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외부 풍환경 및 암모니아 발생 영향인자를 고려한 자연환기식 돈사의 암모니아 배출량 산정
정효혁 ( Hyo-hyeog Jeong ),김락우 ( Rack-woo Kim ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-
국내 양돈산업은 지속적인 수요와 발전을 통해 시설이 대형화, 현대화되어 무창식 돈사가 증가하고 있으나, 높은 시설 투자비용으로 자연환기식 돈사가 국내 돈사의 40% 이상을 차지하고 있는 실정이다. 한편, 축산시설에서 배출되는 암모니아양은 전체 암모니아 배출량 중 70% 이상의 가장 큰 비중을 차지한다 (국립환경과학원, 2016). 미국과 유럽 등 농업선진국들은 축산시설로부터 배출되는 암모니아 배출량에 대한 지속적인 측정 및 엄격한 환경 규제를 시행하고 있다. 자연환기식 축산시설로부터의 암모니아 배출량을 측정하기 위해서 국내에서는 플럭스법을 이용하라 명시되어 있으며 네덜란드 (VERA, 2018)에서는 환기량과 입기구, 배기구에서의 암모니아 농도차를 측정함으로써 배출량을 산정하라 명시되어 있다. 하지만, 산정방식에 있어서 환기량이 지대한 영향을 미치게 되며 외부 풍환경에 따라 입기구, 배기구가 실시간으로 변하는 자연환기식 돈사의 경우 실시간 환기량을 고려한 암모니아 배출량을 측정하는 것은 어려워 자연환기식 돈사에서 새로운 방식의 암모니아 배출량 산정방식이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 외부 풍환경에 따라 자연환기식 돈사의 환기량을 산정하고 암모니아 발생량 산정식을 통해 시간에 따른 암모니아 배출량을 산정하고자 한다. 대상 시설의 대표성을 위하여 2016 표준 축사설계도 (농림축산식품부, 2016)의 자돈/육성돈사와 비육돈사를 설계하였으며 자연환기식 돈사에 맞게 윈치커튼과 지붕창을 추가하였다. 암모니아 배출량을 모의하기 위하여 환기량과 암모니아 발생 영향인자 (슬러리 pH, 슬러리 온도, 분뇨 내 암모니아성 질소, 사육면적, 사육두수)를 고려한 암모니아 발생량 산정식 (Aarnink and Elzing, 1997)을 이용하였다. 환기량의 경우, 전산유체역학 기법을 통하여 풍향을 16방향으로 나누고 윈치커튼 개방비율과 지붕창 개방여부에 따라 자연환기식 돈사의 3가지 풍속 (0.5, 1.5, 2.5 m/s)에 대한 환기량을 산정하였다. 풍속이 증가함에 따라 환기량은 선형적으로 증가하는 것으로 모의되어 풍향별로 풍속에 대한 환기량 선형회귀식을 산정하여 시간에 따른 외부 풍환경 변화를 고려한 자연환기식 돈사의 환기량을 산정하였다. 암모니아 발생 영향인자와 관련하여 슬러리 온도 및 pH는 사육단계별 분뇨를 채취하여 측정한 값을 사용하였으며, 선행연구와 비교하여 측정값이 적절한지 판단하였다. 분뇨 내 암모니아성 질소량은 분뇨 샘플에 대한 총질소량을 측정하여 총 질소 대비 암모니아성 질소 비율 (Normtal, 2019)을 곱하여 산정하였다. 또한, 사육면적은 표준 축사설계도를 참고하였으며 국가법령정보센터에서 제시하는 사육밀도를 고려하여 사육두수를 산정하였다. 산정된 암모니아 발생 영향인자와 환기량을 토대로 사육단계별 시간에 따른 암모니아 배출량을 도출하였으며, 1년 동안의 배출량을 합산하여 사육단계별 자연환기식 돈사의 암모니아 배출계수를 산정하였다.
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