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BES 수치모델을 이용한 사육 밀도별 가금류 고온 스트레스 평가
권경석(Kyeong-seok Kwon),하태환(Tahwan Ha),최희철(Hee-chul Choi),김종복(Jong-bok Kim),이준엽(Jun-yeob Lee),전중환(Jung-hwan Jeon),양가영(Ka-young Yang),김락우(Rack-woo Kim),여욱현(Uk-hyeon Yeo),이상연(Sang-yeon Lee) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.1
가축 사육 시설 내부의 온도, 습도 등과 같은 미기상 요소는 환기, 냉방, 난방, 단열, 가축의 현열 및 잠열과 같은 에너지 발생 등 다양한 요소의 복합적인 영향을 받는다. 본 연구에서는 위와 같은 다양한 변수에 따른 시설 내부의 에너지 흐름 및 기작을 구현하기 위하여 BES 수치해석 기법을 활용하였다. BES 수치해석 모델 및 THI 지수 개념을 이용하여 국내 주요 지역별 가금 사육 시설 내부의 고온 스트레스 발생 정도를 정량적으로 산정하고자 하였다. 또한, 최근 동물복지 사육 이슈에 따라, 현행 기준 및 동물복지를 고려한 사육 밀도 적용 시, 시설 내부의 THI 지수를 비교 분석하였으며, 그 결과, 환절기 시기의 경우 사육밀도 감소에 따른 유의한 고온 스트레스 감소 효과가 도출되었으나(p<0.05), 하절기의 경우 큰 차이를 보이지 않아(p>0.05) 지역별 적정 냉방시설의 설비 마련이 시급한 것으로 나타났다. 전라북도 익산시의 경우, 사육밀도 감소에 따라 고온 스트레스 발생 시간 기준, 총 252시간의 이득이 있는 것으로 산출되었다. Micro climatic conditions within the livestock facility are affected by various factors such as ventilation, cooling, heating, insulation and latent and sensible heat generation from animals. In this study, numerical BES method was used to simulate energy flow inside the poultry house. Based on the BES method and THI concept, degree of thermal stress of poultry was evaluated according to the locations in South Korea. Comparison of THI values within the poultry house was also carried out according to the stocking densities to reflect recent animal-welfare issue. Significant decrease in thermal stress of poultry was observed when the stocking density of 30 kg/m2 was applied in the change of the seasons(p<0.05) however, there was no statistically significant difference in summer season(p>0.05). It meant that installation of proper cooling system is urgently needed. For Iksan city of Jeollabuk-do province, total 252 hours of profit for thermal stress was found according to decrease in the stocking density.
육계 축사표준설계모델의 에너지부하 산정을 위한 건물에너지시뮬레이션 모델 개발
권경석 ( Kyeong-seok Kwon ),김종복 ( Jong-bok Kim ),하태환 ( Tahwan Ha ),양가영 ( Ka-young Yang ),장동화 ( Dong-hwa Jang ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
축사표준설계도는 농림축산식품부장관이 작성하고 국토교통부장관이 인정한 설계도로 양질의 축사를 건축할 수 있도록 지원하기 위해 개발되었다. 축사표준설계도를 이용할 경우 인·허가는 건축신고로 완화되어 일반건축물 인허가에 비해 요구되는 서류와 검토기간이 짧아지고, 별도의 설계비 부담을 경감할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 해당 표준설계도의 이용률이 극히 떨어지고, 도면 정보에 대해 인지하고 있지 못하는 농축산인이 많은 실정이다. 이에 대한 원인으로 기 개발된 축사표준설계도 적용 시 과도한 건축비용이 발생할 수 있거나, 농가 부지면적이 축사표준설계도 모델과 부합하지 않는 점, 해당 도면의 적용 시 가축 생산성 개선에 대한 신뢰성 부족이 주요 원인으로 지적되고 있다. 이에 따라, 축사표준설계도 모델의 공학적인 검증 및 분석이 수반되어야 한다는 의견이 제시되었으며 특히, 환기와 냉·난방 에너지 부하 효과에 대한 정량적인 근거 마련이 강하게 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 축사표준설계도 중 육계 2016년 모델을 대상으로 모델의 크기(사육두수), 지역, 건물의 단열 특성 등을 조건으로 냉방 및 난방 에너지 부하 값을 산출하기 위해 수치해석 모델을 설계하고자 하였다. 행정구역별 육계 사육수수가 가장 많은 지역을 해석 대상 지역으로 선정하였으며, 2011년부터 2020년까지의 10년치 기상 데이터를 입력자료로 구축하였다. 계사 내부 가축으로부터의 현열, 잠열 발생량은 주변 온도와 체중 등의 함수로 구성되며, 이때 체중은 국내에서 주로 사육하는 육계 품종의 일령별 체중 회귀곡선을 사용하였으며, 주변 온도 값은 수치해석 모델을 통해 실시간으로 계산되는 내부 온도 및 습도 값이 연동되도록 설계하였다. 건물의 지붕 및 벽체 단열특성치는 건축법에서 제시하고 있는 중부1, 중부2, 남부, 제주 권역의 열 저항 특성치 및 권장 두께를 변수로 구성하였다. 환기의 경우 국내 주요 계열사의 현장 컨설턴트가 주로 이용하고 있는 일령별, 외부 온도 조건별 최저환기권장량 산출식을 기본으로 적용하고, 실제 사육환경을 고려하여 내부 온도가 생육 적온 이상의 값을 보일 때 시설 규격별로 설치된 환기팬이 단계별로 추가 구동될 수 있도록 환기로직을 구성하였다. 해석 대상 모델은 기상입력데이터(10)×지역(9)×건물규격(4)×배치방향(8)×지붕단열조건(3)×벽체단열조건(4)의 조건에 따라 총 34,560개로 구성된다.