박관용
(Department of Rural Systems Engineering, Research Institute of Agriculture and Life Sciences, College of Agriculture and Life Sciences, Seoul National University)
,
권경석
(Animal Environment Division, National Institute of Animal Science, Rural Development Administration)
,
이인복
(Department of Rural Systems Engineering, Research Institute of Agriculture and Life Sciences, College of Agriculture and Life Sciences, Seoul National University)
,
여욱현
(Department of Rural Systems Engineering, Research Institute of Agriculture and Life Sciences, College of Agriculture and Life Sciences, Seoul National University)
,
이상연
(Department of Rural Systems Engineering, Research Institute of Agriculture and Life Sciences, College of Agriculture and Life Sciences, Seoul National University)
,
김준규
(Department of Rural Systems Engineering, Research Institute of Agriculture and Life Sciences, College of Agriculture and Life Sciences, Seoul National University)
Many parts of problems in livestock industry today are associated with organic dust. Endotoxin and toxic gasses on the surface of dust and dust itself can cause aesthetic displeasure and respiratory disease. It also reduces livestock productivity by suppressing immunity of animals and carrying micro...
Many parts of problems in livestock industry today are associated with organic dust. Endotoxin and toxic gasses on the surface of dust and dust itself can cause aesthetic displeasure and respiratory disease. It also reduces livestock productivity by suppressing immunity of animals and carrying microbes causing animal disease. However, dust level of cattle farm was rarely reported in Korea, and regulation for cattle farm worker does not exist. In this paper, dust concentration and environmental condition were regularly monitored in a commercial Korean native cattle farm. The measurement was conducted according to location and working activities. From the measurement, distribution of dust concentration was affected by wind environment, as the result of natural ventilation. TMR mixer was a major source of dust in target cattle house. The maximum inhalable dust concentration was 637.8 times higher than exposure limit as feed dropped into the TMR mixer. It was expected that dust generation could be affected by particle size and drop height of feed. This study suggests potential risk of dust in cattle farm, and necessity for latter study. Effect of aerodynamic condition and TMR processing should be investigated for dust reduction study.
Many parts of problems in livestock industry today are associated with organic dust. Endotoxin and toxic gasses on the surface of dust and dust itself can cause aesthetic displeasure and respiratory disease. It also reduces livestock productivity by suppressing immunity of animals and carrying microbes causing animal disease. However, dust level of cattle farm was rarely reported in Korea, and regulation for cattle farm worker does not exist. In this paper, dust concentration and environmental condition were regularly monitored in a commercial Korean native cattle farm. The measurement was conducted according to location and working activities. From the measurement, distribution of dust concentration was affected by wind environment, as the result of natural ventilation. TMR mixer was a major source of dust in target cattle house. The maximum inhalable dust concentration was 637.8 times higher than exposure limit as feed dropped into the TMR mixer. It was expected that dust generation could be affected by particle size and drop height of feed. This study suggests potential risk of dust in cattle farm, and necessity for latter study. Effect of aerodynamic condition and TMR processing should be investigated for dust reduction study.
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문제 정의
그러나 국내 축산시설을 대상으로 한 분진환경 연구는 아직 기초 연구가 이루어지고 있는 상태이며, 특히 우사를 대상으로 한 연구는 극히 적은 실정이다. 본 연구는 한우사를 대상으로 분진 환경의 모니터링을 실시하였으며, 위치와 작업 형태에 따른 측정치의 분석을 통해 영향인자를 규명하고자 하였다.
본 연구는 한우사의 분진 수준의 평가를 위하여 대기환경 및 산업보건 분야의 분류를 바탕으로 분진 농도 모니터링을 실시하였다. 대기환경 분야에 따른 TSP와 PM10은 지역시료로써 풍상측과 풍하측, 중앙 복도, 환축사와 TMR 배합기 주변에서 장시간 포집하였다.
9배 높은 수준이었으며, 대다수가 양돈 작업자 대상 기준치를 초과하였다. 이를 고려하여 본 연구에서는 TMR 배합 과정에서 발생하는 분진이 작업자의 건강에 유해한 영향을 끼칠 가능성이 존재하는 것으로 판단하여 TMR 배합 작업 시 실시간 분진 농도를 모니터링 하였다.
추가적으로 대상 시설 내외 환경변수를 모니터링하여 분진 발생의 영향인자 분석에 활용하고자 하였다. 시설 내부의 온도 및 상대습도를 측정하기 위하여 HOBO UX100-003(Onset Computer Co.
제안 방법
5 m 높이에서 실시하였다. TMR 배합, 바닥청소 등과 같은 작업 시 인근 영역에서 분진 발생 수준을 측정하였으며, 특히 TMR 배합의 경우 사료의 주입 방식, 배합되는 사료의 종류에 따라 세분화하여 TMR 배합기 주변의 분진 농도를 측정하였다. 각 샘플은 6초 간격으로 5~10분간 측정하였다.
대상 분진의 모니터링은 입자의 공기역학적 직경을 기준으로 분류하여 개별적으로 실시하였다. 측정을 실한 분진은 대기환경 분야에서 사용하는 TSP, PM10과 산업보건 분야에서 사용하는 흡입성 및 호흡성 분진이다.
대상 시설에서 TMR 배합 작업은 고정형 TMR 기기를 통해 4일에 1번 실시되며, 사료의 급이는 손수레를 이용하여 직접 실시하였다. TMR 기기로의 사료 공급은 대부분 지게차를 이용하여 공중에 사료를 쏟아 붓는 자유 낙하 방식으로 실시되었다 (Fig.
8배 초과하였다. 대상 시설의 TMR 배합기는 컨베이어 벨트를 사용하지 않고 사료를 직접 낙하하여 공급하는 형태이며, 이 과정에서 육안으로 관측 가능한 다량의 분진이 비산하였다. 공급되는 사료의 입경이 작을수록 발생하는 분진의 농도가 높은 경향을 보여 첨가제와 같은 가루형 사료를 취급할 때 개인 보호구의 착용이 권장된다.
대기환경 분야에 따른 TSP와 PM10은 지역시료로써 풍상측과 풍하측, 중앙 복도, 환축사와 TMR 배합기 주변에서 장시간 포집하였다. 산업보건 분야의 흡입성 및 호흡성 분진의 경우 지역시료와 더불어 TMR 배합과 바닥청소 작업에 따른 발생 분진의 농도를 추가적으로 측정하였다. 작업자의 분진 노출 수준을 평가하기 위해 모든 측정은 작업자 평균 호흡기 높이에 해당하는 1.
대상 지역의 최근 10년간의 기상자료 분석 결과 우세풍은 서풍으로 나타났다. 이를 바탕으로 결정한 풍상측 및 풍하측과 더불어 환축사 (ICU; Intensive Care Unit), 중앙 복도 (2개 지점)에 대하여 8시간 장시간 포집을 실시하였으며, TMR 배합이 실시되는 2시간 동안 배합기 인근 2개 지점에서 추가적인 포집 실험을 실시하였다. 농장 근로자의 작업 일정에 따라 오전 8시부터 TMR 기기 인근에서의 지역 시료 포집을, 나머지 5개 지점에 대하여 오전 10시 30분부터 포집을 실시하였다.
대상 데이터
내부 환경 측정을 위하여 온・습도 센서를 각 시설 내 중앙부에 두 개 설치하였으며 5초 간격으로 데이터를 기록하였다. 농장 인근에 위치한 개활지에 간이 기상대를 설치하여 풍향, 풍속, 온도, 습도, 일사량, 강수량 등에 대한 외부 기상 자료를 확보하였다. 농장에서 사용되는 각 사료 입자의 입경 분포를 체가름시험법과 Malvern Mastersizer (MS3000, Malvern Instrument Ltd.
대상 시설의 분진 및 환경 변수 모니터링은 2015년 6월부터 10월까지 정기적으로 실시되었다. 대기 환경 기준에 따른 TSP와 PM10 시료는 지역시료로써 각각 2 l/min, 4 l/min의 일정한 유량을 통해 흡입한 공기에 포함된 분진을 PTFE 멤브레인 필터를 통해 장시간 포집하였다 (Fig. 3 (a)).
대기환경분야 기준에 따른 분진의 측정은 PTFE 멤브레인 필터 (SKC Inc., Eighty Four, PA, USA)와 AirChek XR5000 펌프(SKC Inc.)를 통한 포집을 실시하였다. TSP 측정을 위한 필터는 폴리스틸렌 카세트에 삽입하여 공기중 모든 입자를 포집하였다.
대상 시설의 분진 및 환경 변수 모니터링은 2015년 6월부터 10월까지 정기적으로 실시되었다. 대기 환경 기준에 따른 TSP와 PM10 시료는 지역시료로써 각각 2 l/min, 4 l/min의 일정한 유량을 통해 흡입한 공기에 포함된 분진을 PTFE 멤브레인 필터를 통해 장시간 포집하였다 (Fig.
대상 한우사는 총 길이 40.0 m, 폭 30.0 m, 측고 5.0 m 및 동고 7.5 m 규모로 내부에 동일한 크기의 사육 공간 (stall)이 6개로 나누어져 설치되어 있다. 총 사육 두수는 95 두로 그 중 93 두는 한우, 2 두는 육우로 구성되어 있다.
본 연구에서는 국내 대표적인 유형의 한우 사육 시설로서 경기도 화성시 우정읍에 위치한 한우사를 대상으로 정기적인 분진 모니터링을 실시하였다 (Fig. 1).
데이터처리
산업보건 분야의 흡입성 및 호흡성 분진의 경우 지역시료와 더불어 TMR 배합과 바닥청소 작업에 따른 발생 분진의 농도를 추가적으로 측정하였다. 작업자의 분진 노출 수준을 평가하기 위해 모든 측정은 작업자 평균 호흡기 높이에 해당하는 1.5 m 높이에서 이루어졌으며, Donham & Reynolds (1995)가 제시한 돈사 작업자 대상 분진 노출 기준과 비교를 통해 위험성을 평가하였다.
이론/모형
농장 인근에 위치한 개활지에 간이 기상대를 설치하여 풍향, 풍속, 온도, 습도, 일사량, 강수량 등에 대한 외부 기상 자료를 확보하였다. 농장에서 사용되는 각 사료 입자의 입경 분포를 체가름시험법과 Malvern Mastersizer (MS3000, Malvern Instrument Ltd., UK)를 통하여 평가하고 TMR 배합 시 주변 분진 농도와의 관계를 규명하고자 하였다.
성능/효과
TMR 배합 관련 작업에 따른 모니터링 결과 흡입성 분진 농도 측정치는 기준치를 최대 637.8배 초과하였다. 대상 시설의 TMR 배합기는 컨베이어 벨트를 사용하지 않고 사료를 직접 낙하하여 공급하는 형태이며, 이 과정에서 육안으로 관측 가능한 다량의 분진이 비산하였다.
TMR 사료의 배식작업 및 바닥에 떨어진 사료의 청소 과정에서 측정된 평균 분진 농도는 호흡성 및 흡입성 분진 모두 돈사 작업자 대상 노출 기준을 초과하였다. 청소작업 시 농도는 국내 유우사의 동일한 작업 시 측정치와 비교했을 때 흡입성 분진의 경우 9.
대상 시설 내외 위치에 따른 분진 농도 모니터링 결과 국내 돈사 및 계사를 대상으로 한 선행연구에 비하여 상대적으로 낮은 수치가 관측되었다 (14~38 %). 위치별 모니터링 결과 환축사는 상대적으로 높은 농도가 측정되었으며 주변 방풍벽에 의해 발생한 정체구역에 의해 분진의 배출이 원활하지 않았기 때문으로 분석된다.
후속연구
TMR 배합 과정 시 추가적인 수분 공급과 같은 조치를 취할 경우 분진 발생 억제와 공기 질 개선에 효과적일 것이라 판단된다. 그러나 해당 방안의 적용을 위해선 적정 낙하 거리와 사료 공급 순서, 수분 공급량과 방법 등 변수의 최적치를 도출하기 위한 연구가 필요할 것으로 예상된다.
본 연구 결과를 바탕으로 다양한 시설을 대상으로 한 지속적인 모니터링과 분진 발생 기작의 분석을 통해 분진 저감 방안을 도출할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 작업 시 분진의 개인시료 측정 및 폐 기능 저하 등 작업자에 대한 영향을 규명하여 우사 작업자에 대한 허용 분진 노출 기준이 제시되어야 할 것으로 사료된다.
향후 TMR 배합기의 사료 공급 방식과 낙하 높이 및 사료 종류에 따른 분진 발생량의 분석을 통해 작업자 건강을 고려한 작업 가이드라인이 제시되어야 하며, TMR 배합기 및 자동급이기의 설계 시 이러한 사항을 반영해야 할 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 바탕으로 다양한 시설을 대상으로 한 지속적인 모니터링과 분진 발생 기작의 분석을 통해 분진 저감 방안을 도출할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 작업 시 분진의 개인시료 측정 및 폐 기능 저하 등 작업자에 대한 영향을 규명하여 우사 작업자에 대한 허용 분진 노출 기준이 제시되어야 할 것으로 사료된다.
추후 방풍벽이 설치되지 않은 한우사에 대한 분진 환경 평가 연구가 추가적으로 시행되어야 할 것으로 사료된다. 실험 당시 외부 풍환경에 따라서 위치별 분진 농도 분포가 변화함을 확인하였으며, 향후 우사의 분진 환경과 배출량의 평가 시 공기역학적 분석을 병행하여 분진의 이동과 분포 특성을 파악할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 우사는 폐쇄된 형태의 계사 및 돈사와 달리 현장실험 시 공기역학적 환경의 제어가 어려우며, 이를 극복하기 위해 수치해석의 적용을 고려할 수 있다.
위치별 모니터링 결과 환축사는 상대적으로 높은 농도가 측정되었으며 주변 방풍벽에 의해 발생한 정체구역에 의해 분진의 배출이 원활하지 않았기 때문으로 분석된다. 추후 방풍벽이 설치되지 않은 한우사에 대한 분진 환경 평가 연구가 추가적으로 시행되어야 할 것으로 사료된다. 실험 당시 외부 풍환경에 따라서 위치별 분진 농도 분포가 변화함을 확인하였으며, 향후 우사의 분진 환경과 배출량의 평가 시 공기역학적 분석을 병행하여 분진의 이동과 분포 특성을 파악할 수 있을 것으로 기대된다.
0 m에서 지게차를 통해 투하하는 방식에 비해 46 % 수준의 농도가 측정되었다. 향후 TMR 배합기의 사료 공급 방식과 낙하 높이 및 사료 종류에 따른 분진 발생량의 분석을 통해 작업자 건강을 고려한 작업 가이드라인이 제시되어야 하며, TMR 배합기 및 자동급이기의 설계 시 이러한 사항을 반영해야 할 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 바탕으로 다양한 시설을 대상으로 한 지속적인 모니터링과 분진 발생 기작의 분석을 통해 분진 저감 방안을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.
환축사 인근의 TSP 및 PM10 분진 농도가 상대적으로 높은 값을 보였다는 점 또한 이를 뒷받침한다. 향후 공기역학적 분석 과정을 통하여 우사의 분진환경 조성에 대한 풍환경의 영향을 규명해야 할 것으로 판단되며, 방풍벽이 설치되지 않은 일반적인 한우사에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다. TMR 배합 시 기기 인근에서의 측정값의 경우 2015년 6월 측정한 TSP는 3.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우육 소비량의 변화 양상은?
지난 30년간 우리나라의 경제 수준 향상과 외식 의업 발달은 지속적인 육류 수요 증가와 축산업 발전을 이끌었다. 특히 우육 소비량은 2005년 1인당 6.6 kg에서 2015년 10.9 kg으로 1.6배 이상 증가하여 국내 주요 육류 공급원으로 자리매김하였다고 할 수 있다 (MAFRA, 2016). 그러나 축산농가에 의한 환경오염과 악취발생 문제, 동절기 가축질병의 지속적인 발생은 현재 축산업이 당면한 과제로 지적되고 있다.
축산농가에 대한 문제는 무엇이 있는가?
그러나 축산농가에 의한 환경오염과 악취발생 문제, 동절기 가축질병의 지속적인 발생은 현재 축산업이 당면한 과제로 지적되고 있다. 축산시설로 인한 공해는 분뇨로 인한 토양, 지하수 및 하천 오염 문제, 분진과 축산악취로 인한 민원 발생, 축산질병의 확산 등이 대표적이다. 이 중 분진은 다른 공해 물질을 이송할 수 있으며 공기 확산을 통하여 비교적 먼 거리로 전파될 수 있는 주요 공해 물질이다.
현재 축산업이 당면한 과제는?
6배 이상 증가하여 국내 주요 육류 공급원으로 자리매김하였다고 할 수 있다 (MAFRA, 2016). 그러나 축산농가에 의한 환경오염과 악취발생 문제, 동절기 가축질병의 지속적인 발생은 현재 축산업이 당면한 과제로 지적되고 있다. 축산시설로 인한 공해는 분뇨로 인한 토양, 지하수 및 하천 오염 문제, 분진과 축산악취로 인한 민원 발생, 축산질병의 확산 등이 대표적이다.
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