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돈사 환기팬 가동률에 따른 바이오커튼의 암모니아 저감 효능 평가
황옥화 ( Okhwa Hwang ),박준수 ( Junsu Park ),우샘이 ( Saemee Woo ),조슈아나이젤할더 ( Joshua Nizel Halder ),박소연 ( Soyean Park ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
바이오커튼(이하 커튼)은 돈사 측벽 환기팬에 설치하는 차광막으로, 돈사에서 배출되는 공기 중에 안개분무를 하여 악취가 확산되는 것을 방지하는 장치이다. 악취저감 효과는 커튼의 겹수, 단수(1단 또는 2단), 안개분무 조건 등의 운전조건과 계절별 환기팬 가동률에 따라 차이가 있다. 이 중 환기팬 가동률은 커튼 외부로 배출되는 악취 농도에 영향을 주는데, 가동률이 높으면 공기 배출량이 증가하여 커튼 외부로 배출되는 악취 농도를 증가시킬 수 있다. 이에, 본 연구는 돈사 환기량에 따른 커튼의 암모니아 저감 효과에 대해 평가하였다. 커튼은 2.6m x 4.7m x 3.1m(H x W x L) 규모의 직육면체로 돈사 환기팬 외부에 설치하였다. 암모니아 농도는 광음향 분광분석장치(INNOVA 1412i)로 측정하였으며, 시료 주입관은 커튼 표면에서 약 5cm 상부에 설치하였다. 시험은 커튼의 표면별로 암모니아 측정지점을 선발하고, 환기팬 가동률 30%, 50%, 100%에 따른 암모니아 저감율을 평가하였다. 커튼 표면별 암모니아 측정지점을 선발하는 시험은 커튼 전면부 8개, 양쪽 측면부 각 4개, 천정 4개의 총 20개 지점에서 암모니아 농도를 측정하여 농도 차이가 적은 지점을 선택하였다. 측정지점의 암모니아 농도는 3.5~4.4ppm 범위였으며, 이 중 농도 차이가 약 0.1ppm으로 가장 적은 지점을 커튼 표면별로 1곳씩 선발하였다. 다음은 돈사 환기팬 가동률에 따른 커튼의 암모니아 저감율을 평가하였다. 환기팬 가동률은 30%, 50%, 100%로 설정하고, 암모니아는 환기팬과 기 선발된 커튼 표면별 각 지점에서 측정하였다. 암모니아 농도는 환기팬 가동률 30%와 50%에서 환기팬, 천정, 우측, 전면, 좌측 순으로 낮았으며, 100%에서는 측정지점 간에 유사하였다. 천정의 암모니아 농도가 높은 것은 장치로 주입되는 공기의 수분 함량으로 추측할 수 있다. 수용성인 암모니아는 수분 함량이 높은 공기에 쉽게 용해되어 농도가 높아질 수 있는데, 천정 배출 공기의 수분 함량이 좌측에 비해 3Tdew 높았다. 환기팬 가동률에 따른 커튼 지점별 암모니아 저감률을 비교하면, 가동률 30%와 50%에서는 암모니아 저감률은 커튼 표면별로 유사하였고 각각 평균 35%와 32%였다. 반면, 환기팬 가동률 100%에서 암모니아 저감률은 평균 7%로 낮았는데, 환기팬 가동률이 높으면 많은 양의 공기가 커튼 외부로 배출되어 암모니아 저감 효과가 감소된 것으로 판단된다. 결과를 종합하면, 환기팬 가동률이 50%보다 낮으면 돈사에서 배출되는 공기가 커튼 내부에 포집되어 암모니아 배출을 줄였지만, 가동률을 높이면 많은 양의 공기가 외부로 배출되어 암모니아 저감 효과가 감소하였다.
돈사 환기팬 가동률에 따른 바이오커튼의 암모니아 저감 효능 평가
황옥화 ( Okhwa Hwang ),박준수 ( Junsu Park ),우샘이 ( Saemee Woo ),조슈아나이젤할더 ( Joshua Nizel Halder ),박소연 ( Soyean Park ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
바이오커튼(이하 커튼)은 돈사 측벽 환기팬에 설치하는 차광막으로, 돈사에서 배출되는 공기 중에 안개분무를 하여 악취가 확산되는 것을 방지하는 장치이다. 악취저감 효과는 커튼의 겹수, 단수(1단 또는 2단), 안개분무 조건 등의 운전조건과 계절별 환기팬 가동률에 따라 차이가 있다. 이 중 환기팬 가동률은 커튼 외부로 배출되는 악취 농도에 영향을 주는데, 가동률이 높으면 공기 배출량이 증가하여 커튼 외부로 배출되는 악취 농도를 증가시킬 수 있다. 이에, 본 연구는 돈사 환기량에 따른 커튼의 암모니아 저감 효과에 대해 평가하였다. 커튼은 2.6m x 4.7m x 3.1m(H x W x L) 규모의 직육면체로 돈사 환기팬 외부에 설치하였다. 암모니아 농도는 광음향 분광분석장치(INNOVA 1412i)로 측정하였으며, 시료 주입관은 커튼 표면에서 약 5cm 상부에 설치하였다. 시험은 커튼의 표면별로 암모니아 측정지점을 선발하고, 환기팬 가동률 30%, 50%, 100%에 따른 암모니아 저감율을 평가하였다. 커튼 표면별 암모니아 측정지점을 선발하는 시험은 커튼 전면부 8개, 양쪽 측면부 각 4개, 천정 4개의 총 20개 지점에서 암모니아 농도를 측정하여 농도 차이가 적은 지점을 선택하였다. 측정지점의 암모니아 농도는 3.5~4.4ppm 범위였으며, 이 중 농도 차이가 약 0.1ppm으로 가장 적은 지점을 커튼 표면별로 1곳씩 선발하였다. 다음은 돈사 환기팬 가동률에 따른 커튼의 암모니아 저감율을 평가하였다. 환기팬 가동률은 30%, 50%, 100%로 설정하고, 암모니아는 환기팬과 기 선발된 커튼 표면별 각 지점에서 측정하였다. 암모니아 농도는 환기팬 가동률 30%와 50%에서 환기팬, 천정, 우측, 전면, 좌측 순으로 낮았으며, 100%에서는 측정지점 간에 유사하였다. 천정의 암모니아 농도가 높은 것은 장치로 주입되는 공기의 수분 함량으로 추측할 수 있다. 수용성인 암모니아는 수분 함량이 높은 공기에 쉽게 용해되어 농도가 높아질 수 있는데, 천정 배출 공기의 수분 함량이 좌측에 비해 3Tdew 높았다. 환기팬 가동률에 따른 커튼 지점별 암모니아 저감률을 비교하면, 가동률 30%와 50%에서는 암모니아 저감률은 커튼 표면별로 유사하였고 각각 평균 35%와 32%였다. 반면, 환기팬 가동률 100%에서 암모니아 저감률은 평균 7%로 낮았는데, 환기팬 가동률이 높으면 많은 양의 공기가 커튼 외부로 배출되어 암모니아 저감 효과가 감소된 것으로 판단된다. 결과를 종합하면, 환기팬 가동률이 50%보다 낮으면 돈사에서 배출되는 공기가 커튼 내부에 포집되어 암모니아 배출을 줄였지만, 가동률을 높이면 많은 양의 공기가 외부로 배출되어 암모니아 저감 효과가 감소하였다.
풍동실험을 통한 방풍용 서양측백나무와 농업용방풍망의 공기역학계수 평가
이소진 ( Lee¸ Sojin ),하태환 ( Ha¸ Taehwan ),서시영 ( Seo¸ Siyoung ),송호성 ( Song¸ Hosung ),우샘이 ( Woo¸ Saemee ),장유나 ( Jang¸ Yuna ),정민웅 ( Jung¸ Minwoong ),조광곤 ( Jo¸ Gwanggon ),한덕우 ( Han¸ Dukwoo ),황옥화 ( Hwang¸ Okh 한국농공학회 2021 한국농공학회논문집 Vol.63 No.5
Windbreak forests, which have a windproof effect against strong winds, are known to be effective in reducing the spread of odors and dust emitted from livestock farms. The effect of reducing the spread of odors and dust can be estimated through numerical models such as computational fluid dynamics, which require aerodynamic coefficients of the windbreaks for accurate prediction of their performance. In this study, we aimed to evaluate the aerodynamic coefficients, Co, C<sub>1</sub>, C<sub>2</sub>, and α, of two windbreaks, Thuja occidentalis and a mesh net, through wind tunnel experiments. The aerodynamic coefficients were derived by the relation between the incoming wind speed and the pressure loss due to the windbreaks which was measured by differential pressure sensors. In order to estimate the change in the aerodynamic coefficient concerning various leaf density, the experiments were conducted repeatedly by removing the leaves gradually in various stages. The results showed that the power law regression model more suitable for coefficient evaluation compared to the Darcy-Forchheimer model.
권경석 ( Kyeoong-seok Kwon ),하태환 ( Taehwan Ha ),최희철 ( Hee-cheol Choi ),이준엽 ( Jun-yeob Lee ),이동현 ( Dong-hyun Lee ),우샘이 ( Saemee Woo ),양가영 ( Ka-young Yang ),이인복 ( In-bok Lee ),김락우 ( Rack-woo Kim ),여욱현 ( Uk 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-
최근 푹염일수, 열대야일수 발생이 증가함에 따라 여름철 가축의 고온 스트레스 발생 빈도 또한 증가하고 있어, 그로 인한 번식 장애, 사료 섭취 감소, 면역기능 저하 및 폐사량 증가 사례가 지속적으로 보고되고 있다. 가축의 고온 스트레스를 정량화하기 위하여 THI 지수 등이 개발되어 활용되고 있으나 무창 계사 등과 같이 밀폐된 사육 환경의 경우 시설 내부의 THI 지수를 미리 예측하고 평가하는 데는 많은 한계가 존재한다. 이에 본 연구에서는 동적 에너지 해석 기법인 BES 기법을 이용하여 무창 계사 내부의 시간에 따른 에너지 흐름, 온도 및 습도 등과 같은 미기상 환경 변화를 모의하기 위한 시뮬레이션 해석 모델을 설계하였다. 지역별 기상자료, 건물의 단열 특성, 가축의 일령별 수분 및 열량 발생 특성, 내부 환경 변화에 따른 실시간 환기 운영 알고리즘 등을 경계조건으로 구축하여 시설 내부의 시간별 THI 지수를 모의하고 가축의 고온 스트레스 발생 정도를 정량적으로 평가하고자 하였다. 하절기, 냉방 시스템이 설치되지 않았다는 가정 하에 한계 THI 지수를 가장 많이 초과하는 것으로 나타난 지역은 익산시로, 일반 사육 밀도 (39 kg m<sup>-2</sup>) 적용 시 2,635시간, 동물복지를 고려한 사육 밀도 (30 kg m<sup>-2</sup>) 적용 시 2,553시간을 초과하는 것으로 나타나 전체 사육 기간 대비 각각 98.0%, 95.0%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 이는 익산시에 위치한 무창 육계사에서 사육되는 닭은 쿨링패드 등과 같은 냉방시설이 설치되지 않을 경우 하절기 사육기간 대부분에 걸쳐 고온 스트레스를 겪을 수 있음을 의미한다. 각 연구 대상 지역의 동일기간 외부 기상 자료를 이용하여 THI 지수를 산정할 경우 익산시의 경우 한계 THI 초과시간 및 초과일은 각각 621시간, 38일로 BES 모델을 이용하여 도출한 값 대비 각각 24.3%, 36.5%로 나타나 닭의 고온 스트레스 발생 가능성에 대하여 과소평가 할 가능성이 존재하는 것으로 나타났다. 또한, BES 모델을 이용하여 시설 내부의 THI 지수에 대한 모의 결과, 한계 THI 초과시간 및 초과일수는 시간별 적산일수(R<sup>2</sup>=0.57, 0.68)와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 개발한 BES 육계사 모델을 토대로 무창 육계사 내부의 가축의 고온 스트레스를 정량적으로 평가할 수 있었으며 향후, 지역별, 기후조건별 냉방시스템의 세분화된 설계 지침 제공을 위하여 활용될 수 있을 것이라 판단된다.