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- 저자 : Byeong-Eun Moon(문병은) (검색결과 48 건)
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무창기공형 집열기 내 잉여 에너지 활용을 위한 축열 제어 시스템 개발 및 열성능 평가
문병은 ( Byeong Eun Moon ),이민호 ( Min Ho Lee ),김희태 ( Hee Tae Kim ),마리네폰수완 ( Malinee Phonsuwan ),최태현 ( Tae Hyun Choi ),유영선 ( Young Sun Ryou ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
본 연구에서는 실험돈사 내 무창기공형 집열기(Unglazed Transpired Collector; UTC) 제어 시스템 개발 및 잠열축열재 적용을 통해, (1) 시간에 따른 제어 출력 값과 온도 변화 분석, (2) 온도변화에 따른 잠열축열재 열성능 평가를 실시하였다. 실험은 경상대학교 내 자체 제작한 실험돈사에서 수행되었으며, UTC는 실험돈사 남쪽 벽면 내 10 m²(5 m Length × 2 m Height)의 크기로 설치하였다. 잠열축열재 저장을 위한 틀은 돈사 내, UTC가 설치된 남쪽 벽면에 4.08 m²(2.4 m Length × 1.7 m Height)의 크기로 설치하였으며, 실험에 사용된 잠열축열재는 Na₂SO₄·10H₂O로 총 140팩, 약 91.98 kg을 설치하였다. 실험돈사 내부 28.0℃를 기준으로 UTC 입기팬 및 축열재입·배기팬, 환기팬, 입기댐퍼, 보온등을 통해 실내온도를 조절하였으며, 실험은 10일 간 수행하였다. UTC 내부 온도는 일중 최고 58.7℃까지 상승하였으며, 실내 온도(T1)가 설정 온도 값인 28.0℃를 초과함에 따라 약 08:10부터 18:50까지 환기를 위한 입기댐퍼(O1)와 UTC 내 잉여 에너지를 축열하기 위한 축열재 배기팬(O4)이 가동되었다. 이는 일중 에너지를 축열할 수 있는 축열 가능시간을 의미한다. 18:50 이후 실내 온도(T1)가 28.0℃ 미만으로 낮아지면서 축열재 입기팬(O3)이 가동되었으며, 축열재 입기구 온도(T6)는 35.8℃로 같은 시각 실내 온도 27.9℃ 보다 약 7.9℃ 높은 온도로 공급되었다.
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무창기공형 집열기 배기 유속 변화에 따른 차광 효과 분석
문병은 ( Byeong Eun Moon ),아룰모지엘란체쟌 ( Elanchezhian Arulmozhi ),부젤아닐 ( Anil Bhujel ),김나은 ( Na Eun Kim ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
무창기공형 집열기(Unglazed Transpired Collector; UTC)의 축산시설 내 적용은 겨울철 신선한 외기를 예열 후 내부로 공급할 수 있기 때문에 겨울철 직접적인 외기 도입 시 보다 높은 환기율을 적용할 수 있으며, 환기로 인한 에너지 손실을 줄일 수 있다(Moon et al., 2017; 2019). 이러한 장점에도 불구하고 국내 기후 특성 상, 겨울철을 제외한 기간의 UTC의 운용은 연중 일정한 환경 조건을 요구하는 축산시설 내부를 오히려 과열시킬 뿐만 아니라 과열에 의한 냉방부하 증대 및 심각한 경제적 손실을 야기한다(Hengstberger et al., 2016; Moon et al., 2017; 2019). 따라서 본 연구는 UTC 시스템의 운용 효과 및 효율 향상을 목적으로 돈사 외벽에 설치된 UTC 시스템의 입기를 돈사 내부가 아닌 외부로 배출하는 Bypass 형태로 구성, 벽체 차광 및 단열 효과를 통해 냉방부하를 저감하고자 하였다. 이를 수행하기 전 선행연구로서 UTC 시험기를 제작, 내부 유속 변화에 따른 위치별 온도 분포 및 열전달 효과를 검증하고자 하였다. UTC 시험기는 1,520 (H) ×940 mm (L)의 집열판 1개를 기준으로 상부 전, 후면 입, 배기구(150 mm)를 구성하였으며, 단열을 위해 두께 10 mm의 목재로 프레임을 설치하였다. 일사 조건을 대체하기 위해 UTC 시험기 전면에 할로겐 램프(500W) 10개를 기준으로 Solar simulator를 구성, 설치하여 집열판을 가열하였다. UTC 시험기 내부 유속은 설치된 시로코형 송풍기(TIS-280FT) 및 인버터(SV008iG5A-2)을 이용하여 송풍기의 회전수(RPM)를 조절, 변화에 따른 값을 유속계(KIMO C310)를 이용하여 측정하였으며, 측정 값을 기준으로 약 28.6~122.0 m3/h의 범위 내 6가지의 실험 변수를 설정하였다. 측정 결과, 집열판 표면 온도는 Solar simulator의 가동 2시간 후 최저 약 65℃, 최고 약 85℃, 집열판 내부(Plenum) 온도는 최저 약 58℃, 최고 약 66℃의 분포를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 UTC 시험기 내부 유속 변화에 따른 입, 배기 시의 온도 분포 및 벽체 열차단 효과를 검증할 예정이다.
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가축 생체 및 환경정보 분석을 통한 체중 추정 모델 개발
문병은 ( Byeong Eun Moon ),이민호 ( Min Ho Lee ),최태현 ( Tae Hyun Choi ),장진철 ( Jin Cheol Jang ),와카스카심 ( Waqas Qasim ),조재민 ( Jae Min Jo ),프랭크오취리 ( Frank Gyan Okyere ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
국내 축산업은 사육 규모의 증가 및 생산성 향상을 통해 산업적 측면에서 크게 성장하였다. 그러나 이러한 과정 속에서 사육시설의 무분별한 대형화, 밀집화는 오히려 구제역, AI 등 가축질병의 빈번한 발생 및 빠른 확산 등의 문제를 발생시킴에 따라 많은 경제적 피해가 발생하고 있다. 따라서 최근 사육시설의 대형화, 밀집화 문제와 질병 매개체로 인식되고 있는 축산 환경에 대한 개선 요구가 증가하고 있다. 이러한 국내 축산업의 문제점을 개선을 위해 최근 ICT, IoT 기반 가축 생체 및 환경정보 수집, 관리 시스템이 개발되어 현장에서 활용되고 있다. 그러나 현재까지는 주로 모니터링 및 자료의 저장, 수집 장치의 개선 및 제어에 국한되어 활용되고 있으며, 자동화 시스템을 위한 생체 및 환경정보 간 연관성 분석 및 모델 개발 연구는 거의 이루어지지 않았다. 돼지 사육 단계별 체중은 돼지의 건강 상태를 파악할 수 있는 가장 기본적인 물리적 생체정보로써 개체별 사료 급이량 및 급수량의 조절을 통한 사양관리의 개선과 온도 및 상대습도 등의 돈사 내부 환경 개선에 활용 가능하다. 따라서 본 연구에서는 돼지 체중의 추정 및 성장 모델 개발을 목표로 체중에 영향을 미치는 생체 및 환경정보 인자 간 연관성 분석을 실시하였다. 실험은 제주시에 위치한 D농장 비육사 1동 내 약 40~50 kg의 비육돈 50마리를 대상으로 하였다. 돼지등부의 면적을 산출하기 위해 급이 전 단계에서 체중 측정과 동시에 돼지의 머리에서 꼬리 방향으로 카메라가 이동하며 5회에 걸쳐 등부의 영상을 수집하였다. 촬영된 사진 중 돼지의 형상이 모두 측정된 사진을 필터링 후 이진화를 진행하였으며, 이진화된 영상을 기반으로 등부의 면적을 산출하였다. 실험기간 동안의 돈방의 환경정보를 측정하기 위해 가축환경모니터링시스템(LEMS)을 이용하였으며, 1분 단위로 온습도, CO<sub>2</sub>, 풍속, 실효온도를 측정하여 등부의 면적과 환경정보 간의 연관성을 분석하였다.
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한국 하리 논에서의 2002년 생장기간의 CO2와 에너지의 교환
문병관 ( Moon Byung Kwan ),홍진규 ( Hong Jin Gyu ),이병렬 ( Lee Byeong Lyeol ),윤진일 ( Yun Jin Il ),박은우 ( Park Eun Woo ),김준 ( Kim Joon ) 한국농림기상학회 2003 한국농림기상학회지 Vol.5 No.2
한국 내 농경지의 약 60%를 차지하고 있는 논은 아시아의 주요 농업 생태계의 하나이다. 논은 대기로부터 CO₂를 흡수함과 동시에 CH₄형태로 탄소를 대기 중으로 방출하는데, 관개 상태에 따라 흡수와 방출의 상대적 크기가 달라져서 온실 기체의 전구 수지에 중요한 변수로 작용할 수 있다. 온실 효과와 관련하여 논의 현재 및 미래의 역할을 보다 잘 이해하기 위하여, 주요 농업 생태계에서의 CO₂와 에너지 교환을 정량화하는 것은 매우 중요하다. 이 연구의 목적은, 벼의 전체 생장 기간동안 한국의 전형적인 논에서의 에너지와 CO₂ 교환과정을 관측, 분석하고 이해하는 것이다. 2002년 4월부터 한국 타워 플럭스 관측 지역망(KoFlux)에 속한 강화도 하리의 논에서 CO₂ 및 에너지 플럭스 관측을 지속적으로 해오고 있다. 다양한 보정 단계와 처리 과정을 거친 관측 자료를 통해, 논가 대기간의 CO₂ 교환량을 정량화하고, 이를 미기상학적, 생물리학적 관점에서 분석하였다. 날씨 변화와 더불어, 지표 피복 변화와 식물의 생장 단계에 따라 CO₂ 교환량이 민감하게 변화하였다. 국내 논에서의 전 생장 기간에 걸친 에너지와 CO₂ 교환에 관한 최초의 직접 관측 보고인 본 연구는, 아시아 플럭스망(AsiaFlux)내에서 중요한 참고 자료로서의 가치를 지니며, 지면 모형의 보정과 개선, 전구 생지화학적 순환에 대한 논의 역할, 그리고 생물-대기 상호 작용에 대한 근본적인 이해를 향상시키는 데 기여할 것이다. Rice, which occupies about 60% of the farmland in Korea, is a staple crop in Asia. It not only absorbs CO₂ from the atmosphere, but also emits carbon in a form of CH₄. It has a potential role in the global budget of greenhouse gases because of its relative contributions of carbon absorption and emission associated with changing hydrologic cycle. To better understand its current and future role, seasonal variations of energy and CO₂ exchange in this critical ecosystem need to be quantified. The purpose of this study was to measure, document and understand the exchange of energy and CO₂ in a typical rice paddy in Korea throughout the whole growing season. Since late April of 2002, we have conducted measurements of energy and CO₂ exchange in a rural rice paddy at Hari site, one of the Korea regional network of tower flux measurement (KoFlux). After the quality control and gap-filling, the observed fluxes were analyzed in the context of micrometeorology and biophysics. CO₂ and energy exchanges varied significantly with land cover changes (e.g., plant growth stages), in addition to changes in weather and climate conditions. This study, reporting first direct measurement of energy and CO₂ exchange over a rice paddy in Korea, would serve as a useful database as one of the reference sites in AsiaFlux and FLUXNET.
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무창기공형 집열기 내 잉여 에너지의 축열을 통한 축사 난방 효율 평가
문병은 ( Byeong Eun Moon ),쿠마르바삭자얀타 ( Jayanta Kumar Basak ),아룰모지엘란제챤 ( Elanchezhian Arulmozhi ),이준현 ( Jun Hyeon Lee ),이덕현 ( Deog Hyun Lee ),시할라스타비사크 ( Thavisack Sihalath ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1
축사 내 무창기공형 집열기의 적용은 겨울철 환기 및 구조적 에너지 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 실내 공기 질 또한 개선할 수 있는 좋은 해결책이다. 그러나 특정기간 내 발생하는 열에너지는 오히려 축사내부를 과열시키는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 축사 내 무창기공형 집열기의 적용 시 발생하는 초과 열에너지의 저장 및 활용을 위해 잠열축열재를 적용하여 축사 내부온도 변화 및 축열 시스템의 열 성능을 각각 분석하였다. 실험은 경상대학교 내 실험돈사에서 수행되었으며, 무창기공형 집열기는 실험돈사 남쪽 벽면 내 10 m2의 넓이로 설치하였다. 축열 시스템은 돈사 내 집열기가 설치된 남쪽 벽면에4.08 m2의 넓이로 설치하였으며, 실험에 사용된 잠열축열재는 Na2SO4ㆍ10H2O로 총 91.98 kg을 설치하였다. 실험기간 동안 집열기 내부온도는 일 중 외기온 대비 약 35℃ 높은 최고 65℃까지 상승하였으며, 일사량과 집열기의 효율은 비선형 상관관계를 확인하였다(R2 = 0.58). 집열기 내부에서 발생하는 초과 에너지의 축열 및 방열을 통해 실험기간 동안 평균 축열 시간은 약 5시간 50분, 평균 방열시간은 약 2시간 33분으로 측정되었다. 또한, 축열 시스템 내 축열에 따른 공급 공기의 최고 온도는 최고 약 30℃ 감소한 것으로 측정되었으며, 방열 직후 공급 공기의 온도는 약 10℃ 상승하였다. 일사량과 UTC 내 에너지 발생량(R2 = 0.96) 및 일사량과 축열 에너지(R2 = 0.87)의 비선형적 관계를 각각 검증하였다. 실험기간 동안 집열기 내 평균 에너지 발생량은 약 13,548.21 kcal/day, 평균 축열 및 방열 에너지는 약 7,739.78 kcal/day, 1,793.47 kcal/day로 각각 측정되었다.
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문병은 ( Byeong Eun Moon ),이덕현 ( Deog Hyun Lee ),최경문 ( Gyeong Mun Choi ),쿠마르바삭자얀타 ( Jayanta Kumar Basak ),부젤아닐 ( Anil Bhujel ),칸파와드 ( Fawad Khan ),아룰모지엘란체쟌 ( Elanchezhian Arulmozhi ),자이후니무스타파 ( Mustafa J 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
작물을 생산, 가공 후 발생하는 폐기물의 불법적인 소각 및 방치, 투기는 토양 및 대기 오염의 한 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 농업 폐기물을 처리하고 재사용하여 자원 및 원료로 사용하는 옥수수대 폐기물 수거용 원형 베일러가 개발되었다. 옥수수대의 자원화 및 원료화 효율을 높이기 위해 작물을 최대한 많이 절삭, 수거하는 것이 중요하며, 이를 위해서는 옥수수대 절삭 높이 및 절삭 날, 속도가 많은 영향을 끼친다. 따라서 본 연구에서는 절삭 날인 쵸퍼의 각도와 회전 속도, 그리고 주행속도를 이용하여 옥수수대 조건별 작물 절삭 성능을 평가, 분석하였다. 실험장치는 제어 및 전원부, 차폐/가드부, 전동모터, 절삭부(로터 및 쵸퍼), 작물 이동용 베드로 구성하였다. 작물은 베드를 통해 이동하며 절삭부의 절삭 날에 의해 절삭된다. 제어부에서 베드의 이동속도와 절삭 날의 회전 속도의 설정이 가능하다. 지면의 흙이나 다른 불순물들이 같이 베일링될 경우, 자원화 및 원료화의 효율성이 낮아지기 때문에 쵸퍼의 절삭 성능 분석을 위해 쵸퍼의 측정 높이는 지면으로부터 약 3 cm 이상, 5 cm에 가장 가까운 값을 가졌을 때 최상의 절삭 환경이라 판단하였다. 실험은 쵸퍼의 각도(30°, 45°, 60°) 및 회전속도(1,100, 1,750, 2,250 rpm), 이송대의 이동속도(2.5, 5.0, 7.5 km/h)의 변수로 실험을 실시하였다. 쵸퍼의 각도가 45˚, 회전속도는 2,250 rpm, 이송대의 이동속도는 7.5 km/h일 때 평균적으로 절삭 길이가 짧았다. 따라서 쵸퍼의 각도는 45˚, 쵸퍼의 회전속도는 2,250 rpm, 이송대의 이동속도는 7.5 km/h일 때 최상의 절삭 환경이라 판단된다.
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분배식 다단덕트 활용을 통한 온실 내부 온도 균일성 분석
문병은 ( Byeong Eun Moon ),손정환 ( Jung Hwan Son ),엘란체쟌아룰모지 ( Arulmozhi Elanchezhian ),선우훈 ( Hoon Seonwoo ),김혁주 ( Hyuck Joo Kim ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
본 연구에서는 실험 온실을 대상으로 다단덕트를 적용, 난방기 가동에 따른 온실 내부 난방 균일성 및 에너지 절감 가능성을 평가하였다. 실험은 경상북도 청송군 파천면 소재(36°29’02.0“N, 129°00’26.0“E) 폭 6.6 m, 길이 94.0 m, 측고 1.8m, 동고 3.2 m, 0.15 mm PO필름의 이중피복형 플라스틱 단동 온실 2동을 대상으로 수행하였다. 분배식 다단덕트는 온실 폭 및 고랑 치수를 고려하여 약 0.64 m 간격으로 배치하였으며 분기별 1단(Φ300), 2단(Φ250), 3단(Φ180)으로 제작(BauerEnergy, 2021), 실증 온실의 길이를 고려, 분기별 약 30 m 간격으로 설치하였다. 관행 일중 덕트는 온실 측면부에 설치, 온실 후방에서 토출되는 형태로 덕트를 설치하였다. 각 온실의 실내 온도 데이터 수집을 위해 온도 센서(Testo 174H)를 약 1.0 m, 1.5 m 높이 기준으로 설치, 온실 폭 방향 및 길이 방향 치수를 고려, 15.0, 45.0, 75.0 m 기준으로 센서를 설치하였다. 온실 내 난방기 가동에 따른 실내 온도 및 난방 균일성 분석을 위해 난방기 가동 예상 시간인 18:00∼06:00를 기준으로 데이터를 분석하였다. 난방기 가동 시간 동안 측정된 온도 데이터를 바탕으로 최대 온도편차와 이를 통한 균일성을 판단하였으며, 최대 온도편차는 A 온실의 온도편차가 더 크게 나타났다. 균일성 또한 빈도수를 통해 볼 때, B 온실의 경우 95∼100%가 약 2,337로 양호하다고 판단할 수 있으나, A 온실의 경우 약 1,338로 균일도가 관행덕트(B)에 비해 낮다고 판단된다. 이는 난방기 용량 및 역류, 부하로 인한 전면부 온도 과열로 인한 결과로 판단되며, 이를 개선 시 중앙 및 후면부는 다단덕트 온실(A)이 균일도 측면에서 더 높다고 판단된다.
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