이산화탄소 배출량 분석을 통한 저수지 제체 침투누수 저감공법 평가

노수각 ( Sookack Noh ),김태완 ( Taewan Kim ),봉태호 ( Taeho Bong ),박재성 ( Jaesung Park ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

현재 한국의 68,000여개의 농업생산기반시설 중 약 47%가 1971년도 이전에 건설되었으며 저수지 제체의 50%이상이 1945년 전에 지어져 많은 시설들이 노후화된 실정이다. 특히 저수지 제체에서는 노후화로 인하여 침투누수, 사석 결함, 풍화, 활동 등의 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제들 중에서 침투누수로 인한 문제가 가장 크게 나타나고 있어 저감공법을 통한 제체 안정화 대책이 필요하다. 제체에 침투누수로 인한 문제가 발생하였을 때, 많은 현장에서 경제성과 효율적 측면을 고려하여 저감공법을 선정한다. 하지만 침투누수 저감 공사와 같은 건설 사업은 환경 파괴적 성향으로 인식되어 정량적 환경성 평가를 실시를 통한 지속가능한 건설사업 추진이 필요하다. 최근 정량적 환경성 평가로 많은 산업분야에서 온실가스 저감 대책의 실시로 인하여 이산화탄소 배출량 평가를 실시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 저수지 제체 침투누수 저감공법 시공 중 발생하는 이산화탄소 배출량 분석을 통하여 저감공법을 평가하고자 한다. 이산화탄소 배출량 분석을 통한 저수지 제체 침투누수 저감공법 시공 과정의 정량적 환경성 평가를 통해 농업생산기반시설건설 사업이 환경에 미치는 영향을 정확히 분석할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 건설사업 시공 중 발생하는 이산화탄소 배출 특성 분석을 통하여 농업생산기반시설 건설 부분에서 이산화탄소 배출량 감축을 위한 정책수립에 대한 기초를 제공할 수 있을 것이라 판단된다.

이산화탄소 배출량을 고려한 이동거리에 따른 저수제 제체 둑높이기 사업 재활용 골재 대체 효과 분석

노수각 ( Sookack Noh ),봉태호 ( Taeho Bong ),박재성 ( Jaesung Park ),민슬기 ( Seulgi Min ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

최근 국내 부족한 전력난을 해결하기 위하여 화력발전소 건설이 증가하면서 발전소 운용시 발생하는 부산물의 일종인 바텀애쉬의 양이 크게 증가하고 있으나 발생량의 대부분을 매립하여 매립부지확보에 대한 문제가 발생하고 있다. 또한 최근 항만 및 하천 정비 사업으로 인해 발생하는 준설토사에 대한 적절한 처리방안을 모색 중이나 재활용의 비율은 매우 낮은 실정이다. 이러한 부산물의 발생은 국토의 효율적 관리에 지장을 초래하기 때문에 재활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 바텀애쉬는 모래와 그 성질이 유사해 뒷채움재, 배수재 등으로 활용되고 있으며 저수지 준설토는 바텀애쉬에 비하여 세립분 함량이 많아 두 부산물의 적절한 혼합으로 그 활용범위를 넓힐 수 있다. 이러한 부산물의 활용은 경제적, 환경적 등 여러 측면에서 많은 이익을 가져다주지만 이에 대한 평가는 주로 경제적 관점에서 이루어져 왔다. 따라서 본 연구에서는 정량적 환경성 평가방법으로 이산화탄소 배출량을 산정하여 재활용 골재에 대한 환경성을 평가하였다. 또한 근거리에서 채취 가능한 자연 골재에 비하여 발생위치가 고정되어있는 재활용 골재의 특성을 고려하여 이산화탄소 배출 분석을 통해 이동거리에 따른 재활용 효과를 분석하였다. 재활용 골재 대체 효과 분석을 위하여 저수지 둑높이기 사업지를 대상지로 선정하였으며 둑높이기 과정에서 제체에 사용되는 성토재를 바텀애쉬와 준설토의 혼합재료로 교체하여 분석하였다. 바텀애쉬는 대상지에서 가장 가까운 화력발전소에서 조달하고 준설토는 대상 저수지 준설토를 유용한다 가정하였다.

산림과 CO₂의 경제적 가치 분석을 통한 바텀애쉬의 재활용 효과 분석

노수각 ( Sookack Noh ),봉태호 ( Taegho Bong ),박재성 ( Jaesung Park ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

현재 우리나라에서는 전력부족 문제를 해결하기 위하여 석탄 화력 발전소가 증가하고 있다. 발전소의 증가는 화력발전의 부산물인 바텀 애쉬를 포함한 석탄회의 발생량을 증가시켰다. 하지만 많은 석탄회가 재활용되지 못하고 매립되어 국토의 효율적인 관리를 위해 이에 대한 대책으로서 재활용에 대한 관심이 증대되고 있다. 산업부산물이 재활용될 때에는 효율성에 대한 재고가 필요하며 보통 경제성이나 환경적 안정성에 대한 검증이 이루어진다. 정확한 재활용성 검증을 위해서는 재활용 재료 활용으로 인한 간접적으로 얻을 수 있는 환경적 효과에 대한 분석이 필요하다. 바텀 애쉬의 활용으로 인한 자연 골재 채취의 절감은 골재 채취 중 발생할 수 있는 이산화탄소 배출량을 감축시킬 수 있으며 산림 골재 채취로 인한 산림 파괴를 방지할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이산화탄소 배출량과 산림에 대한 경제적 가치를 산정하여 바텀 애쉬 재활용시 얻을 수 있는 간접적인 환경적 효과를 정량적으로 분석하고자 한다. 이산화탄소의 경제적 가치는 유럽 탄소 배출 거래소의 평균가격을 활용하였으며 산림의 경제적 가치는 산림청에서 조사한 결과를 활용하였다. 또한 이산화탄소와 산림의 경제적 가치 산정 자료는 두 자료 모두 존재하는 2008년과 2010년 자료를 사용하였다. 우리나라 산림의 경제적 가치는 매년 상승하고 있으나 이산화탄소 배출량 거래 가격은 경제적 요인으로 인하여 많은 변동이 있는 것으로 나타났다. 바텀 애쉬의 사용으로 절감할 수 있는 천연골재의 양을 통하여 절감되는 이산화탄소의 배출량과 산림 파괴 면적에 2008년과 2010년의 경제적 가치를 적용하여 총채적인 재활용으로 인한 간접적인 환경적 효과를 분석한다.

흙의 입도 특성과 화학적 특성 상관성 분석

노수각 ( Sookack Noh ),손영환 ( Younghwan Son ),봉태호 ( Taeho Bong ),박재성 ( Jaesung Park ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

흙은 풍화가 진행됨에 따라 물리적, 화학적 특성이 변화한다. 따라서 본 연구에서는 조립토의 프랙탈 차원과 세립분함량을 이용하여 흙의 입도 특성과 화학적 특성과의 상관성을 분석하는데 있다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 입도분포 특성인 세립분 함량과 프랙탈 차원은 정비례 관계가 형성되었으며 그 상관도가 매우 높은 것으로 나타났다. 여기서 세립분 함량은 200번 체 통과량을 지칭하며 프랙탈 차원은 0.25~0.075mm 구간에 대한 프랙탈 차원을 말한다. 둘째, 시료의 화학성분 함유량과 입도분포 특성과의 비교 결과 프랙탈 차원과 세립분 함량이 증가할수록 O, S, P 함유량이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 K, Na, Cl, Rb는 반비례 관계가 형성되는 것으로 나타났다. 셋째, 시료의 산화물 함유량과 프랙탈 차원 및 세립분 함량과의 비교결과 유기물 함량으로 대변되는 강열감량(L.O.I.)과 프랙탈 차원 및 세립분 함량은 정비례 관계인 것으로 나타났으며 SiO₂, Na₂O, K₂O와는 반비례 관계 인 것으로 나타났다. 이는 흙이 풍화가 진행됨에 따라 변화하는 산화물의 경향과 일치한다. 따라서 흙의 입도특성과 화학적 성분 특성의 변화는 풍화가 진행됨에 따라 변화하는 경향과 일치하며 입도 특성을 이용하여 흙의 화학성분 변화를 판단할 수 있을 것이라 판단된다.

이미지프로세싱 기법을 이용한 토양의 균열 형태 분석

박재성 ( Jaesung Park ),노수각 ( Sookack Noh ),봉태호 ( Taeho Bong ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

토양에서 발생하는 균열은 농업용 토양에서 중요한 현상 중 하나이다. 토양 균열은 농지 배수개선의 효과가 있고 수분, 염분 등의 이동 경로가 된다. 하지만 이러한 균열은 빠른 배수 작용으로 인한 작물의 수분 스트레스 증가 요인이 되기고 하고 영양물질 유출에 따른 결핍현상을 유발하기도 한다. 오염 발생 시에는 오염물의 이동 경로가 되어 수계 오염을 유발할 수도 있다. 따라서 본 연구에서는 디지털 이미지 프로세싱 기법을 이용해 농업용 토양에서의 균열 형태를 쉽고 빠르게 파악하는 방법을 개발하고 균열 특성을 분석하고자 하였다. 각기 다른 지점에서 채취한 2개 토양 시료에 대해 건조 시 발생하는 균열을 파악하기 위해 디지털 이미지를 획득한 후 그레이스케일화 과정을 거쳤다. 이 후 임의의 임계값을 기준으로 흑/백 이진화를 수행하였다. 여러 이진화 이미지에서 노이즈가 최소화되는 임계값을 선정하고 균열 특성 분석에 이용하였다. 그 결과 두 시료에서 균열 파악을 위한 임계값은 유사하게 나타났으며, 균열 형태 파악을 위한 임계값은 주변 빛 환경 등 외부적 요인에 의해 차이가 발생할 가능성이 크며 시료에 따른 차이는 크지 않을 것으로 예상된다. 하지만 두 시료에서의 균열 형태 및 특성은 차이가 발생하였으며, 이에 따른 배수 특성차이가 있을 것으로 예상된다. 이러한 균열 형태 및 특성 차이는 토양 종류에 따라 다르게 나타날 것으로 보이며, 이를 이용해 토양의 분류에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

강우사상에 따른 표면침투를 고려한 제체안전율 변화 분석

민슬기 ( Seulgi Min ),노수각 ( Sookack Noh ),최우석 ( Wooseok Choi ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

최근 기후 변화의 영향으로 강우사상이 변화하면서 농업기반시설 등 제반시설의 설계기준을 초과하는 강우가 빈번하게 일어나 자연재해 발생이 매년 증가하는 추세에 있다. 또한 우리나라에 존재하는 농업용 저수지의 경우 노후화가 상당히 진행된 상태로 안정성이 우려된다. 따라서 농업용 저수지의 노후화로 인한 안전성 재평가 및 기후변화로 인한 강우사상을 변화를 적용할 수 있는 안정해석이 필요하다. 본 연구에서는 변화하는 강우사상을 반영하기 위해 강우에 따른 표면침투를 고려하였을 때의 제체 안전율 변화를 검토하였다. 연구대상지로는 ○○저수지를 선정하였으며. 안전율 산정 방법은 Bishop의 간편법을 적용하였다. 대상 사면에 대해 여러 침투조건을 고려하기 위해 강우지속시간, 강우강도, 동일 강우량에서의 강우강도와 강우지속시간을 변화시키면서 제체의 안전율 변화를 분석하였다. 연구 결과 강우지속시간과 강우강도가 증가함에 따라 저수지 제체의 안전율이 저하하는 것을 관찰할 수 있었으며, 동일 강우량에서는 강우강도가 크고 강우지속시간이 작은 쪽이 안전율 저하가 더 큰 것으로 나타났다. 이는 강우지속시간이 길어지면 제체하류사면에 침투하는 강우가 증가하여 안전율이 감소하는 것으로 판단되었고, 강우강도가 증가하면 단위 시간당 제체표면에 침투하는 강우가 증가하여 안전율이 감소하는 것으로 판단되었다. 동일 강우량일 경우, 강한 강우강도와 짧은 강우지속시간의 경우 강우강도가 커지면서 제체 표면에 침투하는 강우는 늘어나 사면보호공이 배제하지 못한 강우는 침투하는 반면에 강우지속시간이 짧아짐에 따라 배수시간이 짧아져 습윤전선이 하강한 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 통해 추후 저수지의 안전 관리에 있어서 강우사상에 따른 표면침투를 고려한 안전율 분석이 수행되어야 할 것으로 판단된다.

환경산업연관분석을 이용한 농업분야의 이산화탄소 배출량 변화 분석

민슬기 ( Seulgi Min ),노수각 ( Sookack Noh ),박재성 ( Jaesung Park ),봉태호 ( Taeho Bong ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

Kyoto Protocol, which is regulation and international agreement to prevent global warming, was adopted in 1997. South Korea is also under pressure to reduce CO₂ emissions according to expanded request for reducing CO₂ emissions. In many industry sectors, CO₂ emissions for products were analyzed and characterized to reduce CO₂ emissions. But little effort in researching agricultural sector has been undertaken. The agriculture sector because it is recognized as environmentally friendly industry, which has CO₂ emissions and absorptions. However, as increasing interest in eco-friendly products in the livestock and horticultural specialties sector, needs for an analysis of CO₂ emissions for agriculture sector is increasing. The objective of this research is to estimate CO₂ emissions in agriculture sector and characterize the change of CO₂ emissions for agriculture sector in South Korea using Environmental Input-Output (EIO) analysis. EIO analysis is the tool which is used to analysis total CO₂ emissions in great scale. In this study, 1995∼2009 Input-Output Table in South Korea were used for making EIO tables. The yearbook of energy statistics 2011 in Korea was used to estimate the amount of energy source. To analyze an accurate energy usage, remove energy source that used raw material for other energy source, like anthracite coal to briquette, bituminous coal to cokes, and natural gas to city gas. As a result, CO₂ emissions of agriculture sector is decreased from 1995 to 1998 for 26%, From 1998 to 2003, CO₂ emissions of agriculture sector were not changed much. From 2003 to 2006, CO₂ emissions increased for 24%, but from 2006 to 2009, CO₂ emissions decreased for 23%. If more research conducted for changes in CO₂ emissions of agriculture sector, it can be useful database for reducing CO₂ emissions of agriculture sector.

다짐에너지에 따른 바텀애시의 파쇄특성 및 입도특성의 변화

최우석 ( Wooseok Choi ),박재성 ( Jaesung Park ),노수각 ( Sookack Noh ),봉태호 ( Taeho Bong ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

바텀애시는 전체 석탄회 발생량의 약 20%로 대부분 재활용되지 못하고 회사장에 매립되고 있는 실정이다. 그러나 적치, 매립장의 규모증가와 처리 비용 증대와 같은 경제적 손실로 인하여 바텀애시의 재활용에 관한 연구와 재활용시 현장 기준에 대한 연구가 필요하다. 특히 다공성 재료인 바텀애시는 다짐 시 다짐에너지로 인한 입자 파쇄가 일어나 이에 따른 입도 및 다짐특성의 변화가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 바텀애시의 다짐 방법에 따른 파쇄특성을 알아보기 위해 영흥 화력발전소의 바텀애시에 대하여 다짐시험, 입도분석을 실시하였다. 시험은 표준A다짐에서 구한 다짐곡선을 기준으로 건조 측, 최적함수비, 습윤 측에 해당하는 함수비의 시료에 대하여 다짐에너지에 따른 다짐시험 전후의 입도분석을 실시하였다. 시험 결과 다짐에너지가 증가하면서 세립분 함유량이 증가함이 나타났으며 입경별 함유량의 변화가 다짐 함수비의 영향을 받는 것으로 나타났다. 건설재료로써 바텀애시를 재활용할 경우 이러한 다짐방법에 따른 파쇄특성의 분석을 통하여 입도나 다짐함수비에 대한 현장기준을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

토양 내 압출 간극수의 중금속 농도 측정에 관한 연구

박재성 ( Jaesung Park ),손영환 ( Younghwan Son ),노수각 ( Sookack Noh ),봉태호 ( Taeho Bong ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

Collection and analysis of pore water has become an important aspect of many environmental engineering fields. Also, it is very important in agricultural research to analyze pore water because most plants are grown up at vadose zone(unsaturated zone). Pore water analyses are used for sediment quality assessment, soil physics and geo-environmental studies. This research used two different site samples - marine sediment soil and paddy soil - to figure out heavy metals concentration relationship between soil particle and pore water. Pore water was sampled from each soil by squeezing method. Measurement of heavy metals contents was carried out for soil particle, dilution water and pore water by AAS and ICP method in lab. Concentrations of Cd, Cu, Pb, As, Zn, Ni, Hg and Cr were measured by above methods. As a result, it was found that copper ions were higher ratio detected than any other heavy metal in pore water. It seems that the copper ions are more hydrophilicity matter than other metals. This result shows that concentration of copper ion in pore water can estimate concentration of copper in soil.

이미지 프로세싱 기법을 이용한 모래의 침강 속도 분석

김동근 ( Donggeun Kim ),박재성 ( Jaesung Park ),노수각 ( Sookack Noh ),봉태호 ( Taeho Bong ),손영환 ( Younghwan Son ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

모래의 침강 속도는 준설 매립시의 토사 이동량 산정, 침전지 설계 등에 있어 중요한 관련 인자가 되며, 특히 이동상 수치 모형에서 중요한 기초변수가 되므로 이를 구하기 위한 여러 연구가 수행되어 왔다. 침강 속도 측정을 위해서는 관측기구에 의한 흐름의 교란을 방지하고 입자의 추적이 가능한 PIV(Particle Image Velocimetry)가 가장 적절한 방법이라 할 수 있으나 이는 장비가 매우 비싸고 장소나 공간에 많은 제약을 받는 단점이 있다. 최근 디지털 사진 촬영 기술의 급격한 발전으로 디지털 이미지의 해상도가 높아짐에 따라 디지털 이미지 프로세싱(Digital Image Processing)이 다양한 공학적 문제의 해결에 활용되고 있다. 본 연구에서는 디지털 이미지 프로세싱 기법을 통해 모래의 침강 속도 분석을 실시하였다. 화강 풍화토 중 0.850mm (#20 sieve)이상의 입경을 대상으로 분석을 수행하였으며, 높이 100cm, 폭 30cm, 깊이 8cm의 컬럼을 이용하였다. 획득한 디지털 이미지는 그레이스케일화 후 최적의 임계값을 기준으로 흑/백 이진화를 수행하였으며, 추적 입자의 위치정보를 통해 개별 입자의 침강속도를 산정하였다. 모래 입자의 침강속도는 입경이 작을수록 감소하였으며 입경 4.75mm의 경우 324mm/sec, 입경 2mm의 경우 208mm/sec로 나타났다. 모래 입자는 수직방향 거동뿐만 아니라 수평방향의 거동 또한 나타났으며 이는 모래 입자의 형상이 완전한 구형이 아닌 다양한 형태이기 때문에 나타나는 현상으로 판단된다. 입자는 침강 중 수평방향으로 불규칙하게 유동하며 형상이 판형에 가까울수록 수평방향의 유동이 크게 나타났다. 본 연구를 통해 이미지 해석 기법을 이용하여 모래의 침강속도 측정이 가능함을 확인하였으며, 향후 수중 모래 이동 모델의 기초자료로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다.