[논문]전산유체역학을 사용한 양돈장 내 작업환경 환기효율성 분석

오병욱; 이성원; 김효철; 서일환

doi:10.5389/ksae.2019.61.2.085

전산유체역학을 사용한 양돈장 내 작업환경 환기효율성 분석
Analysis of Working Environment and Ventilation Efficiency in Pig House using Computational Fluid Dynamics 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.61 no.2, 2019년, pp.85 - 95

오병욱 (Department of Rural Construction Engineering, Chonbuk National University) , 이성원 (Department of Rural Construction Engineering, Chonbuk National University) , 김효철 (National Institute of Agricultural Sciences) , 서일환 (Department of Rural Construction Engineering, Chonbuk National University)

Abstract ▼ AI-Helper

The internal environment in pig house is closely related to the animal productivity. In addition, it is important to consider a working environment inside the pig house due to high gas and dust concentrations. The poor working environment inside the pig house can cause health problems including respiratory diseases. To analyze the working environment, it is important to evaluate the ventilation efficiency to effectively remove harmful gases and dust. The purpose of this study is to develop a 3D CFD model to analyze the working environment in the pig house. CFD model was validated by comparing air temperature distributions between CFD computed and field measured data. The average air flow rate at the pig height was 40.1 % lower than the working height when incoming air was concentrated on upper layer by the installed ventilation system on the experimental pig house. Using the validated CFD model, the regional ventilation efficiency was computed by the TGD(tracer gas decay) method at the pig and working heights. There was a difference of ventilation efficiency on 14 % between the air stagnated section and the rest sections. Stagnated gas concentration can be effected by animal and human health.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1 Satellite image of experimental pig farm surrounded by mountain area in Yeonggwang, Korea; blue arrow represents the intaking direction of outside air
그림 Fig. 2 Airflow image of experimental pig farm
그림 Fig. 3 Ventilation system operated during spring season with various outlet(red) and inlet (blue)
그림 Fig. 4 Temperature and humidity sensor locations installed inside and outside the experimental pig room; HOBO data logger was used for sensor 1∼9 and IC(inside climate) and Weather Station was used for sensor OC(outside climate)
그림 Fig. 5 Mesh design of the experimental pig house
표 Table 1 Daily feed energy coefficient used for calculating pig heat-production (CIGR, 2004)
표 Table 2 Input & boundary conditions for the CFD simulation model of the experimental pig house
그림 Fig. 6 Field monitoring data for validation of CFD model considering steady state condition
그림 Fig. 7 Locations of each pen for analysis of internal environmental conditions in the experimental pigroom
그림 Fig. 8 Comparison of turbulence model using internal thermal distributions between field measured and CFD computed temperatures
그림 Fig. 9 Thermal distribution at working height between field measured and CFD computed data
그림 Fig. 10 Airflow pattern computed by CFD simulation; color of arrows represents air velocity magnitude ranged from 0∼5 m/s
표 Table 3 Environmental conditions including air velocity, temperature, and ventilation efficiencies computed by TGD using CFD simulation according to the pig and human respirable heights
표 Table 4 Distribution of CO₂ concentration in the experimental pigroom by heights at 60 seconds after starting the ventilation system using fresh outside air with CO₂ concentration of 400 ppm when CO₂ gas was initially disturbed by 2,000 ppm

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

반면, 해당 돈사에서는 동절기에 간헐적(Intermittent)으로 환기를 운영하기 때문에 정상상태(Steady state)로 모델을 검증하기 위하여 충분한 시간동안 안정적인 내 ⋅ 외부 온도 및 환기량이 유지되지 않는다. 따라서 외부에서 유입되는 공기의 온도와 내부온도의 차이가 있으며, 온도가 충분한 시간동안 일정하게 유지되며, 지역적인 차이가 예상되는 데이터를 확보하고자 하였다. 일교차가 크게 발생한 2017년 9월 하반기 측정 데이터 중 2∼3일간 강우, 흐림이 없는 맑은날이 지속되는 일반적인 상황을 고려하여 9월 23일의 온도데이터를 바탕으로 CFD 모델을 검증하였다(Fig.
, 2017). 또한 유동학적으로 중요한 부분에 격자가 집중되어 설계할 경우 연산시간을 단축시킴과 동시에 계산의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하였다. 사육환경에 중요한 역할을 하는 돈군에서도 격자의 수를 증가시켰으며, 특히 발열효과를 보이는 돼지 모형과 모형 사이에 충분한 수의 격자를 설계하였다(Fig.
본 연구는 강제환기식 돈사의 사육환경 및 작업환경을 개선할 목적으로 내부의 환경을 정밀하게 분석 및 진단하기 위한 전산유체역학 (CFD, computational fluid dynamics) 모델을 개발 및 검증하는 것이다. 현장에서 측정된 모니터링 결과를 바탕으로 CFD 모델을 난류모델별로 비교 ⋅ 분석한 결과, Realizable k-ε 모델이 실제 현상과 가장 유사하게 모의하는 결과를 보이고 있다.
공기 유동이 정체된 지역에서는 돈방 내부에 유해가스 및 분진의 환기가 원활하게 이루어지지 않아 돼지에게는 호흡기성 질병의 발생율을 높이고 작업자가 노출되었을 경우 만성 또는 급성 중독과 같은 안전사고가 발생할 수 있다. 본 연구를 통하여 개발된 모델을 사용하여 추후 암모니아와 황화수소와 같은 유해가스와 분진을 구현하여 환기 시스템 가동 시 이동을 추적하여 작업자의 돈방 내부 작업별 적정 환기시스템 돼지 폐사율을 낮추기 위한 개선된 환기시스템을 제시하고자 한다. 이와 같은 결과는 환기시스템의 설계의 중요성을 보여주고 있으며, 일반적인 동물의 사육환경과 작업자를 고려한 작업환경을 인위적인 환기시스템의 조절을 바탕으로 적절하게 조절할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구의 목적은 양돈장 내 작업환경을 분석하고 문제점 도출 및 개선책 마련을 위한 전산유체역학 시뮬레이션 모델을 개발 및 검증하는 것이다. 이를 위하여 상업용으로 운영되고 있는 양돈장을 대상농가로 선정하여 동일한 크기 및 환기 구조를 대상으로 CFD 시뮬레이션 모델을 설계하였으며, 현장측정 데이터를 바탕으로 설계된 CFD 모델에 대한 검증을 수행하였다.
CFD 시뮬레이션을 사용할경우 이러한 한계점들을 극복할 수 있으며, 막대한 양의 정량적및 정성적 데이터를 확보할 수 있다. 적절한 사육환경 및 작업 환경을 제공하기 위해서는 돈방 내부의 유해가스와 분진을 효율적으로 환기시켜야 하며 지역적인 환기의 효율성과 균일성을 평가해야하기 때문에 본 연구에서는 TGD법을 활용하여 해당 돈방의 지역적인 환기효율성을 분석하고자 한다. 환기효율성은 Eq.

가설 설정

농림축산식품부의 축산법시행령 제 14조 2항에서 제시하는 사육면적 당 적정 마리수는 해당 우리의 면적인 14.6㎡에서 약 23 마리이며, 현장에서 조사한 사육두수는 18∼25마리 이므로 이상적인 사육두수인 23 마리로 가정하여 돈방을 설계하였다.
2 & 3을 사용하여 산정 할 수 있다. 실험 조건은 돈방 내부에 2000 ppm의 이산화탄소를 균일하게 분포시킨뒤 외부의 공기에 400 ppm의 이산화탄소가 포함되어 유입되도록 가정하여 해석을 하였다.

제안 방법

검증된 CFD 시뮬레이션 모델을 이용하여 돈사 내부의 공기 유동을 분석하였다. 분석결과, 유동장은 Fig.
격자를 설계할 경우 격자를 너무 조밀하게 설계할수록 정확도는 증가하지만 연산시간이 급격하게 증가하며, 성글게 격자를 설계할 경우 연산 시간은 줄어들지만 정확도가 낮아진다. 격자 독립성 평가를 수행한 선행사례를 바탕으로 최소 0.05 cm를 기준으로 유동학적으로 중요한 부분에 격자가 집중될 수 있도록 설계하였다(Kim et al., 2017). 또한 유동학적으로 중요한 부분에 격자가 집중되어 설계할 경우 연산시간을 단축시킴과 동시에 계산의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하였다.
난류모델을 제외한 모든 조건은 동일하게 설정한 후 각 난류모델만 변경하여 계산을 수행하였다. 그 후 현장 실험을 통하여 측정한 온도 변화 데이터와 각 난류모델별 CFD 시뮬레이션 결과를 분석하였다. Fig.
현장실험을 통하여 측정한 내부 환경 모니터링 데이터와 4가지 주요 난류모델별로 해석한 CFD 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 난류모델을 제외한 모든 조건은 동일하게 설정한 후 각 난류모델만 변경하여 계산을 수행하였다. 그 후 현장 실험을 통하여 측정한 온도 변화 데이터와 각 난류모델별 CFD 시뮬레이션 결과를 분석하였다.
때문에 본 실험에서는 돈방 모델의 경우 Realizable k-ε 난류 모델을 사용했을 때 현장실험과 유사한 패턴을 보이는 것으로 판단하여 적정 난류 모델로 선정하였다.
이를 위하여 상업용으로 운영되고 있는 양돈장을 대상농가로 선정하여 동일한 크기 및 환기 구조를 대상으로 CFD 시뮬레이션 모델을 설계하였으며, 현장측정 데이터를 바탕으로 설계된 CFD 모델에 대한 검증을 수행하였다. 또한 개발된 모델을 바탕으로 환절기 작업환경을 평가하기 위하여 돈군과 작업군 높이에서의 가스, 분진의 농도를 평가하기 위하여 높이별 및 위치별 돈방 내 환기효율성 평가를 수행하였다.
,(2002)는 Realizable k-ε 모델을 사용하여 내부의 유동을 해석한 바 있다. 모델과 현장실험의 정성적인 비교를 위하여 Fig. 9와 같이 온도분포의 패턴을 비교하였다. 현장에서 나타난 온도분포의 패턴도 유사하게 나타났다.
본 연구에서는 Design Modeler(ver 18.1., ANSYS Inc., USA)를 이용하여 실험돈방에서 운영되고 있는 실제 규격을 바탕으로 돈방의 구조와 동일한 환기구조를 설계 하였다. 시뮬레이션 모델을 설계할 때 돼지의 형상이 구현되지 않은 경우 현장에서 발생하는 유동학적인 문제를 해석하는 것이 매우 어려워진다.
본 연구에서는 일반적인 유동해석에 사용되는 난류모델 중 Standard k-ε, RNG k-ε, Realizable k-ε, Standard k-ω 난류모델에 대한 결과를 현장 모니터링 결과와 비교 ⋅ 분석하여 적정 난류모델을 선정하였다.
선정된 난류모델을 적용하여 해석한 CFD 모델을 사용하여 내부의 유동을 해석하였으며, 환기효율성을 검토할 수 있다. 분석을 위하여 전체 구간을 분할하여 작업자의 호흡기가 위치한 높이 (Human-zone)와 돼지 사육군 높이 (Pig-zone)로 분류하였으며, 돈방을 총 12개의 구획으로 나누어 분석을 수행하였다(Fig. 7). 12개의 구획을 방위에 따라 West와 East로 구분하였다(Fig.
또한 유동학적으로 중요한 부분에 격자가 집중되어 설계할 경우 연산시간을 단축시킴과 동시에 계산의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하였다. 사육환경에 중요한 역할을 하는 돈군에서도 격자의 수를 증가시켰으며, 특히 발열효과를 보이는 돼지 모형과 모형 사이에 충분한 수의 격자를 설계하였다(Fig. 5). 실제 돈사에서의 돼지는 연속적으로 움직이고 있으며, 특정한 하나의 패턴으로 가정하는 것은 어렵다.
본 연구에서는 일반적인 유동해석에 사용되는 난류모델 중 Standard k-ε, RNG k-ε, Realizable k-ε, Standard k-ω 난류모델에 대한 결과를 현장 모니터링 결과와 비교 ⋅ 분석하여 적정 난류모델을 선정하였다. 선정된 난류모델을 적용하여 해석한 CFD 모델을 사용하여 내부의 유동을 해석하였으며, 환기효율성을 검토할 수 있다. 분석을 위하여 전체 구간을 분할하여 작업자의 호흡기가 위치한 높이 (Human-zone)와 돼지 사육군 높이 (Pig-zone)로 분류하였으며, 돈방을 총 12개의 구획으로 나누어 분석을 수행하였다(Fig.
추적가스농도 감쇠법(TGD법, Tracer gas decay)는 시간에 따른 추적가스의 농도 변화를 이용하여 환기량을 계산하는 방법이다. 시설 내부에 추적가스를 균일한 농도로 채워놓은 뒤, 환기를 시작한 후부터 시간에 따른 농도 감소량을 정량적으로 분석하여 환기량을 계산한다. TGD법은 현장에서의 환기효율성을 분석하기 위하여 개발된 방식이지만, 현장실험으로 진행하는 경우 초기 가스농도를 균일하고 안정적으로 분포시기기가 어렵고, 적은 측정 포인트로 인한 분석의 한계가 있다.
실험 돈방의 내부 환경의 정량적인 분석을 위해 각 구획별로 구분하여 분석을 수행하였다. 각 구획의 평균유속, 온도, 환기효율성의 분석결과를 Table 3에 제시하였다.
실험대상 농가는 전라남도 영광군에 위치한 모돈 포함 12,000 두 규모의 상업용 양돈장이다. 실험농장은 모돈사, 자돈사, 비육사, 퇴비저장고, 사료배합기 등을 가지고 있으며 실험 돈방은 농장 관리자와의 면담을 통하여 비육돈사 내부에 있는 돈방 중에서 상대적으로 폐사율이 높고 생산성이 낮은 최대 300 두 규모의 돈방을 선정하여 모델의 검증을 위한 환경요인을 측정하는 현장 모니터링을 진행하였다. Fig.
, 2008). 실험돈방 내부에는 12개의 우리가 있으며, 하나의 우리에 돼지 마리수는 현장의 사육운영에 따라 지속적으로 변화하기 때문에 현장상황과 이상적인 적정 사육두수를 종합적으로 고려 하였다. 농림축산식품부의 축산법시행령 제 14조 2항에서 제시하는 사육면적 당 적정 마리수는 해당 우리의 면적인 14.
본 연구의 목적은 양돈장 내 작업환경을 분석하고 문제점 도출 및 개선책 마련을 위한 전산유체역학 시뮬레이션 모델을 개발 및 검증하는 것이다. 이를 위하여 상업용으로 운영되고 있는 양돈장을 대상농가로 선정하여 동일한 크기 및 환기 구조를 대상으로 CFD 시뮬레이션 모델을 설계하였으며, 현장측정 데이터를 바탕으로 설계된 CFD 모델에 대한 검증을 수행하였다. 또한 개발된 모델을 바탕으로 환절기 작업환경을 평가하기 위하여 돈군과 작업군 높이에서의 가스, 분진의 농도를 평가하기 위하여 높이별 및 위치별 돈방 내 환기효율성 평가를 수행하였다.
일교차가 크게 발생한 2017년 9월 하반기 측정 데이터 중 2∼3일간 강우, 흐림이 없는 맑은날이 지속되는 일반적인 상황을 고려하여 9월 23일의 온도데이터를 바탕으로 CFD 모델을 검증하였다(Fig. 8a).
현장모니터링은 2017년 9월∼2018년 12월까지 연속적으로 수행하였으며, CFD 모델의 검증용 데이터는 외부 유입공 기의 온도와 내부에 설정온도의 차이가 발생하는 환절기(2017년 9월 하반기) 데이터를 활용하였다. 해당기간 동안의 환기방식은 돈방에서 외부방향으로 설치된 직경 0.6 m 사각형 팬 3개와 직경 1.5 m 덕트를 이용하여 배기하는 강제 환기식을 사용하였다. 외부에서 비육사의 복도를 통과하는 신선한 공기는 복도 쪽 외벽에 설치된 6개의 입기용 창과 직경 0.
현장에서 발생하는 사육환경 및 작업환경의 문제점을 파악하고 개발하는 CFD 시뮬레이션의 검증데이터를 확보하기 위하여 실험대상 돈방에 대하여 상시 모니터링을 수행하였다. 외부 기상은 기상대(U30-NRC-10-S100, Onset Inc.

대상 데이터

8a). 검증을 비정상상태로 수행하는경우 고려해야 할 요인과 변수가 많기 때문에, 검증에서는 내부와 외부의 온도가 비교적 안정적으로 유지되어 정상상태를 가정할 수 있는 안정적인 환경에서의 데이터를 사용하였다. 정상상태를 모의하기 위하여 측정된 모든 현장데이터 중에서 6시간 이상 순간적인 변화가 없이 유입 온도와 내부 온도 분포가 최대한 유지되는 데이터를 선정하고자 하였다(Fig.
1). 실험 돈방에서 사육되고 있는 비육돈은 20 kg에서부터 60 kg 사이이므로, 공식에서 제시하고 있는 값 중 해당되는 값인 30 kg을 사용하여 표면적에서 발생하는 열량을 산정한 결과 210.89 W/m²을 얻을수 있었으며, 이는 시뮬레이션 모델의 입력자료로 활용되었다.
2). 실험 돈방의 형태와 제원은 Fig. 3과 같이, 돈방의 크기는 폭 12 m, 길이 15.6 m 높이 3.2 m 이다. 돈방 내부에는 폭 0.
실험대상 농가는 전라남도 영광군에 위치한 모돈 포함 12,000 두 규모의 상업용 양돈장이다. 실험농장은 모돈사, 자돈사, 비육사, 퇴비저장고, 사료배합기 등을 가지고 있으며 실험 돈방은 농장 관리자와의 면담을 통하여 비육돈사 내부에 있는 돈방 중에서 상대적으로 폐사율이 높고 생산성이 낮은 최대 300 두 규모의 돈방을 선정하여 모델의 검증을 위한 환경요인을 측정하는 현장 모니터링을 진행하였다.
현장에서 발생하는 사육환경 및 작업환경의 문제점을 파악하고 개발하는 CFD 시뮬레이션의 검증데이터를 확보하기 위하여 실험대상 돈방에 대하여 상시 모니터링을 수행하였다. 외부 기상은 기상대(U30-NRC-10-S100, Onset Inc., USA)를 사용하여 측정하였고, 돈방 내부에 총 9개의 온습도 센서(HOBO U23-001, Onset Inc., USA)를 설치하여 상시적으로 실시간 데이터를 수집하였다. 기상대 설치 위치는 해당 양돈장의 전체적인 외부 기상을 관측하기 위해 주변 지형지물에 의한 영향이 적은 구역에 설치하였다(Fig.
검증을 비정상상태로 수행하는경우 고려해야 할 요인과 변수가 많기 때문에, 검증에서는 내부와 외부의 온도가 비교적 안정적으로 유지되어 정상상태를 가정할 수 있는 안정적인 환경에서의 데이터를 사용하였다. 정상상태를 모의하기 위하여 측정된 모든 현장데이터 중에서 6시간 이상 순간적인 변화가 없이 유입 온도와 내부 온도 분포가 최대한 유지되는 데이터를 선정하고자 하였다(Fig. 8b). 모델의 검증을 위하여 선택된 기간 동안에는 0.
총 격자개수는 약 450만 개이며, 복잡한 돼지의 형상과 내부의 구조 및 환기시스템들을 안정적으로 설계하기 위하여 사면체 (Tetraheadron)구조의 격자를 사용하였다. 격자를 설계할 경우 격자를 너무 조밀하게 설계할수록 정확도는 증가하지만 연산시간이 급격하게 증가하며, 성글게 격자를 설계할 경우 연산 시간은 줄어들지만 정확도가 낮아진다.
현장모니터링은 2017년 9월∼2018년 12월까지 연속적으로 수행하였으며, CFD 모델의 검증용 데이터는 외부 유입공 기의 온도와 내부에 설정온도의 차이가 발생하는 환절기(2017년 9월 하반기) 데이터를 활용하였다.

데이터처리

시뮬레이션 모델의 검증을 위하여 현장에서 측정된 환경모니터링 데이터와 CFD로 해석한 시뮬레이션 결과와의 상호비교를 통한 검증 과정을 수행하였다. 하절기에는 내부와 외부의 온도가 모두 높아 온도차에 의한 기류의 변화를 CFD 모델이 효과적으로 반영하는지를 파악하기 어렵다.
현장실험을 통하여 측정한 내부 환경 모니터링 데이터와 4가지 주요 난류모델별로 해석한 CFD 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 난류모델을 제외한 모든 조건은 동일하게 설정한 후 각 난류모델만 변경하여 계산을 수행하였다.

이론/모형

특히 환절기에는 별도의 난방을 하지 않고 있기 때문에 외부에서 유입되는 상대적으로 낮은 온도의 공기와 열적인 균형을 이루기 위해서는 돼지로부터의 발열이 매우 중요한 요인으로 작용된다. CIGR (2004)에서 제시하는 돼지의 중량과 사료 섭취율을 통하여 돼지 표면적 대비 발열량을 산정하는 공식을 사용하였다(Eq. 1). 실험 돈방에서 사육되고 있는 비육돈은 20 kg에서부터 60 kg 사이이므로, 공식에서 제시하고 있는 값 중 해당되는 값인 30 kg을 사용하여 표면적에서 발생하는 열량을 산정한 결과 210.
현장에서 측정된 모니터링 결과를 바탕으로 CFD 모델을 난류모델별로 비교 ⋅ 분석한 결과, Realizable k-ε 모델이 실제 현상과 가장 유사하게 모의하는 결과를 보이고 있다. 검증된 모델을 사용하여 돈방 내부의 지역적인 환기효율성을 TGD (Tracer gas decay, 추적가스농도 감쇠법)을 사용하여 계산하였다. 그 결과 입기구와 배기구가 집중된 지역 및 유동이 집중되는 지역에서 환기효율성이 상대적으로 크게 나타났지만 환기가 잘 이루어지지 않아 공기 유동이 정체된 지역이 발생하였다.
이는 외부에서 유입되는 상대적으로 찬 공기가 밀도에 의하여 돈방의 바닥부분으로 움직이는 경우, 전반적인 내부 공기의 유동이 바닥으로 집중되며, 이 때 돼지에 의한 유동의 방해, 열 및 습도 생성의 영향을 무시하는 경우 실제 유동학적 현상을 모의하기 어렵다. 하지만, 복잡한 돼지의 모형을 정밀하게 구현하는 경우 막대한 양의 연산이 필요하기 때문에, 효율적인 연산시간과 결과의 정확도를 고려하여 기본적인 환기 구조를 유지하는 범위내에서 단순화 시킨 모형을 사용하여 계산영역을 설계하였다(Seo et al., 2008). 실험돈방 내부에는 12개의 우리가 있으며, 하나의 우리에 돼지 마리수는 현장의 사육운영에 따라 지속적으로 변화하기 때문에 현장상황과 이상적인 적정 사육두수를 종합적으로 고려 하였다.

성능/효과

7 ℃로 나타났다. TGD법으로 환기효율성을 분석한 결과각 구획별로 환기율에 대한 차이를 보이며 W-6 및 E-6의 구획의 경우 돈방 내 평균 환기효율성 보다 약 14 %가 떨어져 유동이 정체되어 있는 구간이 발생하였다. Table 4는 시간별 이산화탄소가스의 농도의 변화를 나타낸 것으로 환기 시 Fig.
10. 과 같이 공기는 외부에서 유입덕트를 통하여 W-2, W-3 및 E-2, E-3 (유동집중구역) 지역으로 들어오기 때문에 유동이 집중되는 구획에서는 이산화탄소의 잔류농도가 빠르게 줄어들고, 유입구와 가장 멀리 떨어진 W-6, E-6 (유동정체구역) 지역으로 갈수록 유속이 감소하며, 이로 인하여 정체되는 구간들이 발생하여 유동집중 구역과 비교하여 정체구역에 대한 이산화탄소 감소 정도는 60 초에서 29.4 %, 120 초에서 32.7 % 수준으로 감소하여 이산화탄소 농도의 저감속도가 현저하게 감소하는 결과를 보인다. 이처럼 지역별로 균일하게 환기가 이루어지지 못하고 유동이 정체된 구획이 발생할 경우 정체된 구획에서는 유해가스 및 분진의 정화가 제대로 이루어지지 않고 사육에 적정온도가 유지되기 어렵다
검증된 모델을 사용하여 돈방 내부의 지역적인 환기효율성을 TGD (Tracer gas decay, 추적가스농도 감쇠법)을 사용하여 계산하였다. 그 결과 입기구와 배기구가 집중된 지역 및 유동이 집중되는 지역에서 환기효율성이 상대적으로 크게 나타났지만 환기가 잘 이루어지지 않아 공기 유동이 정체된 지역이 발생하였다. 환기가 집중된 지역은 외부의 환경적인 요인에 따라서 온도와 습도의 변화가 크게 나타날 수 있다.
난류모델에 따라 현장실험과 비교한 결과를 보면 Realizable k-ε 난류 모델을 이용한 경우 현장 실험의 데이터와 가장 유사한 결과를 제시하고 있으며, R2 값은 0.857로 높은 상관관계를 보이는 것을 알 수 있다.
검증된 CFD 시뮬레이션 모델을 이용하여 돈사 내부의 공기 유동을 분석하였다. 분석결과, 유동장은 Fig. 10에서와 같이, 실험 돈방의 배기구와 입기구가 모두 1 m 이상의 높이에 위치하여 있기 때문에 공기의 유동이 돈방 상부에 치중되어 있어 0.5 m 높이에서는 입기구 방향에서의 유동이 상대적으로 적게 나타난 것이 관찰되었다. 측면에서의 유동장을 분석한 결과, 상부 창문과 큰 덕트에서 유입된 외부 공기가 맞부딪혀 와류를 형성한다.
현장에서 측정된 모니터링 결과를 바탕으로 CFD 모델을 난류모델별로 비교 ⋅ 분석한 결과, Realizable k-ε 모델이 실제 현상과 가장 유사하게 모의하는 결과를 보이고 있다.

후속연구

이와 같은 결과는 환기시스템의 설계의 중요성을 보여주고 있으며, 일반적인 동물의 사육환경과 작업자를 고려한 작업환경을 인위적인 환기시스템의 조절을 바탕으로 적절하게 조절할 수 있을 것으로 사료된다. 개발된 모델을 바탕으로 돈방 내부 환기가 균일하게 이루어질수 있는 환기 시스템의 개선방안을 모색하기 위한 돈방 내부의 환경 데이터 확보에 활용 할 수있다. 적정한 사육환경과 작업환경의 개선을 통해 생산성 증진 및 작업자의 안전사고 발생율을 줄일 수 있을 것으로 사료 된다.
적정한 사육환경과 작업환경의 개선을 통해 생산성 증진 및 작업자의 안전사고 발생율을 줄일 수 있을 것으로 사료 된다. 본 연구의 결과는 추후 IoT(사물인터넷), 스마트 팜 등자동환경제어 연구에 필요한 기초 데이터 확보에 큰 도움이될 것으로 기대된다. 빅데이터 분석을 위한 현장데이터의 확보 및 인공지능을 이용한 환기시스템의 자동화를 위하여, CFD 시뮬레이션을 통하여 현장에서 발생하는 다양한 환기구조 및 운영조건에 다른 내부의 환기효율성을 분석하여 최적의 구조 및 작업자 환경의 개선을 위한 환기운영방식을 제시할 수 있다.
본 연구를 통하여 개발된 모델을 사용하여 추후 암모니아와 황화수소와 같은 유해가스와 분진을 구현하여 환기 시스템 가동 시 이동을 추적하여 작업자의 돈방 내부 작업별 적정 환기시스템 돼지 폐사율을 낮추기 위한 개선된 환기시스템을 제시하고자 한다. 이와 같은 결과는 환기시스템의 설계의 중요성을 보여주고 있으며, 일반적인 동물의 사육환경과 작업자를 고려한 작업환경을 인위적인 환기시스템의 조절을 바탕으로 적절하게 조절할 수 있을 것으로 사료된다. 개발된 모델을 바탕으로 돈방 내부 환기가 균일하게 이루어질수 있는 환기 시스템의 개선방안을 모색하기 위한 돈방 내부의 환경 데이터 확보에 활용 할 수있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	검증된 모델을 사용하여 돈방 내부의 지역적인 환기효율성을 TGD를 사용하여 계산한 결과는?	검증된 모델을 사용하여 돈방 내부의 지역적인 환기효율성을 TGD (Tracer gas decay, 추적가스농도 감쇠법)을 사용하여 계산하였다. 그 결과 입기구와 배기구가 집중된 지역 및 유동이 집중되는 지역에서 환기효율성이 상대적으로 크게 나타났지만 환기가 잘 이루어지지 않아 공기 유동이 정체된 지역이 발생하였다. 환기가 집중된 지역은 외부의 환경적인 요인에 따라서 온도와 습도의 변화가 크게 나타날 수 있다.
	우리나라총 농림업 생산액 중 축산업이 차지하는 비율은 어떻게 변화하였는가?	국내 1인당 모든 육류 소비량 추이는 2013년부터 꾸준하게 증가하고 있으며 고품질 축산물에 대한 소비자들의 니즈에 따라 앞으로도 계속해서 증가할 것으로 예상된다. 우리나라총 농림업 생산액 중 축산업이 차지하는 비율은 2008년 30.9%에서 2016년 38.8%에 해당하는 약 19 조 2,400 억 원으로 증가하고 있다(MAFRA, 2016). 이처럼 축산업의 중요성이 증가하고 있으며 소비자들의 요구에 충족하기 위해 축산 농가들의 대규모, 기업화가 이루어지고 있다.
	국내 1인당 모든 육류 소비량 추이는 어떻게 변화할 것으로 예상되는가?	국내 1인당 모든 육류 소비량 추이는 2013년부터 꾸준하게 증가하고 있으며 고품질 축산물에 대한 소비자들의 니즈에 따라 앞으로도 계속해서 증가할 것으로 예상된다. 우리나라총 농림업 생산액 중 축산업이 차지하는 비율은 2008년 30.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증