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축산냄새 확산 평가 및 대책을 위한 수치 모델의 활용 원문보기

전원과 자원 = Rural resource, v.60 no.2, 2018년, pp.16 - 22  

홍세운 (오하이오주립대학교)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 본 소고에서는 축산냄새의 확산을 예측하는데 활용되고 있는 모델들을 간략히 소개하며, 향후 축산냄새에 의한 민원들에 대처하기 위한 모델 활용방안을 검토해보고자 한다.
  • 본 소고에서는 축산냄새의 확산을 예측하는데 활용되고 있는 수치 기법들과 모델, 프로그램들을 간략히 소개하였다. 축산냄새의 발생과 확산은 축종, 사육규모, 시설 형태, 사료, 분뇨처리방식, 계절 및 기상 조건, 주변 지형, 인근 주민의 분포 및 주민들의 냄새 민감도 등 다양한 요인에 따라 그 영향 정도와 범위가 달라진다.

가설 설정

  • 현재까지 축산냄새뿐만 아니라 다양한 오염물질의 대기 중 확산을 예측하기 위하여 가장 많이 사용된 모델은 가우시안 플륨 (Gaussian plume) 모델이다 (그림 2). 이 모델은 바람 조건이 시공간적으로 균일하고 일정한 정상상태에서 냄새 물질의 농도 분포가 통계학의 중심극한 정리에 따른 정규분포가 된다고 가정한다. 즉 냄새 발생원으로부터 바람 방향으로의 중심축에서는 냄새 농도가 가장 높고 측방향으로는 중심축으로부터의 거리에 따라 가우시안 분포로 농도가 감소하게 된다.
  • 이를 개선하기 위하여 비정상상태의 바람 환경에서 냄새 물질의 농도 분포를 예측할 수 있는 가우시안 퍼프 (Gaussian puff) 모델이 개발되었다 (그림 2). 이는 매 시간 (계산 시간 간격에 따라 분 또는 초) 발생원에서 냄새 물질을 포함한 하나의 공기덩어리 (puff)가 배출된다고 가정하고, 공기 덩어리의 위치와 크기를 시간에 따라 변화시킨다. 공기 덩어리의 위치는 바람장에서 라그랑지안 기법으로 추적할 수 있으며, 공기 덩어리의 크기는 분자확산과 난류확산에 의해 시간에 따라 커지는데 이때 확산률은 통계적인 측정값으로 추정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
축산냄새의 확산을 분석하기 위한 방법은 어떤 것이 있나? 축산냄새의 확산을 분석하기 위한 방법으로는 현장 측정 방법과 수치 모델을 활용한 시뮬레이션 방법이 있다. 현장 측정 방법은 직접 또는 간접 관능법과 일반적인 가스 센서 또는 일명 ‘전자코’라 불리는 공학 기술들을 이용하는 방법이 있다.
현장 측정 방법의 단점은 무엇인가? 현장 측정 방법은 직접 또는 간접 관능법과 일반적인 가스 센서 또는 일명 ‘전자코’라 불리는 공학 기술들을 이용하는 방법이 있다. 악취란 사람이 느끼는 불쾌감과 연관하여 인지적 관점에서 규정되므로, 가장 실질적인 데이터를 확보할 수 있는 장점이 있는 반면, 측정 시의 기상 환경 변화에 따라 분석 상의 문제가 있을 수 있으며 전반적으로 비용과 인력이 많이 소요되는 한계가 있다. 수치모델을 활용한 연구들은 인위적으로 다양한 기상 환경을 조성하고, 냄새 발생 조건을 조정하여 지형적 요건과 기상 변화에 대한 냄새의 확산을 모의하면서 현장 측정 상의 한계점 들을 잘 보완하고 있다.
수치모델을 활용한 연구의 장점은 무엇인가? 악취란 사람이 느끼는 불쾌감과 연관하여 인지적 관점에서 규정되므로, 가장 실질적인 데이터를 확보할 수 있는 장점이 있는 반면, 측정 시의 기상 환경 변화에 따라 분석 상의 문제가 있을 수 있으며 전반적으로 비용과 인력이 많이 소요되는 한계가 있다. 수치모델을 활용한 연구들은 인위적으로 다양한 기상 환경을 조성하고, 냄새 발생 조건을 조정하여 지형적 요건과 기상 변화에 대한 냄새의 확산을 모의하면서 현장 측정 상의 한계점 들을 잘 보완하고 있다. 하지만 냄새를 구성하는 가스의 성분들이 불명확하고 이들의 상호 작용에 따른 영향 및 확산메커니즘을 완전히 구현할 수는 없으므로 검증의 과정이 반드시 필요하며, 현장 측정 방법과 병행하여 연구하는 것이 중요하다.
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참고문헌 (4)

  1. Danuso, F., Rocca, A., et al., 2015. A software application for mapping livestock waste odour dispersion. Environmental Modelling & software 69: 175-186. 

    상세보기 crossref

  2. Guo, H ., Jacob s on, L .D., et al., 2004. Comparison of five models for setback distance determination from livestock sites. Canadian Biosystems Engineering 46: 617-625. 

  3. Hong, S., Lee, I., et al., 2011. CFD modelling of livestock odour dispersion over complex terrain, part II: Dispersion modelling, Biosystems Engineering 108: 265-279. 

    상세보기 crossref

  4. Peters, G., Murphy, K., et al., 2014. Improvement of odor assessment in a life cycle assessment framework. Proceedings of the 9th International Conference on Life Cycle Assessment in the Agri-Food Sector: 994-999. 

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