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문제 정의
- 본 연구에서는 대부분의 악취유발 가스의 농도가 허용한계를 크게 상회하지는 않았으나 비육돈사에서 허용한계치와 유사한 수준의 암모니아의 발생이 확인되었으므로 이를 경감시키기 위한 대책으로서 분뇨 순환시설의 도입과 시간대별 환기량의 조절이 필요하다고 본다.
- 이러한 점을 고려하여, 본 연구는 전형적인 전업양돈장에서 사육단계별 돈사의 악취유발 유해 가스의 농도 및 실내 환경인자를 연속적으로 측정하고, 그 기록을 수집하여 시간대별로 분석한 후 하루 중 돈사내 공기의 변화추세를 검토함과 동시에 돈사별 공기 품질의 우열을 평가하여 양돈장의 악취 저감과 환경개선을 위한 기초자료를 수집하기 위하여 실시하였다.
제안 방법
- 기본 평가는 Table 1을 적용 하였는데 각 돈사별 암모니아, 일산화탄소, 이산화탄소, 이산화질소, 아황산가스, 유화수소 및 미세먼지 등의 측정치가 가장 높게 측정된 항목이 많은 시간대의 공기 품질을 불량하다고 평가하였으며, 측정치가 가장 낮은 항목이 많은 시간대를 양호한 것으로 평가 하였다. 또한 돈사 유형별 종합평가는 모든 시간대 항목별 평균을 구하여 타 돈사와 비교해 평균치가 낮은 순으로 순위를 정하고 1순위에 7점, 7 순위에 1점을 순위별로 차등하여 점수를 부여하고 총합이 가장 높은 곳을 양호한 것으로 평가하였다.
- 돈사 내 발생 가스 및 분진농도의 측정은 성장단계별로 임신돈사, 분만돈사, 자돈사, 육성돈사, 비육돈사로 구분하여 실시하였으며, 측정 지점은 각 돈사 내 돼지 사육밀도와 면적을 고려하여 3개 이상의 지점을 설정하고 실내환경 종합측정장치 (model IAQ-3000) 와 부유분진물 농도 측정 기 (pDR-1000 AN)를이용하여 연속 측정한 데이터를 수집한 후 6 시간 간격으로 구분하여 분석하였다. 측정항목은 돈사 내 주요 발생가스인 일산화탄소, 이산화탄소, 이산화질소, 이산화황, 암모니아, 온도 및 습도와 미세먼지이며, 측정 시 같은 유형의 돈사가 2개 이상인 경우에는 표준편차를 구하여 평균으로 나타냈다.
- 또한 돈사 유형별 종합평가는 모든 시간대 항목별 평균을 구하여 타 돈사와 비교해 평균치가 낮은 순으로 순위를 정하고 1순위에 7점, 7 순위에 1점을 순위별로 차등하여 점수를 부여하고 총합이 가장 높은 곳을 양호한 것으로 평가하였다.
- 이 농장에서는 악취저감을 위하여 생균제 (Bacillus, 유산균, 효모 등 함유)를 모돈, 비육돈, 육성돈용 사료와 혼합하여 급여하였으며, 자돈에 게는 유산균제 (AacfoBacills plan- /aem 이 주 함유 균종)를 음수에 일정량을 혼합하여 급여하였고, 음용수로 미네랄 알칼리 환원수를 모든 돈군에 공급하였다.
대상 데이터
- 돈사내에서 발생하는 악취유발 가스의 농도와 온습도 및 먼지의 농도변화의 추세를 파악하기 위하여 경기도 이천에 소재한 약 4, 000두 규모의 전업규모 양돈장을 선정하여 연구를 수행하였다. 실험은 2008년 5월 31일부터 2008년 6월말까지 1개월간 돈사 실내환경인자들을 집중 측정한 후 계절 변화 후의 상황도 고려하기 위하여 2008월 10월 말까지 보충 실험을 수행하였다.
- 수행하였다. 실험은 2008년 5월 31일부터 2008년 6월말까지 1개월간 돈사 실내환경인자들을 집중 측정한 후 계절 변화 후의 상황도 고려하기 위하여 2008월 10월 말까지 보충 실험을 수행하였다.
데이터처리
- 측정항목은 돈사 내 주요 발생가스인 일산화탄소, 이산화탄소, 이산화질소, 이산화황, 암모니아, 온도 및 습도와 미세먼지이며, 측정 시 같은 유형의 돈사가 2개 이상인 경우에는 표준편차를 구하여 평균으로 나타냈다.
이론/모형
- 본 연구에서 유해가스의 유해성 여부를 판단하기 위하여, 노동자와 가축에 대한 유해가스 및 분진에 대한 노출허용기준'(Wathes, 1994)을 참고하였다.
성능/효과
- 2. 돈사의 유형별 공기품질이 양호한 곳은 임신돈사와 분만돈사였으며, 불량한 돈사는 육성 돈사와 비육돈사 이었다. 공기의 품질이 양호하였던 임신돈사의 경우, 슬러리 형태로서 분과 뇨의 분리가 잘 이루어진 결과였으며, 분만돈사의 경우는 돈사당 사육두수에 비하여 포유자돈의 배설량이 적었기 때문이었다.
- 각 돈사의 환경수준을 종합하여 평가한 결과, 전체적으로 임신돈사와 분만돈사가 공기의 조성이 양호하였으며, 육성돈사와 비육돈 사의 공기조성이 불량한 것으로 나타났다. 여기서 주목할 점은, 환경조건이 양호한 돈사와 불량한 돈사 사이에 암모니아, 일산화탄소, 산화질소, 아황산가스 및 유화수소 농도의 편차가 확연한 차이를 나타내고 있으며 이로써 실내 악취의 수준에 현저한 차이를 보였다는 사실이다.
- 돈사별 악취를 측정한 결과 분만사, 임 신사, 자돈사, 육성사, 비육사 등으로 구분하였는데 비육사의 복합악취는 배출허용치의 500 배를 초과하는 높은 수준을 보였다. 또한 비육 돈사 중 슬러리 돈사일 경우, 슬러리 비육돈 사의 피트 내부 돈분뇨 적체높이가 높아질수록, 그리고 사육밀도가 높을수록 발생하는 악취 수준이 높은 것으로 조사되었으나, 악취 저감 제의 사료첨가 유무에 따른 악취 수준은 큰 차이를 보이지 않았다.
- 5 ppm으로 환경개선제를 사용한 돈사에서 낮은 수준으로 평가되었다. 또한 분뇨순환시스템을 적용한 돈사는 별도의 고형분이 발생하지 않으므로 고액분리 및 퇴비화 시설을 필요로 하지 않아 악취 발생 원이 줄어드는 효과와 돈사 내부 사육환경 향상으로 과밀사육의 부작용 방지, 폐사율 감소, 시설유지 비용 절감 등의 부수적 이익이 창출될 것으로 예상되었다. 따라서, 분뇨순환식 돈사 시설은 양돈축사에서 악취를 저감시킬 수 있는 방향적 모델로 발전시킬 수 있는 근거가 될 수 있다고 하였다.
- 초과하는 높은 수준을 보였다. 또한 비육 돈사 중 슬러리 돈사일 경우, 슬러리 비육돈 사의 피트 내부 돈분뇨 적체높이가 높아질수록, 그리고 사육밀도가 높을수록 발생하는 악취 수준이 높은 것으로 조사되었으나, 악취 저감 제의 사료첨가 유무에 따른 악취 수준은 큰 차이를 보이지 않았다. 주요 악취 발생 원 중 측정된 복합악취는 분뇨집수조>액비화시설>비육사>퇴비화시설 순으로 조사되었으며, 비육사, 액비화시설 및 분뇨 집수 조에서 측정된 복합악취는 배출원 배출허용기준인 500배를 초과하고 있는 것으로 조사되었다.
- 수준이었다. 또한 아황산가스와 유화수소가 대부분 시간대에 검출됨으로써 비육 돈사는 모든 형태의 돈사 중 가장 열악한 조건을 보였다. 이러한 결과는 비육돈사의 특성상 분뇨 배설량이 많고 분뇨가 적절하게 분리되지 않은 상태로 실내에 노출됨으로써 다른 유형의 돈사보다 유해가스의 발생이 많았기 때문이 아닌가 생각된다.
- 유의차는 없었다. 본 조사결과, 유해가스의 농도에 따른 환기량의 제어가 호흡기와 관련된 기침의 발생빈도를 현저히 감소시켰으나 소화기와 관련된 설사의 빈도에는 영향을 미치지 못한 것으로 나타났다. 환경제어가 사료비에 미치는 영향을 조사하였던 바 돈육 1kg당 사료비가 환경제어 처리구에서 관행 처리 구보다 낮았으므로 사료비의 절감효과가 있었다고 하였다.
- 돈사의 유형별 시간대에 따른 공기 품질의 변화패턴을 알아본 결과 돈사 실내의 온 . 습도, 먼지농도, 실내기체의 조성 등이 주간과 야간의 편차가 크게 나타났으며, 대부분의 돈사는 주간시간대인 12:00경의 실내환경 조건이 가장 양호하였고 00:00~06:00 사이의 공기조성이 가장 불량한 것으로 나타났다.
- 특히 임신돈사에서는 유화수소가 모든 시간대 발생하지 않는 것으로 측정 되었다. 실내공기의 조성에 대한 전체적인 농도를 다른 돈사들 비교하였을 때 가장 양호한 것으로 판명되었다.
- 위 측정 결과에서 모든 조건을 고려할 때 분만돈사의 실내환경은 00:00에 가장 불량하였고 주간인 12:00이 가장 양호 하였다. 또한 아황산가스와 유화수소의 수치가 18:00와 익일 18:00에 약간의 차이를 보였는데 이것은 돈사 내 스크레이퍼 가동으로 인한 것이었다.
- 유해가스의 제어에 따른 6주간의 돈사 내 NH3, SO2 및 H2S를 측정한 결과, NH3는 관행 처리구에서 가장 높게 나타났으며, 환경제어 처리구에서 가장 낮게 나타나 통계적인 유의차를 보였고, 두 처리구 모두 암모니아 가스의 돈사 내 농도가 25 ppm에 미치지 못하는 수준에서 측정이 되었다.
- 이 실험에서, 분뇨순환시스템이 적용된 돈사의 복합악취는 낮은 수준으로 평가되었으며, 평균 Hydrogen sulfide 농도는 A 돈사 0.23 ppm, B 돈사 0.20 ppm, C 돈사 0.19 ppm 으로 돈사별 발생농도는 비슷한 수준으로 나타났으며, Ammonia의 배출수준은 A 돈사에서 18.0 ppm으로 가장 높았으며, B, C 돈사는 각 12.9 ppm, 8.5 ppm으로 환경개선제를 사용한 돈사에서 낮은 수준으로 평가되었다. 또한 분뇨순환시스템을 적용한 돈사는 별도의 고형분이 발생하지 않으므로 고액분리 및 퇴비화 시설을 필요로 하지 않아 악취 발생 원이 줄어드는 효과와 돈사 내부 사육환경 향상으로 과밀사육의 부작용 방지, 폐사율 감소, 시설유지 비용 절감 등의 부수적 이익이 창출될 것으로 예상되었다.
- 또한 비육 돈사 중 슬러리 돈사일 경우, 슬러리 비육돈 사의 피트 내부 돈분뇨 적체높이가 높아질수록, 그리고 사육밀도가 높을수록 발생하는 악취 수준이 높은 것으로 조사되었으나, 악취 저감 제의 사료첨가 유무에 따른 악취 수준은 큰 차이를 보이지 않았다. 주요 악취 발생 원 중 측정된 복합악취는 분뇨집수조>액비화시설>비육사>퇴비화시설 순으로 조사되었으며, 비육사, 액비화시설 및 분뇨 집수 조에서 측정된 복합악취는 배출원 배출허용기준인 500배를 초과하고 있는 것으로 조사되었다.
- 한편, 비육돈사에서 검출된 암모니아 농도는 24시간 내내 가축에 대한 허용한계 (20 ppm)와 대등한 수준을 나타냈는데 이 수준은 임신돈사나 분만돈사의 약 3배에 달하는 높은 수준이었으며 비육돈의 건강에 영향을 미칠만한 수준이었다. 또한 아황산가스와 유화수소가 대부분 시간대에 검출됨으로써 비육 돈사는 모든 형태의 돈사 중 가장 열악한 조건을 보였다.
- 한편, 환경제어가 질병의 발생빈도에 미치는 영향을 규명하기 위하여 기침 및 설사의 빈도를 조사한 결과 기침의 주간 평균 발생 빈도는 관행 처리구에서 가장 높게 나타났으며, 환경제어 처리구에서 가장 낮게 나타나 통계적 유의차를 보였고, 설사빈도의 경우 환경제어 처리구에서 가장 높게 나타났으며, 관행 처리구에서 가장 낮게 나타났으나 통계적인 유의차는 없었다. 본 조사결과, 유해가스의 농도에 따른 환기량의 제어가 호흡기와 관련된 기침의 발생빈도를 현저히 감소시켰으나 소화기와 관련된 설사의 빈도에는 영향을 미치지 못한 것으로 나타났다.
후속연구
- 그러므로, 본 연구에서 확인된 바와 같이돈사 실내에서 주간과 야간에 실내 유해가스 농도가 현저히 다른 것을 환기량으로 제어할 경우, 돼지의 복지조건을 향상시킬 수 있음은 물론 사료비용의 절감효과도 기할 수 있을 것으로 예상할 수 있다.
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