환기시설 선택과 및 시공
1. 환기시설 선택 시 고려사항
돈사에 환기시설을 설치할 경우, 사전 고려사항으로 첫째, 돈사의 규격(폭과 길이) 둘째, 돈사의 천장 설치 유무(有無) 셋째, 자연 및 강제환기 방식 인지를 파악하고 난 뒤에 환기시설을 선정한다. 또한, 입기와 배기방식에 대해서는 사전에 충분한 검토를 거친 후 선정한다.
환기는 반드시 사계절용으로 사용할 수 있어야 하므로, 입기구가 사계절 사용 가능한 것인지, 아닌지 기본적인 지식이 요구되는 경우가 많게 된다. 그리고 배기구의 위치 및 개수, 용량에 대한 사전지식으로 사육단계에 적합한 환기용량을 기억해 둔다.
2. 환기설비별 특징과 선별 방법
돈사를 신축하거나 리모델링할 때 농장주들은 환기부분을 가장 비중 있고, 신중하게 고려한다. 시공방법은 농장주가 직접 자재를 구매하여 기술자를 고용하여 입맛에 맞는 방식의 시공을 하는 것이 가장 저렴하면서도 효과적이므로 농장주가 환기설비를 위한 기본적인 개념을 숙지하고 있어야 한다.
그러나 그렇지 못할 경우 농장주는 환기업체를 선정하여 그에게 일임하든지, 아니면 환기업체의 환기설계전문가와 상의하면서 공사를 진행해야 한다. 그럴 경우에는 설계도를 다른 업자에게 전달하여 이상유무를 확인해 본다.
3. 환기휀 특징
돈사 환기에 사용되는 휀은 크기나 기능별로 종류가 대단히 많아, 어떤 것을 구매하여 내 돈사에 설치할지 결정이 가장 어려운 품목 중 하나이다. 휀의 종류는 돈방 내 중계휀, 굴뚝휀, 벽면휀, 대형휀, 입기용 덕트에 달린 입기휀 등 용도별로도 많지만, 기능별로도 속도조절휀(흔히 무단변속휀이라고 함)에서 스위치를 껐다, 켰다 할 수 있는 ON/OFF 타입의 휀까지 여러 가지가 있다.
돈사 환기휀은 요소별 제품의 규격과 기능 그리고 수량을 파악하여 시공에 들어가므로 환기휀 설비를 어떻게 하느냐에 따라 같은 환기휀이더라도 배출성능이 달라진다.
<환기휀의 종류별 기능>
- 동력이 전달될 때 바로 100% 작동되는 On/Off 휀
- 단계별로 속도를 증가 또는 감소할 수 있는 휀
- 무단변속 기어처럼 부드럽게 속도를 변화시킬 수 있는 휀(속도조절휀)
- 휀 자신의 속도 또는 배출 중인 풍량을 컨트롤러에 수시 보고할 수 있는 휀(Feed Back 기능이 장착된 휀). 이때 휀의 날개가 두 개인 경우도 있고 한 개인 경우도 있는데, 전자의 경우 한 개는 배출용이고 나머지 한 개는 속도 측정용으로 이 휀은 Chimney형의 휀에 쓰인다,
- 배출용휀 하부에 셔터를 달아 한편으로는 속도를 컨트롤러에 알리면서 Chimney 내를 빠져나가는 공기량을 셔터로 조절할 수 있는 휀으로, 컨트롤러에 프로그램으로 입력된 환기량을 좀 더 정확하게 조절하기 위한 장치를 부가적으로 장착한 휀이다. 휀은 직경 30cm부터 48인치(117.6cm 또는 50인치)까지 다양하다.
4. 환기휀 선정 방법
같은 규격의 휀이라도 회사마다 다를 수 있으므로 반드시 용량을 확인 후 사용해야 한다. 일반적으로 환기량을 CFM(입방피트: Cubic Fit/Min) 단위와 ㎥/h 단위 등 두 가지를 사용하고 있는데, 1ft3는 0.02931㎥로, 또 1시간을 60분으로 환산할 경우 약 1.7배 정도의 차이가 난다는 것을 감안하여 환기량을 검토하면 된다(계산 예: 0.02931/1/60=1.7586㎥/h).
동일한 규격이면서도 환기회사마다 환기량을 다르게 표기하는 경우가 있는데, 이는 휀의 자체 또는 입기에서 휀까지의 공기흐름상 부하수치를 다르게 적용하기 때문이다. 따라서 어느 정도의 부하수치를 적용한 환기량인지를 확인할 필요성이 있다. 양돈장에서 부하수치는 일반적인 벽면휀과 굴뚝휀의 경우 20~30Pa(파스칼)을 적용한다.
환기휀은 대부분의 돈사환기 시스템에 없어서는 안 될 핵심 기계이다. 그러므로 휀을 잘 알지 못하고서는 기계식 환기 시스템을 제대로 구성할 수도 없고 잘 관리할 수도 없다. 휀에 대한 지식이 없이는 적합한 휀을 결정할 수도 없고 성능을 유지할 수도 없으므로 환기휀의 송풍량을 확인해둔다.
환기휀 송풍량은 휀 앞뒤의 특정 압력차이에서의 CMM(㎥/분)으로 나타내는데, 미국이나 유럽제품은 인치 단위인 cfm(ft3/분)으로 나타내기도 한다. 국내에서 농업용 휀의 경우는 정압의 표시없이 압력이 걸리지 않을 때의 최대값만을 표시한 휀이 많으므로 구입 시에 이를 꼭 확인해야 한다(표시된 환기량의 75% 전후를 실제 환기량으로 봄). 특히 휀의 성능은 여러 가지 요인에 의하여 감소한다.
5. 환기방식 선정
환기방식에는 음압환기 방식과 등압(중압) 환기방식이 있는데, 돈사 돈방의 폭과 길이가 12m 이내일 경우에는 음압환기 방식을 선택한다. 그리고 돈사 돈방의 폭이나 길이가 12m 이상일 경우에는 반드시 중(등)압 방식 즉, 입기휀과 배기휀을 설치하여야 한다.
내 농장에 맞는 입기는 어떤 방식으로 할 것이지, 배기는 천장배기인지 측면배기인지 충분한 검토 후 선정한다.
6. 크로스환기 설계
크로스환기는 대형휀과 중계휀을 제외한 대부분의 휀을 사용할 수 있으며, 휀의 기능별로는 벽면휀보다 굴뚝휀의 경우 풍속 또는 풍량을 측정하여 피드백할 수 있는 기능이나 기압 또는 바람에 의한 압력을 극복할 수 있는 디자인이 용이하다. 가격은 벽면휀이 저렴할 뿐만 아니라 벽면에 홈을 파고 쉽게 설치할 수 있으므로 손쉽게 선택할 수 있다.
돈사의 길이가 길거나 돈사 폭이 12m 이상 넓을 경우 입기덕트를 많이 사용한다. 입기된 공기가 어느 한 곳에 계속적으로 쏟아지지 않도록 환기설계시 주의를 요하며, 돈사 내를 흐르는 공기가 대류하는 환기시스템을 권장한다. 그리고 벽면에 설치하는 휀이나 굴뚝휀의 하단부가 바닥에서 1.2m 정도 되도록 설치하는 것이 좋다.
7. 터널환기
양돈장에서 터널환기는 크로스환기를 겸해서 설계하는 일명 콤비환기 형태를 갖추는 경우가 많다. 즉, 지붕 위에는 최소환기량의 굴뚝휀을 총 환기량의 30% 정도로 설비하고, 벽면에는 대형휀을 설치하여 여름철에 터널식 환기로 운영한다.
터널효과를 높이기 위해 돈방 위에 중계휀을 쓰기도 하고, 돈사 끝에서 한쪽 끝까지 풍속의 차이를 줄이기 위해 입기덕트를 설치 사용하기도 한다. 이런 돈사의 경우 총 환기량이 많을 뿐만 아니라 육성·비육사는 체중의 차가 커서 휀과 입기방식을 선정할 때 신중을 기하는 것이 좋다.
굴뚝휀의 경우 500~600Ø 크기로 속도가 조절되는 정밀한 휀을 선정하여 그룹단위로 작동되도록 설계를 세밀하게 해야 한다.
8. 공기속도를 위한 입기구 방법
우리나라 기후상 여름철과 환절기 및 겨울철(사계절) 모두 돼지는 스트레스를 받으므로 공기 환경 조절 즉, 공기속도 관리로 스트레스를 줄여 주어야 한다.
환기사진1-2-돈사내부 환기를 위한 덕트 설치
돈사의 폭이나 길이가 12m 이상일 경우 돈사내부의 공기순환이 제대로 이루어지지 않아 여름철의 환기방법은 돈사 내 적절한 공기속도를 제공해주어야 한다. 기본적으로 무창돈사에서는 돈사 내의 휀 작동으로 돼지 주위의 공기는 매초 0.2~0.5m/s 정도로 움직이고 있어 돼지의 체감온도가 3℃ 낮아지며 지나친 풍속은 돼지의 체온을 빼앗아 가기 때문에 설사나 기침 등의 원인이 된다.
어떻게 하면 각 돈방에 입식된 돼지에게 고른 풍속을 제공할 것인가? 즉, 일정한 공기의 풍속이 돈방 전체에 골고루 분출되도록 하여 사각 정체 현상을 없애는 것이 중요하다. 일반적으로 돈사형태에 따라 공기흐름은 상당히 차이가 많지만, 공기흡입구와 배출구를 어떻게 효율적으로 배치하느냐에 따른 것으로써 돈사 내 공기와 체감온도를 최적으로 유지할 수 있고 없음을 결정짓게 된다.
환기방법 중에서 돈사에서는 덕트를 통한 환기시스템이 각 돈방에 고른 공기속도를 유도할 수가 있으며, 덕트의 설치 및 구멍천공에 대한 것은 전문가와 상의하여 설치하도록 한다. 돼지가 느끼는 체감온도는 의외로 매우 크므로 체감온도 저하를 위하여 환기시스템의 적절한 환기로 체감온도 및 수분저하를 유도하는 환기관리가 필요하다.
9. 공기입기구 설계
환기에서 가장 중요한 것은 입기설계이다. 먼저 우리나라는 겨울철에는 외부의 공기를 직접 입기시켜서는 안 되는 사계절을 가진 나라이므로 겨울철에는 외부에서 직접 유입되는 것보다는 복도에서 공기가 유입되도록 하는 시설을 설치한다.
현재 우리나라에 설치되어 있는 입기구의 형태는 외국 환경온도에는 적합한 입기구인데, 특히 외부기온이 연중 15~20℃ 전후에서의 외부공기 온도는 돈사내부에 큰 영향을 미치지 않는 데 비하여, 우리나라는 환절기 및 겨울철은 외부기온이 영하로 떨어지는 날이 많음에 따라 돈사내부에 샛바람이라는 호흡기 유발인자인 차가운 바람(샛바람)을 돼지에게 주게 된다.
환기시스템 개선 예
개선방법으로 복도를 만들어 주었을 경우 돈방 내의 덕트입기구는 사계절 하향이 되어야 돈사 내 환기가 가능하다. 또한, 덕트의 천공 크기는 5cm가 가장 우수하며, 덕트의 설치간격 및 덕트천공 간격은 전문가에게 의뢰하여 설치하여야 덕트길이의 영향을 받지 않고 덕트 천공(구멍)에서 나오는 균일한 공기속도에 의하여 환기효율을 높일 수 있다. 입기용 휀을 설치하는 덕트 재료는 되도록 영구적인 플라스틱 덕트가 좋다.
10. 배기구 설계
배기량은 기본적인 수치(사육단계별 필요 환기량)를 가지고 계산하기 때문에 누구나 환기휀 용량 설계는 가능하다. 그러나 단순히 환기용량만 계산하여 배기휀을 선정하는 것은 환기의 균형 분배에 맞지 않다.
돈사에 쓰이는 측벽 환기휀은 최대 730mm 이상의 환기휀을 돈사에 설치하는 것은 부적합하다. 부적합한 이유로는 배기휀의 설치 위치인데, 배기휀 간의 설치 간격이 약 8m 이상 떨어지면 돈사 내에서 균형있는 환기효과는 보기 힘들기 때문이다. 따라서 환기량을 가지고 휀을 선정할 것이 아니라 돈사 면적이 맞게 배기휀을 나누어 설치할 필요가 있다.
돈사에서 가장 배기효율이 높은 지점은 측벽 바닥으로부터 1.2m 지점(처마로부터 1/3 하향) 지점이다. 배기휀의 효율은 돈사 내 천장이 있을 경우 지붕배기보다 측벽배기 효율이 약 33% 이상 높다.
11. 환기휀 설치 및 관리
환기휀 조절 자동컨트롤러가 설치되어 있는 경우, 각 휀은 과전류로 모터에 화재가 나는 것을 방지하기 위한 과전류 방지 휴즈를 설치해야 한다. 이때 휴즈의 용량은 휀 전류가 25% 초과되는 경우 작동될 수 있어야 한다.
또한, 휀이 동시에 기동 시에는 상당히 많은 전류가 갑자기 흐르게 되므로 여러 개의 휀을 동시에 병렬로 접속시켜야 한다. 그래야만 한쪽 라인에 문제가 생겨도 다른 휀들은 정상적으로 작동될 수 있다.
돈사에서 사용하는 휀은 높은 먼지농도, 높은 습도, 쇠를 녹슬게 하는 가스 등 매우 취약한 환경에서 작동한다. 휀의 효율이 높도록 해주려면 휀의 날개에 부착된 먼지 등을 제거해야 공기의 유동능력이 감소되지 않는다.
휀의 날개와 셔터(shutter) 휀박스 등에 먼지가 달라붙으면 풍량이 최대 40%까지 감소하며 평균 20% 전후 감소한다. 휀에서 나오는 바람 양의 감소는 곧 환기량의 부족이 되는 것이다. 그러므로 휀 셔터 휀박스는 최소한 매월 1회 이상 먼지를 털어주어야 한다.
배기휀 외부에 먼지가 두껍게 쌓이면 모터의 냉각능력이 떨어져 모터과열의 원인이 된다. 그리고 셔터는 부드럽게 열리고 닫히도록 연결축에 윤활유를 쳐주어야 한다.
또한, 속도 자동 감응 조절휀의 온도 감지 센서도 부식되거나 먼지가 쌓이면 감지능력이 감퇴한다. 그러므로 먼지의 집적으로 센서의 역할을 못할 수도 있으므로 마른수건으로 닦아주어야 한다.
온도 감지장치나 컨트롤 박스도 먼지나 가스로부터 잘 관리해주어야 한다. 최소 1개월에 하루는 환기시스템 점검의 날로 정하여 점검해야 된다. 그리고 휀의 하우징이 플라스틱 아닌 경우 부식이 발생하므로 락카 등을 이용하여 페인트를 칠해야 사용연한을 연장할 수 있다.
<월간 피그 2017년 4월 호>
