CFD 시뮬레이션을 이용한 시설원예단지 여름철 외부 열환경 특성 및 개선방안

손진관,공민재,최덕규,강동현,박민정,윤성욱,이승철,이시영,Son, Jin-Kwan,Kong, Min-Jae,Choi, Deuggyu,Kang, Dong-Hyeon,Park, Min-Jung,Yun, Sung-Wook,Lee, Seungchul,Lee, Si-Young 한국농촌계획학회 2018 농촌계획 Vol.24 No.3

Agricultural or rural landscape provides various ecosystem services. However, the ecosystem services function is declining due to various environmental problems such as climate change, land use change, stream intensification, non-point pollution and garbage. The A1B scenario predicts that the mean air temperature of South Korea will rise $3.8^{\circ}C$ degrees celsius in 2100. Agricultural sector is very vulnerable to climate change, so it must be thoroughly predicted and managed. In Korea, the facility horticulture complex is 54,051ha in 2016 and is the 3rd largest in the world(MAFRA, 2014). Facilities of horticultural complexes are reported to cause problems such as groundwater decrease, vegetation and insects diversity reduction, landscapes damage and garbage increase, compared with the existing land use paddy fields. Heat island phenomenon associated with climate change is also accelerated by the high heat absorption of horticultural sites. Therefore, we analyzed the heat island phenomenon occurring in the facility of horticultural complex in Korea. As an improvement measurement, I examined how much air temperature is reduced by putting the channel and the open space. In the case of the Buyeo area, the Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation was analyzed for the average summer temperature distribution in the current land use mode at $38.9^{\circ}C$. As an improvement measurement, CFD simulation after 10% of 6m water channel was found to have an effect of lowering the summer temperature of about $2.7^{\circ}C$ compared with the present average of $36.2^{\circ}C$. In addition, CFD simulations after analyzing 10% of the open space were analyzed at $34.7^{\circ}C$, which is $4.2^{\circ}C$ lower than the present. For the Jinju area, CFD simulations were analyzed for the average temperature of summer at $37.8^{\circ}C$ in the present land use pattern. As an improvement measure, CFD simulations after 10% of 6m water channel were found to have an effect of lowering the summer temperature of about $2.6^{\circ}C$ compared to the current average of $35.2^{\circ}C$. In addition, CFD simulations after analyzing 10% of the open space were analyzed at $33.9^{\circ}C$, which is $3.9^{\circ}C$ lower than the present. It can be said that the effect of summer temperature drop in open space and waterway has been proven. The results of this study are expected to be reflected in sustainable agriculture land use and used as basic data for government - level policy in land use planning for climate change.

시설원예 배출 배액의 수질환경 평가 및 정화 부하량 산정

손진관,최덕규,공민재,윤성욱,박민정,강동현,Son, Jinkwan,Choi, Dekkyu,Kong, Minjae,Yun, Sungwook,Park, Minjung,Kang, Donghyeon 한국환경과학회 2019 한국환경과학회지 Vol.28 No.12

Korea's protected horticulture is rapidly increasing in scale due to various advantages such as year-round harvesting, labor savings through automation and shortened culture period, and greater income generation. This study was conducted to investigate the impact of protected horticulture on water quality. The results of this study are expected to provide basic data contributing to improvements towards sustainable agriculture and eco-friendly design of protected horticulture complex. The average T-N and T-P loads from vinyl greenhouses were 286.55± 143.98 mg/L and 59.14±13.77 mg/L, respectively and those from glass greenhouses 380.68 ± 150.41 mg/L and 61.85±20.72 mg/L. The annual discharge of wastewater derived from the monthly discharge from the horticulture greenhouses were estimated at 2597 ton/ha, with the annual phosphorus load amounting to 155.3 kg/ha. The average T-N and T-P loads in the tested greenhouse effluents were in excess of 8.3- and 13.5-fold the standards for the Korean wastewater plant effluent. The waste nutrient solution discharged from a protected horticulture complex can cause water contamination. Therefore, there is a need to conduct follow-up research using a water purification system or a trench method to develop a eco-friendly protected horticulture complex for sustainable agriculture.

시설원예단지와 논의 지하수 생태계서비스 가치 비교 분석

손진관,최덕규,이시영,강동현,박민정,윤성욱,김남춘,공민재,Son, Jinkwan,Choi, Deuggyu,Lee, Siyoung,Kang, Donghyun,Park, Minjung,Yun, Sungwook,Kim, Namchoon,Kong, Minjae 한국농촌계획학회 2018 농촌계획 Vol.24 No.2

Protected horticultural complexes would increase crop productivity but would adversely affect the groundwater recharge function in the area because the impervious area would increase. Further, they would limit the movement of living beings, affecting biodiversity. Therefore, this study evaluated the groundwater ecosystem services provided by protected horticultural complexes in terms of consistent utilization of water. The estimated amounts of groundwater loss obtained through quantitative assessment of groundwater infiltration showed that a higher impervious area results in higher losses. We, therefore, predict a much higher loss if similar changes in land use are realized on a nationwide scale. A plan to promote groundwater recharge in impervious areas is actively being discussed for urban areas; however, this plan is not yet applicable to farming areas. We consider it is essential to develop groundwater infiltration facilities for horticultural complexes, infiltration trenches, permeable pavements, surface water storage facilities, water purification facilities, etc. Further research and development of groundwater infiltration facilities is important for consistent utilization of water and the improvement of ecosystem services.

농촌지역 시설원예단지 경관선호도 분석 연구 - 한국, 네덜란드, 일본을 대상으로 -

손진관,공민재,신민지,신지훈,강동현,윤성욱,이시영,Son, Jinkwan,Kong, Minjae,Shin, Minji,Shin, Jihoon,Kang, Donghyeon,Yun, Sungwook,Lee, Siyoung 한국농촌계획학회 2017 농촌계획 Vol.23 No.4

Humans are provided with a wide range of public benefits from ecosystems and agricultural ecosystems. But the establishment of the horticulture complex is a space that hampers the public ecosystem. Therefore, we have evaluated the creating landscape function of the horticulture complex and found improvement. A total of 20 landscape slides were used for the study. Korea-paddy field, Korea-vinyl greenhouse, Korea-glass greenhouse, Japan-vinyl greenhouse and Netherlands-glass greenhouse were selected as 4 slides. The evaluation used the AHP method and 10 adjectives Likert which compares 20 landscape slides. Four Korea-paddy fields were rated highly positive images. All 10 adjectives can be selected as representative images of production scenes. In most adjectives, four scenes of KVG1, KVG2, KVG3 and KVG4, which are the Korea-greenhouse scenes, were evaluated as negative images. Netherlands and Korea-glass greenhouse scenes and Japan-vinyl greenhouse scenes were generally positive images. In conclusion, it is confirmed that glass greenhouse scenery is higher than vinyl greenhouse scenery. And Japan and Netherlands scenery are higher and better than Korea. Therefore, JVG1 in Japan and NGG3 in the Netherlands were proposed to be set as landscape improvement targets.

시설원예 배액 재사용을 위한 병원종 분석과 배출 저감 방안

손진관(Jinkwan Son),박민정(Minjung Park),강태경(Taegyoung Kang),윤성욱(Sungwook Yun) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.11

농촌지역 소택형습지의 생육환경에 따른 저서성대형무척추동물 군집 특성

손진관 ( Jin Kwan Son ),김남춘 ( Nam Choon Kim ),김미희 ( Mi Heui Kim ),강방훈 ( Bang Hun Kang ) 한국환경복원기술학회(구 한국환경복원녹화기술학회) 2012 한국환경복원기술학회지 Vol.15 No.5

APV-I 급 KASS 통합운영국 및 통신네트워크 설계 현황

손진관(Son, Jin gwan),최철희(Choi,Chulhee),최광식(Choi, Kwang sik),홍운기(Hong, Woonki),이은성(Lee, Eunsung) 한국항공우주연구원 2020 항공우주산업기술동향 Vol.18 No.2

SBAS (위성기반 보강항법 시스템)는 국제민간항공기구가 국제표준으로 정한 GEO (정지궤도) 위성을 통해 GNSS 신호의 보정 정보와 무결성 정보를 제공하는 시스템이다. KASS는 한국형 SBAS로 주요 목적은 항공기에 APV-I급 서비스를 제공하는 것이다. 항우연은 현재 KASS 프로젝트를 수행하고 있다. 본 논문은 KASS 요구사항을 기반으로 KASS 시스템의 통합운영국 및 통신네트워크의 시스템 설계 및 설계 현황에 대하여 설명한다. SBAS (Satellite Based Augmentation System) is provide correction information and integrity information of GNSS (Global Navigation Satellite System) signal through GEO (Geostationary Orbit) Satellite, and it has been designated as international standard by ICAO (International Civil Aviation Organization). KASS (Korea Augmentation Satellite System) is Korean SBAS. The main purpose of KASS is to provide the APV-I service, KARI (Korea Aerospace Research Institute) is carrying out a KASS project. In this paper, described design and design status of KCS (KASS Control Station) and communication network system, which are based on KASS requirements.

제2분과 : 식물상 및 식생관리 ; 연못형습지의 식생다양성 환경요인 분석을 위한 변수설정 연구

손진관 ( Jin Kwan Son ),김남춘 ( Nam Choon Kim ),강방훈 ( Bang Hun Kang ),공민재,이시영 ( Si Young Lee ),강동현 ( Dong Hyun Kang ) 한국환경생태학회 2014 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2014 No.1

연못형습지는 국가 생물다양성 확보를 위한 중요한 역할을 할 뿐 아니라 다양한 습지의 기능을 수행 할 수 있는 농업경관의 중요한 자원으로 홍수조절, 지하수보충, 제방안정화, 영양물질 침전 및 이동, 수질 정화, 생물다양성, 제품생산, 문화보전, 레크레이션, 기후완화 등 다양한 생태계서비스 기능을 제공하는 것으로 알려져 있다(Ramsar, 2014). 하지만 연못형습지는 최근 활용기능이 축소되고 인식의 부족으로 매립, 방치되고 관리부실로 토양 및 수자원의 오염, 외래종의 유입이 확산되어 보전가치 제시와 복원방향의 수립이 필요하다(강방훈 등, 2010). 습지의 생물적 기능으로는 식생, 저서성 대형무척추동물, 어류 및 양서파충류, 조류, 포유류 및 기타 야생동물의 서식처, 산란처, 휴식처 등을들 수 있으며, 이러한 습지의 생물적 기능으로 인해 생물다 양성의 가치가 인정 된 다고 할 수 있다(Cylinder et al. , 1995; CERES, 1998; 김귀곤, 2003). 식생의 경우 식물의 생활사 및 생태적 특성을 이해하는 것이 매우 중요한 것으로 알려져 있다(Middleton, 1999). 따라서 본 연구에서는 농촌경관 내 연못형습지의 식생특성을 알아보고, 향후 식생다양성에 영향을 미치는 생육환경 인자를 분석, 도출하기 위한 연못형습지 식생의 주요 변수 도출에 목적이 있다. 이러한 연구를 통해 무분별한 매립으로 감소하고 있는 농촌경관 내 연못형습지의 생물다양성 증진 방안, 평가체계구축 및 대체서식처 조성 등의 기초자료로 제공하고자 한다. 본 연구의 공간적 범위는 농촌지역 내 분포가 높은 연못형습지(Pond)로 한정하였으며(Ramsar, 2006), 선행연구의 조사결과를 바탕으로 가옥, 논, 밭, 산 유형으로 구분하여 유형별 10개소씩 선정하였다. 연구대상지의 식생조사는 2011년 5월과 9월에 2회에 걸쳐 실시하였으며, 학명과 동정은 이창복(1993, 2006)과 이영노(1996, 2006)의 식물도감을 활용하였다. 생활형(Life form)은 Raunkiær(1934)의 기준으로 Nanophanerophytes(미소지상식물), Geophytes(지중식물), Therophytes(일년생식물), Hydrophytes(수생식물), Megaphanerophytes(대형지상식물), Chamaephytes(지표식물), Hemicryptophytes(반지중식물) 등으로 분류하였다. 귀화식물은 이유미 등(2011)가 분류한 321종류(Taxa)을 대상으로 분석하고 귀화율(沼田 眞, 1996)과 도시화지수(UI : 임양재와 전의식, 1980)를 산출하였다. 분석결과는 유형별 차이인 일원배치분산분석(One-way ANOVA)과 평균간 비교(Dunkan’s)를 실시하여 알아보았으며, 모든 통계적 검증은 SPSS 17. 0를 이용하였다. 전체 조사대상지에서 조사시기별 출현한 식물상은 5월의조사에서 92과 220속 226종 36변종 2품종 1아종으로 305종류가 출현하였으며, 9월의 조사에서 95과 236속 273종 41변종 4품종 1아종으로 319종류가 출현 하여 연간 전체대상지에서 출현한 전체의 식물상은 총 108과 309속 392종59변종 5품종 1아종으로 총 457종류가 확인되었다. 40개연구대상지 전체의 평균 출현 종은 5월에 22. 25과 36. 38종류, 9월에 21. 95과 39. 58종류로 조사기간 전체의 대상지별 출현 종은 31. 13과 61. 23종류가 확인되어 9월 조사에서 5월 조사보다 약 17종류 정도가 더 많이 출현하는 것으로 조사되었다. 연구대상지 전체에서 출현한 과별분포는 국화과가 53종류(11. 6%), 벼과가 46종류(10. 1%)로 5월과 9월 조사모두 유사한 수준으로 조사되었으며, 콩과, 장미과, 사초과, 마디풀과, 백합과, 석죽과, 꿀풀과 등의 순으로 출현율을 나타냈다. 연구대상지 40개소 전체의 평균 생활형 출현은 Megaphanerophytes 5. 95종류, Nanophanerophytes 5. 50종류, Geophytes 4. 80종류, Chamaephytes 0. 98종류, Hemicryptophytes 17. 35종류, Therophytes 22. 30종류, Hydrophytes 4. 35종류로 일년생식물이 가장 많은 비율을 보였으며, 지표식물이 가장 작은 출현을 나타내고 있다. 연구대상지 유형별로 살펴보면 House유형은 대형지상식물과 반지중식물이 다른 유형에 비해 높은 출현을 보인반면 지중식물과 수생식물의 출현은 낮게 분석되었다. Paddy유형은 대형지상식물과 미소지상식물의 비율은 가장 낮았으며, 수생식물의 비율은 반대로 가장 높았다. Upland유형은 일년생식물이 평균 25. 20종류로 가장 높았으며, Mountain유형은 미소지상식물이 9. 30종류로 가장 높게 나타났다. 연구대 상지 전체에서 출현한 귀화식물은 5월에 14과 28속 32종 1변종으로 33종류, 9월에 11과 30속 33종 1변종으로 34종류가 확인되어 조사기간 전체동안 14과 39속 44종 2변종으로 총 46종류가 확인되었다. 연구대상지 40곳에서 평균적으로 출현한 귀화식물 수는 5월에 4. 40±2. 43종류, 9월에5. 08±2. 82종류로 전체 연구기간 동안 7. 70±3. 33종류 정도가 출현하는 것으로 분석되었다. 연구대상지 유형별로는 5월, 9월 모두 mountain유형이 낮은 귀화식물 비율로 귀화율과 도시화 지수 모두 가장 낮게 분석되었고 9월의 경우를 살펴보면 House유형과 Upland유형이 높은 귀화식물 출현 양상을 보이고 있다. 식생다양성에 영향을 미치는 생육환경 지표를 도출하기 위하여 식생의 종 다양성 특성을 알아본 결과 종속변수로사용 될 지표는 5월, 9월, 전체의 식생종수, 출현빈도가 높았던 벼과 국화과 등의 과별 분류군 수, 생활형 분류군 수, 귀화식물 분류군 수 등을 사용 할 수 있을 것으로 판단하였다. 이상의 결과를 사용하여 기 분석된 토양, 수질, 일반환경 등의 생육환경 지표와의 관련성을 분석하여 연못형습지의 식생다양성에 가장 밀접하게 영향을 미치는 생육환경을 도출하여 환경지표로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

기상환경과 GIS를 활용한 새만금 시설원예단지 적지분석 연구

손진관 ( Jinkwan Son ),강동현 ( Dong Hyeon Kang ),이시영 ( Si Young Lee ),연제성 ( Jae Sung Yeon ) 한국환경생태학회 2015 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2015 No.2

농업에서 원예산업이 차지하는 비중은 약40% 내외 수준이지만 농가 경지규모 면에서는 1ha 이하와 3ha 이상인 농가수가 증가하는 양극화 현상이 나타나고 경지 규모가 낮은상태로서 국제 경쟁력 제고 차원에서 시설원예의 규모화, 단지화가 필요하다고 할 수 있다. 이에 대한 대응방안으로 간척지를 활용한 고부가가치가 작물 생산지로서 단지화 및 규모화를 추진하고 있으며, 새만금과 같은 간척지에 첨단시설원예단지를 조성해 고부가가치 품종개발과 재배, 녹색에너지 기술개발 및 보급 기반을 구축을 목표로 진행 중에있다. 우리나라의 경우 사계절이 뚜렷하여 겨울철 혹한과 여름철 혹서로 난방비와 환기 또는 냉방의 요구도가 높으며, 시설재배 지역이 비효율적으로 설정된 농가는 연료비 비중이 상대적으로 높아 경영부실의 한 원인이 되고 있는것이 현실이다. 시설원예는 최근 고유가, 고환율로 인한 에너지 소모비용에 큰 부담을 갖고 있으며, 이러한 부담을 극복하기 위해 에너지의 효율적인 관리와 이용이 요구되고있다. 시설원예에서 에너지 사용 중 기온이 약 40% 정도를차지 할 만큼 가장 중요한 부분으로 여겨지며, 온실에서 생산되는 작물은 약 10°C 이하와 30°C 이상일 때 냉난방 부하가 발생하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 새만금 개발구역에서 시설원예단지를 조성하고자 했을 때 작물재배 시 환경조절 비용이 적게 들 수 있는 적지를 선정하고자 하였다. 본 연구의 공간적 범위는 총면적 28,300ha에 조성계획중인 새만금 지역을 중심으로 하였으며, 총 12곳의 기상 자료를 2014년 1월부터 2014년 12월 까지 수집 정리하였다. 기상주제 선정은 전문가 설문조사를 통해 10주제를 선정하고 우선순위를 활용하여 가중치를 부여하였다. 선정된 주제와 평가기준으로 새만금지역 시설원예단지 적지를 선정하기 위한 주제도 작성은 GIS 프로그램을 이용하여 도면중첩을 통해 최종 적지를 제안하였다. 시설원예단지 조성 시 고려해야 할 기상환경에 대한 주관적 조사를 1~10순위로 답변 받은 결과를 기상환경 요소별로 분석하여 총 337개의 의견을 제시받았다. 기온(Air temperature) 에 대한 답변이 116개(34.3%)로 가장 많은 응답으로 분석되었고 다음은 풍속(Wind velocity) 60개(17.8%), 일사량(Solar radiation) 53개(158%), 안개(Fog) 31개(9.1%), 강수량(Rainfall) 20개(2.9%), 습도(Humidity) 15개(4.5%), 적설(Snowfall) 13개(3.9%) 등의 순으로 분석되었다. 분석된 내용을 바탕으로 선행연구와 연구자간의 합의를 통해 기상주제 선정을 위한 기상환경 요소 선정은 기온, 풍속, 일사량, 안개, 강수량, 습도 등 7가지로 선정하여 본연구에 활용하였다. 분석된 범위를 바탕으로 기온에 대한주제는 최저기온, 최고기온, 평균기온으로 분류하여 여름철 20일간 최고온도 평균(Summer, 20 days max. temp. mean), 겨울철 20일간 최저온도 평균(Winter, 20 days min. temp. mean), 여름철 90일간 평균온도(Summer, 90 days temp. mean), 겨울철 90일간 평균온도(Winter, 90 days temp. mean)로 구분하고 가중치는 데이터 분석범위(Level2)의 비율에 비례하게 구분하였다. 풍속의 답변에 대한 분석결과 시간적 범위는 연중이 가장 높았으며, 분석범위는 최고, 평균의 순으로 분석되어 연중 순간 최고풍속(Yearround, max. wind velocity)과 연중 평균풍속(Year-round, wind velocity mean)으로 구분하고 가중치는 분석범위 답변 수에 비례하게 계산하여 13.26%와 7.88%로 설정하였다. 일사량은 겨울철과 연중에 대한 답변이 높게 분석되어 겨울철 인간 일사량의 평균(Winter, 90 days solar radiation mean )으로 부제를 선정하였으며, 주제가 분산되지 않아선정된 10가지의 주제 중 가장 높은 18.10%의 가중치로 설정되었다. 안개, 강수량, 습도 또한 분석된 내용을 고려해연중 안개 발생일수(Year-round, number of foggy days), 연중 일간 최고 강수량(Year-round, 1 day max. rainfall), 봄철 평균습도 분포(Spring. 90 days humidity mean) 등으로 주제를 선정하였다. 다만, 본 연구에서는 연중 알개 발생일수에 대한 분석 근거 인 안개와 관련된 기상자료를 수집하지 못해 제외하고 진행하였다. 후속과제를 통해 새만금지역의 안개발생 일수를 분석하여 추가 분석할 필요가 있다고 판단된다. 작성된 10개의 주제도와 가중치를 적용하여 도면중첩을 통한 시설원예단지 조성 적지를 선정하였다. 적지는 안개일수의 가중치인 9.05를 제외한 가중치인 90.95를 100점으로 환산하여 계산하였다. 최종 적지는 Figure 3. 에 나타낸 바와 같이 9개 주제도에 대해 100점 기준으로 59점부터 서북쪽에서 선정되었다. 기준점수를 56점, 53점, 50점으로 낮게 설정하면 적지가 넓어지게 되며, 동쪽보다는 서쪽해안가와 남쪽보다는 북쪽에서 적지가 확장됨을 알 수있다. 새만금 지역의 경우 공업, 농업, 상업, 주거 등 다양한개발계획이 수립 중에 있다. 이 중 새만금 농생명용지 개발구역(Saemanguem Agricultural Planning Areas)과 도면중첩에서 제시한 적지점수 50점 이상구역을 재 중첩하여 새만금 농생명용지에서 시설원예단지 조성 적지(Sites Selection in Agricultural Planning Areas)를 최종적으로 선정하였다. 본 연구를 통해 시설원예의 초기 투자비용을 저감하고 작물 재배 시 각종 환경조절 부하를 낮추어 작물생산에 있어 부가가치를 상승 시키는 한편, 새만금지역을 활용한 단지화와 규모화를 통해 우리 농업의 국제 경쟁력 상승에 이바지 하길 기대한다.

생육환경에 따른 보호수 이미지 평가 연구 -예산군 느티나무를 중심으로-

손진관 ( Jin Kwan Son ),신지훈 ( Ji Hoon Shin ),안필균 ( Phil Gyun Ann ),강방훈 ( Bang Hun Kang ) 한국농촌계획학회 2011 농촌계획 Vol.17 No.2

To evaluate the value of a preserved tree as rural landscape resource, the growth environment and health condition was investigated, and the image evaluation was implemented on landscape architectural major undergraduate students for zelkova trees in Yesan-gun. The image evaluation results of zelkova trees were as followings; 1) Typical image of preserved tree examined by Semantic Differential Scale were ``Old``, ``Big``, and ``Good``. 2) The ``big`` image of zelkova tree and the height of tree, the width of tree crown, the breast girth of tree, the root girth of tree, the external formation of tree, and the health of tree bark is mutually related. Especially, the correlation between the ``big`` and the external formation and the width of tree crown is high. 3) Typical image of preserved tree examined by Likert Scale were ``Natural``, ``Green``, ``Peaceful``, and ``Rural``. 4) The preservation necessity for preserved tree was highly related with the state of ground, and the management necessity for preserved tree was highly related with contamination level and the state of ground. The appropriate management plan for preserved tree are proposed to improve the quality of rural landscape(basis of these results).