가축분뇨 처리에 관한 실태조사현황 분석

서일환 ( Il-hwan Seo ),김수진 ( Soo-jin Kim ),이동학 ( Dong-hak Lee ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

소득증가에 따른 축산물 소비량 증가로 축산업이 지속적으로 발전하고 있다. 이에 따라 가축분뇨의 발생 역시 지속적으로 증가하고 있으며, 2012년 해양투기가 금지된 이후로 가축분뇨의 처리문제가 환경적인 영향과 함께 중요시되고 있다. 가축분뇨 처리와 관련하여, 오염물질에서 자원으로의 인식 전환과 함께 많은 자연순환농업을 위한 기법들이 마련되고 있다. 일반적으로 가축분뇨는 고액분리를 거쳐 자체처리 또는 공공처리장을 통하여 정화처리한 후 방류하거나, 자체처리, 위탁처리, 공공처리 등을 거쳐 퇴비화 및 액비화되어 농경지에 살포되고 있다. 이와 같이 퇴비화 및 액비화를 통하여 가축분뇨를 자원화하고 있으나, 이를 효과적으로 관리하는데 한계가 있어, 최근 가축분뇨법의 개정을 통하여 자원화 중심의 공공처리시설 설치, 가축분뇨 실태조사 도입, 전자인계관리시스템 등의 도입이 준비 중에 있다. 본 연구에서 가축분뇨가 환경에 미치는 영향을 수질, 토양, 대기(악취)로 분류하여 고찰하였으며, 각각에 대한 시군별 현황 및 실태조사에 대한 대응방안에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 국내에서 구할 수 있는 관련정보를 수집 및 정리하였으며, 해외사례 조사를 통하여 정책적으로 가축분뇨를 관리하는 사례를 조사하였다.

제3발표장 : 생물생산시설 및 환경공학 분야 ; CFD를 이용한 광생물반응기 구조에 따른 바이오매스 생산성 예측

서일환 ( Il Hwan Seo ),이인복 ( In Bok Lee ),JPBitog ( J P Bitog ),권경석 ( Kyung Seok Kwon ),박하아린 ( Ha A Rin Park ) 한국농업기계학회 2013 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.18 No.1

거버넌스 기반의 지역단위 양분관리 전략수립

서일환 ( Il-hwan Seo ),오병욱 ( Byung-wook Oh ),양승현 ( Seung-hyun Yang ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

우리나라는 제한된 국토를 효율적으로 활용하기 위하여 집약적 농축업을 수행하고 있다. 생산성의 향상을 위하여 2016년을 기준으로 농약과 비료는 각각 11.8, 268 kg/ha를 사용하여 다른 OECD 국가들과 비교 시 매우 높은 수준이며, 가축의 사육밀도도 높은 편이다. 특히 양분의 투입량(Input)과 산출량(Output)의 차이를 통하여 산정하는 질소 양분수지의 경우, OECD 국가 중 1위이다. 가축분뇨 퇴액비, 유기질 및 무기질 비료를 포함하여, 과잉 투입되는 양분으로 인한 환경오염문제를 해결하기 위하여 양분관리제도의 도입이 필요하다. 양분관리를 위해서는 가축분뇨의 발생, 처리, 자원화, 에너지화와 농경지에 대한 적정한 비료의 살포, 수질, 대기, 토양에 대한 환경문제 등 포함하는 범위가 넓기 때문에 특정한 해답을 찾는 것이 매우 어려우며, 지역에 따른 주요 축종, 작목, 토지이용방식, 수질 관리방안이 고려되어야 한다. 따라서 양분관리에 관련된 이해당사자들의 의견을 효과적으로 수렴하고, 지역의 특성에 맞는 상향식(bottom-up) 사업도출을 위하여 지역 거버넌스를 구성하는 것이 중요하다. 지역중심의 양분관리를 위하여 우선 시행하여야 하는 것은 실시간으로 데이터를 확보할 수 있는 체계를 구축하고, 사육두수가 지속해서 증가하지 않도록 관리하는 것이다. 이와 동시에 경축순환을 기초로 가축분뇨의 수거 및 이송, 자원화 및 살포 등을 이끌어 갈 수 있는 신규 시장을 창출할 수 있는 지원제도의 도입이 필요하다. 좋은 제도와 방향을 제시하더라도 사업시행의 주체가 되는 농민들의 참여가 없으면 곤란하기 때문에 농업환경에 대한 중요성에 대한 교육·홍보 활동과 노동력 및 부가적인 수익을 창출할 수 있는 환경을 조성하여야 한다. 양분관리는 지역에 따라서 주요 축종, 토양환경, 주요 작물, 지역사회의 특성이 모두 달라 고정된 틀에서 수행하는 것이 곤란하기 때문에, 지역 중심의 거버넌스를 기반으로 지역에 따른 특성을 고려한 현실적인 대안을 도출할 수 있도록 거버넌스의 구축 및 운영에 대한 방법을 제시하고, 지속적인 관리와 피드백, 장기적인 정책개선을 통하여 양분관리의 목표를 달성할 수 있도록 유도하는 것이 중요하다.

Soil Environment of Pine Mushroom Fruiting Rhizosphere on the Stock Area of a Natural Pine Mushroom

Il-Hwan Seo(서일환),Ja-Hyun Rhie(이자현),Kyo-Suk Lee(이교석),Se-Won Min(민세원),Doug-Young Chung(정덕영) 한국토양비료학회 2017 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2017 No.10

양분수지를 통한 지역양분관리 전략수립

서일환 ( Il-hwan Seo ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

축산업의 기업화 및 밀집사육으로 인하여 지역적인 가축분뇨의 발생농도가 높아지고 있으며, 국내 전체 가축분뇨 발생량의 약 90%는 자원화 과정을 통하여 농경지 등으로 환원되고 있다. 2012년 가축분뇨의 해양투기가 금지된 이후, 상당한 양의 가축분뇨가 농경지를 통하여 수계로 유입됨에 따라서, 적절하지 못한 가축분뇨의 처리과정에 따른 대한 환경오염문제의 발생 가능성이 높은 실정이다. 정부에서는 가축분뇨실태조사 등을 통하여 농경지에 유입되는 가축분뇨 및 보통비료의 살포에 따른 환경오염실태를 분석하고 있으며, 이를 바탕으로 중장기적인 양분관리 전략을 수립하여야 한다. 지역단위의 양분관리를 위해서는 농경지에서의 양분사용 수준을 정량적으로 제시할 필요가 있으며, 이를 위하여 양분수지(Nutrient balance) 분석방안이 제안된다. 양분수지는 농경지 단위로 양분(질소 및 인)의 모든 유입 및 유출 경로를 과학적인 분석을 기반으로 산정하여 유입량과 유출량의 차이를 제시하는 것으로 OECD를 통하여 기초적인 산정방법이 제시되고 있다. 본 연구에서는 OECD의 양분수지 산정법을 기반으로 국내 실정에 맞는 양분수지 산정방안을 제시하고 이를 바탕으로 시범대상지역의 양분현황을 분석한 후, 지역실정에 맞는 대안을 제시함으로써 중장기적인 양분관리 전략을 수립 및 제시하고자 한다.

고병원성 조류인플루엔자(HPAI)의 에어로졸을 통한 공기 전파 예측을 위한 공기유동학적 확산 모델 연구

서일환 ( Il-hwan Seo ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

고병원성 조류인플루엔자 (HPAI, Highly pathogenic avian influenza)는 제 1종 가축법정전염병으로 높은 폐사율과 산란율 저하로 농가에 막대한 경제적 피해를 야기하는 질병이다. 2000년 이후 우리나라에서는 총 4차례 HPAI 가 발생하여 방역비, 보상비, 관련 산업에 막대한 경제적 손실을 야기하였다. 우리나라는 HPAI 가 빈번하게 발생하는 중국 및 동남아와 인접해 있으며 경제, 사회, 문화적으로 매우 친밀한 관계를 유지하며 많은 물자 및 사람의 수송, 철새의 빈번한 이동 등이 이루어지고 있어 국내의 HPAI 의 발생 가능성이 항상 높은 상황에 있다. 특히 HPAI는 변이가 쉬워 근본적인 백신 개발이 불가능하며 확산속도가 매우 빨라 효과적인 초동 방역을 통한 질병의 확산 및 경제적 손실을 최소화하기 위한 노력이 필요하다. 따라서 질병의 확산 요인별 위험도 평가 및 이의 기초 데이터 확보가 필요하며, 이를 통하여 확산 경로를 추적할 수 있는 감시 네트워크 시스템의 개발이 시급하다. HPAI는 직접적 및 간접적 접촉 또는 공기 중으로 확산될 수 있다. 특히 양계 농장이 주로 산악지역에 밀집되어있는 국내 상황에서 HPAI의 공기 중 전파는 빠른 전파를 야기할 수 있는 위험 요인으로 간주되어야 한다. 질병의 공기 중확산 메커니즘을 연구하기 위한 현장실험은 불안정한 환경 조건과 측정의 어려움으로 인하여 매우 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 최근 다양한 분야에서 활용도가 높아진 전산유체역학(CFD, Computational fluid dynamics) 시뮬레이션을 사용하여 복잡한 지형을 따라 형성되는 기류에 의하여 농장에서 발생하는 HPAI 바이러스를 포함하는 에어로졸의 확산을 분석함으로써 질병의 확산 경향을 예측하고자 한다. 이를 위하여 GIS 수치지형도로부터 농장, 도로망, 관련 시설 및 지형을 추출하여 3차원의 계산 영역으로 설계하였으며, 방풍림, 에어로졸의 퇴적, 풍속 및 난류 경계 조건 등을 UDF(User defined function)으로 적용하여 풍속, 풍향, 발생 농장 등 다양한 환경 조건에 따른 확산을 예측하였다. 이와 같은 데이터는 HPAI의 발생 및 확산을 예방하기 위한 네트워크 모델 개발의 기초 자료로 활용될 수 있다.

자율 주행 트랙터 경운경로생성 프로그램 개발

서일환(Il Hwan Seo),서동현(Dong Hyun Seo),김기대(Ki Dae Kim) 충남대학교 농업과학연구소 2010 농업과학연구 Vol.37 No.1

Land consolidation ratio for rice paddy fields reached to 64.7% as of 2008 in Korea, and this also accelerated automation of field machinery. Especially, research on autonomous tractors has been continuously conducted. Tillage is one of the labor-, energy-, and time-consuming field operations. Most important requirements for autonomous tractors would be travelling path planning and electronic system to control the tractor to follow the path. The instruction of computer was required to conduct the tillage operation in field with unmanned traveling tractor. This instruction was coincidently used in the control of the traveling path and the motion of tractor. The objectives of the study were 1) to characterize and model tillage operating sequence, turning pattern, and 2) to develop tillage path formation programs for autonomous tractor and evaluate the performance.

웹기반 공기중 축산질병확산 정보제공시스템 개발

서일환 ( Il-hwan Seo ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

축산 단지의 밀집화 및 대형화에 따라 조류 인플루엔자 (HPAI, highly pathogenic avian influenza), 구제역 (FMD, foot and mouth disease) 등 축산전염성 질병의 발생 시 방역 및 보상비 등으로 막대한 경제적인 손실이 일어나고 있다. 질병의 발생 원인이 매우 다양하며, 확산 경로 역시 사람이나 차량의 출입, 철새와 야생동물에 의한 전파 등 직간접적인 요인으로 다양하기 때문에 원천적으로 발생 및 확산을 막기가 매우 어렵기 때문에 질병의 발생 초기에 빠른 대처를 통한 피해 확산을 억제하는 것이 중요하다. 특히 눈에 보이지 않는 공기에 의한 바이러스의 이동 매커니즘에 대한 정보가 부족한 실정으로 기존의 방역대책에서는 공기 중 확산이 충분히 고려되지 못하고 있다. 따라서 공기중 질병의 확산에 대한 정보를 확보함으로써 직, 간접적인 접촉에 초점이 맞추어져 잇는 기존의 방역조치를 보완하는 효과적인 방역대책 마련이 필요하다. 이에 본 연구에서는 공기유동학적 시뮬레이션 해석에 사용되는 전산유체역학 (CFD, computational fluid dynamics)를 활용하여 복잡한 지형 및 기상학적 영향을 효과적으로 분석하여 공기 중 바이러스의 확산을 예측하고자 하였다. 이를 위하여 기상청에서 3시간 간격 48시간 동안 제공되는 기상예보데이터를 사용하여 질병발생 시 공기 중 확산 경향을 예측하고자 하였으며, 사업화 및 상용성을 고려하여 무료 라이선스인 OPENFoam 프로그램을 사용하여 사용자의 편의성을 고려한 자동화 스크립트를 개발하였다. 연구대상지역으로 선정된 안성지역을 대상으로 개발된 모델은 기상청 AWS (automatic weather stations) 5개소 및 설치한 기상관측장비를 사용하여 유동장 검증을 수행하였다. 실시간으로 업데이트되는 시스템의 성격에 맞도록 연산속도의 향상을 위하여 다양한 풍향 및 풍속에 대한 연구대상지역의 유동장을 미리 해석한 후 기상청에서 제공되는 기상예보에 따라 미리 해석한 유동장을 불러와 공기중 바이러스의 스칼라 해석을 수행하는 자동화 시스템을 개발하였다. 이와 같은 정보를 효과적으로 사용자들에게 제공하기 위하여 웹기반 정보제공시스템을 구축하였으며, 축산질병에 관련된 농장운영정보, 기상정보 및 GIS 지형 이미지에 렌더링한공기 중 확산 정보 등을 제공하는 시스템을 구축하였다.

새만금 지역의 비산먼지 확산 예측을 위한 CFD 모델 개발

서일환 ( Il-hwan Seo ),이인복 ( In-bok Lee ),홍세운 ( Se-woon Hong ),황현섭 ( Hyun-sup Hwang ) 한국농공학회 2007 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2007 No.-

A computational fluid dynamics (CFD) model was developed to estimate the dispersion of fugitive dust from the reclaimed land of Saemangeum. Field experiment is the ideal method to understand the real aerodynamic phenomenons and mass transfers at the Saemangeun area. However, it is difficult to find out the correlation between weather condition and dust diffusion because it requires multi-pointed high accuracy measurement systems, time and labors. Moreover, the weather condition can not be artificially controlled by the researchers and is always very unstable and unpredictable. To overcome the limitations of field experiment, the CFD technology was used in this study to quantitatively as well as qualitatively analyze the dust dispersion phenomenons according to various weather conditions. To improve the CFD accuracy, our great effort was made on topographic design, mesh structure, particle generation, and computational process using parallel processing technique. Accordingly, the vertical log-profile of the CFD computed dust distribution became very similar with that presented by Gillies et al.(2004). The dust diffusion ranges were also compared to the results of the field experiments, and some results were very acceptable. It showed that the diffusion of the fugitive dust was mainly affected by particle size, wind speed as well as wind direction.

탄소 및 에너지중립형 스마트축산복합단지 조성계획

서일환 ( Il-hwan Seo ),최지연 ( Ji-yeon Choi ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

축산산업은 민원 및 환경문제로 인하여 지역사회에서 부정적으로 인식되고 있다. 특히 적절하게 처리되지 못한 가축분뇨는 악취, 수질오염의 원인이 된다. 민원문제와 함께 인건비, 사료비용, 유가, 분뇨처리 비용의 증가로 인하여 축산농가는 이중고를 겪고 있다. 가축분뇨는 올바르게 처리되면, 바이오가스 및 바이오차를 포함하는 좋은 에너지원 및 유기성비료의 원료가 될 수 있다. 가축분뇨에 대한 처리시설을 구축하고 경제적으로 운영하기 위해서는 충분한 규모와 시설이 필요하여, 기존의 시설과 축사를 재활용하는데 어려움이 있다. 지역환경의 개선과 지역경제 활성화를 위해서는 미래지향적 및 환경친화적인 축산복합단지를 조성하고, 성공한 한국형모델을 제시하는 것이 중요하다. 축산복합단지를 조성하기 위해서는 효율적인 생산을 위한 스마트축산과 자동화, 환경조절시스템이 필요하며, 가축분뇨의 처리 및 활용, 악취관리, 방역관리, 에너지 최적화 등 다양한 분야의 융복합적인 개념이 적용되어야 한다. 본 연구에서는 탄소 및 에너지중립을 실행하며, 환경개선 및 지역활성화를 목표로 하는 생태순환형 스마트축산복합단지 모델을 제안하고자 한다. 이를 위하여 축사, 분뇨처리시설 등 단순한 시설의 조합과 나열이 아닌, 생산자 및 지역주민의 니즈를 반영하는 생산, 운영, 처리, 활용을 고려한 단지를 설계하였다. 또한 대규모의 축산단지를 조성하기 위해서 분뇨처리, 방역, 에너지절감, 환경조절, 지역개발을 반영하였다. IoT 및 ICT 기반의 복합환경 모니터링 및 생산관리 관제시스템을 구축하고, 의사결정을 할 수 있는 빅데이터를 기반의 관제시스템과 바이오에너지의 생산 및 활용시스템을 포함하였다. 향후 본 모델을 활용한 스마트축산복합단지에 대한 성공사례는 탄소중립 및 에너지 자급률 향상에 기여하고, 축산환경개선을 통하여 가축생산성, 작업환경개선, 정주여건 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.