[논문]강제환기식 산란계 사육시설의 PM, NH3 발생·배출 특성 조사

장동화; 양가영; 권경석; 김종복; 하태환; 장유나

doi:10.5389/ksae.2022.64.1.99

강제환기식 산란계 사육시설의 PM, NH3 발생·배출 특성 조사
Investigation on Generation and Emission of Particulate Matters and Ammonia from Mechanically-ventilated Layer House 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.64 no.1, 2022년, pp.99 - 110

장동화 (National Institute of Animal Science, Rural Development Administration) , 양가영 (National Institute of Animal Science, Rural Development Administration) , 권경석 (National Institute of Animal Science, Rural Development Administration) , 김종복 (National Institute of Animal Science, Rural Development Administration) , 하태환 (National Institute of Animal Science, Rural Development Administration) , 장유나 (Jeonbuk Regional Environment Office)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the generation and emission characteristics of particulate matter and gaseous matter in a mechanically ventilated layer house were evaluated. Each concentration of PM10, PM2.5, inhalable dust, respirable dust, and NH3 was measured and compared with occupational limit considering seasons and respiratory disorder. CAPPS (Clean Air Policy Support System) of the Ministry of Environment proposes the emission factors of PM10, PM2.5, and NH3 for a layer houses however, emission factors are still calculated from foreign factors such as CONINAIR values. As a result, it is urgent to develop national emission factors for domestic layer house. Emission coefficients of the studied mechanically-ventilated layer house in a summer season were calculated as 0.052 kg/head/year for PM10, about 12% lower than that of CAPSS, and 0.0068±0.0038 kg/head/year for PM2.5, showing no significant difference. Emission factor of NH3 was calculated as 0.159±0.031 kg/head/year, about 51% lower than that of CAPSS.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1 External and internal view of experimental layer house
그림 Fig. 2 Schematic view of measurement points in layer house
표 Table 1 Experiment date and measurement variables
그림 Fig. 3 Experimental view for measuring PM and NH3 inside layer house
그림 Fig. 4 Experimental view for measuring performance of tunnel fan
표 Table 2 Measurement results of PM10 concentrations at the experimental layer house by gravimetric method (Unit: mg/m³)
표 Table 3 Measurement results of PM2.5 concentrations at the experimental layer house by gravimetric method (Unit: mg/m³)
표 Table 4 Measurement results of inhalable dust concentrations at the experimental layer house by light-scattering method (Unit: mg/m³)
표 Table 5 Measurement results of respirable dust concentrations at the experimental layer house by light-scattering method (Unit: mg/m³)
그림 Fig. 5 Fan-performance curve according to number of operating tunnel-exhaust fan
표 Table 6 Measurement results of NH₃ concentrations at the experimental layer house by gravimetric method (Unit: ppm)
그림 Fig. 6 PM₁₀ and PM_2.5 emission rate (kg/h) according to time series at 2021. 7. 22 (a) and 2021. 8. 24 (b)
표 Table 7 PM₁₀ and PM_2.5 emission rate at experimental layer house
표 Table 8 NH₃ emission rate at experimental layer house

AI 본문요약
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제안 방법

터널팬 가동 대수를 실험 변수로 고려하여 가동 대수 증가에 따른 압력 부하를 고려한 실제 풍량 정보를 취득하고자 하였으며 각 실험은 3회 반복 수행하였다 (Fig. 4).
한편, 배출계수의 산정은 수식 (2)와 같이 배기구 인근에서 측정한 오염물질의 농도와 외부 (혹은 입기구)에서 측정한 오염물질 농도 차에 환기량을 곱한 후 가축 사육두수로 나누어 주는 방식으로 실시된다.
)를 이용하여 측정하였다. 해당 장치는 암모니아, 이산화탄소, 황화수소에 대한 측정이 가능하나 본 연구에서는 암모니아에 대한 분석만 실시하였다.

대상 데이터

산란계사의 입자상, 가스상 물질의 발생 및 배출 특성 조사를 위해 실험 대상 농가 내 직립식 8단 케이지를 사용하는 무창 시설 건물 1개동 (6만 3천수 규모)에서 실험을 실시하였다. 실험 실시 일시는 Table 1에 기재된 바와 같으며, 2021년 실험일의 경우 배출계수 산정을 위한 실험을 추가로 실시하였다.
실험 대상 산란계 사육시설은 충청북도 진천군에 소재하는 강제환기식 무창 산란계사 (길이 69.7 m, 폭 19.5 m, 측고, 8.5 m, 동고 10.5 m)로 총 5개동에서 215,000수를 사육하고 있으며 2개동은 직립식 8단 케이지를, 3개동은 직립식 5단 케이지를 이용하고 있다. 총 33개의 50인치 터널 환기팬이 설치되어 있으며 고온기에는 쿨링패드를, 환절기, 동절기에는 양쪽 측벽에 설치되어 있는 입기 베플을 입기구로 이용하고 있다.

이론/모형

시설 내부의 입경별 미세먼지 발생 수준 측정 및 배기구 인근에서의 배출 특성 조사를 위하여 광산란 (Light scattering) 방식의 직독식 광학 입자개수측정기 (Optical Particle Counter, Portable Aerosol Spectrometer, Grimm, Inc.)를 이용하였다.
배출계수 산정 시 필요한 환기량은 자체 제작한 풍량 측정 장치를 이용하여 각 실험 조건 별 값을 산출하였다. 환기량 측정 규정 (AHSRAE Fundamentals, AMCA Publication 203, 40CFR60)에 따라 제작한 압력홀을 통해 터널팬 가동에 따른 전압과 정압의 차이를 차압 측정기 (TSI, DP-Calc 5825, US)로 측정하여 동압을 계산한 후 공기 밀도와 측정부의 면적 정보를 이용하여 수식 (4)에 의거하여 시간별 환기량을 계산하였다.

성능/효과

본 연구를 통해 산란계사 내부의 입자상, 가스상 물질의 발생 및 배출 특성을 파악할 수 있었으며, 그간 실시되지 않았던 국내 고유 배출계수 산정을 시도했다는 데서 의의를 찾을 수 있다. 향후 지속적인 현장 모니터링을 토대로 시설 미기상, 계분 벨트 가동 등과 같은 시설 운영 조건 대비 발생 및 배출 특성에 대한 후속 연구를 기대하며, 환절기, 동절기의 배출계수 산정을 토대로 국가 고유 배출계수 산정을 기대할 수 있다.

후속연구

본 연구를 통해 산란계사 내부의 입자상, 가스상 물질의 발생 및 배출 특성을 파악할 수 있었으며, 그간 실시되지 않았던 국내 고유 배출계수 산정을 시도했다는 데서 의의를 찾을 수 있다. 향후 지속적인 현장 모니터링을 토대로 시설 미기상, 계분 벨트 가동 등과 같은 시설 운영 조건 대비 발생 및 배출 특성에 대한 후속 연구를 기대하며, 환절기, 동절기의 배출계수 산정을 토대로 국가 고유 배출계수 산정을 기대할 수 있다.

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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].

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