돈사 내 3차원 공기질 분포 분석 방법 연구 = A Analysis of Three Dimensional Air Quality Distribution in Pig

국문 초록 (Abstract)

밀폐된 돈사 내부의 주요 환경 인자들을 균일하고 일정하게 유지하는 것은 많은 에너지 낭비와 밀집사육으로 인해 발생하는 먼지, 미생물 유해가스 등의 오염물질이 시설 내에 축적되어 돼지와 작업자 모두 유해한 환경에 노출되게 된다. 이러한 문제점을 해결하고자 인공적인 환기 시설을 사용하고 있지만 외부로부터 오염된 공기, 미세먼지를 다량 유입시켜 오히려 돈사 내 공간을 오염시킨다. 최근 환경문제로 대두된 먼지는 입자상 물질로 입자의 크기가 화학적 조성에 따라 미치는 영향은 다르나, 일반적으로 입자의 크기가 작은 미세먼지일수록 폐에 대한 악영향은 커진다고 알려져 있다. 따라서 돈사 내 환경개선을 위해서 내부 환경을 정확히 측정하고 진단해야 할 것이다. 본 연구의 목적은 돈사 내부 특정 지역마다 먼지의 농도가 다른 것을 인지하고 다양한 지점에서 실시간 측정 후 3차원으로 내부 환경을 시뮬레이션 한다.
미세먼지 측정에는 먼지센서(DSM501, SAMYOUNG S&C, Korea)가 사용되었다. 먼지센서 내부에는 유입된 먼지가 히터의 열에 의해 상승기류를 타고 측정 영역을 지나가게 되면, LED (Light Emitting Diode)로부터 빛이 먼지에 의해 산란되어 탐지기에서 신호로 인식하게 된다. 인식된 신호는 증폭 및 필터링을 거쳐 PWM (Pulse Width Modulation)신호로 출력된다. 메인보드(ATmega8/88_Xbee, Atmel Corporation, USA)는 지그비 모듈(XBee Series)과 연결하여 통신을 지원한다.
실험은 충북대학교 부속 농장 내에서 진행되었다. 바닥면적 822*444cm, 높이 305cm로 벽체 4면 중 2면은 외부로 통하는 문과 창문이 있다. 덕트 2개와 케이지 총 4대가 위치하며, 돈사 내부 각 모서리 지점에 파이프를 설치한다. 가로, 세로, 높이를 일정하게 나눠 먼지 측정기를 설치한다. 3주간 실험이 진행되었으며 저장소에서는 1초에 1회 데이터가 저장되도록 설정하였다.
취득한 결과를 분석하기 위해 매트랩(MATLAB, R2014a, USA)을 사용하였다. 3차원 시뮬레이션 결과 환풍구가 위치한 지역이 가장 낮은 먼지 농도를 보였으며, 그 주변지역도 상대적으로 낮은 농도를 보였다. 환풍구 맞은 편 아래지역이 가장 오염된 농도로 나타났으며 돼지의 소변이 모여 있는 것은 먼지 농도가 낮음을 확인할 수 있었다.