기능을 한다.

① 자연환기
시설하우스는 밀폐공간으로 외부와의 에너지나 공기교환이 눈에 보이지는 않으나, 끊임없이 일어나고 있다. 자연환기란 내외 온도차나 대류에 의한 공기의 교환을 말하며, 환기창의 면적이나 창의 위치에 따라 달라진다. 

② 강제환기
강제환기는 자연환기로 하우스 내 실온을 낮추기 어려운 경우, 연동 하우스와 같이 환기율이 저조한 시설에 적용할 수 있다. 강제환기의 능률은 환기횟수에 따라 높아지지만, 실내로 유입되는 공기량을 결정하는 흡입구의 크기, 외부 풍속이나 풍압력에 의해서 달라지기 때문에, 시설의 길이를 고려해 환기팬을 설치하는 것이 필요하다. 
환기팬을 지붕에 설치하여 수직방향으로 배기하는 지붕환기는 자연대류에 강제환기를 추가한 형태이다. 지붕환기는 환기효율은 높지만 측면으로부터 지붕을 따르는 기류가 발달하고, 특히 흡기창의 위치가 높으면 흡배기가 단절되어 중앙부에 고온대를 형성하기 때문에, 상하 간 온도차가 커져 작물의 생육층에 바람의 흐름이 적어질 수 있다. 지붕환기팬은 대형온실에서 배출되는 열기가 주위의 동에 재흡수되는 경우를 줄이는 장점이 있다. 

 

◯ 차광
차광은 온실내로 유입되는 태양에너지를 감소시켜 온실내의 온도상승을 억제하는 방법으로서, 차광률, 위치 등에 따라 다르지만 대략 3〜4℃의 온도하강 효과가 있다. 차광자재로는 한냉사, 알루미늄 증착필름, 흑색차광망, 백색넷트 등이 있으며 냉방효율을 높이기 위해서 물의 기화열을 활용하는 포그냉방이 있다. 

 

무차광
무차광

① 차광망
흑색차광망은 자체적으로 태양광의 열을 흡수하는 특성이 있는 반면, 은색차광망은 열선의 50% 이상을 차지하는 적외선을 효과적으로 차단할 뿐만 아니라 자체적으로도 태양광선 및 열을 반사하는 특징이 있다.

일반적으로 온실에서의 차광은 고온기인 6〜8월에 주로 이용된다. 하루 종일 차광을 하는 것 보다는, 낮 12시〜3시 사이에 일시차광을 하는 것이 좋다.

내부 차광은 주로 유연성이 있는 천으로 온실 내 빛의 양을 작물재배에 알맞도록 조절하여 준다. 외부 차광시스템은 외부에 올려놓을 수 있는 장치가 있을 때 설치해야 한다. 이 시스템은 태양에너지가 온실내로 들어오기 전에 차단하고 차광물과 온실 지붕면 사이의 열 증가를 감소시키는 정점이 있다. 

차광망은 온실 지붕 위 30cm이상 사이를 두고 설치하는 것이 좋고, 온실내부 설치보다는 외부에 설치하는 것이 온도를 낮추는데 효과적인이지만 비용이 많이 소요된다. 농가에서 흑색차광망은 외부 피복물에 설치하는 경우가 많은데 내부에 유입되는 일사량을 줄일 수 있으나, 차광망이 열을 흡수하는 재질일 경우에는 온도하강 효과가 크지 않은 편이다. 또한 고정으로 차광 할 경우에는 온도하강효과도 크지 않고, 광 부족으로 웃자람이 심해지기 때문에 자동차광을 하는 것이 바람직하다. 백색넷트를 이용한 차광은 하우스의 외부에 고정 설치하여 사용하는데 열이 시설 내부로 유입되는 것을 줄이고 일부 빛은 투과시켜 냉방방법으로 효과가 좋은데 설치비용이 부담이 된다.   

 

차광도포제
차광도포제

② 차광도포제  

차광도포제를 이용하는 기술은 파프리카, 토마토 재배하는 대규모 유리온실에서 수년 전부터 사용하였고, 최근에는 비닐하우스에도 잠차 보급되고 있다. 차광도포제는 제품마다 광선투과율, 제거정도 등 차이가 있기 때문에 농가에서는 사용 시기 및 기간을 사전에 파악하고 사용하는 것이 필요하다. 
차광도포제를 사용할 때에는 도포제를 희석해 비닐하우스 외부에 살포한다. 물과 도포제를 희석비율 1:4, 1:7, 1:10에 따라 차광율은 60∼55%, 35∼30%, 20∼15%로 내부에 유입되는 광량을 조절할 수 있으며 살포횟수가 누적 될수록 차광율은 높아진다. 도포제를 살포할 때에는, 바람이 불지 않고 맑은 날 도료를 충분히 교반하여 농가에서 보유하고 있는 동력분무기로 살포하기 때문에 추가비용이 거의 없다. 
차광도포제를 살포할 경우 내부온도를 2∼3℃ 낮춰 품질저하를 지연시킬 수 있다. 파프리카, 토마토의 경우 9월에 정식하여 이듬해 7월까지 장기재배를 하는데, 5월 이후에는 강한 일사량에 의해 일소과 발생이 많아지지만 차광도포제 살포로 현저히 낮출 수 있다. 

 

물의 기화열을 활용한 증발냉방

◯ 증발 냉방
① 물의 기화열을 이용한 증발냉방  
고온억제 방법으로 차광이 있으나 차광은 외부기온보다 낮게 하지는 못한다. 야간에도 주간에 토양에 축적된 일사열이 온실 내로 방열되기 때문에 외부기온보다 보통 1∼2℃ 높게 나타난다. 온실 내 기온을 외부기온 보다 낮게 만들기 위한 적극적인 냉방으로 증발냉각법이 있다.
  
② 증발냉각법 원리 
물 1리터를 증발시키기 위해서는 약 580kcal(2400kJ)의 기화열을 필요로 한다. 즉 물이 수증기 상태로 변화(현열→잠열)함에 따라 기온이 저하되는 원리이다. 온실 내에서 물이 기화하면 당연히 상대습도는 상승하고, 100%까지 도달하면 그 이상은 증발하지 않는다. 따라서 증발냉각법으로 온도를 낮추고자 할 때는 고온다습한 공기를 환기시키는 것이 중요하다. 

상대습도가 100%가 될 때까지 공기를 가습하면 기온(건구온도)은 습구온도까지 저하한다. 환기량을 무한정 많게 하고 온실내의 상대습도가 100%가 될 때 까지 가습이 가능하면 원리상으로는 온실 내 기온을 외기의 습구온도까지 떨어뜨릴 수 있다. 그러나 실제적으로는 습구온도 보다 2∼3℃ 높게 냉각하는 것이 경제적인 한계치라고 할 수 있다. 

시설 내 온도강하를 위한 방법으로는 차광, 환기, 포그 등 여러 가지가 있고, 그 효과에 대해서도 잘 알려져 있다. 따라서 각 농가에서는 온실규모, 형태, 재배시기 등을 고려해 가장 합리적인 냉방방법을 도입하여 활용하는 것이, 생산비를 줄이고 농가의 경쟁력을 높이는 데 큰 도움이 될 것이다.

 

[농업 현장과 함께하는 월간원예]


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