Re:(2)고수님! 조언부탁드립니다.....^^

[벽담]

돈사환기 시스템의 현장과 이론 -

<계속>

2. 겨울철 환경상태
겨울철 분만돈사 환경상태를 조사한 결과 표 2에서 보는 것처럼 모돈의 생활 구역에서 온도는 19∼23℃ 범위에 있었고, 자돈의 보온 구역에서는 27∼32℃ 범위에 있었다. 천공천장 입기농장은 입기구 를 개방하여 환기 원활 및 유해가스 저감이 필요하며 쿨링패드 입기농장은 자돈보온 지역의 온도를 높여야 하며 지하피트 배기 농장은 돈사내 온도를 높혀 주어야 하며 적정환기 및 유해가스 함량 감소가 필요하다는 것을 알 수 있었다

[표2]겨울철 분만돈사 환경상태
구분	천공천장입기	클링패드 입기	지하피트 배기
온도(℃)	21.3	22.7	18.8
습도(%)	50.5	48.5	47.6
풍속(m/sec)	0.09	0.09	0.05
NH3(ppm)	17.6	5.9	13.6
CO2(%)	0.22	0.15	0.23
자돈보온지역온도(℃)	31.8	27.1	31.4
두당환기량(㎥/분/두)	3.73	1.88	1.66
(96 축산기술연구소)

3. 여름철 환경상태
여름철 분만돈사 환경상태를 조사한 결과 표 3에서 보는 것처럼 온도는 30∼32℃ 범위의 높은 온도 상태에 있어, 풍속이 낮은 천공천장입기 및 지하피트배기 농장은 분만모돈의 체감온도가 저하되도 록 조치하여야하며 쿨링패드 입기 농장은 쿨링패드 사용시 돈사내 습도상승 억제방법을 강구할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

[표3]여름철 분만돈사 환경상태
구분	천공천장입기	클링패드 입기	지하피트 배기
온도(℃)	32.3	29.8	31.0
습도(%)	67.3	91.8	76.8
풍속(m/sec)	0.09	0.44	0.14
NH3(ppm)	4.5	3.6	0.5
CO2(%)	0.09	0.09	0.09
두당환기량(㎥/분/두)	11.03	10.44	10.09
(96 축산기술연구소)

4. 공기열량 발생
따라서 돈사별 공기열량지수를 비교한 결과 표 4에서 보는 것처럼 지하피 트배기 농장의 경우 겨울철에 약간의 보온이 필요하며, 여름철에는 전 돈사 모두 더위대책이 필요하며, 특히 쿨링패드 입기 농장은 습도가 높아 돼지에게 상당히 위험한 정도까지 도달해 있음을 알 수 있다.

[표4]돈사별 공기 열량지수 비교
구분	천공천장 입기	클링패드 입기	지하피트 배기	비고
겨울 분만돈사	1,086	1,101	891	- 1000 이하 : 보온 필요
자돈사	1,321	1,305	963	- 1,000~1,500: 쾌 적
				- 1,500 ~ 2,000 : 더위를 탐
여름 분만돈사	2,174	2,736	2,381	- 2,000 ~2,500 : 더위대책 필요
자돈사	2,403	2,675	2,415	- 2,500 이상 : 위 험
(공기열량지수 : 온도 x 상대습도)

Ⅳ. 무창분만·자돈사 환기체계 조사
국내주요 환기시스템 조사 분석 및 문제점 도출 후 최적 입기덕트 규격표 준화 설정 구명 및 이를 종합한 돈사적정 환기 시스템 및 환경제어 프로그램을 개발하고자 표 5에서 보는 것처럼 기계적 환기시스 템으로 무창 분만·자돈사로 국내 설치비율이 가장 높은 입기가 측벽 상단입기 지붕배기, 천공천장비닐입기 지붕배기, 측벽덕트입기 지붕 배기, 측벽덕트입기 측벽배기 4가지의 환기형태에 대하여 혹서기 조사를 하였다.

[표5]환기 형태 및 조사농장
축사별	천공천장 입기		비고
	입기	배기	농장 소재지
분만, 자돈사	측벽상단	지붕	안성, 이천
	천공천장비닐	지붕	이천
	측벽 덕트	지붕	이천
	측벽 덕트	측벽	일죽, 증평
(01, 축산기술연구소)

1. 온도, 습도 변화
무창 분만·자돈사의 돈사내 온도 및 습도를 조사한 결과 표 6에서 보는 것처럼 측벽상단입기 지붕배기, 천공천장비닐입기 지붕배기의 온도는 30.8∼31.3℃ 보다 측벽덕트입기 지붕배기는 0.9∼1.4℃, 측벽덕 트입기 측벽배기는 2.0∼2.5℃로 온도가 낮은 환경상태를 유지하였다. 돈사내 습도는 환기형태별로 큰 차이는 없었으 나 59∼62% 범위에 있었다.

2. 공기유속 변화
무창 분만·자돈사 환기방식별 공기속도를 조사하기 위하여 각 돈실별로 환 기량을 40%, 80%, 100%로 하여 조사지점을 상, 중, 하 공기속도를 조사한 결과 표7, 표8, 표9 에서 보는 것처럼 측벽 상단입 기 지붕배기, 천공천장비닐 입기 지붕배기, 측벽덕트입기 지붕배기, 측벽덕트입기 측벽배기 4종류의 환기시스템 중 측벽덕트입기 측 벽배기가 40%, 80%, 100%에서 공기속도가 평균 1.12m/s, 2.63m/s, 2.97m/s로 가장 높은 속도가 있음을 알 수 있었다

3. 유해가스 농도
표 10과 11에서 보는 것처럼 분만 자돈사 배기휀을 80%, 100% 가동 돈방 바닥으로부터 30㎝ 상부지점에서 환기형태별 유해가스 농도를 측정한 결과 암모니아 농도가 측벽덕트입기 측벽배기가 10.0ppm, 9ppm으로 다른 환기형태와 비교시 암모니아 농도가 낮았음을 볼 수 있었다.



4. 비닐덕트 천공 분배
입기덕트의 천공간격이 풍속에 미치는 영향을 조사한 결과 표 12, 그림 13에서 보는 것처럼 비닐덕트 지름은 30 cm, 천공의 크기는 5cm, 덕트 설치높이는 돈방 바닥으로 부터 2.0m 기준 30m의 길이 의 비닐덕트를 휀으로 부터 5, 10 15, 20, 25, 30m, 기준하여 천공간격이 좁아지는 형, 일정한 등간격 형, 넓어지 는 형 비교한 결과 표 13과 그림 12에서 보는 것처럼 휀으로부터 17, 20, 26, 37%의 천공 4등분 배분비율이 비닐덕트 길이에 관계없이 일정한 6.6∼7.3m/s의 풍속이 있음을 알 수 있었다.

5. 결과요약
무창분만 자돈사 고온기 현장조사 결과 환기체계 중 조사 분석한 결과
○ 측벽덕트입기→측벽배기 방식의 공기유속이 배기휀 100% 일경우 2.97m/s로 다른 시스템 1.33∼2.75m/s보다 효율이 우수하였고, 암모니아(NH3) 농도도 9ppm으로 다른 시스템 14.6∼20.5ppm 보다 낮아 이상의 결과를 종합하여 보면은 4가지 환기 형태중 측벽덕트입기→ 측벽배기가 국내의 무창분만 자돈사 환기형태에 적용할 수 있을 것으로 여겨진다.
○ 입기덕트의 적정규격화에 있어서 덕트의 4등분 천공비율(동일한 홀수) 은 팬으로 부터 17%, 20%, 26%, 37% 천공할 경우 거리별 풍속은 6.6∼7.3m/s 유지할 수 있으며, 지름이 60cm 인 덕트 와 비교한 결과 30cm 의 덕트로 교체 할 경우 효율이 높게 나타났음을 알 수 있었다.

Ⅴ. 환기휀의 관리
1. 휀의 설치
특히 자동컨트롤러가 설치되어 있는 경우, 각 휀은 과전류로 모터에 화재 가 나는 것을 방지하기 위한 과전류 방지 휴즈를 설치하여야 한다. 이때 휴즈의 용량은 휀 전류가 25% 초과되는 경우 작동될 수 있어 야 한다. 또한 휀이 동시에 기동시에는 상당히 많은 전류가 갑자기 흐르게 되므로 여러개의 휀이 동시에 병렬로 접속시켜야 한다. 그래야만 한쪽 라인에 문제가 생겨도 다른 휀들은 정상적으로 작동될 수 있다.

2. 휀의 위치
적합하게 설계되거나 조절되는 배플 입구가 있는 경우는 팬의 위치는 공 기 분배에 그다지 영향이 크지 않다. 그러나 만일 가능하다면 겨울철은 주로 부는 바람방향과 같이 설치하는 것이 좋다. 만일 겨울철 주로 부는 바람 방향과 반대로 팬을 설치하는 경우에는 역풍방지기를 설치하고, 공간을 이용한 환기를 하는 경우에는 배출팬이 이웃 돈사의 입 기구와 최소한 12m는 떨어져야 한다.

3. 콘트롤러
온도 조절기는 돈사용으로 특별히 제작된 2℃ 이내의 범위로 조절이 가 능 한 것을 선택하여야 한다. 온도조절기는 다음과 같은 위치에 설치한다.
○ 축사 폭의 중앙 또는 중앙에 가까운 곳
○ 돼지가 닫지 않는 곳
○ 차가운 벽이나 지붕으로부터 먼 곳
○ 바닥으로부터 약 1.5m인 곳
○ 난방기의 배기 및 외부공기가 들어오는 통로로부터 멀고 햇빛이 직접
비치지 않는 곳
○ 온도센서는 돈방바닥 기준 1.5~2.0m, 돈실의 중앙부분 설치

4. 휀의 관리
환기휀의 효율이 높도록 해주려면 휀의 날개에 부착된 먼지 등을 제거해 야 공기의 유동능력이 감소되지 않으며, 모터나, 전선의 에너지 손실 원인이 내구성을 단축하므로 최소 1개월에 하루는 환기시스템 점검 의 날로 정하여 점검해야된다. 그리고 휀의 하우징이 플라스틱 아닌 경우 부식이 발생하므로 락카 등을 이용 페인트를 칠해야 사용 년한 을 연장 할 것이다.

5. 휀 성능 검색
국내에서는 휀의 성능에 대하여 공인된 기관에서 검증 해주는 것은 없으 나 미국 BESS 실험실에서 미국내 휀 제조회사들이 생산 판매되고있는 휀에 대하여 다양한 조건에서 cfm 에 대한 휀 성능을 실험 하여 데이터를 제공해주고 있다. 따라서 국내에서 생산 판매되는 제품에 대하여 구입시 휀의 크기에 따라 환기량을 성능에 대하 여 비교 추정할 수 있을 것이다. 미국내 이 실험실의 웹사이트는 : www.bess.uiuc.ede 다.

Ⅵ. 돈사의 필요 환기량
1. 환기량 결정
환기량을 결정하는 방법에는 계산식에 의한 계산한 결과를 이용하는 방법 과, 여러 권장값에 근거하여 결정하는 방법이 있다. 식을 이용하여 환기량을 결정하는 방법은 기후조건과 돈사조건 등을 정확하게 고려하여 환기량을 결정하는 방법이므로 많은 장점이 있으나 계산 과정이 복잡하여 농가차원에서 환기전문가의 도움 없이 계산하기가 어렵다. 권장값을 이용하여 환기량을 결정하는 방법은 기후조건과 축사조건 등을 정확하게 고려하지 않고 결정하는 방법이므로 여러 단점 이 있으나 계산과정이 없거나 단순하여 쉽게 결정할 수 있는 장점이 있다. 또한 자연환기를 적용하는 개방돈사에서 돼지를 사육하는 경우에는 환기량을 결정하였다 해도 정확하게 관리하기가 어렵다. 그러나 비육돈 등은 경제적인 이유로 개방식 돈사를 사용하고 자연환기 를 하는 것이 일반적이다. 환기량의 단위는 1분간 몇 ㎥의 공기가 옮겨 지는가로 나타내며 CMM(Cubic Meter per Minute), 또 다른 표기로는 cfm(cubic feet per minute)으로 표기된 자료들도 있는데 이것은 1분에 몇 입방 공기가 이동하는가로 나타내는 단위이다. cfm의 환기량을 ㎥/h 로 변환 할 경우 1.7을 곱하면 된다.

2. 필요 환기량 기준
필요 환기량의 기준은 돈사내에 있는 동물이 발산하는 수분량과 공기가 함유한 수분량과 동물이 생활하기에 적당한 온도·습도의 균형계산이라고 생각하면 된다. 따라서, 돈사에서 필요한 환기량은 외기온도, 돈사내 현 재 온도와 습도를 기준으로 제공해야 될 목표 온도, 습도, 풍속 등에 따라 다르나 일반적으로 환기 요구량은 제시한 기준은 저자에 따라 약간 다르다. 따라서이 장에서는 여러 필자들이 제시한 내용을 정리하였으므로 표 14에서 부터표 19 까지 내용을 참고하면 어느 정도 돼지의 사육단계별, 날씨별로 환기량을 기준할 수 있을 것이다.

* 주) ( )MWPS 기준, 1CFM= 1.7 ㎥/시간, 1lbs=454g
＊습기조절을 위한 환기량에서 만약 비환기식 난로(실내에 설치하는 연소 식 연료난 로) 이용시에는 연료가 연소할 때 발생하는 수분량 때문에 콘크리트 바닥 환기량 의 20% 추가해야됨
＊ 환기기준량

환기기준을 바르게 사용하기 위해서는 먼저 환기 기준표에서 사용하는 기 후라는 용어를 바르게 이해하여야 한다. 우리는 통상 기후라고 하면 대기후(Climate : 4계절의 변화 같은 것)를 연상하나 환기기준표에 서 사용되는 용어는 소기후를 뜻하는 "Weather(1일 기상 같은 것)"를 사용하며
<표>의 저온기, 적온기, 고온기는 봄, 여름, 가을, 겨울의 의미가 아니고 각 계층의 돼지를 기준으로 한 저온기, 적온기, 고온기를 말한다. 현재까지 우리나라에서 환기기준량으로 사용하 고 있는 자료는 미국 MWPS 8권의 것으로 이 기준에서는 기후(Weather)를 저온기, 중온기, 고온기로 구분하고 있으나, 현재 미국 자료상의 기준을 보면 저온기 환기를 습도 균형을 위한 환기와 냄새조절로 구분하고, 습도균형을 위한 환기량을 <표 4>에서와 같이 돈사바닥의 상태에 따라 세 가지로 구분하고 있다.
<표>에서 냄새조절을 위한 환기량은 돼지를 기준으로 한 환기량이 아니고 작업자를 위한 환기량으로서 작업자가 돈사에 들어가기 30분전부터 실행하기 시작하고 작업자가 돈사를 떠날 때는 다 시 습도조절을 위한 환기량으로 되돌려 놓는다. 습기조절을 위한 환기량을 돈방바닥 방식별로 세분한 근거는 돈사내의 유지목표 습도 를 RH 50∼50%로 하고자 할 때 바닥의 종류에 따라 돈사내에 발생하는 습기량이 다르기 때문이다. 전면 슬랏바닥은 같은 온 도일 때 습기 발생량이 콘크리이트 바닥의 1/2 수준이다. 환기량을 이렇게 세분하여 실행함으로써 저온기에 사내습도를 적정범위 로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 난방비를 최소화 할 수 있게 된다.
적온기 환기량은 온도가 적온이상으로 올라가면 그에 해당하는 열을 제거 하기 위하여 필요한 량이고 고온기 환기량은 열 제거와 풍속증가를 위한 환기량이 보태어 진 것이며 고온기 환기량 중 약 1/2은 풍속증가를 위한 환기량이다.
<표>의 환기량 기준에서 저온기 환기량 이 외에 차이가 나는 환기 량은 (현재 우리나라에서 사용하고 있는 기준) 분만스톨과 웅돈(<표>의 괄호내에 표기)으로 그 까닭은 인용한 표의 사용지역 (미국 인디아나 주)의 고온기 기후특성에 기인한 것으로 판단되며 우리나라의 경우 현장경험상 현재 사용하고 있는 기준(미국 중 서부 기준)보다 오히려 높아야 할 것으로 판단된다.

※ 매우 더운 날씨에 모돈과 웅돈 등 성돈 을 위해 최대 환기율을 제공해야 된다
※ 암퇘지와 숫퇘지 들에 대해 표에 제시된 최대 환기비율은 만약 좋은 냉각 시스
템이 환기시스템에 제공된다면 줄어들 것이다.
- 만약 알맞게 설계된 공기 순환 팬 시스템 또는 증발 쿨링 냉각시스템 이 설치된
돈사에서는 최대 환기 비율을 40% 감소 할 수 있을 것이다.
- 냉각된 공기가 있는 서늘한 지역에서는 최대 환기 비율을 50% 감소할 수 있을
것이다.
G. L. Riskowski, 2001

3. 저온시 최소환기량(Minimum Ventilation Rate)
최소환기량은 돈사내 온도와 관계없이 최소한으로 환기가 계속 유지되어 야 하며 우리나라로 기준하면 겨울철 최소환기량(Winter Minimum Ventilation Rate)라고도 한다. 기계식 환기에서 최소환기량의 공급 역활은 연속가동팬(Continuous Fan)이며 멈추어서는 안된다는 것을 의미한다. 자연환기방식에서는 공기 의 유입구와 배출구를 최소한으로 조절하여 배출하는 환기량이다. 즉 돈사내에서 발생되는 유해가스 등을 제거하기 위한 최소 환기량이 다.

4. 적온시 환기량
적온시 환기량은 돼지의 성장단계별, 급여사료의 영양수준에 따라 일반적 으로 우리나라의 봄·가을에 해당되며 돼지의 생리활동에 가장 적정한 온도를 의미한다.

5. 고온시 환기량
돼지에게 제공해야 할 적정온도 범위 이상의 시점부터 의미하며, 일반적 으로 우리나라의 경우 여름철 혹서기의 환기량을 의미한다. 자연환기 방식의 경우에는 돈사의 개방면적을 돼지의 성장단계에 따라 최 대한 개방해야 되고, 기계적인 환기에서는 냉방장치 등을 가동하여 돈사내 온도를 낮추는 등 환기량을 최대한 높여야 한다.

6. 환기량 계산
비교적 온난한 지역(네델란드)에서 돼지 사육별로 여름철 두당 최대환기 량, 환기에 필요한 공기유입 배출구의 면적산출은 표 20, 표 21을 참고로 하여 실제로 이용하고 있다. 시간당 두당 환기량(m3/h/ 두)에 따른 두당 공기유입구 면적 계산은 자연환기 5cm2/m3, 기계환기 2.5cm2/m3를 기준으로 한 것이며, 두당 공기 배출구 면적은 자연환기시 2.5cm2/m3를 기준으로 한다.
예를 들면, 실제로 포유모돈을 20두 사육할 경우의 기계환기시 최대환기 량은 시간당 5,000m3(20두×250cm2)가 되며, 이때의 공기입기구 면적은 1.2m2(20두×0.06m2)가 필요하고 배기팬은 40 ∼45cm 범위 내의 것을 선택하여 설치 운영하면 필요한 환기량을 충족시킬 수 있다.

7. 풍속 기준
풍속도 돈사내 환기량을 제어하는 매우 중요한 지수로써 매우 추운 온도 에서 어린자돈들에게는 0.1m/s 이하의 매우 낮은 풍속을 제공해야 하며, 돈사내 온도가 적온을 유지할 경우 자돈들에게 약 0.25m/s 의 풍속이 유지되도록 해야한다. 육성비육돈 이상의 돼지들에게는 온화하고 따뜻한 날씨에는 0.25m/s 정도의 풍속 유지와, 매 우 더운 날씨의 고온에서 0.5m/s 이상∼1.2m/s 의 풍속이 유지되도록 해야한다. 그리고, 자돈의 경우 돈사내 온도에 적 절하지 못한 지나친 풍속은 체온을 낮추기 때문에 설사나 기침의 원인이 된다. 측정치가 기준치를 초과하거나 낮을 경우 입기구, 배기구, 휀의 성능, 콘트롤러의 입력수치 등에 이상이 없는지를 검토해야 된다.

8. 공기흐름도 조사
겨울철 찬바람이나 풍속이 매우 강한 바람의 찬 공기가 직접 돼지에게 접 촉하거나 오염된 공기가 정체되어 있을 경우 나쁜 영향을 주기 때문에 돈방내 공기흐름을 측정한 것은 대단히 중요하다. 이 공기 의 흐름을 조사하기 위하여 연기 발생기(스모그 제네레이터)를 사용하여 돈사내 공기의 흐름을 측정한다. 이것은 포터블용으로 무창돈사 의 각 돈실(컴파트먼트)별로 공기의 유입 및 배기의 흐름을 잘 알 수 있다. 특히 그림 15처럼 각 돈실별 입기구에 연기발생기를 두 고 연기를 발생할 경우 돈실내 공기가 어떻게 흐르고 정체되어 사각지대가 있는지 알 수 있어 돈사의 환기 상황을 알 수 있다.

<계속>

[미소지움]

벽담님! 고맙습니다....

[덕트사랑]

유용한 자료 감사합니다!