복숭아 선별작업장 내 작업자의 미세먼지 노출현황 모니터링

서효재 ( Hyo-jae Seo ),서일환 ( Il-hwan Seo ) 한국농공학회 2021 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2021 No.-

육계사 내 작업자 미세먼지 노출량 현장모니터링

서효재 ( Hyo-jae Seo ),서일환 ( Il-hwan Seo ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

높아지는 축산물에 대한 수요를 충족시키기 위해 양계장의 사육형태는 밀집, 규모화 되었고 사양관리 및 작업환경제어가 용이한 밀폐형 계사의 보급이 보편화되고 있다. 밀폐되고 한정적인 사육공간에서 작업자는 농업활동 중 여러 유형의 분진과 유해가스에 노출될 수 있다. 육계사 내 작업자의 경우 만성 폐쇄성 폐질환 및 호흡기 질환 등에 노출될 위험이 크지만, 농작업장에서 발생하는 미세먼지 및 작업 환경이 작업자에게 미치는 영향에 대한 기초연구가 미진한 실정이다. 이에 따라, 기초 데이터 확보를 위해서 양계장 작업자의 미세먼지 노출 현황 파악과 노출량에 따른 작업자 건강 유해성에 대한 연구가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 육계사 내 환기특성을 고려하여 지역별 미세먼지 농도와 작업 동선별 미세먼지 발생 특성을 분석하였다. 현장 모니터링을 위하여 시설규모, 사육일령 및 환기구조가 비슷한 농가들을 선정하였다. 계사의 입기구에서 환기구까지 거리에 따른 미세먼지의 입경별 농도분포를 파악하기 위하여 터널식 계사의 입기구, 중앙, 배기구로 총 3지역으로 나누어 TSP, PM-10, PM-2.5를 측정하였다. 포집 높이는 작업자에 대한 영향을 평가하기 위하여 바닥으로부터 1.5 m를 대상으로 하였다. 작업 동선별 미세먼지 농도는 Dust spectrometer를 사용하여 1.5 m 높이에서 6초 간격으로 측정하였고, 정적인 작업을 수행하는 시기와 이동하는 시기로 구분하여 모니터링 데이터를 분석하였다. 본 연구를 통해 확보한 기초자료는 계사 내 작업환경 개선 기준 마련 및 미세먼지 저감 프로그램 개발 등에 활용될 수 있다.

작업자의 미세먼지 노출분석을 위한 육계사 현장모니터링

서효재 ( Hyo-jae Seo ),오병욱 ( Byung-wook Oh ),김효철 ( Hyo-cher Kim ),서일환 ( Il-hwan Seo ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

국내 육류소비량이 증가함에 따라 축산업이 대형화 및 밀집화되고 있으며, 가축 사육두수는 지속적으로 증가하고 있다. 육계의 밀집 사육농가가 증가함에 따라 내부환경 조절은 더욱 어려워지고 있다. 이로 인하여 가축의 폐사율이 증가하며, 축사 내부에서 발생하는 미세먼지와 유해가스의 농도가 증가하고 있다. 농업종사자의 고령화를 고려하였을 때, 농작업시 발생한 고농도의 유기분진에 노출되면 작업자의 호흡기성 질병, 천식, 알러지 등 건강 문제를 야기할 수 있다. 그러나 현재 육계사에서의 미세먼지의 발생 현황 및 농작업자 건강 유해성에 대한 연구는 초기 상태이다. 본 연구에서는 육계사 내부에서 발생하는 미세먼지의 농도를 분석하고, 작업자에 대한 미세먼지의 노출정도를 파악하기 위하여 현장 모니터링을 수행하였다. 현장 실험은 전라북도 김제시, 정읍시, 진안군에 위치한 강제환기식 상업용 육계사들에서 수행하였다. 육계사 내부에서 발생하는 지역적 분진 발생량을 파악하기 위하여 바닥으로부터 1.3m 높이에서 시간가중평균노출기준(TWA)으로 8 시간 동안 TSP, PM₁₀, PM_2.5를 포집하였으며, 계사 내부 환경요인에 따른 분진발생량을 분석하기 위하여 온·습도 및 바닥재 함수비를 함께 측정하였다. 계사 내부에서 작업하는 동안 발생하는 입경별 분진농도를 Dust spectrometer로 실시간 측정하였으며, 비디오 분석을 병행하여 특정 작업 시 발생하는 입경 별 분진농도를 분석하고자 하였다. 현장모니터링 데이터는 육계사 내부의 미세먼지 발생량과 작업자 노출정도를 파악하고, 작업환경 및 사육환경 개선을 위한 기초데이터로 활용할 수 있다.

복숭아 선별시설 작업환경 개선을 위한 미세먼지 저감장치 실증적용 및 평가

서효재 ( Hyo-jae Seo ),서일환 ( Il-hwan Seo ),오병욱 ( Byung-wook Oh ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

복숭아 선별작업장은 주로 하절기에 운영되며, 당일 수확한 복숭아를 선별장으로 이송한 후, 작업자들이 과수 봉투를 제거하고, 선별기를 통해 복숭아를 분류 및 포장하는 작업이 진행된다. 복숭아 과수 봉투와 털 제거 작업은 작업자들의 수작업으로 이루어지며, 많은 미세먼지 발생의 원인이 된다. 특히 복숭아 털은 작업자의 피부, 호흡기에 영향을 미쳐 작업환경을 악화시키는 주요 원인이다. 복숭아 선별작업장 내부 작업환경을 개선하기 위해선 시설 내부 미세먼지 발생 특성을 반영한 미세먼지 저감방안이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 복숭아 선별작업장 내부 미세먼지의 발생 특성을 고려하여 미세먼지 저감장치를 개발하고, 현장 실증을 통하여 설치된 장치의 미세먼지 저감 효율을 평가하였다. 복숭아 선별장 내부의 미세먼지 발생 특성을 분석한 결과, 복숭아 과수봉투 제거 작업 시 가장 높은 미세먼지 농도를 보였으며, 입자는 10-50 ㎛의 크기의 바늘과 같은 형상을 가지고 있다. 이를 고려하여, 미세먼지 저감장치 상부에 부착된 유동팬을 통해 하강기류를 형성하여 미세먼지가 저감장치에 포집될 수 있도록 설계하였다. 미세먼지 저감장치는 작업자의 동선과 높이 등을 고려하여 복숭아 과수봉투를 제거하는 선별대 측면부에 설치하였다. 미세먼지는 광학식 부유분진측정기(Optical Particle Counter, OPC)를 사용하여 과수봉투를 제거하는 지점과 미세먼지 저감장치를 통해 정화된 공기가 장치 외부로 배출되는 지점에서 실시간 측정하였다. 미세먼지 저감 효율을 평가를 위해 저감장치 가동 전·후의 미세먼지 농도를 비교하였으며, 배출지점의 미세먼지 농도를 동시에 측정하였다. 또한, 저감장치 가동을 통해 시설 내부에 확산되는 미세먼지 농도를 파악하기 위해 복숭아 선별장 중앙부에서 미세먼지 농도를 측정 및 분석하였다. 본 연구를 통해 확보한 기초자료는 농업시설내부 작업환경 개선 기준 마련 및 미세먼지 저감 프로그램 개발 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

육계사 내 작업자의 미세먼지 노출량 현장모니터링

서효재 ( Seo Hyo-jae ),오병욱 ( Oh Byung-wook ),김효철 ( Kim Hyo-cher ),신소정 ( Sin So-jung ),서일환 ( Seo Il-hwan ) 한국농공학회 2020 한국농공학회논문집 Vol.62 No.5

As domestic meat consumption increases, the broiler production industry has been larger and denser. The concentration of particulate matter (PM) and harmful gases generated is also increasing inside livestock house. However, the current research status of PM exposed to farm workers and the health effects are in the early stage. To understand PM concentration affecting workers in the broiler house, field monitoring was conducted according to its size distributions. Concentrations of PM₁₀, PM_2.5, and TD (Total Dust) were monitored using personal air samplers with teflon filter during working and moving periods considering the ventilation systems of 6 broiler houses. The purpose of this study is to monitor the PM concentration in the experimental broiler houses operated by forced ventilation system generally used in Korea and to evaluate the regional concentrations through airflow pattern. The PM concentrations were increased from inlet to outlet vents resulting in 1,872 of TD, 1,385 of PM10, and 209 ㎍/㎥ of PM_2.5, respectively. The TD and PM₁₀ concentrations were increased when the workers and broilers were moving. Among them, the particle size that occupied the largest amount of PM was 13.75 ㎛. These results suggest that personal protection equipments are important to reduce the health effect from PM inhalation.

새만금 간척지에서의 온실 피복재별 단열성 평가

서효재 ( Hyo-jae Seo ),서일환 ( Il-hwan Seo ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

온실 내부의 벽체는 피복재로 구성되어 있으며, 온실 피복재는 온실 내부의 온도가 외부로부터의 열 손실을 방지하는 기능을 수행한다. 새만금 간척지는 기온 및 풍환경 등 외부 기상환경이 내륙과 상이하여 온실 내부 환경에 영향을 미친다. 시설원예 난방비는 난방부하와 밀접한 관련이 있으며, 비닐온실의 난방부하에서 피복재 관류전열손실이 전체 열손실중 60% 이상을 차지하고 있다. 따라서, 새만금 간척지의 기상환경에서의 피복재의 종류와 특성에 따른 피복재별 단열 효과를 고려한 적정 피복재 선정이 중요하다. 간척지의 외부 기온, 풍환경에 따른 피복재별 단열 효율을 평가하기 위하여 6면체의 단열이 가능한 챔버를 제작하였으며, 그 중 1면은 피복재를 부착하였다. 외부 환경에 따른 온도 변화를 파악하기 위해 챔버 외부의 기온, 풍속을 측정하였고, 챔버 내부 온도를 측정하였다. 피복재별 단열효과를 평가하기 위해 피복재 내부 방열기를 통해 사용되는 실시간 전력소모량을 모니터링하였다. 챔버의 피복재 종류는 경질판 자재 중 PC 복층 16mm, PMMA 복층 16mm 2가지, 온실용 유리 4mm (일반 유리 5mm), 복층 유리 16mm 2가지로 총 4가지의 피복재 종류를 사용하였으며, 외부 풍향에 따른 영향을 파악하기 위해 주풍방향, 반주풍방향인 경우 2가지를 고려하여 8개의 챔버에서 단열성 평가를 수행하였다. 피복재별 외부 풍속은 주풍방향일 때, 풍속이 평균 53.1% 더 높으며, 온도차이가 평균적으로 52.0% 더 큰 것으로 나타나 온실 피복재의 방향이 주풍방향일 때, 온실 내부 미기상 환경에 더 큰 영향을 줄 것으로 사료된다. 방열기 가동 시 전력소모량은 단층유리 주풍방향일 때, 37.4% 가장 높게 나타났으며, PMMA가 주풍방향에서 17.4%, 복층유리가 15.4%로 나타났다. PC가 방열기 미가동시간이 5.9시간으로 가장 길고, 온도 편차가 가장 높게 나타나 PC의 단열성이 상대적으로 높은 것으로 판단된다.

새만금 간척지 첨단온실 에너지 설계를 위한 풍환경 및 온실 피복재의 영향 분석

서효재(Hyo-Jae Seo),서일환(Il-Hwan Seo),노득하(Deuk-ha Noh),이학성(Haksung Lee) (사)한국생물환경조절학회 2023 생물환경조절학회지 Vol.32 No.1

본 연구에서는 새만금과 같은 간척지를 활용하여 대규모 첨단온실단지를 조성하는 경우 간척지의 환경적 특수성 중 높은 풍속에 따른 유리 단열재의 에너지 효율을 평가하였다. 현장에서 주로 사용되는 온실 단열재 중 4가지에 대한 평가 결과, 최대 37.4%의 에너지 차이를 보여, 온실 피복재의 선정이 중요함을 제시하였다. 이를 바탕으로 일반적인 내륙에서의 온실을 설계하는 것과 달리, 간척지에서는 내재해성 온실규격을 따라 시설을 설계하여야 하며, 에너지 소비량은 높아진 풍속과 재질을 고려하여 산정되어야 한다. 본 연구의 결과는 에너지 효율성을 온실 피복재의 종류와 풍속에 따라서 제시하고 있으며, 이는 대규모 첨단온실 조성 시 에너지 소비량을 예측하고, 이를 바탕으로 신재생에너지원을 포함하는 에너지 설계에 활용될 수 있다. The external weather conditions including temperature and wind speed in the Saemangeum reclaimed land is different from that of the inland, affecting the internal environment of the greenhouse. Therefore, it is important to select an appropriate covering material considering the insulation effect according to the type and characteristics of the covering material considering the weather condition in the Saemangeum reclaimed land. A hexahedral insulation chamber was designed to evaluate the insulation efficiency of each glass-clad material in the outside weather condition in reclaimed land. In order to evaluate the insulation effect of each covering material, a radiator was installed and real-time power consumption was monitored. 16-mm PC (polycarbonate), 16-mm PMMA (polymethyl methacrylate), 4-mm greenhouse glass, and 16-mm double-layered glass were used as the covering materials of the chamber. In order to understand the effect of the external wind directions, the windward and downwind insulation properties were evaluated. As a result of comparing the thermal insulation effect of each greenhouse cover material to single-layer glass, the thermal insulation effect of double-layer glass was 16.9% higher, while PMMA and PC were 62.5% and 131.2% higher respectively. On average the wind speed on the windward side was 53.1% higher than that on the lee-wind side, and the temperature difference between the inside and outside of the chamber at the wind ward side was found to be 52.0% larger than that on the lee ward side. During the experiment period, the overall heating operation time for PC was 39.2% lower compared to other insulation materials. Showing highest energy efficiency, and compared to PC, single-layer glass power consumption was 37.4% higher.

돈사 내의 환경개선을 위한 열환경 및 유해인자 측정

이성원 ( Seong-won Lee ),서효재 ( Hyo-jae Seo ),서일환 ( Il-hwan Seo ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

작업자의 고령화와 여성화로 인하여 농업 노동력이 감소하고 있으며, 양돈장의 대형화 및 밀집화로 돈사 내의 환경제어에 큰 어려움이 있다. 돈사내 환경 개선의 중요성이 높아짐에 따라서 정밀한 환경모니터링과 이를 활용한 제어 시스템의 개발이 필요하다. 시스템의 개발을 위해서는 작업 환경 및 사육환경의 문제점을 파악하고, 해결하기 위한 적정한 개선 방안을 제시해야한다. 환경 개선 방안을 마련하기 위해서는 현장 실험을 통해 많은 양의 데이터를 확보하고 분석해야한다. 현장실험 만으로는 데이터 확보와 개선된 환경을 실험하는데 경제적, 환경적, 시공간적 제약에 어려움이 있기 때문에 전산유체역학(CFD)을 이용하였다. 데이터 수집은 전라남도 영광군에 위치한 대형 양돈장에서 이루어졌으며, 상대적으로 폐사율이 높고 환경조절이 잘 이루어지지 않는 돈방을 대상으로 측정을 진행하였다. 환경 개선 모델을 제시하기 위해서는 정량적인 데이터가 필요하기 때문에 실험돈사 내의 온ㆍ습도의 위치별, 계절별, 시간별 온도변화 측적을 위해 다점 측정을 실시하였다. 암모니아와 황화수소, 대기 분진과 같은 유해인자의 측정의 경우 양돈장의 고온다습하고 오염된 환경으로 인해 센서의 내구성이 떨어지기 때문에, 유해환경에 최소한의 노출로 지역별 데이터를 확보하기 위해 Portable Environment Monitoring Device를 작업자에게 착용시켜 이동경로와 돼지 밀집 지역을 측정하였다. 이를 바탕으로 외부 요인과 계절에 따른 위치별 온도 변화의 분석을 통해 열환경 패턴을 찾아내었으며, 상황 별 유해가스 농도 변화 양상을 분석하였다. 분석된 데이터를 이용하여 경제성과 적정성을 고려하여 환경 개선 방안을 마련하였다. 개선 방안은 경제적인 여건을 고려하여 환기량과 환기구조의 위치를 변화시켜 제시했다. 전산유체역학의 경우 현장과 1:1 비율로 모델을 제작하고 검증을 진행하였다. 검증된 모델을 통해 제시한 환경 개선 방안을 전산유체역학을 통해 개선양상을 예측하였으며, 각 구조별 효율성을 분석하였다. 본 연구를 통해 돈사 내의 환경 제어를 위한 빅데이터 구축 및 알고리즘 개발에 응용될 것으로 기대된다.