• Journal of Bio-Environment Control
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• v.5 no.2
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• pp.215-235
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• 1996

The thermal analysis by mathematical model simulation makes it possible to reasonably predict heating and/or cooling requirements of certain greenhouses located under various geographical and climatic environment. It is another advantages of model simulation technique to be able to make it possible to select appropriate heating system, to set up energy utilization strategy, to schedule seasonal crop pattern, as well as to determine new greenhouse ranges. In this study, the control pattern for greenhouse microclimate is categorized as cooling and heating. Dynamic model was adopted to simulate heating requirements and/or energy conservation effectiveness such as energy saving by night-time thermal curtain, estimation of Heating Degree-Hours(HDH), long time prediction of greenhouse thermal behavior, etc. On the other hand, the cooling effects of ventilation, shading, and pad ||||&|||| fan system were partly analyzed by static model. By the experimental work with small size model greenhouse of 1.2m$\times$2.4m, it was found that cooling the greenhouse by spraying cold water directly on greenhouse cover surface or by recirculating cold water through heat exchangers would be effective in greenhouse summer cooling. The mathematical model developed for greenhouse model simulation is highly applicable because it can reflects various climatic factors like temperature, humidity, beam and diffuse solar radiation, wind velocity, etc. This model was closely verified by various weather data obtained through long period greenhouse experiment. Most of the materials relating with greenhouse heating or cooling components were obtained from model greenhouse simulated mathematically by using typical year(1987) data of Jinju Gyeongnam. But some of the materials relating with greenhouse cooling was obtained by performing model experiments which include analyzing cooling effect of water sprayed directly on greenhouse roof surface. The results are summarized as follows : 1. The heating requirements of model greenhouse were highly related with the minimum temperature set for given greenhouse. The setting temperature at night-time is much more influential on heating energy requirement than that at day-time. Therefore It is highly recommended that night- time setting temperature should be carefully determined and controlled. 2. The HDH data obtained by conventional method were estimated on the basis of considerably long term average weather temperature together with the standard base temperature(usually 18.3$^{\circ}C$). This kind of data can merely be used as a relative comparison criteria about heating load, but is not applicable in the calculation of greenhouse heating requirements because of the limited consideration of climatic factors and inappropriate base temperature. By comparing the HDM data with the results of simulation, it is found that the heating system design by HDH data will probably overshoot the actual heating requirement. 3. The energy saving effect of night-time thermal curtain as well as estimated heating requirement is found to be sensitively related with weather condition: Thermal curtain adopted for simulation showed high effectiveness in energy saving which amounts to more than 50% of annual heating requirement. 4. The ventilation performances doting warm seasons are mainly influenced by air exchange rate even though there are some variations depending on greenhouse structural difference, weather and cropping conditions. For air exchanges above 1 volume per minute, the reduction rate of temperature rise on both types of considered greenhouse becomes modest with the additional increase of ventilation capacity. Therefore the desirable ventilation capacity is assumed to be 1 air change per minute, which is the recommended ventilation rate in common greenhouse. 5. In glass covered greenhouse with full production, under clear weather of 50% RH, and continuous 1 air change per minute, the temperature drop in 50% shaded greenhouse and pad ＆ fan systemed greenhouse is 2.6$^{\circ}C$ and.6.1$^{\circ}C$ respectively. The temperature in control greenhouse under continuous air change at this time was 36.6$^{\circ}C$ which was 5.3$^{\circ}C$ above ambient temperature. As a result the greenhouse temperature can be maintained 3$^{\circ}C$ below ambient temperature. But when RH is 80%, it was impossible to drop greenhouse temperature below ambient temperature because possible temperature reduction by pad ||||&|||| fan system at this time is not more than 2.4$^{\circ}C$. 6. During 3 months of hot summer season if the greenhouse is assumed to be cooled only when greenhouse temperature rise above 27$^{\circ}C$, the relationship between RH of ambient air and greenhouse temperature drop($\Delta$T) was formulated as follows : $\Delta$T= -0.077RH＋7.7 7. Time dependent cooling effects performed by operation of each or combination of ventilation, 50% shading, pad ＆ fan of 80% efficiency, were continuously predicted for one typical summer day long. When the greenhouse was cooled only by 1 air change per minute, greenhouse air temperature was 5$^{\circ}C$ above outdoor temperature. Either method alone can not drop greenhouse air temperature below outdoor temperature even under the fully cropped situations. But when both systems were operated together, greenhouse air temperature can be controlled to about 2.0-2.3$^{\circ}C$ below ambient temperature. 8. When the cool water of 6.5-8.5$^{\circ}C$ was sprayed on greenhouse roof surface with the water flow rate of 1.3 liter/min per unit greenhouse floor area, greenhouse air temperature could be dropped down to 16.5-18.$0^{\circ}C$, whlch is about 1$0^{\circ}C$ below the ambient temperature of 26.5-28.$0^{\circ}C$ at that time. The most important thing in cooling greenhouse air effectively with water spray may be obtaining plenty of cool water source like ground water itself or cold water produced by heat-pump. Future work is focused on not only analyzing the feasibility of heat pump operation but also finding the relationships between greenhouse air temperature(T$_{g}$ ), spraying water temperature(T$_{w}$ ), water flow rate(Q), and ambient temperature(T$_{o}$).

• Proceedings of the KOR-BRONCHOESO Conference
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• 1972.03a
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• pp.3.4-5
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• 1972

생활수준이 낮은 단계에 있어서는 우선 식량에 대한 수요가 강하다. 인간의 욕구가 만족스럽게 먹는다는 것에 대하여 제일 강하게 발동하는 것이다 그러나 점차 과학기술과 산업과 경제가 발전하여 성장과정에 오르게 되고 소득수준도 향상하게 되면 시장기구를 통해서 구입 할 수 있는 개인의 물적 소비재에 대해서는 점차 충족하게 되며 식량이외에도 의복, 전기기구 및 일용생활용품, 자동차 등에 이르기까지 더욱 고차원의 소비재가 보급하게 되는 것이다. 이렇게 되며는 사람의 욕구는 사적 재물이나 물적 수요에서 점진적으로 공공재나 또는 질적 수요(주택, 생활환경 등)의 방향으로 움직이게 되는 것으로써 여기에 환경오염 또는 공해문제에 대하여 의식하게 된다. 그러나 여기에서 더욱이 문제점이 되는 것은 소득 수준의 향상 과정이란 그 자체가 환경오염의 커다란 요인이라는 점이며 자동차의 급격한 보급과 생활의 편의성을 구하여 집중되는 도시인구의 집적, 높은 소득을 보장하기 위한 생산성 높은 중화학공업의 발전 등등은 그 자체가 환경권이란 사람이 요구하는 고차원의 권리를 침해하는 직접적인 요인이 된다는 것이다. 이와 같은 환경오염이나 공해문제에 대한 세계적인 논의는 이미 시작된 지 오래이지만 현재는 우리의 건강보호를 위해서나 생활환경의 보전을 위해서라는 점에서는 그치는 것이 아니고, 더욱 넓혀서 자연의 보호, 자원의 보호라는 견지로 확대되고 있다. 이와 같은 세계적인 확대된 이해와 이에 대한 대책강구의 제안은 1968년 국제연합의 경제사회이사회에서 스웨덴 정부대표에 의하여 제시되었으며 1969년의 우- 탄트 사무총장의 인간환경에 관한 보고서, 1970년 Nixon 미대통령의 연두일반교서 그리고 1972년 5월 6일 스웨덴의 스톡홀롬에서 개최되는 인간환경회의의 주제 등을 통해서 알 수 있고, 종래의 공해나 생활환경의 오염문제라는 좁은 개념에서가 아니고 인간환경전체의 문제로 다루고 있는 것이다. 즉 환경개발(도시, 산업, 지역개발에 수반된 문제), 환경오염(인위적 행위에 의하여 환경의 대인간조건이 악화하는 문제) 자연ㆍ자원의 보호관리(지하, 해양자원, 동식물, 풍경경치의 문제)란 3개 측면에서 다루고 있는 것이다. 환경오염이란 문제를 중 심하여 보면 환경을 구성하는 기본적인 요소로서 대기, 물, 토지 또는 지각. 그리고 공간의 사대요소로 집약하여 생각할 수 있음으로 이 4요소의 오염이 문제가 되는 것이다. 대기의 오염은 환경의 오염중 가장 널리 알려진, 또 가장 오랜 역사를 가진 오염의 문제로써 이에 속하는 오염인자는 분진, 매연, 유해가스(유황산화물, 불화수소, 염화수소, 질소산화물, 일산 화염소 등) 등 대기의 1차 오염과 1차 존재한 물질이 자외선의 작용으로 변화발생 하는 오존, PAN등 광화학물질이 형성되는 2차적인 오염을 들 수 있다. 기외 카도미움, 연등 유해중금속이나 방사선물질이 대기로부터 토지를 오염시켜서 토지에 서식하는 생물의 오염을 야기케 한다는 점등이 명백하여지고 있으며 대기의 오염은 이런 오염물질이 대기중에서 이동하여 강우에 의한 침강물질의 변화를 일으키게 되며 소위 광역오염문제를 발생케하며 동시에 토지의 토질저하등을 가져오게 한다. 물의 오염은 크게 내육수의 오염과 해양의 오염의 양면으로 나누어 볼 수 있다. 하천의 오염을 방지하고 하천을 보호하기 위한 움직임 역시 환경오염의 역사상 오래된 문제이며 시초에는 인분뇨와의 연결에서 오는 세균에 의한 오염이나 양수 기타 일반하수와의 연결에서 오는 오염에 대비하는 것부터 시작하였지만 근래에는 산업공장폐수에 의한 각종 화학적유해물질과 염료 그리고 석유화학의 발달에 의한 폐유등으로 인한 수질오탁문제가 점차 크게 대두되고 있다. 이것은 측 오염이란 시초에 우리에게 주는 불쾌감이 크므로 이것을 피하자는 것부터 시작하여 인간의 건강을 지키고 각종 사용수를 보존하자는 용수보존으로 그리고 이제는 건강과 용수보존뿐만 아니라 이것이 농림 수산물에 대한 큰 피해를 주게됨으로써 오는 자연환경의 생태계보전의 문제로 확대전환하고 있는 것이다. ？간 특히 해양오염에 대한 문제는 국지적인 것에만 끝이는 것이 아니고 전세계의 해양에 곧 연결되는 것이므로 세계각국의 공통관심사로 등장케 되었으며 이것은 특히 폐유가 유류수송 도중에 해양에 투기되는 유류에 의한 해양의 유막성형에서 오는 기상의 변화와 물피해등이 막심함으로 심각화 되고 있다. 각국이 자국의 해안과 해양을 보호하기 위하여 조치를 서두르고 있는 현시점에서 볼 때에는 이는 국제문제화하고 있으며 세계적인 국제적 협력과 협조의 필요성이 강조되는 좋은 예라 하겠다. 토양의 오염에 있어서는 대기나 수질의 오염이 구국적으로 토양과 관련되고 토양으로 환원되는 것이지만 근래에 많이 보급사용되는 농약과 화학비료의 문제는 토양자체의 오염에만 그치는 것이 아니고 농작물을 식품으로 하여 섭취함으로써 발생되는 인체나 기타생물체의 피해를 고려할 때 더욱 중요한 것이며, 또 토질의 저하를 가져오게 하여 농림생산에 미치는 영향이 적지 않을 것이다. 지반강하는 지각 에 주는 인공적 영향의 대표적인 것으로써 지하수나 지하 천연가스를 채취이용하기 위하여 파들어 감으로써 지반이 침하 하는 것이며 건축물에 대한 영향 특히 풍수해시의 재해를 크게 할 우려가 있는 것이다. 공간에 있어서의 환경오염에는 소음, 진동, 광선, 악취 등이 있다. 이들은 특수한 작업환경의 경우를 제외하고는 건강에 직접적인 큰 피해를 준다고 생각할 수 없으나 소음, 진동, 관선, 악취 등은 일반 일상시민생활에 불쾌나 불안을 줌으로써 안정된 생활을 방해하는 요인이 되는 것이다. 공간의 오염물로써 새로운 주목을 끌게된 것은 도시산업폐기물로써 이들은 대기나 물 또는 토지를 오염시킬 뿐만 아니라 공간을 점령함으로써 도시의 미관이나 기능을 손상케 하는 것이다. 즉 노배폐차의 잔해, 냉장고등고형폐기물등의 재생불가능한 것이나 비니루등 합성물질로 된 용기나 포장 등으로 연소분해 되지 않은 내구소비재가 이에 해당하는 것으로 이는 maker의 양식에 호소하여 그 책임 하에 해결되어야 할 문제로 본다. 이렇듯 환경오염은 각양각색으로 그 오염물질의 주요 발생원인 산업장이나 기타 기관에서의 발생요인을 살펴보며는 다음과 같은 것으로 요약할 수 있다. A. 제도적 요인 1. 관리체재의 미비 2. 관리법규의 미비 3. 책임소재의 불명확 B. 자재적 요인 1. 사용자재의 선택부적 2. 개량대책급 연구의 미흡 C. 기술적 요인 1. 시설의 설계불량, 공정의 결함 2. 시설의 점검, 보전의 불충분 3. 도출물의 취급에 대한 검사부족 4. 발생방지 시설의 미설치, 결함 D. 교육적 요인 1. 오염물질 방제지식의 결여 2. 법규의 오해, 미숙지 E. 경제적 요인 1. 자금부족 2. 융자상의 문제 3. 경제성의 문제 F. 정신적 요인 1. 사회적 도의심의 결여(이기주의) 2. 태만 3. 무지, 무관심 등이다. 따라서 환경오염의 방지란 상기한 문제의 해결에 기대하지 않을 수 없으나 이를 해결하기 위하여는 국내적 국제적 상호협조에 의한 사회각층의 총력적 대책이 시급한 것이다. 이와 같은 환경오염이 단속된다 하며는 미구에 인류의 건강은 물론 그 존립마저 기대하기 어려울 것이며, 현재는 점진적으로 급성피해에 대하여는 그 흥미가 집중되어 그 대비책도 많이 논의되고 있지만 미량의 단속접촉에 의한 만성축적에 관한 문제나 이와 같은 환경오염이 앞으로 태어날 신생률에 대한 영향이나 유전정보에 관한 연구는 장차에 대비하는 문제로써 중요한 것이라 생각된다. 기외에 우려되는 점은 오염방지책을 적극 추진함으로써 올 수 있는 파생적인 문제이다. 즉 오염을 방지하기 위하여 생산기업체가 투자를 하게 되며는 그만큼 생산원가가 상승할 것이며 소비가격도 오를 것이다. 반면 이런 시책에 뒤떨어진 후진국의 값싼 생산국은 자연 수입이 억제 당할 것이며, 이렇게되면 후진국은 무역경쟁에서 큰 상처를 입게될 것이고 뿐만 아니라 선진국에 필요한 오염물질의 발생이 높은 생산기기를 자연후진국에 양도하게 될 것임으로 후진국의 환경오염은 배가할 우려가 있는 것이다. 또 해양오염을 방지할 목적에서와 같이 자국의 해안보호를 위하여 마련된 법의 규제는 타국의 선박운항에 많은 제약을 가하게 될 것이며 이것 역시 시설이 미약한 약소후진국의 선박에 크게 영향을 미치게 될 것임으로 교통, 해운, 무역등을 통한 약소후진국의 경제성장에 제동을 거는 것이 될 것이다. 이렇듯 환경오염의 문제는 환경자체에 대해서만 아니라 부산물적으로 특히 후진국에는 의외 문제를 던져주게 되는 것임으로 환경오염에 대해서는 물론, 전술한 바와 같이 인간환경전체의 문제로써 Nixon 대통령이 말한 결의와 창의와 그리고 자금을 가지고 과감하게 대처해 나가야 할 것이다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.56 no.2
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• pp.125-138
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• 2023

Most of previous cesium (Cs) sorbents have limitations on the treatment in the large-scale water system having low Cs concentration and high ion strength. In this study, the new Cs sorbent that is eco-friendly and has a high Cs removal efficiency was developed by improving the coal mine drainage treated sludge (hereafter 'CMDS') with the addition of Na and S. The sludge produced through the treatment process for the mine drainage originating from the abandoned coal mine was used as the primary material for developing the new Cs sorbent because of its high Ca and Fe contents. The CMDS was improved by adding Na and S during the heat treatment process (hereafter 'Na-S-CMDS' for the developed sorbent in this study). Laboratory experiments and the sorption model studies were performed to evaluate the Cs sorption capacity and to understand the Cs sorption mechanisms of the Na-S-CMDS. The physicochemical and mineralogical properties of the Na-S-CMDS were also investigated through various analyses, such as XRF, XRD, SEM/EDS, XPS, etc. From results of batch sorption experiments, the Na-S-CMDS showed the fast sorption rate (in equilibrium within few hours) and the very high Cs removal efficiency (> 90.0%) even at the low Cs concentration in solution (< 0.5 mg/L). The experimental results were well fitted to the Langmuir isotherm model, suggesting the mostly monolayer coverage sorption of the Cs on the Na-S-CMDS. The Cs sorption kinetic model studies supported that the Cs sorption tendency of the Na-S-CMDS was similar to the pseudo-second-order model curve and more complicated chemical sorption process could occur rather than the simple physical adsorption. Results of XRF and XRD analyses for the Na-S-CMDS after the Cs sorption showed that the Na content clearly decreased in the Na-S-CMDS and the erdite (NaFeS₂·2(H₂O)) was disappeared, suggesting that the active ion exchange between Na⁺ and Cs⁺ occurred on the Na-S-CMDS during the Cs sorption process. From results of the XPS analysis, the strong interaction between Cs and S in Na-S-CMDS was investigated and the high Cs sorption capacity was resulted from the binding between Cs and S (or S-complex). Results from this study supported that the Na-S-CMDS has an outstanding potential to remove the Cs from radioactive contaminated water systems such as seawater and groundwater, which have high ion strength but low Cs concentration.