과원 방풍시설의 구조 안전 및 개선에 관한 연구

염성현 ( Sunghyun Yum ),전종길 ( Jonggil Jeon ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

방풍 시설은 강풍에 의한 비닐온실과 과원 낙과 피해를 줄이기 위하여 제주와 해안지역 그리고 주요 과원에 설치되고 있다. 방풍네트, 파이프(주기둥, 가로대, 지지파이프), 기초로 구성된 방풍 시설은 네트가 촘촘할수록 방풍 효과가 크고, 높이가 높을수록 방풍 유효면적은 증대하나 그만큼 풍하중이 커져 파이프 규격이 강화되어야 한다. 정책지원을 위해 「과수 고품질 시설현대화 사업(농식품부)」의 설계·시방 참조 자료집에 높이 5m인 해안형과 격자형, 높이 3m인 제주형이 제시되어 있다. 해안형과 제주형 방풍 시설은 과원의 외곽에 설치되는 반면 격자형은 바둑판 모양으로 내외부가 연결되어 있다. 본 연구에서는 전산 해석을 통하여 세 가지 방풍 시설과 유사한 규격에 대한 안전 풍속을 산정하였고 방풍 시설 선택의 폭을 넓힐 수 있도록 실제 적용 가능한 파이프 규격에 대하여 안전 풍속을 제시하였다. 파이프 재질은 방풍 시설별로 다르며(해안형·격자형: 주기둥 STK400 및 가로대·지지파이프 SPVHS, 제주형: STK400), 방풍 높이는 영농현장에서의 실제 높이(격자형: 4.5m)를 반영하여 산정하였다. 방풍네트는 모두 4㎜로 선행 풍동시험을 통해 구한 압력강하 특성식을 이용하여 네트와 연결된 파이프에 풍하중을 부가시켰으며 안전 풍속은 네트 정면으로 유입되는 평행 풍속에 대하여 허용응력 설계법으로 판단하였다. 해안형과 제주형 방풍 시설의 안전 풍속은 40㎧와 45㎧이었으며 격자형의 경우 주기둥 간격을 4m에서 3m로 조정하여 산정한 결과 30㎧인 것으로 나타났다. 또한 영농현장에서 적용 가능한 파이프 규격(주기둥 간격 2~5m와 이용 가능한 범주에서의 주기둥과 가로대 파이프의 규격)에 대하여 안전 풍속을 산정한 결과, 해안형의 경우 50~17㎧, 제주형 56~16㎧이었으며 격자형의 경우(주기둥 간격 2.5~3m 범주) 32~24㎧를 제시할 수 있었다. 향후 돌풍 등을 고려하여 시설의 안전성을 확보하기 위해서는 측면 유입풍속 조건(횡적 비틀림 영향)을 고려하고 작용 인발력에 대한 적정 기초 설계가 필요할 것으로 판단되었다.

보온재 외피복 단동하우스 실태 및 구조개선 연구

염성현 ( Sunghyun Yum ),김진오 ( Jinoh Kim ),김병갑 ( Byonggap Kim ),김유용 ( Yooyong Kim ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

난방에너지 절감, 토지이용률 향상 및 시공비용 저감 등의 이유로 남부 지역에서 많이 이용하고 있는 보온재 외피복단동하우스의 내재해 규격 개발을 위하여 구조실태를 조사하고 구조안전성을 분석하였다. 밀양과 진주지역을 중심으로 한 구조실태 조사 결과, 시설형태는 아치형과 3/4형으로 구분되었으며 하우스 폭은 12∼28m, 높이는 3∼4m인 것으로 나타났다. 골조는 서까래 φ31.8×1.5t@600, 기둥 및 중방 φ48.1×2.1t@3,000이었으며 보온재 사양은 농가 요구에 따라 다양하였으나 ‘마대+부직포 80g+단열재 2겹+솜 15온스+부직포 80g+마대’가 주를 이루었다. 폭 18m 아치형의 보온재 외피복 단동하우스에 대한 유한요소탄성선형해석 결과, 측고부위 서까래가 가장 약하고 보조파이프 설치 시 안전성이 다소 향상되는 것으로 나타났다. 농업용 파이프를 이용하는 기존 시설의 경우 안전풍속은 20m/s, 안전적설심은 7cm 수준이었으며 동일한 폭과 높이에 대해 비닐하우스 구조용 강관을 사용하고 서까래와 기둥의 규격을 각각 φ31.8×1.7t@500, φ48.1×2.1t@2,000으로 강화했을 경우 안전풍속과 안전적설심은 31m/s와 21cm로 향상되는 것으로 분석되었다. Both field survey and structural analysis were conducted to develop standardized anti-disaster models of single-span greenhouses with heat insulating material widely used in southern regions to save the heating energy, enhance the land use efficiency and lower the installation cost. The results of the survey made in Miryang and Jinju showed that the greenhouses were classified as the arched or the shape of a three-quarter which had various widths of 12∼28m and heights of 3∼4m. As for pipe frames, it had rafters of φ31.8×1.5t@600 and columns of φ48.1×2.1t@3,000. Most of heat insulating material was a mixture of ‘non-woven fabric 80g+bifold heat-insulating materials+cotton 15oz+non-woven fabric 80g’ though kinds of the materials were diverse according to farmer’s demand. The 18m-wide greenhouse of an arch was weak on the rafter at eaves’ height and its structural stability when using agricultural pipes was a safety wind velocity of 20m/s and a safety snow-depth of 7cm. In the case of using structural pipes as well as reinforcing the frames while the width and height maintained, the stabilities increased to 31m/s and 21cm.

풍동실험에 의한 아치형 단동온실의 풍압분포 및 풍압계수 구명

윤남규(Namkyu Yun),염성현(Sunghyun Yum),김경원(Gyeongwon Kim),이성현(Sunghyoun Lee),조용호(Yongho Cho) 한국생물환경조절학회 2008 한국생물환경조절학회 학술발표논문집 Vol.17 No.1

유채 재배 논의 배수성 개량에 관한 연구

이상봉 ( Sangbong Lee ),김민영 ( Minyoung Kim ),염성현 ( Sunghyun Yum ),김승희 ( Seounghee Kim ),양선영 ( Sunyoung Yang ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

최근 바이오디젤원료와 사료작물의 확보를 위하여 벼의 후작으로 유채를 재배하는 면적이 증가하고 있다. 그러나 유채는 습해에 취약하기 때문에, 수분유지 기능적 특성을 가진 논에서 재배할 경우, 명거 및 암거의 설치 등 배수개량이 필요하다. 본 연구에서는 유채재배 논에서 일반적으로 적용하고 있는 명거의 간격에 대해 검토하고 수평암거의 도입가능성에 대한 조사를 실시하였다. 조사결과 다음과 같은 사실을 알 수 있었다. 첫째, 명거의 경우 설치간격보다는 배치 및 기울기가 배수성 향상에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 수평암거 설치 후가 설치 전에 비해 토양 잔류염분 농도가 현저히 저하된 것으로 나타났으며, 설치간격이 좁을수록 염분제거 및 과잉수분 배제효율이 높은 것으로 나타났다. 셋째, 생육 및 수량조사 결과, 배수성이 양호한 곳에서 생육 및 증수효과가 양호한 것으로 나타났다. In recent years biodiesel has received much attention as a means of reducing fossil fuel consumption and greenhouse gas emissions. Particularly, biodiesel production potential from rapeseed led many researchers to seek for the best growth condition of rapeseed in reclaimed lands. The vulnerability of rapeseed to humidity and salinity is well known, and the rapeseed growth in reclaimed paddy fields nearby the coast becomes poor due to poor drainage conditions and the high soil salinity level during the winter. Therefore, this study aimed at determining the optimal installation standard for each type of conduits and evaluating the feasibility of horizontal-closed conduit for better rapeseed production. The installation intervals were varied; 2, 4 and 6m for open conduit and 3, 5 and 7m for closed conduit, respectively. Groundwater level, soil moisture content and salinity reading from the surface and subsurface soils during the study period (January in 2009 through June in 2010) were monitored. The findings of this study were as follows: 1) the impact of installation arrangement and slope was greater than the installation interval in the case of open conduit, 2) the horizontal-closed conduit was very effective to reduce the soil salinity levels, 3) as the installation interval became small, the reduction of salinity level and excessive soil moisture contents increased, and 4) better growth condition and yield of rapeseed were achieved from the paddy fields with good drainage conditions.

논 토사유출 저감에 관한 연구

이상봉 ( Sangbong Lee ),김민영 ( Minyoung Kim ),김승희 ( Seoung Kim ),염성현 ( Sunghyun Yum ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

논에서는 써레질 시기 등에 고농도의 탁수가 발생하며, 이러한 탁수는 배수구나 균열된 논둑을 통해 배수로로 유출된다. 탁수의 유출은 토양뿐 아니라 토양 속의 비료성분을 포함하기 때문에 양분유실 및 2차적인 환경오염을 유발하며 배수로 토사 퇴적의 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 논 배출수 중에 포함된 토사유출을 저감시키기 위하여, 담수심의 조절이 가능한 배수구 부착형 물꼬를 개발하였다. 개발된 물꼬를 평택시 해창리 논 포장에 설치하고, 관개기 초기의 논 토사배출 저감효과를 측정하였다. 그 결과, 다음과 같은 사실을 알 수 있었다. 첫째, 개발된 토사유출 저감형 배수물꼬를 해당 지구에 설치하고 설치전후의 SS, T-N, T-P를 측정한 결과, 설치 후가 설치 전에 비해 각각 48.1%, 19.4%, 41.6% 감소하는 것으로 나타났다. 둘째, 개발된 물꼬의 인입구 담수위 조절판을 이용함으로써 영농작업에 필요한 담수심의 손쉬운 조절이 가능하였다. At the early stage of irrigation at paddy fields, the surface soil paddling causes the abnormally high concentration of turbid water. Turbid water containing excessive nutrients is discharged through outlets and/or cracked banks around paddy fields and causes the eutrophication problem in streams and lakes. Therefore, this study aimed at developing the drain-attached conduit with an opening/closing door which enables to control the ponding depth in paddy fields. The drain-attached conduit was installed in a paddy field (Hachang-ri, Pyeongtaek-si, Gyeonggi-do) and its capability of reducing sediment discharge was assessed. Water samples were taken the front and rear locations of the conduit over time and samples were analyzed for total suspended solids (SS), total nitrogen (T-N) and total phosphorus (T-P). The result showed that SS, T-N and T-P were reduced by 48.1, 19.4 and 41.6%, respectively. In addition, the control of opening/closing door was effective to manage the ponding depth depending upon the irrigation and field conditions.

소규모 하수처리시설에 의한 농가배출 오염저감에 관한 연구

이상봉 ( Sangbong Lee ),김민영 ( Minyoung Kim ),김승희 ( Seounghee Kim ),염성현 ( Sunghyun Yum ),김진오 ( Jinoh Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

농촌의 하수도 보급률은 약46%로 도시의 약 87%에 비해 현저히 낮으며 하수도가 보급된 지역에서도 처리시설의 운용에 많은 제약이 따른다. 이러한 원인으로서 농촌의 주거 밀도가 낮은 점과 농촌에 설치된 하수처리시설의 규모가 도시에 비해 작아 관리 인력의 상주가 어렵다는 점을 들 수 있다. 일반적으로 하수도가 보급되지 않은 농가에서는 오수 합병정화조 등을 설치하여 하수를 처리한 후 하천 등으로 배출하게 된다. 그러나 오수합병정화조를 통과한 최종 방류수의 BOD, COD, SS는 저하하지만 T-N, T-P는 저감하지 못하는 단점이 있다. 이러한 오염물질은 인근하천으로 유입되어 농촌 환경을 저해하고 농업용수원의 수질을 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 철 및 알루미늄의 전기화학적 석출방법을 활용한 소규모 공정을 적용함으로서 최종방류수 중의 T-N 및 T-P를 저감하고자 하였다. 철 및 알루미늄 석출 방식을 오수합병정화조 방류수에 적용한 결과, T-N 및 T-P가 각각 66.7%, 33.2%저감하는 것으로 나타났다. The supply ratio of rural sewer system is about 46% and this number is much lower than the urban sewage system(87%). In addition, much restriction in a sewer management system has been existed. It is caused by the low residential density in rural areas and a small-scale of sewer system installed in a rural area. This further leads to the reduction of permanent mangers of the sewer system. Wastewater discharged from a farmhouse is generally treated by a wastewater purifier in case of farmhouses with no sewer system established. However, wastewater discharged from a farmhouse through a wastewater purifier contains a substantial amount of total nitrogen(T-N) and total phosphorus(T-P), which is eventually discharged into neighboring streams and causes water pollution. This study was aimed at reduce pollutant (particularly, T-N and T-P) discharge from a farmhouse using iron and aluminium precipitation reactors. The study results showed that the reduction rates of T-N and T-P through reactors developed in this study were 66.7% and 33.2%, respectively.

비점오염원 저감을 위한 친환경침강제 활용 연구

김민영 ( Minyoung Kim ),이상봉 ( Sangbong Lee ),김승희 ( Seounghee Kim ),염성현 ( Sunghyun Yum ),김진오 ( Jinoh Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

이상기후에 따른 여름철 집중호우로 산사태 및 농경지의 토사유실이 크게 증가하여 농촌 수계의 오염(부영양화)을 유발하는 주요 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 농경지 발생 탁수를 응집제를 활용하여 저감시킴으로써, 지속가능하고 건강한 농촌수환경을 조성하고자 하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 2종의 친환경응집제와 1종의 복합응집제(폴리머+친환경 응집제)를 이용하여 탁도저감 효과를 분석하였다. 응집제의 종류 및 농도, 반응시간, 침전시간, 응집효과 등을 비교분석한 결과, 친환경응집제의 경우 복합응집제보다 효과가 훨씬 빠르고 좋았으며, 농도에 따른 효과를 분석해보았을 시 모두 10mg/L 이상의 농도에서는 큰 효과의 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다. 침강시험 후 상층수를 채취해서 부유물질(Suspended solids) 및 탁도를 측정해 본 결과, 전체적인 응집 및 침강효과가 좋은 친환경응집제에 비해 복합 응집제의 경우 더 나은 상층수 수질을 갖는 것으로 나타났다. 토양의 종류, 탁도, 수질항목(pH, EC, 유기물 등)에 따른 응집제의 탁도저감 효과는 다음 연구에서 다루어 질 예정이다. The objective of this research was to determine the feasibility of using a natural flocculant to control turbidity generated from agricultural lands during the heavy rain season. Two natural flocculants and one polymer-added natural flocculant were used in this study, and a series of lab tests was conducted in order to test their effectiveness for turbidity control and the environmental impacts of applying natural and semi-natural flocculants directly into a stream environment. No significant removal was obtained with flocculant doses up to 10mg/L under the conditions tested. This study showed the feasibility of natural flocculants to reduce turbidity in waters, and further study will be followed to determine the critical factor that determine the effectiveness of natural flocculants depending upon water quality parameters, for examples, pH, EC, organic matter, sediment type, degree of turbidity, and so on.

유채 재배지의 관행 배수대책에 관한 연구

이상봉 ( Sangbong Lee ),전종길 ( Jonggil Jeon ),김민영 ( Minyoung Kim ),염성현 ( Sunghyun Yum ),양선영 ( Sunyoung Yang ),이경도 ( Kyungdo Lee ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

최근 바이오디젤 원료로 이용 가능한 유채를 벼의 후작으로 논에서 재배하는 면적이 크게 증가하고 있다. 유채는 습해에 취약하기 때문에, 수분유지 기능적 특성을 가진 논에서 재배할 경우, 명거 및 암거의 설치 등 배수개량이 필요하다. 특히, 해안 근처 간척지 논의 경우에는 배수불량 및 동절기에 토양 염분 상승으로 인한 생육불량을 야기할 수 있다. 본 연구에서는 전북 부안, 전남 영광 일대의 유채 재배 논 관행 배수 실태를 조사하고 포장의 배수성이 유채 수량에 미치는 영향에 대해 조사하여 유채 재배 논의 배수개량 기술개발을 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다. 조사 결과는 다음과 같다. 유채 재배논의 배수는 주로 명거에 의존한 지표배수를 실시하고 있었으며, 암거 및 승수로 설치 포장은 없었다. 또한 명거 간격은 150~340cm로 지역별로 상이하게 나타나 토성 및 면적을 고려한 적정 규격은 없었다. 생육기간 전반에 걸친 토양수분변화와 수량과의 관계를 조사한 결과, 배수 양호한 포장이 불량한 포장에 비해 평균 2.7배 높은 수량을 보였다. The growth of rapeseed for bio-diesel material has been receiving much attention. However, since rapeseed is vulnerable to humidity, when it is grown in paddy fields which functions to maintain a high level of moisture, it is necessary to establish open and closed conduits. Particularly, reclaimed paddy fields nearby the coast, the rapeseed growth becomes poor due to poor drainage conditions and the high soil salinity level during the winter. This study aimed at investigating the conventional drainage condition of paddy fields in Buan, Jeonbuk and Youngguang, Jeonnam. In addition, the response of rapeseed yield on a type of drainage was also studied. The findings of this study were used for the fundamental database to develop drainage improvement technologies for rapeseed growing paddy fields. Some of main findings of this study are as follow: the drainage in rapeseed growing paddies was usually performed using the open conduits, there were no closed conduits and intercepting drain canals installed. In addition, the interval of open conduits ranged from 150 to 340cm, which clearly showed the regional differences. There was no standard considering soil characteristics and areas. Throughout the growing season, the changes of soil moisture contents and rapeseed yields were investigated and the yield in paddies with good drainage condition was 2.7 times better than the ones in paddies with poor drainage condition.

비닐하우스 조리개의 미끄럼 및 인장 강도 분석

송호성 ( Hosung Song ),임성윤 ( Seong-yun Lim ),윤남규 ( Nam-kyu Yun ),염성현 ( Sunghyun Yum ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

국가재난정보센터의 재난통계에 따르면 2005년부터 2014년까지 대설과 강풍으로 인한 비닐하우스의 피해면적은 2585 ha, 총 피해액은 1913억 원에 달한다. 비닐하우스가 구조적인 성능을 만족하기 위해서는 교차부의 결합력이 중요한 역할을 하게 된다. 그런데 비닐하우스 골조의 주를 이루는 서까래의 경우 주로 원형강관을 이용하기 때문에 그 접합방식이 각형강관에 비해 어렵고, 취약한 접합방식으로 인해 대설이나 강풍 등에 저항하는 구조성능을 확보하지 못하는 경우가 많다. 최근 비닐하우스 등 온실은 시공에 있어서의 경제성, 작물 생산성 향상 및 온실 자체의 내구성 증대를 목적으로 더 넓고 높은 장경간의 구조시스템으로 개발되고 있다. 그러나 비닐하우스 경간의 장대화는 필연적으로 부재의 크기나 길이의 증가를 수반하며, 적설하중이나 풍하중으로 인해 접합부의 응력 또한 증가하게 된다. 비닐하우스 교차결합부에 주로 사용되는 조리개는 전체 온실구조의 강도적인 측면에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 또한 결속조리개는 특성상 많은 양이 사용되기 때문에 조립과 해체 등 시공의 용이성과 설계하중에 충분히 저항할 수 있는 소요강도의 확보뿐만 아니라 경제적인 측면도 함께 고려되어야 한다. 본 연구에서는 기존의 파이프 결속조리개에 대한 인장 및 미끄럼 실험을 수행한 결과들을 분석하여, 조리개의 종류나 형상 등이 인장 및 미끄럼 하중에 저항할 수 있는 강도와의 관계 및 특성 등을 비교하였다.

관개기 초기 논 토사유출 저감에 관한 기초 연구

이상봉 ( Sangbong Lee ),전종길 ( Jonggil Jeon ),김민영 ( Minyoung Kim ),염성현 ( Sunghyun Yum ),문종필 ( Jongpil Moon ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

관개기 초기에는 써레질 등에 의해 고농도의 탁수가 발생하며, 이러한 탁수는 배수구나 균열된 논둑을 통해 배수로로 유출된다. 탁수의 유출은 토양뿐 아니라 토양 속의 비료성분을 포함하기 때문에 양분유실 및 2차적인 환경오염을 유발하며 배수로 토사 퇴적의 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 평택시 해창리 지구의 관개기 초기 포장단위 토사유출량을 측정함과 동시에, 활성탄을 이용하는 토사유출 저감형 배수물꼬를 개발ㆍ시험하였다. 설계된 배수물꼬를 현장에 설치하고 현장 성능 실험한 결과 다음과 같은 사실을 알 수 있었다. 첫째, 해당 지구에서는 관개기 초기에 33.6~101.2kg의 포장단위 토사유출이 발생하는 것을 알 수 있었으며, 둘째, 써레질 담수심이 클수록, 써레질 시간이 길수록 토사유출이 많은 것으로 나타났다. 마지막으로, 개발된 토사유출 저감형 배수물꼬를 해당 지구에 설치한 경우, 관개기 초기의 SS 및 T-N배출이 각각 71%와 32%저감되는 것을 알 수 있었다. The occurrence of abnormally high concentration of turbid water is caused by surface soil puddling at the early stage of irrigation. This turbid water discharged through an outlet and/or cracked bank around a rice field contains excessive nutrients and this causes the eutrophication in streams/lakes. The purpose of this study was to estimate the amount of suspended sediment from a paddy field located at Haechang-ri, Pyeongtaek-si, Gyeonggi-do. In addition, this study developed the sediment reducer using activated carbon and the field evaluation of this product was conducted at the same fields. The main findings of this study were: 1) the amount of suspended sediment from the investigation areas ranged from 33.6 to 101.2kg, 2) As the water depth for puddling increases and puddling work takes longer time, the amount of sediment discharged was increased, and 3) the reductions in suspended sediment(SS) and total nitrogen(T-N) by the sediment reducer obtained the desired effect amount of suspended sediment(SS) and the concentration of total nitrogen(T-N) were reduced about 71% and 32% for suspended sediment and total nitrogen.