돈사 복합 악취 농도 예측 및 확산 특성 분석 모델 개발 = Development of concentration prediction and dispersion analysis model of complex odor in pig house

국문 초록 (Abstract)

인당 육류 소비량이 증가함에 따라 국내 축산업 규모는 2010년부터 연평균 2.3% 증가해 2021년 기준 24조 5,748억원으로 농림업 생산액의 약 40% 비중을 차지한다. 이에 따라 대형화·밀집화된 축산시설의 가축 분뇨 발생량이 증가하였다. 축사에서 배출되는 분뇨는 축산악취로 직결되어 최근 귀농·귀촌 인구 증가 및 신도시 개발, 주거시설과의 거리 감소 등에 의한 축산시설 인근 악취 민원이 급증하고 있다. 2005년 시행된 악취방지법은 악취 배출 허용 기준을 측정하기 위해 현장에서 채취한 시료를 무취공기로 단계적으로 희석하여 악취의 정도를 정량적으로 판단하는 공기 희석 관능법과 현장에서 검지관 및 악취 감지 센서 등을 통해 직접 측정하는 기기분석법을 제시하고 있다. 공기 희석 관능법은 관능 평가를 수행하고, 패널들의 전문성이 요구되어 주관적이며, 기기분석법은 현장실험을 진행하여 시간과 노동력이 감수되고, 측정할 수 있는 악취원의 종류에 한계가 존재한다. 축사에서 발생하는 악취의 경우 축사의 주요 악취 배출원인 가축 분뇨에서 발생하는 암모니아, 황화수소, VOC 등의 물질과 더불어 축사의 구조, 환기, 가축의 사육 정보, 내외부 기상이 복합적으로 작용하여 복합악취 농도를 결정한다. 현재까지 축산악취에 대해 수행된 국내외 연구는 대부분 축사 내부에서 발생하는 악취 및 단일가스 농도를 저감하기 위한 연구가 대부분이었으며, 축산 악취의 정량적 분석과 외부 확산 특성 분석에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 복합악취 농도에 영향을 미치는 인자를 규명하기 위해 현장실험과 선행 연구의 축사 정보, 가축 사육 정보, 기상 정보 등을 수집하여 기계학습 모델을 이용한 회귀 분석을 진행하였다. 여러 기계학습 회귀 분석 모델을 비교·분석하여 개발된 모델의 정확도를 개선하였다. 개발된 복합악취 농도 예측 기계학습 회귀 분석 모델을 입력값으로 활용하여 축사 인근에 확산되는 복합 악취 특성을 분석하였다. 대기 확산 모델을 이용하여 외부 기상과 지형을 고려한 축사 환경을 구현하고 악취 확산 특성에 영향을 주는 기상 인자에 따른 모델별 확산 모의 특성을 분석하였다.