초록 ▼

양돈산업에 관련된 자료를 수집하고, ‘96년 5-8월중에 집중적으로 41개의 양돈농가를 방문하여 조사표를 이용하여 조사한 후 그 결과를 분석하고 정량적으로 평가하여 양돈산업의 문제점을 분석하였다. 그리고 농장의 규모와 기계화 유형에 따라 조사하고, 규모와 유형간의 유의차를 통계적으로 분석하여 성장예측 모델을 개발하였으며, 모델의 검증은 축협중앙회 조사부에서 발행한 자료를 이용하여 실시하였다.
조사표를 이용하여 유럽식 시설인 도드람 농장(경기 이천), 미국식 시설인 축협중앙회 종돈사업소 농장(전남 영광), 그리고 한국식 표준시설

양돈산업에 관련된 자료를 수집하고, ‘96년 5-8월중에 집중적으로 41개의 양돈농가를 방문하여 조사표를 이용하여 조사한 후 그 결과를 분석하고 정량적으로 평가하여 양돈산업의 문제점을 분석하였다. 그리고 농장의 규모와 기계화 유형에 따라 조사하고, 규모와 유형간의 유의차를 통계적으로 분석하여 성장예측 모델을 개발하였으며, 모델의 검증은 축협중앙회 조사부에서 발행한 자료를 이용하여 실시하였다.
조사표를 이용하여 유럽식 시설인 도드람 농장(경기 이천), 미국식 시설인 축협중앙회 종돈사업소 농장(전남 영광), 그리고 한국식 표준시설인 대덕 농장(전남 영광)을 대상으로 양돈시설의 환경제어 실태를 조사한 후 각 돈사 시설의 환기 모델을 분석하였으며, 환기 모델별 환기 제어 요인을 분석하였다.제어요인인 온도, 습도, 암모니아 가스, 탄산가스, 풍속을 계측할 수 있는 센서에 관한 자료를 국내와 국외로조사하여 확보한 후 이를 검토하여 각 요인별로 두 종류의 센서를 선정하였다. 이와 같이 선정된 센서를 가지고 표준 계측기와 비교시험을 한 후 그 결과를 통계적으로 분석하여 센서를 선발하였다.
성장예측 모델을 기준으로 축협중앙회의 환경설계팀과 협력하여 4개의 한국형 돈사 모델을 개발하였다. 특히 규모, 사양, 환경 설계, 그리고 돈방 설계 등에 관한 기준을 설정한 후 모델별로 돈사를 설계하였다.
선발된 센서와 돼지의 체온조절행동을 관찰할 수 있는 영상처리 장치에 의해 돈사 내부의 복합환경이 계측되고, 이 결과가 분석되어 환기단계와 냉난방기의 작동여부가 결정된다. 이와 같이 결정된 환기단계와 냉난방기의 작동여부에 따라 송풍기의 속도와 입배기구의 열림 정도, 그리고 냉난방기가 제어될 수 있으며, 또한 환경제어에 이상이 발생하면 경보가 울리도록 설계되었다.
대전에 소재한 충남대학교 부설 동물사육장에서 동계, 춘계, 하계로 구분하여 30일씩 3회로 농장 실증 시험을 실시하였다. 제어성능의 평가요소는 온도, 상대습도, 유해 가스의 농도, 풍속, 공기유동 등이었으며, 각 평가요소가 적정 범위 내에서 유지되었는지를 분석 및 평가하였다.
환경제어돈사 3칸과 관행돈사 3칸에 각각 12두씩(1구 4두, 3반복)을 공시하여 실험을 실시하였음으로 12두 규모에 대하여 투자비용을 분석하는 것이 무의미하다고 판단되어 다른 연구자들에 의해 이미 보고된 적정규모 또는 성장예측규모에 맞게 실험결과를 토대로 자동화 환경제어 시스템의 경제성을 분석하였다.

Abstract ▼

This study was conducted from Dec. 1995 to Dec. 1998(for three years) to develop models of environmental control system for automated Korean swine housing, which were suitable for maintaining the optimum environment for swine production under the Korean complex environment such that the temperatures

This study was conducted from Dec. 1995 to Dec. 1998(for three years) to develop models of environmental control system for automated Korean swine housing, which were suitable for maintaining the optimum environment for swine production under the Korean complex environment such that the temperatures and relative humidities of Korean climate are used to be out of optimum ranges of those for swine production. From this study, several significant results were obtained and they could be summarized as the followings:
1) The management systems of swine production can be classified as four models. They are ModelⅠ, ModelⅡ, ModelⅢ, ModelⅣ for a family type specialized farm(1.5 men). ModelⅠ is for farrow to finish by 150-170 sows; ModelⅡ is for farrow to finish by 130-150 sows; ModelⅢ is for breeding by 270-320 sows; ModelⅣ is for farrowing, rearing, fattening by 900-1000 farrows and 1400-1600 growing-finishing sows.
2) The ventilation methods were investigated for each housing type. There was no problems for the foreign-made housing type, but proper ventilation rates should be determined and controlled for that under Korean climate. For the domestic housing type, it was proven that the heating methods for winter and the cooling one for summer should be improved. And models for moisture and heat production were developed using the weights and temperatures of pigs in order to determine and control the ventilation rates of windowless swine housing from the heat balance equation, mass balance equation, and $CO_2$ removal rates. The factors of environmental control were temperature, relative humidity, $CO_2$ and $NH_4$ gas.
3) Sensors for environmental measurements of swine housing were selected based on the analysis of Korean climate and environmental conditions of swine housing. For temperature and relative humidity measurement, sensor HMP233L was selected; NTK for air velocity; HANI for $CO_2$; TS-1000 for $NH_4$.
4) Taking into account the growth forecasting model of swine enterprise, Korean climate, and other given conditions, the typical Korean swine housing models were developed. The following effects would be expected from the models developed. a) These are proper for swine production under the Korean climate conditions. b) Optimum environment could be provided for swine for its each growing stages. c) Environmental controls and waste treatment could be closely connected and integrated. d) Labor requirement could be reduced by the effective layout. But, for the models developed, performance tests should be carried out at the actual swine production systems and facilities automation systems are supposed to be developed for the models simultaneously in the future.
5) Color images of 24 bits were acquired by the pattern of swine temperature control actions and those were transformed to binary-coded data. Then an algorithm was developed for analyzing the binary-coded data, which can reduce color image, separate the pigs not contacted each other, be labelling, remove noise, and count the number of labels. The hardware of image processing system consisted of color CCD camera(Model : WV-CBP410), image processing board(Model : DT3153), and a computer(Model : 586 Pentium). The software was programmed by LabWindows/CVI. When the image processing system developed was tested for real pigs under 10.0 1x light, the patterns of swine temperature control actions could be completely classified
6) The algorithm of environmental control system includes the following functions: a) Classifying the patterns of swine temperature control actions using the processed image, b) Measurement of concentrations of harmful gases($CO_2$; TS-1000 for $NH_4$, c) Measurement of inside relative humidity and outside temperature of swine housing, d) Determination of ventilation rates and controlling ventilation fans and slotted inlet, e) Operations of heater and air-cooler, f) Operation of alarm system in case of electrical power failure. Program was coded by LabWindows/CVI. The hardware of environmental control systems consisted of PC, image processing board(DT3153), color CCD camera, ACL-8112PG, sensors, ventilation fans, SSR, power supply, and stepping motor. The software consisted of several functions such as; basic data inputs, setting measurement channel, calibration, graphic display of measured data, monitoring environmental conditions during operation, display of image processing results on monitor, transformation automatic controls to manual controls, and etc.
7) Performance of the integrated environmental control system developed was tested at swine farm. The test results showed that all factors of environmental control were maintained at optimum levels. Therefore, it was proven that the developed system had an excellent prerformance. The weight gain per day of the controlled environment housing was somewhat higher than that of the custom housing during test period. Specially there was a significant difference statistically during summer(P<0.05). Feed efficiency of the controlled environment housing was higher than that of the custom housing regardless of season, but the significant differences were found statistically for winter and summer(P<0.05). After rearing piglets at the controlled environment for about 30 days for winter and summer, respectively, they were reared at the custom housing until finishing weight. These test data showed that the weight gain, feed efficiency, and quality of pork were better than those of the custom housing statistically(P<0.05). Specially all the swine reared at the controlled environment housing at nursery stage received A grade. The above results showed that environment control was necessary for swine production during nursery and growing period.
8) Economical analysis results showed that the average production cost per unit weight of pork of the controlled environment building was less than that of the custom building. And it was more economical that rearing pigs at the controlled environmental building during nursery and growing period. For the 500 sow herd, the difference of the average production costs between the controlled environment building and the custom building was 126 won/kg. Therefore, in order the controlled environment building to have a competitive power, the size of sow herd should be more than 500 sows.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...4
• SUMMARY...12
• 목차...19
• 제 1 장 서론...22
• 제1절 연구의 배경 및 필요성...22
• 제2절 연구의 목적...25
• 제3절 참고문헌...26
• 제 2 장 양돈산업의 현황 분석 및 성장 예측 모델 개발...28
• 제1절 서설...28
• 제2절 우리 나라 양돈산업의 현황 분석...30
• 제3절 양돈업의 성장 예측모델...46
• 제4절 결론...58
• 제5절 참고문헌...59
• 제 3 장 돈사 유형별 환경제어 요인...62
• 제1절 서설...62
• 제2절 재료 및 방법...62
• 제3절 결과 및 고찰...63
• 제4절 결론...71
• 제5절 참고문헌...71
• 제 4 장 양돈환경 계측 센서 선발...72
• 제1절 서설...72
• 제2절 시험장치 및 방법...73
• 제3절 결과 및 고찰...80
• 제4절 결 론...88
• 제5절 참고문헌...89
• 제 5 장 자동화 환경제어를 위한 한국형 돈사...91
• 제1절 서설...91
• 제2절 설계 기준...92
• 제3절 모델별 돈사설계...108
• 제4절 결론...117
• 제5절 참고문헌...118
• 제 6 장 돼지의 행동분류를 위한 영상처리 시스템 개발...119
• 제1절 서설...119
• 제2절 돼지의 행동유형 분석...120
• 제3절 행동 분류 알고리즘...121
• 제4절 영상처리 시스템의 성능실험...128
• 제5절 결론...137
• 제6절 참고문헌...137
• 제 7 장 돈사 복합환경제어 시스템의 구성...139
• 제1절 서설...139
• 제2절 제어 알고리즘...140
• 제3절 제어 시스템의 구성...146
• 제4절 결론...156
• 제5절 참고문헌...157
• 제 8 장 복합환경제어 시스템의 농장 실증 시험...158
• 제1절 서설...158
• 제2절 재료 및 방법...158
• 제3절 결과 및 고찰...165
• 제4절 결 론...191
• 제5절 참고문헌...192
• 제 9 장 복합환경제어 시스템의 경제성 분석...194
• 제1절 서설...194
• 제2절 재료 및 방법...194
• 제3절 결과 및 고찰...196
• 제4절 결론...209
• 제5절 참고문헌...210
• 제 10 장 성과 및 활용계획...211
• 제1절 성과...211
• 제2절 활용계획...212
• 부록 A. 환경제어시스템을 위한 한국형 돈사 모델의 설계 도면...214