[토론문] “자유가 곧 치료다! 우리도 할 수 있을까”

김락우 한국정신건강사회복지학회 2017 한국정신건강사회복지학회 학술발표논문집 Vol.2017 No.5

공기 중 농약 비산의 측정을 위한 광학 입자 측정기의 적용성 평가

김락우,홍세운 한국농공학회 2019 한국농공학회논문집 Vol.61 No.5

With desires for safe food, there is growing concern that pesticide spray drift will expose people, plants, and the environment to pesticide residue andpotential negative effects thereof. For highly efficient, safe spray application, technologies for measuring the spray drift should be developed andimproved with some urgency. This study investigated the applicability of two optical particle counters (OPCs), which are mostly used to measureairborne particle mass concentration, for measurement of airborne pesticide spray drift. Experiments were conducted in a controlled laboratory and anash tree orchard to evaluate the handiness and accuracy of two OPCs, OPC 1 and OPC 2. The experimental results indicated that the OPC 1 was betterapplicable to the measurement of spray drift in the field while the use of the OPC 2 was limited due to its narrow range of measurable droplet sizes. The readings of the OPC 1 produced highly accurate results (R2=0.9637) compared to the actual spray drift. For better application of OPCs, this studysuggests the OPCs should be positioned properly to inhale spray droplets of the appropriate size and concentration.

풍동을 이용한 간척지 내 양지붕형 온실의 지붕 경사에 따른 풍압계수 평가

김락우,김동우,이인복,류기철,권경석 (사) 한국생물환경조절학회 2014 생물환경조절학회지 Vol.23 No.4

To cope with increasing of vegetables and flowers consumptions, horticulture facilities have been modernized. Korea government recently announced construction plan of new greenhouse complex at reclaimed land. Howeverwind characteristics of reclaimed land is totally different from those of inland, wind pressure on greenhouse built inreclaimed land should be carefully evaluated to secure structural safety on the greenhouse. In this study, as a first step,wind pressure coefficient and local wind pressure coefficient on even-span greenhouse were measured using wind tunneltest. ESDU was adopted to realize wind characteristics of reclaimed land such as wind and turbulence profiles. Fromthe wind tunnel test, when wind direction was 0 degree, it was concluded that KBC2009 standard underestimated scaleof wind pressure coefficients at roof area of greenhouse whereas NEN-EN2002 standard underestimated those at everysurface of greenhouse. When wind direction was 90 degree, both standards did not well reflect the characteristics ofwind pressure distribution. From the analysis of local wind pressure coefficients according to wind direction conditions,design of covering, glazing bar of greenhouse where large effects of the local wind pressure were estimated should bewell established. Wind pressure coefficients and local wind pressure coefficients according to parts of the greenhousewere finally suggested and these results could be practically used for suggesting new design standards of greenhouse. 본 연구는 국내 실정에 맞는 양지붕형 온실을 대상으로 풍동 실험을 통해 간척지 풍환경 조건에 대하여 온실의 풍압 측정 지점별 풍압 계수를 평가하고 관련 기준과비교하여 그 특성을 분석하였으며, 풍압의 면적 평균으로부터 온실 설계용 풍압 계수 및 국부 풍압 계수를 제시하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 풍향 0도 (용마루 직각 방향)에 대한 풍압계수를검토한 결과, KBC2009의 경우 온실의 단부에 대한 풍압 계수를 과소평가하고 있는 것으로 나타났으며, NENEN2002의경우 온실의 단부를 포함한 모든 부위에서풍압계 수를 과소평가하고 있는 것으로 나타났다. (2) 풍향 90도 (용마루 방향)에 대한 풍압 계수를 검토한 결과, KBC2009, NEN-EN2002의 경우 온실에 작용하는 풍압 분포 특성을 적절히 반영하고 있지 못한 것으로 나타났다. AIJ2004와 같이 풍압 분포 특성에 따라풍상측 온실 끝단 1, 2단부 및 풍하측 등 온실의 각 부위에 따라 풍압 계수를 구분하여 제시하는 것이 가장바람직한 것으로 나타났다. (3) 온실에 작용하는 풍향별 풍압 계수를 분석한 결과,온실과 같은 구조물에 있어서 국부적인 풍압의 영향을받는 피복재 (covering), 창틀 (glazing bar)등의 설계에이와 같은 국부 풍압의 영향을 고려해야 할 필요가 있는 것으로 나타났다. (4) 온실에 작용하는 풍압 계수의 면적 평균으로부터온실 부위별 설계용 풍압계수 및 국부 풍압계수를 제시하였다. 이상의 결과와 같이 비교적 높이가 낮고 길이가 긴 온실의 경우, 관련기준 KBC2009 및 AIJ2004는 온실의 각부분에 대한 풍압 계수를 적절히 반영하고 있지 못한것으로 나타났으며, 다양한 온실에 대한 풍동 실험 결과를 토대로 간척지 설치 온실에 대한 설계 기준을 마련할 필요가 있을 것으로 판단된다. 향후 연구 과제로는다양한 온실 형태에 따른 풍압 계수 분포 특성을 분석하고 온실 설계를 위한 풍압 계수를 제시함으로써, 온실설계 기준의 정립을 위한 기초 자료를 축적하고자 한다.

농업생산시설의 공기 환경을 가시화하기 위한 교육용 가상현실 시뮬레이터 개발

김락우,Kim, Rak-U 한국농공학회 2020 韓國農工學會誌 : 전원과 자원 Vol.62 No.2

공력 저항 측정기를 이용한 방풍펜스 방진막의 공기 투과 저항력 측정

김락우,이인복,홍세운,황현섭,손영환,김태완,김민영,송인홍,Kim, Rack-Woo,Lee, In-Bok,Hong, Se-Woon,Hwang, Hyun-Seob,Son, Young-Hwan,Kim, Tae-Wan,Kim, Min-Young,Song, Inhong 한국농공학회 2013 한국농공학회논문집 Vol.55 No.6

Recently, damage occurrence by wind erosion has been increasing in society. In times past, such problems only took place in desert area ; however, in recent years, the wind erosion problem is spreading out to agricultural land. Wind erosion in agricultural land can cause loss of loam soils, the disturbance of the photosynthesis of the crop fields and serious economic losses. To overcome the mentioned problems, installation of windbreak fence can be recommended which function as disturbing strong wind and wind erosion. However, there is still no proper guideline to install the windbreak fence and the installation used to rely on the intuition of the workers due to the lack of related studies. Therefore, this study measured the aerodynamic resistance of screens of the windbreak fence using the apparatus for testing screens. The apparatus for testing screens was designed to measure pressure loss around the screen. Measured pressure loss by wall friction compensated for pressure loss to calculate the aerodynamic resistance of screens. The result of pressure loss by regression analysis derived the aerodynamic coefficient of Darcy-Forchheimer equation and power law equation. The aerodynamic resistance was constant regardless of the overlapped shape when the screen was overlapped into several layers. Increasing the number of layers of the screen, internal resistance increased significantly more, and pressure loss caused by the screen also increased linearly when the wind speed was certain conditions, but permeability had no tendency. In the future, the results of this study will be applied to the computational fluid dynamics simulation. The simulation models will be also validated in advance by wind tunnel experiments. It will provide standard of a design for constructing windbreak fence.

Ergonomic and performance analysis of rail-type boom sprayer for agro-photovoltaic power system

김락우,한재웅,김웅 충남대학교 농업과학연구소 2022 Korean Journal of Agricultural Science Vol.49 No.1

This study was conducted to develop a rail-type boom sprayer, performing safe spraying with improved ergonomic postures during pesticide spraying of agro-photovoltaic power system. The sprayer was designed to reduce labor cost and to be safe from pesticide exposure, and was analyzed through a comparison with a conventional spray method. The rail-type boom sprayer, consisted of a self-propelled spray and hose winder, hose, and boom sprayer parts, was designed to automatically pull and spray in the vertical and horizontal directions. The performance of the sprayer for an agro-photovoltaic power system was appropriate. From the analysis of postures with the Ovako Working posture Analysis System (OWAS), Rapid Entire Body Assessment (REBA), and Rapid Upper Limb Assessment (RULA) methods, the musculoskeletal risk factors to the body using the rail-type boom sprayer were less than those with the conventional power sprayer. In addition, the possibility of pesticide poisoning was reduced compared to the conventional power sprayer. The working capacity with the rail-type boom sprayer was more than five times greater, compared with the conventional power sprayer. After performing pesticide spraying with the rail-type boom sprayer, the labor cost was reduced to 42,750 won·yr-1, which was 90% (402,750 won·yr-1) less than the cost with the use of a conventional power sprayer (445,500 won·yr-1).

돈사 내부 열환경 분포의 공기연령 이론법 적용을 통한 전산유체역학 환기 예측 모델 개발

김락우,이인복,하태환,여욱현,이상연,이민형,박관용,김준규,Kim, Rack-woo,Lee, In-bok,Ha, Tae-hwan,Yeo, Uk-hyeon,Lee, Sang-yeon,Lee, Min-hyung,Park, Gwan-yong,Kim, Jun-gyu 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.6

The tracer gas method has an advantage that can estimate total and local ventilation rate by tracing air flow. However, the field measurement using tracer gas has disadvantages such as danger, inefficiency, and high cost. Therefore, the aim of this study was to evaluate ventilation rate in pig house by using the thermal distribution data rather than tracer gas. Especially, LMA (Local Mean Age), which is an index based on the age of air theory, was used to evaluate the ventilation rate in pig house. Firstly, the field experiment was conducted to measure micro-climate inside pig house, such as the air temperature, $CO_2$ concentration and wind velocity. And then, LMA was calculated based on the decay of $CO_2$ concentration and air temperature, respectively. This study compared between LMA determined by $CO_2$ concentration and air temperature; the average error and root mean square error were 3.76 s and 5.34 s. From these results, it was determined that thermal distribution data could be used for estimation of LMA. Finally, CFD (Computational fluid dynamic) model was validated using LMA and wind velocity. The mesh size was designed to be 0.1 m based on the grid independence test, and the Standard $k-{\omega}$ model was eventually chosen as the proper turbulence model. The developed CFD model was highly appropriate for evaluating the ventilation rate in pig house.

LES 난류 모델을 이용한 단동형 온실의 평균 및 피크 풍압 계수 산정

김락우 ( Rack-woo Kim ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

온실은 풍하중에 취약한 경량구조물로 매년 강풍, 호우, 대설 등의 기상재해에 의하여 붕괴되는 피해를 겪고 있다. 이에 따라, 다양한 형태의 원예시설 구조안전 설계기준 정립 필요하며 강풍 피해를 대비하여 원예 시설물의 풍하중에 대한 구조 안정성 평가 및 대책 마련은 필수적이다. 현재까지 선행 연구에서는 온실의 구조 골조 설계에 적합한 평균 풍압 계수를 제시하고 있다. 특히, 김락우 (2015)는 다양한 시도를 통하여 전산유체역학을 통한 평균 풍압 계수를 예측하는 모델을 개발하였지만 피크 풍압 계수에 대한 검증은 시도하지 않았다. 최근, 유리 온실 및 대형화 온실이 증가하고 있는 실정에서 외장재 파괴는 빈번하게 발생하기 때문에 외장재 설계용 피크 풍압 계수는 반드시 평가되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 전산유체역학 시뮬레이션을 이용하여 온실의 구조 설계용 평균 풍압 계수와 외장재 설계용 피크 외압 계수의 예측을 하였으며 풍동 실험의 결과와 비교 분석을 실시하였다. 먼저, 풍동 실험을 통해 다양한 환경 조건에 따라 간척지 풍환경을 적용하여 단동 양지붕형 온실의 풍압 분포를 측정하였다. 측정한 결과를 바탕으로 CFD 난류 모델 중 유동의 비정상성 흐름 모의가 우수한 LES 난류 모델을 이용하여 시간 별 풍압 계수를 도출하였다. 데이터 처리를 통하여 각 풍압공 위치 별로 평균 풍압 계수 및 피크 외압 계수를 도출하였으며 풍동 실험으로부터 측정한 풍압 계수와 비교 분석하였다. 추가적으로 김락우 (2015)가 수행한 SST k-ω 난류 모델로부터 도출한 평균 풍압 계수와 본 연구에서 분석한 평균 풍압 계수를 비교 분석하였다. 결과를 보면 풍동 실험과 전산유체역학의 평균 풍압 계수의 정성적인 분포는 매우 일치함을 알 수 있었다. 또한, 정량적으로 비교하였을 때 중앙부 라인과 단부 라인에서 풍동 실험 결과와 전산유체역학 결과가 일치함을 알 수 있었다. 특히, 기존 김락우 (2015)가 예측한 SST k-ω 모델보다 본 연구에서 사용한 LES 모델이 풍하측 지붕면 및 벽면에서 풍동 실험의 결과를 보다 잘 예측함을 알 수 있다. 전산유체역학 모델로부터 도출한 피크 풍압 계수는 일부 풍압공에서의 오차를 제외하고 대부분의 풍압공에서 풍동 실험의 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있다. 본 연구에서 적용한 전산유체역학 모델은 평균 풍압 계수 뿐 만 아니라 피크 풍압 계수 역시 적절하게 모의한다고 판단할 수 있다.

전산유체역학의 LES 모델을 통한 단동 온실의 풍압 계수 예측

이민형 ( Minhyung Lee ),김락우 ( Rackwoo Kim ),이인복 ( Inbok Lee ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

현재까지 선행 연구에서는 온실의 구조 골조 설계에 적합한 평균 풍압 계수를 제시하고 있다. 그러나, 대부분의 연구에서는 외장재 설계에 사용되는 피크 풍압계수를 고려하지 않는다. 최근 유리 온실 및 대형화 온실이 증가하고 있는 실정에서 외장재 파괴는 빈번하게 발생한다. 이에 따라, 외장재 설계용 피크 풍압계수는 반드시 평가되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 전산유체역학 시뮬레이션을 이용하여 온실의 구조 설계용 평균 풍압계수와 외장재 설계용 피크 외압 계수의 예측을 하였으며 풍동 실험의 결과와 비교 분석을 실시하였다. 먼저, 다양한 환경 조건에 따라 간척지 풍환경을 적용하여 풍동 실험을 통해 단동 양지붕형 온실의 풍압 분포를 측정하였다. 측정한 결과를 바탕으로 전산유체역학 난류 모델 중 유동의 비정상성 흐름 모의가 우수한 LES 난류 모델을 이용하여 시간 별 풍압계수를 도출하였다. 데이터 처리를 거쳐 각 풍압공 위치 별로 평균 풍압계수 및 피크 외압계수를 도출하였으며 풍동 실험으로부터 측정한 풍압계수와 비교 분석하였다. 추가적으로 김락우 (2015)가 SST k-ω 난류 모델로부터 도출한 평균 풍압계수와 본 연구에서 도출한 평균 풍압계수를 비교하였다. 결과에 따르면, 풍동 실험과 전산유체역학의 평균 풍압계수의 정성적인 분포는 매우 일치하였다. 또한, 정량적으로 분석하였을 때 중앙부 라인과 단부 라인에서 풍동 실험 결과와 전산유체역학 결과가 일치함을 알 수 있다. 특히, 기존 김락우 (2015)가 예측한 SST k-ω 모델보다 본 연구에서 사용한 LES 모델이 풍하측 지붕면 및 벽면에서 풍동 실험의 결과를 보다 잘 예측한다. 최대, 최소 풍압계수를 검증 결과, 전산유체역학 모델로부터 도출한 피크 풍압계수는 일부 풍압공에서의 오차를 제외하고 대부분의 풍압공에서 풍동 실험의 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있다. 본 연구에서 적용한 전산유체역학 모델은 평균 풍압계수 뿐 만 아니라 피크 풍압계수 역시 적절하게 모의한다고 판단할 수 있다.

토마토 작물의 공기저항 예측을 위한 전산유체역학 작물 모델 개발

김락우 ( Rack-woo Kim ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

온실은 시설 내 작물을 재배하기 위하여 설계되었기 때문에 미기상을 예측할 때는 작물이 미치는 영향과 작물에 미치는 영향 모두를 고려하는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 작물은 주변 공기의 유동을 방해하는 저항체로 작용하며 공기 유속, 유동량, 난류성 등에 영향을 미친다. 따라서 전산유체역학 기법을 이용하여 현실적인 공기유동, 미기상 변화 등의 물리적 현상을 모의하기 위해서는 다공성과 같은 작물의 특성을 필수적으로 고려하여야 한다. 작물은 복잡하고 불규칙한 형상을 가지고 있기 때문에 개별적인 작물군을 시뮬레이션 모델 상에 정확하게 구현하고 격자망을 설계하는 것은 매우 어려운 과정이 따른다. 이에 따라 대부분의 전산유체역학 연구는 작물을 육면체의 다공성 매체로 가정하며 다공성 매체의 특성 값을 정의함으로써 격자망 설계의 효율성을 높이는 동시에 연산시간을 단축시키는 연구가 다수 수행되었다 (이 등, 2006; Boulard and Wang, 2002 등). 그러나 이러한 방법들은 작물을 단순화하여 수치해석을 진행하였기 때문에 실제 온실 내부의 공기유동과 차이가 발생한다. 현재 전산유체역학과 같은 수치해석기법은 컴퓨터 기술이 급속도로 발전함에 따라 연산 시간이 대폭 감소하였으며 과거에는 해석할 수 없었던 복잡한 유체 유동을 해석할 수 있게 되었다. 컴퓨터 하드웨어의 진보와 함께 기존의 단순화 과정을 거친 토마토 모델의 실제 형상을 모델링 할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 토마토 작물의 공기저항 예측을 위하여 전산유체역학에 적용할 수 있는 토마토 작물 모델을 개발하고자 한다. 먼저 전산유체역학에 적용할 토마토 작물 모델의 검증을 위하여 풍동실험을 수행하였다. 풍동실험은 크기 1.0m×1.2m×4.8m (W×H×L)의 폐쇄 관 안에 토마토 작물을 3그루, 6그루, 9그루를 배치하고 풍속에 따른 압력 강하량을 측정하였다. 풍동실험 이후 각각의 토마토 작물의 잎면적지수를 측정하였으며 측정한 잎면적지수는 토마토 작물 모델을 개발할 때 사용되었다. 토마토 작물 모델 개발을 위하여 먼저 3차원 스캐너를 통하여 대표 토마토 작물의 전체 형상, 개별 잎과 줄기의 형상을 스캔하였다. 토마토 형상 스캔 결과는 Rhinoceros를 통하여 불필요한 부분은 제거되었으며 불명확한 부분은 잎 형상에 맞게 수정되었다. 수정한 결과는 전산유체역학 전처리 프로그램에 입력되었으며 풍동실험 조건과 일치하도록 모델이 설계되었다. 설계된 모델의 총 격자 개수는 약 100만개로 연산을 진행하는데 큰 부하가 발생하지 않았다. 최종적으로 연산결과와 풍동실험 결과와 비교 분석을 통하여 전산유체역학 모델의 검증을 수행하였다. 검증 결과 전산유체역학에 적용하고자하는 토마토 작물 모델은 온실의 미기상 예측을 위하여 활용이 가능하다고 판단되었다.