한우사 내부 위치 및 TMR 배합 작업에 따른 분진 모니터링

박관용,권경석,이인복,여욱현,이상연,김준규,Park, Gwanyong,Kwon, Kyeong-Seok,Lee, In-bok,Yeo, Uk-Hyeon,Lee, Sang-Yeon,Kim, Jun-Gyu 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.4

Many parts of problems in livestock industry today are associated with organic dust. Endotoxin and toxic gasses on the surface of dust and dust itself can cause aesthetic displeasure and respiratory disease. It also reduces livestock productivity by suppressing immunity of animals and carrying microbes causing animal disease. However, dust level of cattle farm was rarely reported in Korea, and regulation for cattle farm worker does not exist. In this paper, dust concentration and environmental condition were regularly monitored in a commercial Korean native cattle farm. The measurement was conducted according to location and working activities. From the measurement, distribution of dust concentration was affected by wind environment, as the result of natural ventilation. TMR mixer was a major source of dust in target cattle house. The maximum inhalable dust concentration was 637.8 times higher than exposure limit as feed dropped into the TMR mixer. It was expected that dust generation could be affected by particle size and drop height of feed. This study suggests potential risk of dust in cattle farm, and necessity for latter study. Effect of aerodynamic condition and TMR processing should be investigated for dust reduction study.

유우사 내부 위치 및 작업 형태에 따른 분진 모니터링 및 분석

박관용,권경석,이인복,하태환,김락우,이민형,Park, Gwanyong,Kwon, Kyeong-Seok,Lee, In-bok,Ha, Taehwan,Kim, Rack-Woo,Lee, Minhyung 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.3

Organic dust generated inside livestock facilities includes toxic organic matters such as bacteria and endotoxin. Dust can cause respiratory disease for worker and livestock, and consequently, degradation of welfare and productivity. Influence of dust on livestock workers has been studied since the 1970s. However, exposure limit for cattle farmer has not been established, unlike exposure limit for pig and poultry farmer. Furthermore, study on air quality inside livestock facility, especially inside dairy farm has been rarely conducted in Korea. In this study, dust concentration of TSP, PM10, inhalable and respirable dust has been monitored in the commercial dairy house according to location and working activities. Bedding material inside the stall was one of the major sources of dust. The amount of dust was related to water content level of the bedding material. Dust concentration was relatively high in leeward location, and the highest concentration was measured during TMR mixing process. The maximum value of inhalable dust concentration was 29.1 times higher than the reference value as fine particles drop to the TMR mixer. Dust generated by TMR mixing was presumed to decrease by adjusting moisture and drop height of feed.

동절기 비육돈사의 환경 모니터링 및 CFD를 이용한 환기 시스템 개선 효과 분석

박관용 ( Gwanyong Park ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

동절기 비육돈사는 일반적으로 유입된 공기에 의한 저온 충격을 최소화하고 난방 부하를 절감하기 위한 최소 환기를 실시한다. 그러나 최소 환기를 실시할 경우 시설 내부에 습도, 분진 및 유해 가스가 집적되어 동물과 작업자 복지를 저해할 우려가 있다. 이러한 환경을 개선하기 위해서는 환기량의 증가 혹은 난방 장치 등 시설의 도입을 시도할 수 있다. 그러나 난방 장치의 사용은 설치비와 운영 비용 부담뿐만 아니라 시설 내부 높은 습도와 가스로 인하여 유지 관리에 어려움을 겪을 수 있다. 따라서 환기 구조와 운영개선을 통한 내부 환경 개선 방법이 필요하다. 기존 비육돈사의 환기량을 증가시킬 경우 저온의 외부 공기가 유입되나, 구조 개선을 통해 공기가 비육돈까지 도달하는 시간을 증가시켜 저온충격을 완화할 수 있다. 본 연구에서는 동절기 비육돈사 내부의 환경 모니터링 데이터를 바탕으로 내부 환경 개선을 위한 개선안을 제시하고자 하였다. 완충 구간에 해당하는 전실의 설치에 따른 기온 상승 효과를 전산유체역학을 통해 분석하였다. 대상 비육돈사의 모델 설계 후 5가지 난류 모델(Standard, RNG, Realizable, Standard SST k-ε)을 대상으로 온·습도 모니터링 수치와 비교를 통해 검증을 수행하였다. 분석 결과 전실의 체적이 12.8 m³로 가장 큰 경우 내부 기온은 약 15°C로 기존에 비해 4°C 가량의 온도 상승 효과가 나타났다. 체적에 따라 입기 덕트에서 토출되는 공기의 온도는 각각 17.4°C (체적 3.5 m³), 18.3°C (7.5 m³), 19.4°C (12.8 m³)로 분석되었다. 전실을 설치하지 않을 경우 평균 유입 공기 온도 16.3°C와 비교하여 각 6.7%, 12.3%, 19.0% 증가하여 전실의 체적이 증가할수록 입기되는 공기의 평균 온도가 증가하는 효과가 나타났다.

우사 내부 분진 농도 측정 및 호흡기 관련 위해성 평가

박관용 ( Gwanyong Park ),권경석 ( Kyeong-seok Kwon ),이인복 ( Inbok Lee ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

축산 시설에서 발생하는 유기 분진은 천식, 알레르기, 폐렴 등의 질병을 유발하며 병원균과 내독소 등의 유해물질을 포함한다. 분진은 작업자 및 인근 주민, 가축의 건강에 악영향을 끼치며, 사육 시설의 대형화 및 밀집화로 인하여 그 위험성이 증가하고 있다. 유럽의 경우 1970년대 이래 축산시설 작업 종사자를 대상으로 분진이 미치는 영향을 지속적으로 평가해오고 있다. 이를 바탕으로 양돈 및 양계 작업자의 폐기능과 관련해 공기 중 입자상 물질의 허용 노출 기준을 제시하고 있으며, 일부 국가에서는 해당 기준을 바탕으로 축산 시설 내 실내 공기 질을 규제하고 있다. 하지만 양돈 및 양계 사육 시설에 비해 우사 내부의 분진 농도 기준은 미흡한 실정이다. 국내의 경우 축산 시설 내부 실내 공기 질을 관리하기 위한 기준 및 법령을 제시하고 있지 않으며, 특히 우사를 대상으로 한 내부 분진 농도에 대한 연구가 미진한 실정이다. 우사는 다른 축산 시설에 비해 개방적인 구조이며 내부 환경이 기상조건의 영향을 상대적으로 크게 받는다. 따라서 국내 우사의 분진 농도는 지역별로 상이하며, 정확한 평가를 위해서는 계절에 따른 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 작업 종사자의 산업 보건 및 동물 복지 증진, 생산성 향상을 위하여 시기별, 상황별 분진 농도를 모니터링 하였다. 실험 대상지는 국내에서 일반적으로 사용되는 형태의 한우사와 유우사로 선정하였다. 우사 내부, 풍상측, 풍하측, TMR(Total Mixed Ration), 착유사에서 장시간 포집을 통하여 TSP와 PM10의 농도를 측정하였다. 추가적으로 사료 투하·배합, 비질 등의 활동에 대해서 실시간 측정을 시행하였다. 그 결과 사료의 배합 과정에서 해외 기준치를 초과하는 농도의 분진이 발생함을 관측하였다.

육계사 내 효율적 환기 시스템 운영을 위한 온도 센서 위치의 최적화

박관용 ( Gwanyong Park ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

육류 소비량의 증가로 인하여 국내 축산업 분야 생산량은 지속적으로 성장하였으며, 2016년 기준 전체 농산업 생산량의 43.0%를 차지한다. 특히 2000년 1인당 6.9 kg에 해당했던 닭고기 소비량은 2010년 10.7 kg, 2015년 13.4 kg로 집계되는 등 꾸준히 증가하고 있다. 증가하는 수요량을 충족시킴과 더불어 생산성을 증대시키기 위하여 육계 사육시설은 대형화 및 밀집화가 이루어지는 추세이다. 또한 대형화된 시설의 원활한 사육 환경조절을 위하여 ICT 기술의 접목을 통해 자동화된 환경조절 설비의 도입이 일반화 되었다. 자동화된 설비의 운영을 위해선 사육 시설 내부 환경의 정량적이고 정확한 평가가 뒷받침되어야 한다. 더욱이 대형화된 사육 시설은 불균일한 내부 환경이 형성되기 쉽기 때문에 다점 측정을 통한 환경 분포의 평가가 요구된다. 그러나 다점측정은 센서의 초기 설치비용과 유지관리 면에서 농가 경영에 부담이 되며 실제 현장에서는 제한된 수의 센서를 통한 환경 제어가 이루어지고 있다. 또한 계사 내부 센서 설치의 기준이 제시된 바 없기 때문에 현장에서는 경험적인 방법을 통해 설치 위치를 결정하고 있는 실정이다. 그러나 적합한 위치의 센서 설치를 통해 시설 내부의 환경이 정확히 평가되지 않는다면 환기 및 냉·난방 시설의 부적절한 운영과 생산성 하락을 초래할 수 있다. 이에 본 연구는 육계사 내부 온도 모니터링 자료의 분석을 통하여 시설 내 환경 평가를 위한 최적 센서 위치를 선정하고자 하였다. 대상 시설은 전북 익산시에 위치한 일반적인 유형의 강제환기식 및 자연환기식 육계사를 선정하였다. 각 시설에 일정한 간격으로 설치된 15개의 센서를 통하여 계군 높이의 온도를 2002년 9월에서 10월까지 약 한달 간 모니터링 하였다. 최적 위치의 선정을 위하여 brute-force method를 적용하여 측정지점의 모든 조합을 오차와 정보 엔트로피의 두 가지 기준을 통해 평가하였다. 조합의 오차는 모든 센서의 측정치 평균과 대상 조합의 평균치의 차이를 통해 시간별로 산정하였다. 시설 내부의 환경을 대표하는 지점을 선정하기 위하여 오차의 평균, 표준편차, 이상치의 개수, z-index를 종합하여 조합을 평가하였다. 모니터링 값을 통해 산정한 정보 엔트로피는 해당 지점의 환경의 불확실성을 나타낸다. 따라서 엔트로피가 높은 지점은 외부 환경 변화의 영향력이 높으며 생육에 부적절한 환경이 조성될 가능성이 높다. 본 연구에서는 선택된 센서 조합과 그 외의 센서 간 중복된 정보를 고려한 총 엔트로피를 산정하여 센서 조합의 평가 기준으로 삼았다. 최종적으로 두 평가 항목을 통해 선정된 최적 센서 조합을 종합하여 최적 센서 위치를 제시하였다.

열화상 이미지 전처리 알고리즘 개발에 관한 연구

정진우(Jin Woo Jeong),구보경(Bo Kyung Koo),박관용(Gwanyong Park),장향인(Hyangin Jang) 대한설비공학회 2021 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2021 No.6

In this study, an image preprocessing algorithm was developed to diagnose energy leakage through thermal imaging of a building. Color map information was extracted using the temperature data included in the thermal image. A distortion correction algorithm was developed to reduce image distortion caused by lenses that occur when photographing outside the building. In addition, in order to prevent image identification obstacles due to the surrounding environment, a histogram equalization algorithm was developed so that the boundaries of the subject were clearly identified.

BES를 이용한 연동형 온실의 냉 · 난방 부하 산정 및 PV 시스템 발전 성능 분석

이민형(Minhyung Lee),이인복(In-Bok Lee),하태환(Tae-Hwan Ha),김락우(Rack-Woo Kim),여욱현(Uk-Hyeon Yeo),이상연(Sang-Yeon Lee),박관용(Gwanyong Park),김준규(Jun-Gyu Kim) (사)한국생물환경조절학회 2017 생물환경조절학회지 Vol.26 No.4

The price competitiveness of photovoltaic system (PV system) has risen recently due to the growth of industries, however, it is rarely applied to the greenhouse compared to other renewable energy. In order to evaluate the application of PV system in the greenhouse, power generation and optimal installation area of PV panels should be analyzed. For this purpose, the prediction of the heating and cooling loads of the greenhouse is necessary at first. Therefore, periodic and maximum energy loads of a multi-span greenhouse were estimated using Building Energy Simulation(BES) and optimal installation area of PV panels was derived in this study. 5 parameter equivalent circuit model was applied to analyzed power generation of PV system under different installation angle and the optimal installation condition of the PV system was derived. As a result of the energy simulation, the average cooling load and heating load of the greenhouse were 627,516MJ and 1,652,050MJ respectively when the ventilation rate was 60AE·hr<SUP>-1</SUP>. The highest electric power production of the PV system was generated when the installation angle was set to 30°. Also, adjustable PV system produced about 6% more electric power than the fixed PV system. Optimal installation area of the PV panels was derived with consideration of the estimated energy loads. As a result, optimal installation area of PV panels for fixed PV system and adjustable PV system were 521m² and 494m² respectively.