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- 저자 : 송상현 ( Sanghyeon Song ) (검색결과 6 건)
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전산유체역학을 이용한 돈사 내 질병 확산 연구 - 현장실험
송상현 ( Sanghyeon Song ),이인복 ( Inbok Lee ),서일환 ( Ilhwan Seo ),권경석 ( Kyeongseok Kwon ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-
국내 양돈 농가의 돼지 총 사육두수는 꾸준히 증가하는데 반해, 만성소모성질환으로 인하여 돼지의 마리당 이유두수가 매년 감소하였으며, 자돈의 이유 후 비육과정 중 폐사량도 135만두에 달하는 것으로 나타났다. 이러한 양돈 농가의 피해를 줄이기 위해서는 철저한 예방이 중요하나 실제 양돈농가에서 발병이전의 모든 예방책을 실시하는 것은 현실적으로 불가능한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 질병 예방과는 다른 접근으로서 질병의 발생 시 빠르게 대처하여 질병의 전파를 조기에 차단하는 방법에 초점을 두었다. 질병의 전파에는 크게 직접접촉전파, 간접접촉전파, 그리고 공기 중 전파로 나눌 수 있으며 질병에 감염된 돼지개체의 재채기 등을 통해 돈사 내부에서 확산이 일어나는 점에 주목하여 공기 중 전파에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 돈사 내부의 질병의 확산을 파악하기 위해 국립수의과학검역원과 연계하여 검역원 내의 실험돈사에서 현장실험이 이루어졌다. 돈사 내에 PRRSV를 접종시킨 돼지 2마리를 입사시킨 후 돈사의 환기구조와 돼지의 위치에 따른 바이러스의 확산 경향을 살펴보고자 하였다. 돈사 내부 공기의 바이러스의 분포를 확인하기 위하여 다수의 바이오샘플러를 이용하여 돈사 내부의 주요 지점에서 공기 중 입자를 포집하였고, 포집한 샘플은 Q-RT-PCR법을 이용해 바이러스의 존재여부와 포집된 양을 확인하였다. 이와 동시에 돈사 내 환기량을 측정하고, 돈사 내부의 온습도 및 풍속 분포를 실시간으로 측정하여 향후 전산유체역학 시뮬레이션의 기초 자료 및 검증용도로 활용하기 위한 내부 환경을 측정하였다.
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송상현 ( Sanghyeon Song ),이인복 ( Inbok Lee ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
국내 양돈산업에 있어 2010년 12월에 발생한 구제역 사례에서도 확인할 수 있듯 질병에 의한 농가 및 관련 산업의 경제적 및 정신적 피해가 매우 심각하다. 질병이 전파되는 양상 중에서 공기를 통한 전파의 경우 눈에 보이지 않는 에어로졸에 질병이 부착되어 멀리 확산되고, 감염력이 높은 질병의 경우 하나의 에어로졸에 부탁된 바이러스에 의해서도 감염이 발생하기 때문에 관련된 연구가 필요한 실정이다. 하지만 현장실험을 통한 연구는 바이러스를 대상으로 하기 때문에 엄격히 통제된 환경에서 수행되어야 하며, 공기 중 바이러스를 포집하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 돈사 내에서 환기구조 별로 형성되는 공기 기류를 따라 전파되는 질병의 이동 메커니즘을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 포집의 어려움과 질병 유출의 위험성이 있는 실제 바이러스를 대체하여 선행 실험으로 이산화탄소 가스를 이용하여 돈사 내에서 확산되는 바이러스의 공기 중 전파를 모의하였다. 실험은 농림수산검역검사본부(구, 수의과학검역원) 내의 실험돈사에서 진행되었으며, 3개의 입기구 위치, 3개의 이산화탄소 발생 위치, 2개의 입기구 높이 등 총 18개 케이스에 대하여 실험을 반복 수행하였다. 돈사 내부의 돈방에서 이산화탄소를 주입하여 돈사 내부의 총 20개 포인트에 설치한 이산화탄소 농도 측정기에 데이터를 초단위로 실시간 기록하였다. 이 때 돈사 내부의 환기량은 0.33 min<sup>-1</sup>으로 입기구에서의 유속은 6.5 mㆍs<sup>-1</sup>이었으며, 이산화탄소는 20Lㆍmin<sup>-1</sup>의 유량으로 돈사 내부의 이산화탄소 농도가 균일해지는 시간까지 주입하였다. 이를 통하여 시간에 따른 위치별 이산화탄소 농도와 각 위치에서 일정 농도에 도달할 때까지의 시간(도달시간)을 살펴보았다. 각 케이스에서 최대 농도값은 800~6000 ppm으로 나타났으며, 가장 높은 농도값을 보인 케이스는 입기구와 배기구가 일직선으로 위치한 경우였으며, 가장 낮은 농도값을 보인 케이스는 입기구와 배기구가 대각선으로 놓인 케이스였다. 각 케이스에서 최대 농도가 나타나기까지 걸린 시간은 약 5~10분 사이였으며, 입기구의 높이(2 m, 1.2 m)에 따른 가스확산의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 위와 같은 결과를 통하여 빠른 시간에 질병의 검출이 가능한 3번 돈방의 위치가 적정 포집 위치인 것으로 판단하였다. 이와 같은 결과는 추후 적정한 바이러스 측정 장비를 사용한 정기 모니터링을 통하여 질병의 초기 발생을 빠르게 파악하기 위한 샘플러의 적정한 위치를 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
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홍세운 ( Sewoon Hong ),이인복 ( Inbok Lee ),( J. P. Bitog ),송상현 ( Sanghyeon Song ),이성복 ( Sungbok Lee ),김용희 ( Yonghee Kim ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-
풍력 발전은 풍속의 세제곱에 비례하여 에너지를 생산할 수 있으므로 풍속이 높고 일정할수록 높은 발전효율을 보인다. 풍속이 낮고 변동이 큰 자연풍과 달리 팬에 의하여 인위적으로 생성된 기류는 이러한 관점에서 최적의 적용 대상이라 할 수 있다. 농업 분야에서 축산 시설에서 사용되는 배기팬은 축사 내부의 유해 가스 배출 등의 목적으로 최소환기 이상의 환기량으로 연중 가동되고 있으므로, 본 연구에서는 이에 의해 형성되는 배기팬 후류의 양질의 바람을 발전에 사용하고자 발전 가능성 및 발전 시 배기팬에 나타날 수 있는 부하의 가능성을 사전에 평가해 보고자 하였다. 축산 농가에서 주로 사용되고 있는 50인치 배기팬을 사용하여 실험을 한 결과, 배기팬으로부터 약 3 m정도 거리에서 약 5~7 m/s의 풍속이 유지되었으며, 5 m 이후부터는 풍속이 약 4 m/s 이하로 급격히 감소되는 것으로 나타났다. 배기팬 뒤에 장애물을 설치하여 장애물에 의한 부하를 측정한 결과, 배기팬의 1 m 뒤에 장애물 판을 설치한 경우에는 약 20% 정도의 배기유량이 감소되는 결과를 보였으나, 거리가 증가함에 따라 그 부하는 점차 감소하였다. 배기팬의 소비전력 또한 약 1 m 거리일 때에는 10 % 정도 증가하였지만, 그 이후의 거리들에서는 약 5 % 미만으로 점차 부하는 감소하는 결과를 보였다. 약 3 m 정도의 거리에서는 배기유량과 소비전력에서 장애물이 없을 때와 비교하여 약 5 % 내외의 차이를 보이고 있으며, 실험에 사용된 장애물 판에 비하여 실제 풍력 터빈은 솔리디티가 훨씬 작으므로 부하에 의한 역효과는 더욱 감소할 것으로 예상된다. 이러한 풍력 발전의 가능성에 따라 적정 풍력 터빈의 형상과 위치 등을 결정하고자 전산유체역학 시뮬레이션 툴을 사용하여 배기팬에서 형성되는 복잡한 후류를 모의하고자 하였다. 해석 결과의 검증과 보정을 위하여 실험을 통하여 배기팬 후류의 수평적 풍속 분포를 측정하였고, 배기팬 후면에 다수의 짧은 실을 프로브로 설치하여 유동을 가시화하였다. 실험을 통하여 측정된 수직, 수평적 풍속 분포들은 시뮬레이션에 의한 기류 분포와 비교하여 배기팬에서 생성되는 기류의 프로파일을 생성하는데 활용되었다.
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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.
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