[논문]안개제거장치를 이용한 도심 저류지 시설에서의 안개 저감 효과 연구

이규홍; 이상우; 최준성; 이성균; 박지환; 박승희

doi:10.21729/ksds.2018.11.2.69

초록
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환경적인 영향에 대해 민감하게 발생하는 안개는 특정 지역/시간대를 예측하기 어려워 시민의 안전에 대한 위험성을 가진다. 따라서 기존의 소극적이고 수동적인 대응방안이 아닌 건조공기와 음이온 응결핵을 통해 안개입자를 직접적으로 제거할 수 있는 안개제거장치를 이용한 백연성 안개 저감 기술을 제안하고자 한다. 이에 본 연구에서는 저류지 환경에서 자주 발생하는 백연성 안개에 대하여 안개제거장치를 이용한 저감 효과를 확인하고 기온 환경에 따른 영향성을 분석하고자 실험적 검증을 수행하였다. 동일한 환경 조건에서 100 m 거리에 위치한 표지판을 설치하여 가시거리를 비교하였다. 그 결과 30초 이내에 100 m 이상의 가시거리를 확보 가능하였으며 이것으로 안개저감효과가 효과적임을 확인할 수 있었다. 또한 기온 환경에 따라 온도가 낮을수록 백연성 안개가 크게 발생하였으나 기온 환경별 백연성 안개의 저감효과에 대한 영향성은 미미한 것을 확인하였다. 본 실험을 통해 안개제거장치를 이용하여 저류지환경에서 발생된 백연성 안개에 대한 저감 효과를 검증할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Fog to which environmental impacts are sensitive has a danger to the safety of citizens due to the difficulty in predicting the specific area/time zone. Therefore, we propose a white smoke fog reduction technique using a fog removal device that can remove fog particles directly through dry air and a...

Fog to which environmental impacts are sensitive has a danger to the safety of citizens due to the difficulty in predicting the specific area/time zone. Therefore, we propose a white smoke fog reduction technique using a fog removal device that can remove fog particles directly through dry air and anionic condensation nucleus instead of conventional passive countermeasures. In this study, to verify the effect of reducing fog and the effect of temperature on the white smoke fog which is frequently occurred in the detention basin. As a result, the visible distance of 100m or more was secured within 30 seconds, and it was confirmed that the fog reduction effect is more effective. Also, the lower the temperature, the larger the amount of white smoke fog was. However, the effect of reducing the white smoke fog by temperature was insignificant. Through this experiment, it was possible to verify the reduction effect of the white smoke fog generated in the detention basin through fog removal device.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Death rate of traffic accident by weather type (2012~2014, Road Traffic Authority)
그림 Fig. 2. The principle of fog removal
그림 Fig. 3. The mimetic diagram of fog removal device
그림 Fig. 4. Examples of fog removal area modeling for the device
그림 Fig. 5. The site of white smoke fog generation – detention basin
그림 Fig. 6. Test set-up
그림 Fig. 7. The amount of white smoke fog according to temperature
표 Table 1. Specification of fog removal device
표 Table 2. Comparison of before and after operation for blower/full systems of fog removal device
그림 Fig. 8. A example of quantitaive evaluation index using image processing
표 Table 3. Reduction effect of white smoke fog by temperature when using 75kW fog removal device

AI 본문요약
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문제 정의

, 2017). 그리고 이를 통해 백연성 안개가 빈번하게 발생되는 도심 저류지 환경에서 성능을 검증하고자 하였다. 또한 4 ºC, -2 ºC, -9 ºC 상태에서 백연성 안개의 양을 확인하고, 동일한 조건에서 온도에 따른 안개제거장치의 저감효과에 대한 영향성을 분석하고자 하였다.
기온 환경에 따라 발생된 백연성 안개의 양을 비교하고, 온도에 따라 75kW급의 안개저감장치를 이용하여 안개의 저감 효과를 확인하고자 하였다. 이에 기온 조건은 4 ºC, -2ºC, 9ºC의 환경에서 실험을 계획하였다.
다음 실험은 기온 환경에 따른 안개저감장치의 저감효과에 대한 영향성을 분석하고자 수행하였다.
따라서 본 논문은 다양한 안개 유형에도 적용이 가능한 건조공기 및 음이온 응결핵을 이용한 안개저감장치를 개발 하였다(Lee et al., 2017). 그리고 이를 통해 백연성 안개가 빈번하게 발생되는 도심 저류지 환경에서 성능을 검증하고자 하였다.
또한 4 ºC, -2 ºC, -9 ºC 상태에서 백연성 안개의 양을 확인하고, 동일한 조건에서 온도에 따른 안개제거장치의 저감효과에 대한 영향성을 분석하고자 하였다.
본 실험은 개발된 안개제거장치의 성능을 정성적으로 분석하고자 한다. 이에 실험방법은 Fig.
본 연구에서는 도심 저류지 환경에서 발생하는 백연성 안개에 대한 저감 효과를 확인하기 위해 안개제거물질인 건조공기와 음이온 응결핵을 이용한 안개제거장치를 개발 하였다또한 기온 환경에 따른 저감효과의 영향성을 분석하고자 실험적 검증을 수행하였으며 다음과 같은 사실을 확인 하였다.
본 연구에서는 도심 저류지 환경에서 백연성 안개를 저감시키고자 건조공기 및 음이온 응결핵을 이용한 안개제거 장치를 개발하였다. 장치는 Fig.
본 장에서는 안개의 생성원리 및 종류와 안개를 저감시키기 위해 적용된 안개제거장치 내 안개제거물질인 건조공기와 음이온 응결핵을 이용한 안개 제거원리에 대해 소개 하고자 한다(Lutgens Tarbuck, 2009).

가설 설정

두 번째, 기온의 냉각에 의해 형성되는 안개이다. 이때의 안개의 종류는 지표 및 지표 부근 공기의 복사 냉각에 의해 생성되는 복사안개, 따뜻하고 습한 공기가 찬 지면으로 이동하면서 냉각되어 형성하는 이류안개와 습한 공기가 산의 경사면을 따라 상승해 올라갈 때 공기가 냉각되어 형성하는 활승안개가 있다.

제안 방법

이에 기온 조건은 4 ºC, -2ºC, 9ºC의 환경에서 실험을 계획하였다. 또한 앞선 실험과 동일하게 송풍기만 가동할 경우와 전체 시스템을 가동할 경우로 나누어 가동전후에 대하여 실험을 수행하였다. 우선, Fig.
본 실험 장치를 이용하여 안개제거물질인 음이온 응결핵과 건조공기를 이용한 안개저감효과를 확인하기 위해 송풍기만 가동할 경우와 전체 시스템을 가동할 경우로 나누어 실험을 진행하였다. 이때, 송풍기만 가동할 경우에는 음이온 및 건조공기가 발생하지 않음을 확인하였고, 이를 통해 전체시스템의 가동전후에 대한 백연성 안개 저감 성능실험을 수행하였다.
본 실험 장치를 이용하여 안개제거물질인 음이온 응결핵과 건조공기를 이용한 안개저감효과를 확인하기 위해 송풍기만 가동할 경우와 전체 시스템을 가동할 경우로 나누어 실험을 진행하였다. 이때, 송풍기만 가동할 경우에는 음이온 및 건조공기가 발생하지 않음을 확인하였고, 이를 통해 전체시스템의 가동전후에 대한 백연성 안개 저감 성능실험을 수행하였다.
이에 기온 조건은 4 ºC, -2ºC, 9ºC의 환경에서 실험을 계획하였다.
본 실험은 개발된 안개제거장치의 성능을 정성적으로 분석하고자 한다. 이에 실험방법은 Fig. 6과 같이 100 m 거리에 표지판을 설치한 뒤 가동전후의 식별여부를 확인하였다.

대상 데이터

또한, 개발된 안개제거장치 중 음이온 발생량이 가장 많은전력소비량 75 kW급의 안개제거장치를 선정하였으며, 사양은 Table 1과 같다.
3과 같이 연료탱크, 송풍기, 열풍기 및 음이온 발생기, 전장제어로 구성된다. 본 장치의 구동방식은 전기식이며, 성능 목표는 시정거리 100 m이상 이다. 또한 초기방출습도는 40%, 방출 음이온수는 백만개 이상으로 설정하였다.
안개제거장치의 성능을 확인하기 위한 실험은 Fig. 5와같이 안개가 집중적으로 누적되는 지역인 경기도 파주시 만우천 인근 저류지 시설에서 진행되었다.

성능/효과

1) 안개제거장치 내 송풍기만 가동할 경우에는 안개 저감 효과는 미미하였으나, 전체 시스템을 가동할 경우에는 18 초 경과 후 100 m이상의 가시거리를 확보하는 것이 가능하였다.
2) 기온 환경에 따라 온도가 낮을수록 백연성 안개량은 크게 발생하였으나 기온 환경에 따른 백연성 안개의 저감 효과에 대한 영향성은 미미했다.
본 실험을 수행한 결과, Table 3을 통해 현장 기온 환경별로 높은 온도에 비해 낮은 온도에서 백연성 안개가 더 크게 발생함을 알 수 있었으나, 기온 환경에 따라 백연성 안개의 저감효과에 대한 영향성은 크지 않음을 확인할 수 있었다.
실험 결과, Table 2와 같이 안개제거장치의 저감 성능을 확인할 수 있었다. 음이온 응결핵과 초저습도 공기의 저감 효과를 확인하기 위해 시스템의 송풍기만 가동한 경우, 30초간의 가동 시간 동안 100 m 표지판의 육안식별이 불가능함을 확인할 수 있었다. 이에 반해 전체 시스템 가동한 경우에는 18초일 때 100 m 표지판의 식별이 가능함을 확인할 수 있어 음이온 음결핵과 건조공기의 안개 저감에 대한 효과를 확인할 수 있었다.
음이온 응결핵과 초저습도 공기의 저감 효과를 확인하기 위해 시스템의 송풍기만 가동한 경우, 30초간의 가동 시간 동안 100 m 표지판의 육안식별이 불가능함을 확인할 수 있었다. 이에 반해 전체 시스템 가동한 경우에는 18초일 때 100 m 표지판의 식별이 가능함을 확인할 수 있어 음이온 음결핵과 건조공기의 안개 저감에 대한 효과를 확인할 수 있었다.
이에 본 시스템을 통해 백연성 물안개의 저감효과는 어떠한 온도 환경에서도 안정적임을 확인할 수 있었다.
이에 위 사실들을 근거로 안개제거장치를 통해 도심 저류지환경에서 발생된 백연성 안개에 대한 저감 효과를 검증할 수 있었다. 추후 안개가 쉽게 발생할 수 있는 지역에 적용가능성을 높이기 위해 다양한 유형의 안개에 대한 안개제거장치의 성능을 검증하고, Fig.

후속연구

또한 초기방출습도는 40%, 방출 음이온수는 백만개 이상으로 설정하였다. 작동원리에 따라 일정 간격으로 여러 대를 병렬 설치가 가능하기 때문에 더 넓은 범위의 시정 거리 확보가 가능할 것으로 판단된다. Fig.
이에 위 사실들을 근거로 안개제거장치를 통해 도심 저류지환경에서 발생된 백연성 안개에 대한 저감 효과를 검증할 수 있었다. 추후 안개가 쉽게 발생할 수 있는 지역에 적용가능성을 높이기 위해 다양한 유형의 안개에 대한 안개제거장치의 성능을 검증하고, Fig. 8과 같이 획득한 정보에 대한 이미지 프로세싱을 통해 픽셀별 RGB값의 속성을 취득하여 정량적 평가지표를 구축하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공기가 과포화되는 요인에 따라 구분되는 안개의 종류는?	이렇게 두가지 요인에 따라 안개의 종류도 구분하게 된다. 첫 번째, 수증기 공급이 활발하여 증발에 의해 형성되는 안개이다. 이 요인에 의해 발생한 안개의 종류는 찬 공기가 따뜻한 수면으로 이동할 때 생기는 안개인 증발 안개와 온난·한랭 전선 구름에 의해 떨어지는 비가 아래의 차가운 공기가 이슬점에 근접하여 발생하는 전선안개가 있다. 두 번째, 기온의 냉각에 의해 형성되는 안개이다. 이때의 안개의 종류는 지표 및 지표 부근 공기의 복사 냉각에 의해 생성되는 복사안개, 따뜻하고 습한 공기가 찬 지면으로 이동하면서 냉각되어 형성하는 이류안개와 습한 공기가 산의 경사면을 따라 상승해 올라갈 때 공기가 냉각되어 형성하는 활승안개가 있다.
	안개가 발생하는 특정 지역 및 특정 시간대를 예측하기 어려운 이유는?	안개의 특성상 공기와 지표 사이 기상·지형 조건 및 상공의 바람 상태 등의 환경적인 영향에 민감하여 발생하는 특정 지역 및 특정 시간대를 예측하기가 어렵다. 특히, 기후변화에 의해 도시열섬 현상이 증가함에 따라 도시지역에서의 안개 발생은 보다 잦아지고 있으며, 하천과 저수지 등의 넓은 개방수면에 위치한 지역 인근에서는 더욱 자주 발생한다.
	안개 발생에 대한 사후대책의 목적은?	현재 기존의 안개발생에 따른 대응방안은 크게 사전대책과 사후대책으로 구분되어진다. 사전대책은 보통 각종 관리구간의 지정과 안전시설의 설치 등으로 이루어지고 있으며, 사후대책은 점멸등, 도로전광표지(VMS), 방무벽등의 선형안내 및 정보제공 목적으로 마련되어 있다. 그러나 기존 안개 발생시 대응방안은 통제와 안내, 정보전달 등으로 한정적이며 소극적이고 수동적인 방법이다.

참고문헌 (4)

Lutgens Tarbuck (2009). THE Atmosphere 10th EDITION, Sigmapress, pp. 163-175.
Kim, J. W., Lee, S. B., and Oh, S. O. (2005). A Study on the Augmentation of Safety in the Road of Frequent Foggy Area. Conference of Korean Society of Civil Engineers. pp. 4198-4201.
Lee, K. S., Kim, S. J., Lee, J. S., and Sung, W. K. (2017). Introduction of Development of counter-fog system to assure over 100 m visibility distance of bridge. Conference of Korean Society of Civil Engineers. pp. 1405-1406.
Lee, K.-H., Yi, W.-H., and Yang, W.-J. (2016). A Study on Risk Analysis of Social Disaster. Journal of Korean Society of Disaster & Security. Vol. 9. No. 2. pp. 15-21.

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