액비 및 유기농법 적용에 따른 농경지에서의 오염부하 원단위 평가

소현철,장태일,홍승길,So, Hyunchul,Jang, Taeil,Hong, Seung-Gil 한국농촌계획학회 2017 농촌계획 Vol.23 No.4

National Institute of Environmental Research (NIER) has proposed new methodology for estimating unit load in order to overcome the limitations of past unit load based on short-term and local area based data. In the case of agricultural land, however, the results presented by NIER are still limited because of various agricultural activities and farmland characteristics. In this study, liquid manure treated paddy field and organic farming upland were selected for considering agricultural diversity. Four different methods for evaluating unit load were used for comparing previous research results. The results of different methods presented various trends compared with those of existing studies. Paddy field treated liquid manure was 1.3 times higher for T-N load and 3.1 times for T-P load than conventional paddy field. Conventional upland was 4.4 times higher for T-N load and 1.8 times higher for T-P load than organic farming upland. In the case of non-conventional farmland, this study showed different values with the unit loads presented by NIER. This implies that it is necessary to review and apply the unit loads considering various agricultural conditions when establishing environmental policy and rural planning.

변형 조립체의 공차해석 기법을 이용한 치구위치 결정

소현철(Hyunchul So),정남인(Namin Jeong),임현준(Hyunjune Yim),지해성(Haesoeng Jee) (사)한국CDE학회 2006 한국 CAD/CAM 학회 학술발표회 논문집 Vol.2006 No.2

기하학적 공분산(Geometric Covariance)을 고려한 변형 조립체의 공차 해석

소현철(Hyunchul So),김국생(Kuksaeng Kim),임현준(Hyunjune Yim),지해성(Haeseong Jee) 한국자동차공학회 2004 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

Existing sensitivity analysis have done with assumption of independency of the sources of variation. But if the number of welding points is increased, we can see that the assembly variation will increase. This phenomenon is explained because as the number of sources increases the welding points are getting closer to each other and the independency assumption becomes questionable. Intuitively, closer points over the same surface cannot move independently of each other. Moreover intuition shows that if the number of welds increase, the assembly variation should decrease because the stiffness of the assembly increase with the number of welds and the springback will be smaller. So it can be concluded that the covariance among the sources of variation plays an important role in predicting the assembly variation.

유기농법 적용에 따른 밭포장에서의 영양물질 부하량 평가

소현철 ( Hyunchul So ),장태일 ( Taeil Jang ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

유기농업은 저농약, 무농약, 자연농법과 함께 환경 친화적 농업으로 인식되어 세계적으로 유기농산물 생산량 및 재배면적이 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 국제적으로는 CODEX 제정 등을 통해 농산물의 안전성 확보 및 평가제도를 강화하고 있는 추세이며, 국내 역시 안전한 먹거리 생산 및 재배환경에서의 유해물질 관리방안 구축 등이 필요한 상황이다. 자가생산 유기농자재 및 가축분을 이용한 축분 퇴비와 액비, 유박 등이 유기농업에 활용되고 있으나 사용 유기농자재의 양분가용화와 양분이용효율에 따른 비점오염원 형태로 토양 및 수질에 미치는 비점오염부하 및 오염 배출의 현황 분석이 필요하다. 따라서 본 연구의 목적은 밭 포장에서의 유기농업 적용에 따른 영양물질에 의한 수질변화 및 부하량을 평가하는데 있다. 시험포장은 전북 순장군 순창읍에 위치하고 있으며, 유기질비료시비 및 관행작물(고구마)의 3반복 1처리구(경사도 6.6°)와 관행농관리 및 관행작물(고구마)의 1반복 1대조구(경사도 6.8°)로 구성하였다. 현장에서 강우량과 유량을 10분 단위로 실측하였으며, 강우 이벤트 시 T-N 및 T-P의 수질항목을 샘플링 후 분석하였다. 2016년 현재까지 총 6회의 강우 이벤트가 발생하였으며, 그 중 4회의 수질 샘플링을 실시하였다. 유출률은 최소 13%에서 95%까지 선행강우 등의 영향으로 다양한 분포를 보여주고 있다. 각 수질항목은 현재 분석 중에 있으며, 유기농 처리구에서 잡초 등이 상대적으로 무성한 것으로 미루어 유량 및 오염물질 부하량에 직접적으로 영향을 줄 것으로 판단된다. 또한 본 연구의 경우 일부 강우사상에 따른 결과의 분석으로 장기적인 모니터링을 통한 정량적인 분석이 필요하다. 향후 여기에서 도출된 연구결과를 바탕으로 유기농업의 최적관리방안 제시에 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

액비시용 논에서의 APEX-PADDY 모형의 적용성 평가

소현철 ( Hyunchul So ),장태일 ( Taeil Jang ),김현준 ( Hyunjun Kim ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

가축분뇨 액비화에 따른 논 생태계에서의 오염부하량은 다른 오염원에 비하여 높게 나타나고 있다. 환경부에서 담당하고 있는 공공처리로는 전체 가축분뇨처리량의 6.8% 수준에 지나지 않으며 86.6%에 이르는 자원화의 경우에는 발생과 처리 및 유통과정에서 관리 미흡, 무단방류, 강우 유출 등 다양한 경로로 수계에 유입되어 비점오염의 주원인으로 추정되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 액비시용에 따른 논에서 비점오염원의 평가를 위하여 APEX-Paddy(Agricultural Policy Environmental eXtender Paddy) 모형을 선정하여 적용하였다. 시험포장은 전북대학교 내에 위치하고 있으며, 무기질비료(화학비료) 처리구와 액비 처리구로 구성하여 모형의 적용성을 평가하였다. AWS를 이용하여 기상데이터를 구축하고 압력식 수위계를 통하여 유출량을 계산하였다. 자료기간은 2015-2017이며, 현재 유출량에 대한 보정과 검정을 실시하였다. 추가 연구기간 동안 수질에 대하여 적용성을 평가할 계획이다. 유출의 보정결과, 무기질비료 처리구의 경우 RMSE는 4.81, RMAE는 1.03, R²는 0.82, EI는 0.78로 나타났다. 액비 처리구의 경우 RMSE는 1.92, RMAE는 0.84, R²는 0.73, EI는 0.63로 나타났다. 검정기간의 2017년 현재까지 무기질비료 처리구의 경우 RMSE는 5.02, RMAE는 0.59, R²는 0.83, EI는 0.77로 나타났다. 액비 처리구의 경우 RMSE는 3.63, RMAE는 0.56, R²는 0.87, EI는 0.85로 나타났다. 본 연구를 통하여 자료기간의 보완과 수질을 포함한 모형의 적용성이 평가되면 액비시용 논에서의 비점오염원 관리방안의 영향평가와 합리적인 최적관리기법(BMP)의 제시가 가능할 것으로 기대된다.

산정방법에 따른 논과 밭에서의 원단위 평가

소현철 ( Hyunchul So ),장태일 ( Taeil Jang ),전형윤 ( Hyeongyun Cheon ),이창현 ( Changheun Lee ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

국립환경과학원(NIER)에서는 “강우유출수 조사방법(이하, NIER 방법)”의 제정을 통해서 원단위 조사방법과 산정방법을 통일하였으며, 토지이용별로 계급별 강수량과 EMC, 유출율을 이용하는 원단위 산정방법을 제안하였다. 그러나 농경지의 경우 토양, 지형, 작물 특성 등 영농환경이 다양하여 환경부에서 제시한 농경지에서의 원단위를 대푯 값으로 사용하기에는 한계가 있다. 또한 축산분뇨를 포함한 유기질비료 시용 등 영농여건변화에 따른 수환경과의 상관관계에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구의 목적은 관행농지 뿐만 아니라 다양한 영농특성을 반영하기 위하여 액비시용 논과 유기재배 밭에서 나타나는 비점오염 부하량을 다양한 원단위 산정방법을 통하여 비교하는데 있다. 원단위 산정방법으로는 관측치 년 평균 부하량을 이용한 방법(방법1), 산술평균 EMC와 유출율을 이용한 방법(방법2), 확률분포 EMC를 이용한 방법(방법3), NIER 방법(방법4)을 적용하여 비교·분석하였다. 논의 시험포장은 전북대학교 내에 위치하고 있으며 화학비료처리구와 액비처리구로 구성하였다. 밭의 시비시험포장(관행작물: 고구마)은 전북 순창군 순창읍에 위치하고 있으며, 관행관리구와 유기질비료시비구로 구성하였다. 논에서의 원단위 현장 모니터링 결과 BOD에서 7.75~10.06kg/ha/day, T-P에서 0.27~0.84kg/ha/day의 결과를 나타내었다. NIER에서 제시한 논에서의 BOD 원단위의 평균은 4.38kg/ha/day로 각 방법별 산정결과는 NIER의 범위 내에 존재하였다. 다만, 액비처리구의 모든 방법에서 상대적으로 크게 나타났다. 그러나 T-P의 경우 방법4가 환경부에서 제시한 범위(평균 0.47kg/ha/day)에 가장 근접하게 나타났다. 반면 액비처리구에서는 환경부 평균의 3.8배로 나타나 높은 부하량을 보여주었다. 밭에서의 원단위 현장 모니터링 결과 T-N에서 1.46~6.37kg/ha/day, T-P에서 0.31~0.56kg/ha/day의 결과를 나타내었다. 밭의 경우 방법4가 NIER에서 제시한 원단위 범위에 가장 근접하는 것으로 나타났다. 그러나, 유기농처리구가 T-N의 경우 관행처리구의 23%, T-P의 경우 관행처리구의 40% 수준인 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 다양한 농경지의 산정방법에 따른 연구결과로 원단위 기초자료로써 기여할 것으로 기대된다.

APEX-PADDY 모형을 이용한 논에서의 질소 저감을 위한 물꼬관리 BMP 효과 평가

소현철 ( Hyunchul So ),장태일 ( Taeil Jang ),김동현 ( Dong Hyeon Kim ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

가축분뇨 액비화에 따른 논 생태계에서의 오염부하량은 다른 오염원에 비하여 높게 나타나고 있다. 환경부에에서 담당하고 있는 공공처리는 전체 가축분뇨처리량의 6.8% 수준에 지나지 않고 있으며, 최근 경축순환농법의 확산 등에 따라 가축분뇨의 처리를 위한 농경지에서의 액비 시용이 증가하고 있어 논에서의 오염부하량 배출 증가가 더욱 우려되고 있는 실정이다. 또한 공공처리를 제외한 86.6%에 이르는 가축분뇨 자원화의 경우에는 발생과 처리 및 유통과정에서 관리 미흡, 무단방류, 강우 유출 등 다양한 경로로 수계에 유입되어 비점오염의 주원인으로 추정되고 있으며, 농경지에서도 과잉 살포되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 액비시용에 따른 논에서 비점오염원 평가를 위하여 APEX-Paddy (Agricultural Policy Environmental eXtender Paddy) 모형을 선정하여 적용하였다. 시험포장은 전북대학교 내에 위치하고 있으며, 무기질비료(화학비료) 처리구와 액비 처리구로 구성하였다. AWS를 이용하여 기상데이터를 구축하고 논 토양특성을 분석하기 위해 토양샘플링을 실시하였다. 논 하단에는 위어 및 압력식 수위계를 설치하여 강우시 발생하는 유출량을 관측하였다. 또한 자동채수기를 설치하여 강우지속시간에 따라 30분∼1시간 간격으로 수질샘플링을 실시하였다. 모니터링 기간은 2015∼2018년이며, 관측된 자료를 이용하여 수문·수질에 대한 모델링 보·검정을 실시하여 적용성을 평가하였다. 그리고 APEX-PADDY에서 적용할 수 있는 질소저감 방안 중 대표적인 물꼬관리 BMP 시나리오에 대하여 두 처리구에서 나타나는 효과를 평가하였다. 모형은 통계적으로 우수한 적용성을 보여주었으며, 12cm의 물꼬를 유지할 경우 관행적인 물꼬관리(7cm)에 비하여 약 15%의 질소저감 효과를 보여주었다. 본 연구를 통하여 기존 모형과 비교하여 보다 정량적이고 합리적인 논에서의 비점오염원 영향 및 관리방안 평가가 가능할 것으로 기대된다.

APEX 모형을 이용한 새만금 농생명용지 전작지 관리를 위한 BMP 시나리오 적용성 평가

소현철 ( Hyunchul So ),장태일 ( Taeil Jang ),김동현 ( Dong Hyeon Kim ),황세운 ( Seywoon Hwang ),오찬성 ( Chansung Oh ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

최근 새만금 방조제 완공 이후 새만금 유역 내에서 발생하는 비점오염원에 대한 거동 및 특성분석, 그리고 유역 모델링에 대한 연구가 실시되고 있음에도 불구하고 필지단위의 모델링은 미흡한 실정이다. 특히 새만금 유역의 필지단위 모델링은 검증에 필요한 현장 모니터링 자료 부족으로 인해 연구수행에 한계가 있으며, 새만금 농생명용지 전작의 일반적인 영농방법뿐만 아니라 농업환경 인자(작물생육, 화학비료사용, 농약사용, 토지관리)를 고려해야 한다. 본 연구에서는 새만금 농생명용지 전작에서의 비점오염원 및 BMP 시나리오 평가를 위하여 APEX (Agricultural Policy Environmental eXtender) 모형을 선정하여 적용하였다. APEX 모형은 필지단위에서의 영농활동과 농업환경요소(윤작, 경운, 관개, 일정 관리, 수확, 비료 및 농약 사용량 및 사용 시기 등)를 고려할 수 있어 농경지의 물 순환요소 및 비점오염원의 모델링이 가능하며, 다양한 최적관리기법(Best management practices, BMP)에 대하여 매뉴얼로 제시되어 있어 토지 관리 전략 및 평가가 가능한 모델이다. 모형의 적용성 검토를 위하여 한국농어촌연구원의 2013∼2014년도 밭 비점 및 BMP 모니터링 자료를 제공받아 이용하였다. 만경강 유역 내 소유역인 익산천 유역에 위치한 익산시 금마면 동고도리(밭) 시험포장의 수문·수질 관측 자료를 사용하여 모델 적용성을 평가하였다. 적용성 평가 결과, 대조구에서 유출의 경우 R² 0.78, NSE 0.63으로 나타났으며, BMP 기법 중 침사구, 볏짚피복에서 유출의 경우 각각 R2 0.78, 0.75, NSE 0.70, 0.59가 나타났다. 향후 새만금 농생명용지에 적용 가능한 BMP를 추가적으로 평가할 계획이다. 본 연구를 통하여 수문·수질 모델링을 활용하여 새만금 농생명용지 전작의 비점오염원 영향 및 관리방안에 대한 평가와 더불어 다양한 BMP 시나리오 분석을 통해 합리적인 최적관리기법(BMP)의 제시가 가능할 것으로 기대된다.

APEX 모형을 이용한 유기농경지에서의 질소 부하량 저감을 위한 지표피복 효과

소현철 ( So Hyunchul ),장태일 ( Jang Taeil ),김동현 ( Kim Dong-hyeon ),설동문 ( Seol Dong-mun ),윤광식 ( Yoon Kwangsik ) 한국농공학회 2018 한국농공학회논문집 Vol.60 No.5

The objectives of this study were to monitor organic farming upland compared with conventional upland field and to evaluate nutrient loads reduction of surface cover effect with long-term historical climate data. APEX(Agricultural Policy Environmental eXtender) model was validated with experimental data and used for assessing surface cover scenarios for 30-year simulation periods. The validated values of RMSE(Root Mean Square Error), RMAE(Root Mean Absolute Error), R2 and E(Nash-Sutcliffe efficiency) for runoff were 1.17-1.37 mm/day, 0.28-0.45 mm/day, 0.88-0.90 and 0.82-0.94 in two treatments, respectively. Those for water quality (nitrogen) were 0.05-0.16 kg/ha, 0.52-0.75 kg/ha, 0.67-0.72 and 0.32-0.70 in two treatments, respectively, and therefore the validated model showed good agreement with the observed runoff and nitrogen load for the study period. When decreasing the surface cover rate of organic farming field to 75%, 50%, 25%, and 0% (conventional field), average annual runoff increased by 7%, 15%, 23% and 31%, respectively. Under same condition of decreasing the surface cover rate, average annual nitrogen loads increased by 1.4 times, 1.7 times, 2.0 times, and 2.3 times compared with organic farming field, respectively. This study showed that it is possible to present an appropriate surface cover ratio to maintain conventional production and minimize nonpoint sources pollution for organic farming system, although long-term monitoring is needed to determine its effects on environmental concerns, crop competition, and other uncertainty.

점용접되는 차체 부품의 공차 해석 기법

소현철(Hyunchul So),김국생(Kuksaeng Kim),임현준(Hyunjune Yim),지해성(Haeseong Jee),박봉준(Bongjun Park),유인석(Insuk Yoo) 한국자동차공학회 2006 한국 자동차공학회논문집 Vol.14 No.2