방통대 공무원 시험용 시설원예학 핵심 요점 요약 노트 3. 시설의 자재

3. 시설의 자재

 

*주요용어 ·열관류 : 고체벽 양쪽의 기체나 액체의 온도가 다를 때, 고체벽을 통해 고온 측에서 저온 측으로 열이 흐르는 현상. ·이엉 : 짚, 풀잎, 새 등으로 엮어 만든 것. 지붕 재료로 많이 쓰임. ·증착 : 금속 및 비금속의 제품 표면에 균일한 금속막을 씌우는 가공법으로 진공 속에서 이루어짐. 보통 금속으로 알 루미늄을 사용하는데, 알루미늄 증착이란 알루미늄괴를 진공 챔버에 넣어 감압(700~740mmHg) 하에서 끓이면 진 공상태에서 알루미늄이 입자 상태로 되면서 증기화되는데, 이때 플라스틱 필름을 챔버의 상단부로 통과시키면 알루미 늄 입자가 필름에 묻어(증착) 미세한 막을 형성해 알루미늄 증착 필름이 만들어짐. ·형강 : 자르는 면이 일정한 형상으로 된 강철재. 금속의 소성을 이용해서 고온 또는 상온의 금속재료를 회전하는 2 개의 롤 사이로 통과시켜 판, 봉, 관, 형재 등으로 가공함.

1.골격자재
·죽재, 목재, 철재, 경합금재.
·철재 : 형강(Steel sections)과 파이프(Pipe)…유리온실은 형강을, 비닐하우스는 아연도금 파이프가 주로 사용됨.
-장점 : 강도가 높고 골격률이 작음(입사광 양호).
-단점 : 건축자재인 형강은 온실 전문재가 아니라 성형, 소재 가공 곤란, 규격품 의존, 고온다습 온실에서 부식하기 쉽다
(그래서 아연도금한 파이프를 사용).

①형강(유리온실, 지붕형하우스 골재)
-빔(Beam : H형강, I형강)
-앵글(Angle : L형강)
-채널(Channel : 홈형강, C형강, ㄷ형강)
-스퀘어 튜브(Square tube : 사각형강, ㅁ형강)
-형강의 규격은 두께 3.0(T)×폭 100(W)×높이 50(H)의 치수를 mm단위로 표기.

②파이프(Pipe : 강관 또는 원형강관)
-파이프 규격 : Ø21.0(지름)×2.0t(철판의 두께)
·경합금재 : 알루미늄을 주성분으로 하는 합금.
ex) 듀랄루민(Duralumin : 경량 고강도 합금강)…노트북.
-온실용으로는 알루미늄을 주재료로 많이 사용.
-가볍고 다루기 용이(경량, 가공성).
-무게가 가벼워 용적이 작아짐(=광투과율이 높다).
-단점 : 내부식성이 강하지만 비싸고 철강보다 강도가 약함.
2.피복자재
·피복재
-기초피복(고정피복자재) : 유리온실이나 하우스와 같은 고정시설을 유리나 필름 등으로 피복하여 상태의 변화 없이 계
속 사용.
-추가피복 : 기초피복 위에 보온, 차광, 반사 등의 목적으로 추가 피복하는 것.
·피복재의 종류

·피복재의 특성-광학적 특성
-광선투과율 : 일사광이 투과되는 정도.
ex) 입사광량-(반사광량+흡수광량)/입사광량×100=투과광량/입사광량×100(%)
-분광투과율 : 태양광선의 파장별 투과율.
-광선흡수율 : 재질 및 두께에 따라 변한다.
-광선반사율 : 표면형태 및 광 입사각에 따라 변한다.
-굴절률 : 유리, 경질판에서 광이 굴절되는 정도.
-산란율 : 유리, 경질판에서 광이 산란되는 정도.
·피복재의 특성-열전 특성
-열전도율(kcal/m²/h/℃) : 열이 통과되는 정도.
-열전도량(kcal/h) : 열전도율×온도차×면적×두께.
-열팽창계수 : 온도변화에 따라 팽창되는 정도.
·피복재의 특성-역학적 특성
-기본특성 : 두께, 밀도.
-신장률 : 피복재가 늘어나는 정도.

-인장강도 : 잡아당김에 대한 저항 정도.
-인열강도 : 직각 또는 수평방향 찢김에 대한 저항 정도.
-충격강도 : 충격에 대한 저항 정도.
-굴곡강도 : 휨에 대한 저항 정도.
-경도 : 표면 긁힘에 대한 저항 정도.
·피복재의 특성-그 밖의 특성
-물리성 : 충격 및 인장에 강한 정도와 팽창 수축의 정도.
-보온성 : 주간온도 상승, 야간냉각 방지, 실내보온 정도.
-유적성 : 물방울이 부착되지 않고 흘러내리는 정도.
-방진성 : 먼지의 부착 정도.
-내구성 : 실용적으로 사용 가능한 피복재의 수명.
-작업성 : 자재간의 접착성, 무게 등 피복작업의 용이성.
-투습성 : 수분의 통과 정도.
-내후성 : 기후 변화에 따른 변색, 착색, 강도 유지 정도.
-기타 : 가격, 폐기성, 내약품성, 유독가스 발생 여부.
*유리피복재
·판유리(무색하고 평활한 유리판)
-일반적으로 두께 3mm, 너비 508mm 또는 610mm, 길이 960mm 내외 많이 사용.
-적설 많은 지역 측벽부분 두께 4mm 사용 안전, 벤로형온실 4mm 유리 사용.
-광선투과율이 가장 높으며 가시광선의 투과율이 90%.
·형판유리(산광유리) : 표면요철(유리표면에 요철 모양의 무늬를 넣음).
-투과 광 일부가 산란하여 시설 내 광 분포가 고름.
·복층유리
-2~3장의 판유리 사이에 공기층, 유리두께는 3, 5, 6mm. 공기층의 두께는 3mm, 12mm.
-전체 두께는 12~22mm로 열을 차단하는 성능이 크고 판유리의 반 정도의 열전도도.
·열선흡수(반사)유리 : 열선흡수제를 첨가하여 만든 유리.
-유리에 금속산화물이나 금속을 첨가하여 장파장의 열선을 흡수하거나 반사시켜 낮에는 실내온도를 낮추고 밤에는 보온
력을 향상.
·유리피복재의 자외선 흡수
-투명유리, 형판유리 : 330~380nm 자외선 80~90% 투과, 310nm 이하 자외선 불투과.
-열선흡수유리 : 350~380nm의 자외선을 40~70% 투과, 330nm 투과되지 않음. 600~700nm의 적색광 및 근적외광
투과율이 상당히 낮음.
-일반적으로 유리는 4,000nm까지의 근적외광은 투과시키지만 이보다 긴 파장의 광선은 투과시키지 못한다. 그리고 열
선흡수유리는 1,000nm 부근의 근적외광을 50% 정도 투과시킨다.
*플라스틱피복재
(1)연질필름 : 두께 0.05~0.1mm의 부드럽고 얇은 필름(수명 1년, 광투과율 양호).
-폴리에틸렌(PE), 염화비닐(PVC), 에틸렌아세트산비닐(EVA), 폴리올레핀계(PO).
①폴리에틸렌(Polyethylene, PE)필름
-우리나라 피복재의 73% 이상을 차지.
-장점 : 광선투과율이 높고, 먼지 부착이 없으며 필름끼리 서로 달라붙지 않아 취급이 용이. 약품에 대한 내성이 크며
PVC에 비하여 싸다.
-단점 : 내후성이 작아 수명이 짧고, 보온력이 떨어지며 항장력과 신장력이 작다. 외피복재보다는 커튼, 이중터널피복, 멀
칭, 소형터널피복재에 추천.

②염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC)필름
-1939년 미국에서 개발, 피복재로는 1950년부터 이용.
-가소제(부드러움과 탄성을 주기 위함), 열안정제(수지의 분해를 방지), 자외선 흡수제(내후성 강화).
-장점 : 광선투과율이 높고, 장파투과율과 열전도율이 낮기 때문에 보온력이 뛰어나며, 항장력과 신장력이 크고 내후성이
강하며, 화학약품에 대한 내성이 크다.
-단점 : 먼지가 잘 달라붙어 사용 중 광선투과율이 낮아지고 필름끼리 서로 달라붙어 취급이 다소 불편하다. 보온성이
좋다는 점에서 하우스의 기초피복재로 추천.
③에틸렌 아세트산 비닐(Ethylene vinyl acetate, EVA)
-기초피복재로서의 우수한 특성.
-장점 : 광선투과율이 높고, 항장력과 신장력이 크며 먼지의 부착이 적고, 화학약품에 대한 내성이 강하다. 저온에서 굳
지 않고, 고온에서 흐물거리지 않는다. 가스 발생이나 독성의 염려가 없다.
-단점 : 내후성은 PE와 PVC의 중간 정도, 값은 폴리에틸렌보다 비싼 편.
·연질필름의 파장별 분광투과율
-분광투과율 : 자외선, 가시광선, 적외선 모두 PE＞EVA＞PVC2)(=보온성이 낮은 순).
-적외선(=열선=장파)은 하우스 내 입사할 때는 열을 가지고 들어오고, 밤에는 방사되어 보온력을 낮춤.
(2)경질필름 : 두께 0.1~0.2mm인 가소제를 함유하지 않는 플라스틱 필름(수명 4~5년, 광투과율 높음).
-경질폴리염화비닐(RPVC), 경질폴리에스테르(PET), 불소수지(ETFE).
①경질폴리염화비닐(RPVC : rigid polyvinyl chloride)
-자외선의 투과율이 약간 낮은 편.
-3,000nm 이상의 장파장의 투과율이 높은 편.
-내충격성은 큰 편이나 인열강도가 낮다(찢어지기 쉬움).
-유적성이 나쁘다. 한번 피복하면 3년 동안 사용.
②경질폴리에스테르 필름(PET : polyethylene terephthalate)
-광선투과율이 높고 장파장이 잘 투과되지 않으므로 보온성이 높음.
-인열강도 보장, 유적성도 좋은 편.
-수명이 길어 5년 이상 연속 사용 가능.
-자외선 차단형인 경우 내구 연한을 7~8년으로 연장 가능.
③불소수지필름(ETFE : ethylene tetra fluoro ethylene)
-결합력이 강하고 비중이 높아 투광성, 방진성, 강도 등이 오랫동안 유지되어 내구 연한이 긴 것이 특징.
-겨울철에 눈이 많이 오는 지역에서 사용하면 유리.
-강도와 내구성이 우수하여 10~15년 정도 사용 가능.
-불소수지필름하우스 : 에덴프로젝트(영국 콘웰에 세운 에덱프로젝트 바이오 돔, 세계에서 가장 큰 온실).
(3)경질판(Plastic panel) : 두께 0.2mm 이상인 것(수명 7~10년, 광투과율 높음).
-FRA, FRP, MMA, PC판 등.
①FRP판(Fiber glass reinforced polyester) : 불포화폴리에스테르에 유리섬유 보강 복합재.
-충격에 강하고 굽힘 강도도 있으며 열수축도 없음.
-최근에 필름의 표면을 코팅처리하여 열화, 황화가 없어짐.
-수지가 마멸됨에 따라 유리섬유가 부출되어 먼지가 쉽게 부착.
-광선투과율 감소.
-수명이 길어 한번 피복하면 8~10년 동안 연속 사용.
-값이 비싼 편. 자외선 투과율이 경질판 중 가장 낮음.

 

2) 낮 동안 저장된 열은 일몰 후부터 적외선의 형태로 방출되는데(장파방사), PE는 80%, EVA는 48%, PVC는 20%를 방출한다. 따 라서 PE는 보온성이 약하고 PVC는 보온성이 강하다.

②FRA(Fiber glass reinforced acryl) : 아크릴수지에 유리섬유를 샌드위치 모양으로 넣어 가공한 것.
-1973년부터 시판 시작.
-아크릴수지와 유리섬유가 벗겨짐에 따라 백화하는 현상(단점).
-내후성과 광선투과율이 높음.
-자외선투과율도 FRP에 비해 높음(산광성 높음).
③MMA판(Polymethyl methacrylate) : 유리섬유를 첨가하지 않음 아크릴산수지 100%의 경질판.
-장점 : 유리와 유사한 투과성, 10년 이상을 사용해도 광선투과율이 그다지 떨어지지 않음. 300nm 이하의 자외선 투
과율은 높고 2,500nm 이상의 적외선은 거의 투과시키지 않아 보온성이 높다.
-단점 : 충격성이 FRA나 FRP에 비해 떨어지고 열에 의한 팽창과 수축이 크다.
④PC판(Polycarbonate)
-평판보다는 파판이 많이 이용.
-유리와 거의 같은 수준.
-자외선 투과율이 매우 낮다.
-황변하지 않아 광선투과율이 계속 지속되며 무적성이 우수.
-가벼우면서도 보온성이 좋음.
-충격강도가 커 파손이 잘 되지 않는다.
⑤복층판(Double wall skin)
-난방연료를 절감하기 위하여 독일에서 개발한 것.
-두께 4~20mm의 이중구조의 중공판(가운데가 비어 있는).
-사용되는 판은 두께가 4mm와 6mm.
-열관류률 3kcal/m²/h/℃ : 커튼을 한 겹 친 것과 비슷한 보온성.
-단점 : 값이 비싸고 광투과율이 낮음.
(4)추가피복재
①반사필름(광이 약하게 들어오는 온실에서 하우스 내로 입사된 광을 더 두드러지게 하기 위해 사용)
-알루미늄분말 혼입 필름 : 폴리에틸렌으로 알루미늄분말을 샌드위치 모양으로 감싼 것. 또는 염화비닐 필름에 혼입. 광
택은 별로 없지만 뻣뻣하지 않아 관리하기 편하여 작업성이 좋음.
-알루미늄 증착 필름 : 증착층의 양면을 PVC 또는 PE필름으로 감싸거나 부직포 등으로 보강한 것. 광택이 가장 많고,
약간 뻣뻣. 광선의 일부 투과, 수분에 약함.
-알루미늄박을 이용한 필름 : 양쪽을 폴리에틸렌으로 씌운 것. 발포폴리에틸렌에 바른 것 또는 종이에 바른 것. 뻣뻣하고
무거우며 광택이 있음.
②부직포
-솜, 나일론 등 섬유를 적절히 배열하고 합성수지 접착제로 결합하여 만든 천 모양의 시트(두께가 0.1~0.2mm), 흰색
또는 검정색.
-광선투과율이 일반필름에 비해 뚜렷이 낮음.
-커튼이나 차광피복재료로 많이 사용.
-PVC 또는 PE에 비해 보온성은 떨어지나 보수성이 있다.
-습기를 투과시켜 습도가 지나치게 높아지지 않는다.
-수명은 3~4년.
③보온매트
·폴리에틸렌발포시트
-저배율 발포시트(0.3mm), 고배율 발포시트(1~2mm).
-열전도율이 0.03kcal/m²/h/℃로 낮은 편(열전도율이 낮으면 열 축적과 방출이 작아져 보온력이 큼).

-투명필름에 비하여 단열성은 크지만 광투과율이 낮고, 유연성도 낮은 편.
-소형터널의 보온 피복에 주로 사용.
·거적과 이엉
-짚으로 만듦.
-공기층에 의한 단열효과는 크지만 덮고 걷는데 노력이 많이 들고, 먼지가 많이 생김.
-물에 젖으면 단열효과가 현저히 낮아져 하중이 커짐.
-현재는 거의 사용하지 않음.
·한랭사와 네트
-한랭사 : 비닐론, 폴리에스테르, 아크릴 등의 실모양의 섬유로 짠 것.
-네트 : 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌을 원료로 한 노끈 모양의 섬유로 짠 것.