양돈분뇨의 암모니아 저감을 위한 갈탄, 참숯 첨가제의 효능 분석

황현섭,오인환,장영수,Hwang, H.S.,Oh, I.H.,Jang, Y.S. 한국축산환경학회 2008 축산시설환경학회지 Vol.14 No.2

The odours from spreading the slurry, manure storage tanks, and the stall are a source of annoyance for the neighbors and sometimes even become a case for civil appeal. Reducing the odourant and ammonia emission is an urgent need to be addressed. It is known that brown coal and oak charcoal have an ability to absorb odour. We designed an experiment set in lab scale and used the brown coal and oak charcoal as additives in the test to reduce odour. The test are divided into two categories; namely aeration and no-aeration. The additives were added to the each sample at a concentration of 5% and 10% of total base solids, besides the control samples. We carried out the Phenate Method for ammonia analyzing. In the non-aerated case, the results showed a reducing efficiency of 23.7% and 26.4% with an addition rate of 5% and 10% of additives, respectively. In the aerated test, the reducing efficiency of ammonia was 17.8% and 21.0% with an addition rate of 5% and 10% of additives, respectively. In case of oak charcoal, non-aeration showed removal efficiencies of ammonia at 15.9% and 16.1% with addition rates of 5% and 10%, respectively, With aeration, they were 11.4% and 26.4% with addition rates of 5% and 10% oak charcoal, respectively. The tests show that brown coal and oak charcoal have a reducing effect on ammonia emissions.

간척지 인근 농경지에서의 비산 및 부유먼지 확산 모니터링(I) : 군산 모니터링

황현섭,이인복,신명호,홍세운,서일환,유재인,이승기,Hwang, H.S.,Lee, I.B.,Shim, M.H.,Hong, S.W.,Seo, I.H.,Ryu, J.I.,Lee, S.K. 한국농공학회 2008 한국농공학회논문집 Vol.50 No.4

A study on fugitive dust dispersion was conducted at Saemanguem reclaimed area located at the west coastal area of Jeon-buk Province Total reclaimed area is 40,100ha developed by building a 33km long sea dike through Gunsan, Gimje, and Buan. (Land: 28,300ha, Fresh Water Lake: 11,800ha) After this area was completely reclaimed in 2006, there has been high possibility of dust generation and dispersion to the neighboring area. The dust generated at the reclaimed land was composed mainly of minerals with high salinity, and it could make harmful effect on crop production as well on to human's health such as eye irritation and respiratory disease. Especially, when those aerosol particles are reached on the leaves of farm crops, the photosynthesis and respiration of the plants can be under restraint resulting in the decrease of agricultural productivity of the nearby farm areas. Furthermore, highly concentrated salty particles can directly damage the leaf cells. In this study, field experiment has been conducted to regularly measure the locally suspended dust particles and analyze how they were dispersed to the neighboring areas. The collected dust particles were analyzed to examine theirs sizes, concentrations, and components. The SPSS statistical program was also used to separate the dust concentration generated by the reclaimed land from the total dust concentration measured at the measuring locations.

간척지 인근 농경지에서의 비산 및 부유먼지 확산 모니터링(II): 김제 모니터링

황현섭,이인복,신명호,홍세운,서일환,유재인,권경석,김용희,Hwang, Hyun-Seob,Lee, In-Bok,Shin, Myeong-Ho,Hong, Se-Woon,Seo, Il-Hwan,Yoo, Jae-In,Bitog, Jessie.P.,Kwon, Kyeong-Seok,Kim, Yong-Hee 한국농공학회 2009 한국농공학회논문집 Vol.51 No.2

A study on fugitive dusts was conducted at Saemangeum reclaimed land located in Gim-je area. The monitoring result on the fugitive and suspended dust was significantly affected by the farming activities (harvesting and land cultivation) and vehicles passing nearby the measuring points. The concentration of the fugitive dust generated from the reclaimed land was reduced remarkably by the effect of halophyte present on the ground and the tide embankment. Comparing the data collected in 2006 and 2007, the concentrations of TSP and PM10 decreased by 47.4% and 29.5%, respectively. After harvesting operations at paddy field, TSP increased by 22% while PM10 increased by 54%. The concentration of a Cl- which is a representative ion of sea-salt decreased to about 35% in 2007 compared with 2006. This represents that the inside area change and plant covering rate affected on the decrease of fugitive dust. The correlation analysis for the compounds of topsoil at each measuring point shows that near the coastline is more comparable. The canopy of halophyte in the source area also increased which reduced the fugitive dust remarkably. The dust distribution measured by dust spectrometer at the same point shows that most particles are $0.5{\mu}m$ to 2um size but not greater than $5{\mu}m$.

새만금 지역 간척지 및 인근 농경지에서의 비산 및 부유먼지의 지역별, 시기별 모니터링

황현섭,이인복,신명호,이광야,홍세운,서일환,유재인,권경석,김용희,Hwang, H.S.,Lee, I.B.,Shin, M.H.,Lee, G.Y.,Hong, S.W.,Seo, I.H.,Yoo, J.I.,Bitog, J.P.,Kwon, K.W.,Kim, Y.H. 한국농공학회 2009 한국농공학회논문집 Vol.51 No.5

A study on fugitive dusts was conducted at Saemangeum reclaimed land and the neighboring farm located at the west coast of Korea. After the area was completely reclaimed in 2006, halophyte plants and several windbreak systems were installed. The distributions of suspended dust particle was regularly measured through field experiment. The size of dust source area was also analyzed periodically and then it was determined to be in the following order: Buan > Gimje > Gunsan. The suspended dust which were dispersed to the neighboring areas were significantly affected by the size of the soil particles, wind velocity and wind direction. The results of Big Spring Number Eight (BSNE) experiments also showed that the concentration of the fugitive dust generated from the reclaimed land was reduced remarkably by the presence of halophyte plants. Recently, in 2008, the measured dust concentration rate was decreased by an average of 30.6%. The average dust concentration is expected to decrease further as more areas are being covered by halophyte plants.

농경지에서의 풍식발생량 예측 모델 개발을 위한 실험연구

황현섭 ( Hyunseob Hwang ),이인복 ( Inbok Lee ),홍세운 ( Sewoon Hong ),김민영 ( Minyoung Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

산업혁명 이후 육상 생태계에서 방출된 탄소 총량 중 대부분이 토양침식, 토양 교란, 토양 무기화 등으로 유출되고 있으며, 기후 변화에 의한 풍식 피해 위험도 예측 및 평가 기술 개발 및 이를 통한 풍식 저감 기술 개발이 요구된다. 이에 농경지 풍식 현황을 조사하고 이를 통한 영향 분석을 실시하며, 기존 풍식량 예측 공식을 통하여 우리나라 지형에 맞는 예측 공식을 제안하고자 하였다. 이에 연구의 기초 단계로 연구 대상 지역의 풍환경 및 토양 환경 분석을 실시하고 기존 풍식량 예측 공식 중 영향 인자를 선정하여 풍동 실험을 수행하였다. 기초 단계의 연구 결과는 다음과 같다. 연구 대상 지역으로 선정된 지역은 강원도 평창군에 위치한 고령지 농업연구센터 내 시험 포장이다. 대상 지역의 지난 10년간의 기상관측 데이터를 이용하여 풍환경을 분석한 결과 풍향은 서풍(W)이 우세 풍이었으며, 서서북(WWN)풍, 서서남(WWS)풍이 높은 빈도를 보였다. 평균 풍속은 약 4m/s 이었으며, 일평균 최대 풍속은 13.3m/s이었으며, 무풍 빈도는 약 7.3%로 분석되었다. 연평균 강수량은 약 1,709mm이며, 봄철은 4월, 가을은 10월에 강수일이 적은 것으로 나타났다. 연구 대상 지역의 토양 환경을 분석하기 위하여 토양 시료를 채취하여 실험실에서 분석한 결과, 토양의 함수비는 18.08%, 건조 후 단위 중량은 1.29 g/㎤로 매우 낮게 측정되었다. 또한 바람에 의해 풍식을 일으킬 수 있는 빈도가 높은 입자인 0.84mm 입경이하의 비율은 27.1%로 나타났다. 현장에서 채취된 시료를 이용하여 토양 블록(200×200×100mm)을 제작하여 풍식량 예측 모델에서 풍식성 인자(I)를 선정하여 재산정 하는데 중점을 두어 풍동 시설을 이용하여 수행하였다. 환경조건으로는 풍속, 토양 함수율, 토양 시료, 토양 입경이며 총 135 case를 수행하였다. 풍속에 따른 토양 유실 량을 보면, 4m/s 풍속까지는 거의 변화가 없었으며, 6m/s 이상 바람이 불어올 경우 큰 폭으로 토양 유실이 나타나는 것으로 분석되었다. 현장의 토양 함수비 18%와 풍식 발생할 수 있는 최소 풍속인 6m/s 조건하에서 단위면적당 약 68g의 토양이 유실되는 것으로 분석되었다. 토양의 입경별 유실 량을 측정하여 내풍식성 인자(I)를 선정하고 현장 실험을 통하여 신뢰도를 향상하고자 하였다. 강원도 평창군 지역의 기상 분석을 통하여 기존 풍식 기후 인자(C')를 우리나라 조건에 맞도록 수정하였으며, 풍식성 인자(I)를 포함하여 지난 10년간의 풍식량을 예측한 결과 2003년의 경우 약 0.1 Mg/ha 이 발생하였을 것으로 예측되었으며, 2001년에 1.6 Mg/ha로 가장 많이 발생된 것으로 예측되었다.

간척지 설치 온실의 풍압 계수 산정을 위한 CFD 모델 설계

황현섭 ( Hyunseob Hwang ),이인복 ( Inbok Lee ),김동우 ( Dongwoo Kim ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

Recently, occurrence of the huge typhoon has been frequent than past, considerable number of greenhouse was damaged by the gust over the scale of 20m/s wind at typhoon OLGA in 1999 and MAEMI in 2003. In addition, economic loss of agricultural area by the typhoon BOLAVENin 2012 reported about 0.2 billion dollar. In case of the reclaimed land, it is located near the sea area thus the wind environment is different from that of inland area. The evaluation of the structural stability of greenhouse and preparation plan are needed against strong wind environment. Accordingly, the measurement and analysis of wind pressure coefficient of the outer material of the greenhouse should be studied where built in the reclaimed land. In this paper, the evaluation of the wind pressure coefficient was studied using the CFD technology according to the various conditions such as type of green house and wind environment. The validation of CFD simulation model was conducted through the wind tunnel experiment and the realization of the vertical wind profile in the reclaimed land was carried out using the ESDU program. Based on the experimental results of wind tunnel, the grid size, turbulence model and design of wind profile were considered in the CFD simulation model to enhance the reliability of the computation. Computed average wind pressure coefficient of windward and leeward surface of the greenhouse were about 0.55 and -0.45 respectively. Induced proper CFD design method from the comparison of wind tunnel result was follows as; size of grid was 0.2m, standard k-ω turbulence model had a more accuracy and the designated distance of wind profile zone in the computational domain was recommended as 4H of height of greenhouse. IOA value was evaluated as 0.753, implying that the CFD model was designed reliably.

새만금 간척 지역의 비산 및 부유 먼지 확산 모니터링 및 예측

황현섭 ( H. -s. Hwang ),이인복 ( I. -b. Lee ),서일환 ( I. -h. Seo ),홍세운 ( S. -w. Hong ),( J. Bitog ),유재인 ( J. -i. Yoo ),권경석 ( K. -s. Kwon ),최지선 ( J. -s. Choi ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

A study on fugitive dust dispersion was conducted in a 40,100ha reclaimed land located at the west coastal part of Korea. The dusts are composed mainly of minerals with high salinity that is very harmful to human’s health such as skin and eye irritations and If frequently inhaled, respiratory disease can occur. More so, the highly concentrated salty dusts can be very harmful to farms located nearby. A computational fluid dynamics (CFD) model was developed to predict the dispersion of fugitive dust from Saemangeum reclaimed land considering the topography of the area. Field experiment is the ideal method to understand real aerodynamic phenomenon. Nevertheless, it is very difficult to find a correlation between weather condition and dust dispersion because of limited measuring points, labor and time. Moreover, the weather condition is always unstable and unpredictable as well as cannot be artificially controlled. To overcome these limitations, CFD simulation was used to quantitatively and qualitatively analyze the dust dispersion phenomenon according to various weather conditions. Great effort has been needed to improve the CFD accuracy with topographical design, mesh structure, particle generation, and computational process by parallel processing technique. Results from this study in 2006, 2007 and 2008 showed that the changes in dust source are highly connected with the changes of dust concentration. The dust concentration shows a decreasing trend in 2008, and it is expected to decrease further as more dust source areas are being covered by plants. The samples analyzed through SEM showed that most dust particles are large in size with irregular dimension. Dust dispersion ranges of CFD result were compared with that of field experiment at the same measuring points for the CFD validity, and the results at stable weather condition were very acceptable with an average error of 6.8%. The vertically dust concentration of the CFD results also became very similar with the general log-profile of fugitive and suspended dust presented by Gillies et al. (2004). The results also showed that the dispersion of the fugitive dust was mainly affected by particle size, wind speed as well as wind direction. On the basis of 10 μm particle size, the diffused distance of fugitive dust resulted in 3,100m with the wind speed of 1.7m/s at 10 m height from the ground while 6,300m with 3.9m/s. Through this study, it was found that the CFD technology can be effectively used to complement the field experiment at studies and more accurate of reliable results can be obtained.

생물생산시설 및 환경공학 분야 : 양돈분뇨의 암모니아 저감을 위한 첨가제(갈탄, 참숯)의 효능분석에 관한 연구

황현섭 ( H. S. Hwang ),오인환 ( I. H. Oh ),장영수 ( Y. S. Jang ) 한국농업기계학회 2004 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.9 No.2

전산유체역학을 이용한 간척지 온실의 풍압 계수 평가

황현섭 ( Hyunseob Hwang ),이인복 ( Inbok Lee ),김동우 ( Dongwoo Kim ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

우리나라는 연중 고품질의 안정된 농작물 생산을 위하여 1995부터 시설 재배가 보편화되고 있으며 현재 운영 되고 있는 시설의 약 81% 정도는 사용 연수가 15년 이상 경과하여 구조적인 측면에서 매우 취약한 실정이다. 또한, 전체 시설 중 98%를 차지하고 있는 플라스틱 필름 온실의 경우, 재료특성 상 노후화 및 기상재해에 대하여 매우 취약하며 또한 연동형 온실의 경우 그 측고가 낮아 생산성을 저하시키는 요소로 작용한다고 다수 보고된바 있다. 한편, 최근 기후 변화에 따라 크고 작은 태풍의 발생 빈도가 증가되는 추세이며, 실제로, 2012년 태풍 볼라벤에 의한 농가의 피해액은 약 2,300억 원으로 보고된바 있다. 간척지의 경우 해안에 인접해 있고, 풍 환경이 내륙과 다르기 때문에 기후 변화에 따른 강풍 피해에 대비하기 위하여 온실의 구조적 안정성에 대한 평가 및 이에 따른 대책 마련이 필요하다. 따라서 간척지 지역 입지 온실의 풍 환경에 대한 구조적 안정성 평가를 위하여 온실 피복에서의 풍압 측정을 통한 풍압 계수 산정이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용하여 벤노 연동형, 와이드 스펜 연동형,1-2w 연동형 온실 유형에 대하여 간척지 풍 환경 조건에 따른 풍압 계수 산정을 실시하였다. 모델에 대한 검증은 축소 온실모형을 이용한 풍동 실험을 통해 실시하였으며, 이때 간척지 지역에 대한 풍 환경 모사를 위하여 ESDU 기법을 이용하여 해당 지역의 풍속 프로파일을 작성하여 경계층을 설계하였다. 시뮬레이션모델의 검증 및 설계 방안 도출을 위하여 풍동 실험 결과를 토대로 시뮬레이션 모델의 격자 크기, 난류 모델, 연직 풍속 프로파일의 설계 방안에 대한 검토를 실시하였다. 풍동 실험의 결과를 토대로 도출된 CFD 모델의 최적 설계 조건은 격자 크기는 0.2m와 난류 모델은 SST k-ω 모델로 대상온실을 분석하였을 때 일치도가 약 0.97 로 평가 되었다. 이와 같이 검증과정으로 통하여 도출된 설계조건을 이용하여 다양한 온실 분석에 대하여 풍압 계수 분석을 수행하였다. 풍향이 측벽과 수직하게 불어올 때 CFD 시뮬레이션을 통하여 분석한 벤노형 온실의 정압면, 부압면의 평균 풍압 계수는 약 0.7, -0.2로 산정되었으며, 연동이 늘어날수록 정압 면에서의 풍압 계수 변화는 미미하였으나, 부압 면에서는 감소하는 경향이 나타났다. 연동형 온실의 다양한 환경조건으로 풍하중에 대하여 연구를 수행하고 있으며, 이는 향후 온실설계 기준의 기초 자료로 활용할 예정이다.

신시-야미도 매립 공사 현장의 비산 먼지 영향 예측

황현섭 ( Hyunseon Hwang ),이인복 ( Inbok Lee ),홍세운 ( Sewoon Hong ),서일환 ( Ilhwan Seo ),( Jessiepascualpiog Bitog ),권경석 ( Kyeongseok Kwon ),김용희 ( Yonghee Kim ),최지선 ( Jisun Choi ),송상현 ( Sanghyeon Song ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

신시-야미도 매립공사 지역에서는 공사 진행 되면서 현장으로부터 야미도로 유입되는 비산 및 부유 먼지로 인하여 인근 주민과의 마찰이 예상되었다. 매립공사의 면적은 약 200ha로서 연구 시기는 2009년 12월 매립공사가 완료되는 시점까지 수행하였다. 본 연구는 1. 야미도에의 마을에 영향을 미치는 풍향 및 풍속을 파악하고, 2. 그 위험 기상 조건으로 중심으로 농도 지수를 표현하여 이를 분석하였다. 또한, 민원 대비의 목적으로 사람의 시야 및 영향 정도를 고려할 수 있도록 지상 1m 높이의 조건에서 이를 비교하였다. 매립공사로 인한 영향을 분석한 결과는 다음과 같다. 현장 기상분석 결과, 야미도 마을로 유입되는 유입풍의 발생빈도가 매우 낮았으며, 그 중 빈도가 높은 시기는 우기와 밤과 새벽 시간으로 마을 주민에게 직접적인 영향이 매우 적을 것으로 판단되었다. 공사가 이루어지는 매립지에서 멀어질수록 입자의 농도가 감소하는 경향을 보이고 있으며, 각 지점의 경우 농도는 TSP가 200~400 ㎍/㎥ 범위이었으며, PM10은 95~200 ㎍/㎥로 나타났으며, 최대 농도를 보이는 측정지점은 매립공사가 이루어지는 현장 내부에서 나타났다. 그 원인으로 매립지 공사 지역에 측정 지점이 위치하고 있어 차량 및 공사 장비의 작업과 이동에 의하여 발생된 먼지들이 포집된 것으로 판단된다. 1m 높이에서 분석한 시뮬레이션 결과, 높은 풍속보다 낮은 풍속에서 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 확산 거리는 퐁속이 높을수록 더 멀리 확산되는 것으로 나타났다. 이는 10㎛ 입경 분석 결과에서도 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 10㎛ 입경의 비산거리는 낮은 풍속에서 경계에서부터 약 300m 내에서 침착되는 것으로 나타났다. 신시-야지 매립 공사의 야미도 주거 지역에 대한 영향빈도 분석 결과, 풍향에 따라 남(S)> 남동(SE)>남서(SW) 로 나타났다. 현장 측정에서 남풍(S), 남동풍(SE)의 빈도가 낮으므로, 실제 야미도 주거 지역으로 유입되는 비산 먼지는 매우 적을 것으로 판단된다. 풍속이 높아지면서 먼지가 상승기류와 함께 더 높은 높이로 비산되는 것으로 파악되었다. 또한, 대부분 남풍이 피해가 크게 주는 것으로 나타났으며, 다음이 남동, 남서로 나타났다. 유입풍이 불어올 경우 발생된 먼지의 40% 정도가 마을을 통과하는 것으로 분석되었다.