KR20210089982A - 날씨 기반 축사 악취 발생 예측 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 악취 발생 예측 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 기상예측자료와 악취 배출량을 이용해 축사의 악취 발생을 예측하고 악취 발생이 예상될 때 악취 영향권 반경에 따른 축사관리 의사결정을 실행하는 축사 악취 발생 예측 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 장치는 기상청의 예보자료(forecasting data)와 축사 지역정보(geophysical data) 및 축사 관측기상정보(observations data)를 이용하여 기상예측자료를 생성하는 기상예측자료 생성부와, 축사환경 센서의 관측자료 및 축종 별 악취 배출자료에 근거해 악취 배출량을 산출하는 악취배출량 산출부와, 상기 기상예측자료 및 악취 배출량을 이용하여 축사에서 발생하는 단위 시간당 악취물질의 농도를 계산하는 분석부를 포함한다.
Description
본 발명은 악취 발생 예측 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 축사 인근 기상예측자료와 악취 배출량을 이용해 축사의 악취 발생을 예측하고 악취 발생이 예상될 때 악취 영향권 반경에 따른 축사관리 의사결정을 실행하는 축사 악취 발생 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.
축사는 소, 돼지, 닭 등의 가축을 사육하는 건축물이다. 축사는 구조상 외기(外氣)와 사내(舍內)의 차단 정도에 따라서 개방식과 밀폐식으로 구별되며, 기상 조건에 따라서 밀폐의 정도는 여러 가지이다.
외부로 악취가 나가지 않도록 하기 위해서는 밀폐식 축사가 좋지만 환기를 하지 않는 경우 축사 작업자가 암모니아 등의 가스에 심하게 노출될 위험이 있으며 가축의 건강을 크게 해치게 된다. 따라서 대부분의 축사는 작업자와 가축의 건강을 위해 환기를 주기적으로 하거나 개방식 구조를 가지고 있다.
그러나 주기적으로 환기를 하거나 개방식 구조를 가진 축사의 경우 축사 주변에 악취 문제를 발생시키는 문제점이 있다. 이러한 악취는 축사 주변 5km 이상 퍼지며 주변 지역 사람들의 생활을 어렵게 하고 자주 민원을 일으키기도 한다.
축사에서 발생하는 악취는 기상 조건에 따라 이동 및 확산 정도가 결정되며 주변 지역의 공기 정체에 의한 악취 물질의 체류는 더 많은 피해를 야기할 수 있다.
하지만, 아직까지 축사 내 악취 발생을 진단하고 그 영향을 예측하여 악취 발생에 대처하기 위한 시스템의 개발은 이루어지지 않고 있다.
본 발명은 상기와 같은 상황을 감안하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 기상 조건에 따른 축사 주요 지점의 악취 발생을 진단하고 그 영향을 예측하여 축사 내의 악취 발생에 대처할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 장치는 기상청의 예보자료(forecasting data)와 축사 지역정보(geophysical data) 및 축사 관측기상정보(observations data)를 이용하여 기상예측자료를 생성하는 기상예측자료 생성부와, 축사환경 센서의 관측자료 및 축종 별 악취 배출자료에 근거해 악취 배출량을 산출하는 악취배출량 산출부와, 상기 기상예측자료 및 악취 배출량을 이용하여 축사에서 발생하는 단위시간당 악취물질의 농도를 계산하는 분석부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 방법은 축사 악취 발생 예측 장치에서 악취 발생을 예측하는 방법에 있어서, 기상청의 예보자료(forecasting data)와 축사 지역정보(geophysical data) 및 축사 관측기상정보(observations data)를 이용하여 기상예측자료를 생성하는 단계와, 축사환경 센서의 관측자료 및 축종 별 악취 배출자료에 근거해 악취 배출량을 산출하는 단계와, 상기 기상예측자료 및 악취 배출량을 이용하여 축사에서 발생하는 단위시간당 악취물질의 농도를 계산하는 단계를 포함한다.
여기서, 악취 오염물질별 배출 허용기준에 근거해 상기 계산한 단위시간당 악취물질의 농도가 기준 값을 초과하는 경우 악취 발생을 예측하고 악취물질의 최대착지농도(maximum ground concentration)가 나타나는 지점을 기준으로 등급을 나누어 악취 영향권 반경을 설정하는 단계를 더 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기상 조건에 따른 악취 발생을 진단하고 그 영향을 예측하여 축사 내의 악취 발생에 대처할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 방법의 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 악취 영향권 반경을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 방법의 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 악취 영향권 반경을 나타낸 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "……부", "…… 모듈" 의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 축사 악취 발생 예측 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 장치의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 축사 악취 발생 예측 장치는 기상예측자료 생성부(10), 악취배출량 산출부(20), 분석부(30), 축사관리 의사결정 지원부(40) 등을 포함한다.
기상예측자료 생성부(10)는 기상청의 예보자료(forecasting data)와 축사 지역정보(geophysical data) 및 축사 관측기상정보(observations data)를 이용하여 기상예측자료를 생성한다.
기상예측자료 생성부(10)는 기상예측자료로서 축사 지역 정보에 근거한 50m 격자 해상도의 10분 단위 48시간 기상 예측값(온도/습도, 풍속, 풍향)을 생성할 수 있다.
악취배출량 산출부(20)는 축사의 악취 배출량을 산출한다.
악취배출량 산출부(20)는 축사환경 센서의 관측자료를 이용하여 시간대별 악취 발생 비율을 산정하고 축종 별 악취 배출자료 및 축사 규모에 근거해 악취 배출량을 산출할 수 있다.
분석부(30)는 기상예측자료 및 악취 배출량을 이용하여 배출원(축사)에서 발생하는 단위 시간(10분) 당 악취물질의 농도 및 악취 영향권을 예측한다.
분석부(30)는 악취물질의 순간 발생 및 소멸 특성상 농도를 10분 단위로 계산하며, 악취 오염물질별 배출 허용기준(암모니아)에 근거해 악취 발생을 예측한다.
악취 발생이 예상되면, 분석부(30)는 일(day) 및 시간(hour) 단위의 악취 영향권을 계산하는데, 악취물질의 최대착지농도(maximum ground concentration)가 나타나는 지점을 기준으로 4개 등급으로 설정된 악취 영향권 반경을 산출한다. 48시간 예보자료를 사용하는 경우, 분석부(30)는 일 단위로 내일과 모레의 악취 영향권 반경 정보와 악취 발생시간 중심의 시간 단위 영향 반경 정보를 생성하게 된다.
축사관리 의사결정 지원부(40)는 악취 영향권 반경 정보에 근거해 축사관리를 위한 의사결정을 제공한다. 축사관리 의사결정 지원부(40)는 악취 영향권 반경 내에 있는 축사를 확인하고 해당 축사에 대해 악취저감 조치를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 방법의 순서도를 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 축사 악취 발생 예측 처리 과정은 본 발명에 따른 축사 악취 발생 예측 장치에서 수행된다.
도 2를 참조하면, 먼저 축사 악취 발생 예측 장치는 기상청의 예보자료와 축사 지역정보 및 축사 관측기상정보(온도/습도, 풍속, 풍향)를 이용해 기상예측자료를 생성한다(S10).
기상청의 예보자료는 기상청 지역규모모델(LDAPS)의 1.5km 격자 48시간 예보 값을 WRF(Weather Research and Forecast) 기상모델을 이용해 생성한 0.5km 격자의 10분 단위 시공간 해상도를 가진 예보자료이다.
축사 악취 발생 예측 장치는 이러한 기상청 예보자료를 수신하고 축사 지역정보 및 축사 관측기상정보를 입력받아 50m 격자 해상도의 10분 단위 48시간 기상 예측 값을 생성하게 된다.
다음, 축사 악취 발생 예측 장치는 축사환경 센서의 관측자료 및 축종 별 악취 배출자료에 근거해 축사 내의 악취 배출량을 산출한다(S12).
축종 별 악취 배출자료는 표 1과 같이 환경부 농림축산식품부에서 제공하는 축종 별 악취발생량 원단위를 사용할 수 있다.
축사 악취 발생 예측 장치는 이러한 축종 별 악취 배출자료를 저장하고 축사의 분뇨처리 및 적재 시설 등의 면적을 산출한 후 축사환경 센서로부터 실시간 센싱된 악취 값을 입력받아 악취 배출량을 계산할 수 있다.
다음, 축사 악취 발생 예측 장치는 상기 생성한 기상예측자료 및 악취 배출량을 이용해 축사에서 발생하는 단위 시간당 악취물질의 농도를 계산한다(S14).
악취물질의 농도는 이류 확산 모델링을 통해 산출될 수 있다. 이류 확산 모델로서 CALPUFF 모델을 사용할 수 있으며, 이 모델은 다양한 오염원에서의 시간의 변화에 따른 악취 배출량을 이류 확산 방정식을 통해 단위 시간당 농도 값으로 계산할 수 있다.
단위 시간당 악취물질의 농도는 시공간 해상도에 따라 분 단위로 계산되며, 축사 악취 발생 예측 장치는 이렇게 계산된 악취물질의 농도가 악취 오염물질별 배출 허용기준에 근거해 기준 값을 초과하는지 판단한다(S16).
악취 발생의 유무를 판단하는 방법으로는 악취물질의 농도를 축산시설 부지경계 지점의 복합악취 기준(배출 허용기준: 20 이하)과 비교하는 방식과 표 2와 같이 축종 별 주요 악취물질 발생 농도의 중앙 값과 비교하는 방식이 있다.
만약, 악취물질의 농도가 허용기준에 근거해 기준 값을 초과하는 경우 축사 악취 발생 예측 장치는 악취 발생을 예측하고, 악취 영향권 반경을 예측한다(S18).
축사 악취 발생 예측 장치는 악취 발생의 예측 시 악취물질의 농도와 허용기준을 비교하여 악취 발생 등급을 결정할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 악취 발생의 등급을 안전 - 보통 - 약간 악취 - 중간 악취 - 강한 악취와 같이 5등급으로 설정할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 악취 영향권 반경을 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 악취물질의 최대착지농도가 나타나는 지점을 기준으로 4분위 수(Quantile) 농도 등급으로 구분하여 영향권이 설정되어 있다.
즉, 악취 영향권 반경은 악취농도가 높은 순에서 낮은 순으로 정렬한 공간분포 농도를 각각 3/4 분위 수(75%ile)부터 1/4까지(25%ile) 4등급으로 설정하여 생성된다.
이와 같이, 악취 발생이 예측되어 악취 영향권 반경이 산출되면, 축사 악취 발생 예측 장치는 악취 영향권 반경에 따라 악취 영향권 안에 있는 축사를 확인하고 해당 축사에 대한 악취저감 조치를 제공하는 축사관리 의사결정 지원 단계를 수행한다(S20).
축사관리 의사결정 지원으로는 축사 경영주에 대한 악취 저감을 위한 사료 및 돈사 환경관리 지원, 주요 악취물질인 암모니아와 황화수소에 대한 분무 시행, 악취물질을 약액으로 흡수 중화시키거나 산화 분해하는 화학적 처리 시행 등이 포함될 수 있다. 이러한 축사관리 의사결정 지원을 통해 민원 발생을 미연에 방지하고 민원 발생 시에 신속히 대응할 수 있다. 또한, 축사 내 작업자와 가축의 건강 유해요인을 미연에 방지하여 경영손실을 최소화할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
10: 기상예측자료 생성부
20: 악취배출량 산출부
30: 분석부 40: 축사관리 의사결정 지원부
30: 분석부 40: 축사관리 의사결정 지원부
Claims (12)
- 기상청의 예보자료(forecasting data)와 축사 지역정보(geophysical data) 및 축사 관측기상정보(observations data)를 이용하여 기상예측자료를 생성하는 기상예측자료 생성부와,
축사환경 센서의 관측자료 및 축종 별 악취 배출자료에 근거해 악취 배출량을 산출하는 악취배출량 산출부와,
상기 기상예측자료 및 악취 배출량을 이용하여 축사에서 발생하는 단위시간당 악취물질의 농도를 계산하는 분석부를 포함하는 축사 악취 발생 예측 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기상예측자료 생성부는 기상예측자료로서 축사 지역 정보에 근거한 50m 격자 해상도의 10분 단위 48시간 기상 예측 값을 생성하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 장치. - 제1항에 있어서,
상기 악취배출량 산출부는 축사환경 센서의 관측자료를 이용하여 시간대별 악취 발생 비율을 산정하고 축종 별 악취 배출자료 및 축사 규모에 근거해 악취 배출량을 산출하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 장치. - 제1항에 있어서,
상기 분석부(30)는 악취 오염물질별 배출 허용기준 근거해 단위시간당 악취물질의 농도가 기준 값을 초과하는 경우 악취 발생을 예측하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 장치. - 제4항에 있어서,
상기 분석부는 악취물질의 최대착지농도(maximum ground concentration)가 나타나는 지점을 기준으로 등급을 나누어 악취 영향권 반경을 설정하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 장치. - 제5항에 있어서,
상기 악취 영향권 반경에 따라 악취 영향권 안에 있는 축사를 확인하고 해당 축사에 대해 악취저감 조치를 제공하는 축사관리 의사결정 지원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 장치. - 축사 악취 발생 예측 장치에서 악취 발생을 예측하는 방법에 있어서,
기상청의 예보자료(forecasting data)와 축사 지역정보(geophysical data) 및 축사 관측기상정보(observations data)를 이용하여 기상예측자료를 생성하는 단계와,
축사환경 센서의 관측자료 및 축종 별 악취 배출자료에 근거해 악취 배출량을 산출하는 단계와,
상기 기상예측자료 및 악취 배출량을 이용하여 축사에서 발생하는 단위시간당 악취물질의 농도를 계산하는 단계를 포함하는 축사 악취 발생 예측 방법. - 제7항에 있어서,
상기 기상예측자료는 축사 지역 정보에 근거한 50m 격자 해상도의 10분 단위 48시간 기상 예측 값인 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 방법. - 제7항에 있어서,
상기 악취배출량을 산출하는 단계는 축사환경 센서의 관측자료를 이용하여 시간대별 악취 발생 비율을 산정하고 축종 별 악취 배출자료 및 축사 규모에 근거해 악취 배출량을 산출하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 방법. - 제1항에 있어서,
악취 오염물질별 배출 허용기준 근거해 단위시간당 악취물질의 농도가 기준 값을 초과하는 경우 악취 발생을 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 방법. - 제10항에 있어서,
상기 악취 발생을 예측하는 경우 악취물질의 최대착지농도(maximum ground concentration)가 나타나는 지점을 기준으로 등급을 나누어 악취 영향권 반경을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 방법. - 제11항에 있어서,
상기 악취 영향권 반경에 따라 악취 영향권 안에 있는 축사를 확인하고 해당 축사에 대해 악취저감 조치를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 악취 발생 예측 방법.
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| KR1020200003231A KR102350026B1 (ko) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | 날씨 기반 축사 악취 발생 예측 장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102350026B1 (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230014387A (ko) * | 2021-07-21 | 2023-01-30 | 주식회사 데카엔지니어링 | 스마트 탈취제 확산기 관리 시스템 및 방법 |
| KR102514560B1 (ko) * | 2022-07-19 | 2023-03-27 | (주)파이브텍 | 하수관거 악취발생 예측 및 통합관리시스템 |
| CN115903088A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-04-04 | 中国民用航空局空中交通管理局航空气象中心 | 一种基于平流扩散模型的气象要素临近预报方法及系统 |
| KR20230100165A (ko) * | 2021-12-28 | 2023-07-05 | (주)휴엔릭스 | 면 오염원의 대기오염물질 배출량 산출시스템 |
| KR102587169B1 (ko) * | 2022-12-08 | 2023-10-10 | 재단법인 축산환경관리원 | 축산시설악취관리시스템 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110065762A (ko) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 재단법인 경기테크노파크 | 오염관리 시스템 및 그 방법 |
| KR101471645B1 (ko) | 2013-09-02 | 2014-12-11 | 한국건설기술연구원 | 악취발생량 예측을 통한 악취지도를 활용한 하수도 설비의 경제성·효율성 분석 방법 |
| KR20160097933A (ko) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 주식회사 주빅스 | 환경 재난, 재해 조기감지를 위한 대기질 예측 및 관리 시스템 |
-
2020
- 2020-01-09 KR KR1020200003231A patent/KR102350026B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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| Publication number | Publication date |
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| KR102350026B1 (ko) | 2022-01-11 |
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