분만사 환기 시스템 설계 요소

분만사 환기 시스템은 돼지 농장에서 상류 및 하류 작업을 연결하는 핵심 시설로서, 모돈의 환경적 요구를 충족시키면서도 새끼 돼지의 요구 사항을 수용할 수 있도록 설계되어야 합니다.

실제 분만사 환기 시스템은 상호 제약 관계에 있는 환경입니다: 모돈은 열에 민감한 반면 새끼돼지는 추위에 민감합니다. 이러한 생산 환경을 조율하는 것은 모돈의 수유, 분만 후 발정, 이후 새끼돼지의 성장과 상태, 이유 후 새끼돼지 생존율, 나아가 연간 군집 전체 성과에 결정적입니다. 모돈과 새끼돼지 간의 상호 제약을 바탕으로, 다음에서는 분만사 환기 시스템의 설계 요소를 소개하고 분석합니다.

환기 모드:

1. 분만사 환기는 양압, 음압, 등압(또는 약한 양압), 자연 환기 방식으로 구성될 수 있습니다. 양압 및 등압(또는 약한 양압) 방식은 여과 시스템에 적합하며, 여과와 함께 사용되는 음압 방식도 있습니다. 자연 환기는 전통적인 독립 건물에 적용되며 현대 농장에서는 덜 흔합니다. 본 글은 주로 일반적인 비여과 음압 분만사 환기 시스템을 소개합니다.
2. 비여과 음압 하에서는 흡입 방식이 다릅니다: 지붕 흡입, 증발 패드 냉각 지붕 흡입, 그리고 지붕과 패드를 결합한 종방향(터널) 흡입 방식입니다. 국내 북부 한랭 지역에서 여름철 실외 고온이 30°C를 초과하지 않거나 약간만 초과하는 경우, 지붕 흡입 방식 또는 패드 냉각 지붕 흡입 방식을 사용할 수 있습니다. 다른 고온 지역에서는 지붕과 패드를 결합한 종방향 흡입 방식(또는 패드 냉각 지붕 흡입 방식)이 권장됩니다. 이 방식은 지붕과 천장 모두에 단열재가 필요하며, 지역별 충분한 환기량을 확보해야 합니다.

건물 구조 및 축사 배치:

1. 분만사 환기 설계는 건물 구조 및 사육장 배치와 분리될 수 없습니다. 이는 농장 규모, 지형, 투자 비용, 생산 리듬, 돼지 회전율 등 다양한 요소를 고려해야 합니다. 현대식 농장에서는 일반적으로 “대형 건물, 소규모 단위, 일제 출하” 작업 흐름을 가진 연결식 건물 설계를 사용합니다. 축사 스팬은 보통 30m 이내입니다. 더 큰 모돈 농장의 경우 공간 절약을 위해 스팬이 20m가 넘는 두 개의 축사를 하나의 50m 대형 스팬 분만사로 결합할 수 있으며, 분만 단위는 중앙 통로를 따라 대칭적으로 배치됩니다.
2. 분만사 배열 시, 더운 여름철 증발식 패드 종방향(터널) 환기를 사용할 경우 각 열의 분만사 수는 12~13개를 초과하지 않는 것이 권장된다. 이는 배기단과 흡기단 사이의 온도 차이가 열 끝 분만사 및 다음 발정기 모돈의 수유에 영향을 미치기 때문이다. 이러한 온도 차이는 분만사 배기량과 풍속이 너무 크지 않아야 하며, 수유 중인 모돈을 수용하면서도 젖먹이 새끼돼지의 냉응력을 피해야 하기 때문에 발생한다. 따라서 터널 환기 방식의 스팬은 상대적으로 짧습니다. 각 줄이 14개 이상의 축사 공간을 초과할 경우 패드 냉각식 지붕 흡기 방식을 권장합니다. 이 방식에서는 분만실 사이의 매달린 천장에 흡기구가 균일하게 분포되어 사각지대를 없애고 신선한 공기가 가축과 접촉하는 면적을 개선하기 때문입니다.
3. 건물 구조나 축사 배열과 관계없이 축사는 완벽하게 밀폐되어야 하며, 조건이 허락하는 한 우수한 열 성능을 가진 단열 건축 자재를 사용해야 합니다.

기후 온도와 공기 질:

1. 생산 공정과 투자 조건에 따라 환기 방식, 건물 구조, 스톨 배치를 선정한 후에는 환기 설계가 지역 기후와 분만사 내 환경 요구 사항을 따라야 합니다. 위도, 고도, 강수량 등의 요인이 지역 기후 조건을 결정하며, 이는 다시 축사 내부 환경에 영향을 미칩니다. 기계 환기와 인위적 개입으로 내부 환경을 제어할 수 있지만, 환기가 의도된 목표나 군집의 환경적 요구를 충족하는지는 여러 요인에 의해 제약받습니다.
2. 분만사 환기 설계 시 적절한 온도, 습도 및 공기질 매개변수를 적용해야 한다. 대표적인 목표 온도는 수유모돈 16°C~18°C, 신생자돈 35°C~37°C, 수유자돈 30°C~34°C이다. 상대 습도는 일반적으로 60~80%로 대부분의 돼지 사육장에 적용됩니다. 더운 여름철에는 높은 습도가 증발식 냉각 패드의 효율을 저하시키고 열 스트레스를 악화시킵니다. 추운 겨울철에는 높은 습도가 동물의 체열 손실을 증가시켜 체온 조절에 영향을 미치고 냉 스트레스를 악화시킵니다. 높은 습도는 또한 유해한 공기 중 물질의 농도를 높이고 미생물 증식을 촉진하며 사료 부패를 유발하여 군집 건강에 부정적인 영향을 미칩니다. 낮은 습도는 높은 습도보다 덜 해롭지만, 상대 습도가 40% 미만으로 떨어지면 피부 균열과 공기 중 미립자 증가를 유발하여 피부 또는 호흡기 문제를 일으킬 수 있습니다. 온도가 적절할 경우 습도의 극단적 변화는 덜 중요합니다. 온도를 높이거나 환기를 증가시켜 높은 습도를 완화할 수 있습니다. 과도한 습도 조절은 온도 조절 및 신선한 공기 유입을 방해하고 전반적인 공기 질을 저하시킬 수 있으므로 상대 습도 값을 참고 기준으로 사용해야 합니다.
3. 또한 유해 가스, 휘발성 분뇨 및 요소 화합물, 사료 및 유기 먼지, 동물 활동은 악취, 미생물 및 미립자를 발생시켜 군집 건강과 축사 환경에 영향을 미칩니다. 일반적으로 요구되는 한계치는 이산화탄소(CO₂) 3000 mg/m³, 암모니아(NH₃) 15 mg/m³, 황화수소(H₂S) 5 mg/m³입니다. 이 한계치는 다른 돼지 사육장보다 약간 더 엄격한데, 이는 새끼돼지가 더 취약하기 때문입니다. 더운 여름철에는 분만사(分娩舍)의 환기 횟수가 시간당 최소 80회 이상 유지되어야 하며, 추운 겨울철에는 새끼를 동반한 모돈당 환기량이 시간당 최소 45m³ 이상이어야 충분한 신선한 공기와 양호한 공기 질을 보장할 수 있습니다.

보조 설비:

1. 배기:
   배기되는 실내 공기량이 신선한 공기 유입량을 초과하도록 하고, 축사 내부에 음압을 생성하며, 적당한 음압으로 대량의 환기를 달성하여 우수한 성능을 보장하기 위해 축류 팬을 권장합니다. 시중의 팬 하우징은 주로 아연 도금 강판 또는 유리섬유로 제작됩니다. 유리섬유 하우징은 내식성과 내구성이 더 우수하지만 비용이 더 많이 듭니다. 대표적인 모델은 18인치, 24인치, 36인치 직결식 팬입니다. 분만실에서는 50인치~54인치 벨트 구동 팬을 거의 사용하지 않습니다. 50인치 이상 팬은 배기량이 크고 가동 시 갑작스러운 기류로 새끼 돼지에게 냉각 스트레스를 유발할 수 있기 때문입니다. 분만실은 일반적으로 규모가 작으므로 중소형 팬이 선호됩니다. 배기량 계산 시 팬 곡선은 정압 12.5Pa 또는 25Pa 기준으로 적용하십시오. 정압이 높을수록 풍량은 감소하고 전력 소비는 증가합니다. 축사 기밀성, 제조사 팬 데이터 정확도, 내부 구조를 고려할 때 25Pa 정압에 해당하는 풍량을 사용하는 것이 더 안전하고 정확합니다.
   또한 겨울철 저환기 운영 시, 분뇨구덩이(분뇨 저장조) 배기구를 활용하면 새끼 돼지에게 영향을 미치는 유해한 증기를 효과적으로 억제할 수 있습니다. 여름철에는 환기 및 공기 교환 빈도가 증가함에 따라 분뇨구덩이 배기구의 상대적 영향력은 감소합니다.
2. 흡기:
   오염된 공기를 배출한 후에는 두 가지 흡입 모드(천장 흡입 또는 측벽 흡입)를 통해 신선한 공기를 공급해야 합니다. 천장 흡입 모드에서는 소형 천장 흡입창이 아래로 열리도록 작동됩니다. 낮은 환기율에서는 루버가 약간 열려 공기 흐름이 천장을 따라 이동하며 실내 공기와 서서히 혼합된 후 사육장으로 하강합니다. 환기율이 높아지면 루버 각도가 증가하며 기류가 사육장 영역으로 비스듬히 유입됩니다. 새끼 돼지에게 해를 끼치거나 분뇨 구덩이에서 유해 가스를 휘저을 수 있는 직접적인 수직 기류를 피하기 위해 루버 각도를 제한하고 제어해야 합니다. 천장 흡입구는 신선한 공기 공급 범위를 확대하고 사각 지대를 방지하기 위해 균등하게 배치해야 하며, 급식기, 전원 케이블 또는 조명과 충돌하지 않아야 합니다.
   종벽 흡입구 방식은 여름철 터널 환기에 사용됩니다. 분만사 구간 풍속은 일반적으로 1m/s를 초과하지 않으며, 터널 흡입구 면적은 3m/s~4m/s의 흡입 풍속을 기준으로 계산합니다. 흡입구 개방은 구동식 PVC 패널로 조절하거나 팬 배기량에 따라 자동 조절할 수 있습니다.
3. 냉각:
   증발 원리에 기반한 증발식 패드 냉각은 검증된 신뢰성 있는 냉각 방식입니다. 물은 패드 매체를 위에서 적시며, 음압 하에 패드를 통과하는 뜨거운 공기는 젖은 패드와 접촉하여 증발로 냉각되면서 실내 습도를 증가시킵니다. 터널 환기 풍속은 바람 냉각 효과를 더해 원하는 온도를 달성합니다. 그러나 주변 상대 습도가 증가할수록 패드 냉각 효율은 감소합니다.
   일반적으로 매체 두께 15cm, 주름 각도(예: 45/15도)를 사용하여 공기 유입이 원활하고 공기-패드 접촉 시간이 길어지도록 합니다. 패드 면적은 패드 통과 풍속 1.7m/s ~ 1.9m/s 기준으로 계산합니다. 통과 풍속이 높아질수록 압력 손실이 증가하고 팬 풍량이 감소합니다. 분만사는 과도한 풍속을 피하고 팬 수가 제한적인 경우가 많으므로 패드 면적을 늘리고 낮은 패드 통과 풍속을 선택하는 것이 실용적입니다.
4. 난방:
   새끼 돼지 휴식 공간의 크립 히트 램프를 통한 국소 난방 외에도, 분만사에서는 환기 열 손실을 상쇄하고 목표 온도에 도달하기 위해 추운 계절에 추가 열원이 필요합니다. 난방 옵션은 일반적으로 온수 시스템과 가스 히터입니다. 온수 난방은 운영 비용이 낮지만 반응 속도가 느립니다. 가스 난방은 비용이 더 들지만 축사 온도를 즉시 올릴 수 있습니다. 대규모 모돈 농장에서는 가스 히터가 소독 후 건조 시간을 단축하고 분만실 회전율을 개선할 수 있습니다.
5. 자동화 제어:
   환기 목표는 모돈과 새끼돼지에게 적합한 사육 온도를 유지하는 것이므로, 흡기·배기·냉방·난방 장비 운영에는 수동 개입보다 고정밀 자동제어가 필요합니다. 새끼돼지에게 해로운 온도 변동을 유발하는 큰 환기 변동을 방지하고 우수한 에너지 효율을 달성하려면 정밀 환경 제어기를 선택하십시오. 음압 제어 시스템에서는 경보 기능이 필수적이며, 특히 분만사 내 온도 이상 경보가 중요합니다.