Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.48 No.5 pp.73-83
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.5.73

Study on Korean Weaning Piglet House Models

Chung-Heon Choi1, Winson M. Gutierrez1, Seung-Joo Lee2, In-Ho Kim3, Wongi Min4, Suk Kim4, Hong-Hee Chang4*
1Department of Animal Science, College of Agriculture and Life Sciences, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
2Department of Biosystems Machinery Engineering, College of Agriculture and Life Sciences, Chungnam National University, Daejeon 305-764, Korea
3Department of Animal Science, College of Life and Resource Science, Dankook University, Cheonan 330-714, Korea
4Institute of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
Corresponding author: Hong-Hee Chang, Tel: +82-55-772-1944, Fax: +82-55-772-1949, E-mail: hhchang@gnu.ac.kr
February 26, 2014 August 4, 2014 September 19, 2014

Abstract

This study was carried out to suggest a weaning piglet house suitable to Korean climate. The windowless weaning piglet house with corridor-attic preheating air space and exhaust fans (Model-1), windowless weaning piglet house with attic preheating air space and exhaust fans (Model-2), and open weaning piglet house with two winch-curtains in both sides (Model-3) were simulated with Computational Fluid Dynamics(CFD) and tested with environmental measurement, daily weight gain, and mortality. Model-1 showed lower average air velocity and more uniform air velocity distribution than Model-2 and Model-3 at 30cm above floor. Daily weight gain of Model-1 and Model-3 was higher than Model-2 (p<0.001). In conclusion, Model-1 is more suitable to Korean climate compared to Model-2 and Model-3.


한국형 이유자돈사 모델에 관한 연구

최 충헌1, Winson M. Gutierrez1, 이 승주2, 김 인호3, 민 원기4, 김 석4, 장 홍희4*
1경상대학교 축산학과,
2충남대학교 바이오시스템기계공학과,
3단국대학교 동물자원학과,
4경상대학교 농업생명과학연구원

초록

본 연구는 국내에 보급되어 있는 여러 형태의 이유자돈사에 대하여 CFD(Computational Fluid Dynamics) 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 가상으로 모델화하여 특성을 비교 분석하고 실제 돈사에서 각종 환경요인과 이유자돈의 증체율 및 폐사율을 비교 분석함으로써 우리나라의 기후 조건에 적합한 모델을 제시하기 위하여 수행되었다. 실험돈사로는 복도-더그매 예열 음압환기방식 무창이유자돈사(Model-1), 더그매 예열 음압환기방식 무창이유자돈사(Model-2), 그리고 윈치커튼형 음압환기방식 개방이유자돈사 (Model-3)가 이용되었다. 시뮬레이션 결과 Model-1이 Model-2와 Model-3에 비하여 전체적으로 낮은 풍속과 균일한 풍속분포도를 나타냈으며 모델간의 평균 온도, 평균 상대습도 및 평균 암모니아 농도가 차이가 없었으나(p>0.05) Model-1과 Model-3의 종료체중과 일당증체량이 Model-2에 비해 높았다 (p<0.001). 따라서 Model-1이 Model-2와 Model-3에 비하여 우리나라의 기후 조건에 적합한 것으로 판단되었다.


    Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture, Forestry and Fisheries
    312036-3

    I.서론

    국민의 소득률이 상승함에 따라 돼지고기의 소 비가 꾸준히 증가하고 그로 인해 돼지의 사육두수 가 증가 하고 있으나 수익성 악화에 따른 소규모 농가의 폐업으로 2012년 9월의 사육 가구수는 전 분기보다 1.5% 감소한 6,404호지만 규모화의 진전 으로 2012년 9월의 가구당 사육 두수는 역대 최대 치인 1,552두이다(KREI, 2012).

    국내 양돈산업의 발전에 따라 사육두수 규모도 대형화와 집단화 되며 전업형태의 사육규모로 바 뀌어 가고 있다. 또한 WTO 체제로 돼지고기의 수 입이 가능해져 이제 양돈업도 국제 경쟁력 확보를 위해 생산성 향상이란 과제가 관심사가 되어 있다. 생산성 향상 및 축산 선진국과의 경쟁을 위해서는 시설의 현대화, 사료의 품질향상, 육종개량, 사양 관리 개선 및 질병의 예방 등이 필요하다. 현재 사 료의 품질, 육종개량 및 사양관리는 과거에 비해 많이 개선되었으나 돈사시설은 아직 많은 개선이 요구되고 있는 실정이다. 다시 말해서 아직까지 개 선이 요구되는 개방돈사가 상당부분 존재하고 있 는 실정이다. 온난화로 인하여 앞으로 현재보다 여 름에는 더 더워지고 겨울에는 더 추워진다는 것을 고려해보면, 돈사내부의 온도를 보다 쉽게 제어할 수 있는 방식이 우리나라의 기후조건에 적합한 것 으로 판단되며 이에 따라 개방돈사를 무창돈사로 리모델링하는 경향이 강하게 나타날 것으로 예상 된다.

    이유자돈에서 발생되는 질병의 경우에는 발생형 태에 따라 크게 소화기계 질병, 호흡기계 질병 및 기타 감염증으로 분류할 수 있다(Oh et al., 2000). 호흡기계 질병은 이유 후에 발생률이 높을 뿐만 아니라 양돈농가에 큰 경제적 피해를 주는 중요한 질병인 것으로 알려져 있다(Goodwin, 1971; Braude and Plonka, 1974). 이유자돈의 호 흡기계 질병 중에서 중요한 질병은 유행성 폐렴, 위축성 비염 및 흉막 폐렴 등이며(Little, 1975; Muirhead, 1979), 이유자돈의 호흡기 질병의 발생 원인에는 세균 및 바이러스 등과 같은 미생물 감 염에 의한 질병 요인과 밀사, 환기 불량, 온도, 습 도 등의 환경요인들이 있다(L’Ecuyer et al., 1961; Little, 1975; Smith, 1977). 만약 이유자돈 이 질병에 걸리게 되면 폐사하거나 증체율이 낮아 지게 되며 그 후 사육단계에서의 생산성에도 영향 을 미칠 수 있다(Wathes and Charles, 1994). 따 라서 사육단계 중에서 호흡기 질병에 가장 취약한 이유자돈의 사육단계가 가장 중요한데, 아직까지 우리나라의 기후에 적합한 한국형 이유자돈사 모 델이 제시되어 있지 않기 때문에 축산 선진국에 비해 상대적으로 낮은 생산성을 기록하고 있다. 다 시 말해서 우리나라의 모돈 1두당 1년간 생산된 자 돈의 출하 체중과 일당증체량 등이 양돈 선진국인 덴마크와 미국 등에 비하여 상당히 낮다(KPPA, 2009). 이처럼 양돈 선진국에 비하여 상당히 낮은 MSY와 일당증체량 등을 향상시키기 위해서는 여 러 가지 전제 조건이 수반되어야 하겠지만 가장 중요한 것은 이유자돈에게 돈사시설을 통하여 적 정 환경을 제공해야 한다.

    이유자돈에게 돈사시설을 통하여 적정 환경을 제공하기 위해서 가장 중요한 것은 환기시설이 잘 갖춰져 이유자돈에게 균일한 환기, 적정 온습 도, 적정 풍속 및 적정 공기 질 등을 제공해야 한 다. 최근에 양돈 현장에서는 돈사 내부 환경의 계 측을 통한 환기 효율 검증 기법뿐만 아니라 Computational Fluid Dynamics(CFD) 컴퓨터 시 뮬레이션을 이용한 환기 효율 분석 기법에 관한 연구도 활발하게 진행되고 있다(Mistriotis et al., 1997; Bjerg et al., 2002; Lee et al., 2008).

    따라서 본 연구는 현재 국내에 보급중인 각기 다른 형태의 무창이유자돈사와 개방이유자돈사를 CFD 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 가상으로 모델화 하여 특성을 비교 분석하고 실제 돈사에서 각종 환경요인을 측정하여 비교 분석하며 이유자돈의 생산성 지표인 일당증체량과 폐사율을 비교 분석 함으로써 실험 모델 중에서 우리나라의 기후 조건 에 적합한 모델을 제시하고자 수행되었다.

    II.재료 및 방법

    2.1.실험돈사

    본 연구에 이용된 실험돈사는 3종류이었다. Model-1은 Fig. 1과 Fig. 2에서 보는 바와 같이 복도-더그매 예열 음압환기방식 무창이유자돈사 이었고, Model-2는 Fig. 3과 Fig. 4의 더그매 예열 음압환기방식 무창이유자돈사이었다. 마지막 으로 Model-3은 Fig. 5와 Fig. 6의 윈치커튼형 음압환기방식 개방이유자돈사이었다.

    Model-1(복도-더그매 예열 음압환기방식 무창이 유자돈사)의 제원은 Fig. 1 및 Fig. 2에서 보는 바 와 같이 폭 7 m, 길이 16.5 m, 높이 3.25 m 크기 로 돈방이 총 10개이었으며(Table 1), 돈사 중앙에 위치한 복도의 양옆으로 돈방이 위치하였다. 배기팬 (SLF- 350A4-6, Sungil, Korea)은 돈방 안의 측 면 벽 1.1 m에는 한 측면마다 직경 0.34 m 크기로 총 4개가 설치되어 있었다. 정면 벽 2.2 m 높이에 는 천장에서 돈사내부 공기가 유입되는 1.2 × 0.26 m 크기의 입기구가 한쪽 측면마다 0.968 m 간격으 로 총 7개씩 양쪽에 14개가 설치되어 있는 구조였 다. 환기는 지붕의 용마루를 통해 외부공기가 천장 더그매로 유입되어 충분한 예열이 이루어진 다음 돈 방 내부 1.2 × 0.26 m 크기의 입기구를 통해 공기 가 유입되고 직선류(Air jet)을 형상한 후 벽면에 달 린 배기팬으로 공기가 빠져나가는 방식으로 이루어 진다. 돈사 내부의 온도는 배기팬 제어기에 목표온 도를 설정하여 자동으로 제어하였다. Model-1 돈사 의 가용 총사육두수는 200두였다.

    Model-2(더그매 예열 음압환기방식 무창이유자 돈사)의 제원은, Fig. 3 및 Fig. 4에서 보는 바와 같이 폭 5.3 m, 길이 12.1 m, 높이 3.45 m 크기 로 총 8개로 구성되어 있으며(Table 1), 한 돈사 안에 양옆으로 돈방이 위치하였다. 배기팬(SLF- 350A4-6, Sungil, Korea)은 돈방 안의 정면 벽 1.2 m 높이에서 길이측 측면방향에 직경 0.34 m 크기로 설치되어 있었다.

    정면 벽 2.2 m 높이에는 천장에서 돈사내부 공기 가 유입되는 직경 0.15 m 크기의 입기구가 한쪽 측 면마다 0.15 m 간격으로 총 105개씩 양쪽에 210개 가 설치되어 있는 구조였다.

    환기는 지붕 용마루에서 유입된 공기가 더그매에 서 예열이 된 후 돈사 내부 양 측면 입기구를 통해 이유자돈이 사육되고 있는 돈사 내부로 외부공기가 유입되는 방식으로 이루어지며, Model-2 돈사의 가 용 총 사육두수는 160두이었다.

    Model-3(윈치커튼형 음압환기방식 개방이유자돈 사)의 제원은, Fig. 5 및 Fig. 6에서 보는 바와 같 이 폭6 m, 길이 15 m, 높이 3.25 m 크기로 돈방이 총 8개로 이루어져있으며(Table 1), 한 돈사 안에 양옆으로 돈방이 위치하였다. 배기팬(SLF-300D2- 6, Sungil, Korea)은 2.7 m 지붕 높이에 평균 4.5 ~ 4.8 m 간격으로 지그재그형식으로 설치되어 있 었다,

    중천장 3.25 m 높이에 0.9 × 0.5 m 크기의 입 기구가 0.9 m 간격으로 8개가 설치되어 있었으며 양 측면에 윈치커튼형식으로 되어있는 구조였다.

    환기는 돈사 양측면에 설치되어있는 윈치커튼 상 단부분의 입기구와 지붕의 중천장 3.25 m 높이에 0.9 × 0.5 m 크기의 입기구를 통해 공기가 유입된 후 지붕에 설치되어 있는 배기팬으로 빠져나가는 방 식으로 이루어진다. 돈사 내부의 온도는 배기팬 제 어기와 윈치커튼 제거기에 목표온도를 설정하여 자 동으로 제어하였다. Model-3 돈사의 가용 총 사육 두수는 160두였다.

    2.2.CFD 시뮬레이션

    Fig. 7에서 보는 바와 같이 실험에 사용할 돈사구 조물들은 Gambit(Ver. 2.2, Fluent Inc., U.S.A.) 을 이용하여 실험돈사의 재원과 동일하게 시뮬레이 션을 위한 돈사를 가상으로 모델링하였다. 이때 틈 바닥은 공기유동형태에 크게 영향을 미치지 않을 뿐 만 아니라 모델링 시에 오류를 유발시킬 가능성이 클 것으로 판단하여 모델링에 포함시키지 않았다. 격자망의 수가 많으면 많을수록 CFD 시뮬레이션 시 계산시간이 길어지지만 계산의 정확도는 높아지나, 격자망의 수가 적으면 적을수록 CFD 시뮬레이션 시 계산시간이 짧아지지만 계산의 정확도는 낮아진다. 따라서 계산시간과 정확도를 고려하여 입기구와 배 기팬 부근의 격자망은 다른 부분에 비하여 좀 더 조 밀하게 생성하였다.

    공기의 흐름과 풍속의 균일 분포를 알아보기 위해 서 Gambit을 이용하여 완성한 가상의 돈사 모델을 Fluent(Ver 6.2.16, Fluent Inc., U.S.A.)를 이용하 여 불러온 후 봄철 중간환기량을 근거로 하여 계산 한 풍속값을 배기구(배기팬)에 배기 풍속으로 설정 하였다. 사계절 중에 이유자돈 단계에서 가장 문제 가 되는 계절은 일교차가 가장 심한 봄철과 가을철 이다. 그리고 봄철과 가을철은 거의 비슷한 계절적 특성을 나타내기 때문에 봄철에 한하여 본 연구를 수행하였다. 봄철에 적절한 환기량 및 배기팬 풍속 을 구하기 위해서는 총 중간환기량과 배기팬 총면적 을 구해야 하므로 MWPS-34(MWPS, 1977)에서 권 장하고 있는 두당 중간환기량(0.425 m3 min–1 hd-1) 과 가용 총 사육두수에 근거하여 모델별 총중간환기 량을 계산하였는데, Model-1의 경우 71.83 m3 min –1이였고, Model-2의 경우 60.35 m3 min–1이였고, Model-3의 경우 66.3 m3 min–1이였다. 각 모델의 배기팬 총면적을 계산 한 후 이를 가지고 총중간환 기량을 나누어 배기팬의 풍속값을 계산하였는데, Model-1의 경우 3.13 m s-1이었고, Model-2의 경 우 1.65 m s-1이었으며, 마지막으로 Model-3의 경 우는 5.56 m s-1이었다. 이러한 배기팬의 풍속값을 가지고 Fluent에서 배기구의 풍속값으로 설정하여 3차원 CFD 시뮬레이션을 실시하였다. 공기유동형태 에 대한 영향을 비교해 볼 때 자연환기가 아닌 강제 환기 시에는 환기팬을 이용하여 인공적으로 공기를 유동시키기 때문에 인공적인 공기유동효과에 비하여 열부력의 효과는 매우 미미하다. 따라서 CFD 시뮬 레이션 시 열부력의 효과를 배제하고 실시하였다. 또한 거시적 측면에서 돼지의 존재 여부가 환기의 전체적 균일성에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 돼지가 없는 상태에서 CFD 시뮬레이션을 실시하였 다. 기타 CFD 모델 개발을 위한 사양은 Lee et al.(2008)이 적용한 것과 동일하게 적용하였다.

    2.3.CFD 시뮬레이션 모델의 검증

    각 모델의 무창이유자돈사에 대한 공기유동해석을 위해 CFD 모델의 타당성과 정확성을 검증하기 위하 여 Fluent를 이용하여 CFD 시뮬레이션을 한 후 돈 사 길이 방향을 수직으로 자른 후 공기유동형태와 풍속 분포도를 측정하였으며, 또한 이유자돈의 평균 키 높이 정도 되는 30cm 높이에서 돈사 높이 방향 을 수평으로 자른 후 풍속 분포도를 측정하였다. 이 와 같은 CFD 시뮬레이션 결과와 실제 실험돈사 모 델별로 3개 돈방 중앙의 30 cm 높이에 풍속계 (SY-MPM, Sunyoung systech Inc., Korea)를 각 각 설치하여 2013년 4월 7일 10시부터 11시까지 한 시간 동안 풍속을 1분 간격으로 측정한 실측치를 비 교 분석함으로써 CFD 시뮬레이션 모델을 검증하였 다. 풍속을 측정하는 시간 동안 풍속센서는 철망으 로 보호하였다.

    2.4.실험돈사 내부 환경과 이유자돈 생산성 평가

    우리나라의 경우 봄ㆍ가을에 큰 일교차를 나타내 기 때문에 이 시기에는 이유자돈들이 다른 계절에 비해 상대적으로 호흡기 질병과 스트레스 등에 취약 할 수밖에 없다. 이에 따라 증체율과 폐사율 등의 생산성 저하를 최소화하기 위해서는 겨울철과 여름 철보다 봄철과 가을철의 환절기에 이유자돈에게 적 정 열환경을 제공하는 것이 매우 중요하다. 따라서 본 연구는 봄철인 2013년 3월 7일부터 2013년 5월 22일까지(총 11주) 수행되었다. 실험돈사 내부의 목 표온도를 21 ~ 26일령의 이유자돈의 경우 30°C, 27 ~ 34일령의 이유자돈의 경우 29°C, 35 ~ 42일 령의 이유자돈의 경우 28°C, 43~48일령의 이유자 돈의 경우 27°C, 49일령부터 실험종료 시까지의 이 유자돈의 경우 26°C로 각각 설정하여(Waths & Charls, 1994) 배기팬 제어기를 이용하여 자동으로 제어하였다. 사료는 한 사료회사에서 공급하는 이유 자돈용 사료를 급여하였으며(Cromwell et al., 1998), 물은 니플을 이용하여 자유 음수토록 하였 다. 실험 전기간 동안 Model-1, Model-2 및 Model-3의 실험돈사에 대하여 실험돈사 내부의 온 도와 상대습도, 암모니아 농도, 이유자돈의 체중 및 폐사두수 등을 측정하였다. 실험돈사 내부의 온도 (TR-72U, T&D Corporation, Japan), 상대습도 (TR-72U, T&D Corporation, Japan) 및 암모니아 농도(Z-800XP, Environmental Sensors Co., USA)은 실험 전기간 동안 실험돈사 모델별로 각각 3개 돈방의 중앙 1.2 m 높이에 측정기를 설치하여 3반복 1분 간격으로 자동으로 측정한 후 평균하여 실험돈사 모델별 평균값 간의 차이를 비교 분석하였 다. 실험 전기간 동안 실험돈사 모델별로 3개 돈방 (20 hd room-1)에서 사육되는 총 60두씩을 대상으 로 실험 시작 시 체중과 실험 종료 시 체중을 각각 측정하여 종료체중에서 시작체중을 뺀 후 이를 실험 기간으로 나누어 일당증체율을 측정하였다. 또한 동 일 이유자돈을 대상으로 실험 시작 시 두수와 실험 종료 시 두수를 측정한 후 시작두수에서 종료두수를 뺀 후 이를 시작두수로 나누고 100을 곱하여 폐사율 을 측정하였다.

    2.5.통계처리

    모든 자료에 대한 통계처리는 SAS(1998)의 GLM procedure를 이용하여 실시하였으며, 평균 간의 유 의성은 Duncan’s multiple range test로 검정하 였다.

    III.결과 및 고찰

    Gambit을 이용하여 Model-1, Model-2 및 Model-3에 대하여 모델링을 한 후 Fluent를 이용 하여 공기유동형태를 확인하기 위하여 CFD 시뮬레 이션을 한 결과는 Fig. 8과 같았다. Model-1의 경 우에는 Fig. 8의 a)와 같이 용마루를 통해 유입된 공기는 더그매에서 전체적으로 순환되어 예열이 효 과적으로 이루어지는 형태를 나타냈으며 이처럼 예 열된 공기는 각각의 천장 측면에 있는 입기구를 통 해 직선류 형태로 이유자돈이 사육되고 있는 돈방으 로 유입된 후 균일하게 환기가 되는 형태를 나타내 며 배기팬을 통하여 배출되었다. Model-2의 경우에 는 Fig. 8의 b)와 같이 용마루에 있는 입기구를 통 해 유입된 공기가 더그매에서 순환을 한 다음 벽면 상단에 있는 입기구를 통해서 돈방 안으로 유입된 후 균일하게 환기가 되는 형태를 나타내며 돈사 길 이방향 끝단에 설치된 배기팬을 통하여 배출되었다. Model-3의 경우에는 Fig. 8의 c)와 같이 양측 벽 상단에 윈치커튼이 개방되어 있는 입기구와 용마루 에 있는 입기구를 통해 돈방으로 외부 공기가 유입 된 후 돈사 내부 전체를 순환한 다음에 균일하게 환 기가 되는 형태를 나타내며 지붕에 있는 배기팬을 통해서 배출되었다.

    Gambit을 이용하여 Model-1, Model-2 및 Model-3에 대하여 모델링을 한 후 Fluent를 이용 하여 이유자돈의 키 높이인 30 cm 높이에서의 풍속 분포도를 확인하기 위하여 CFD 시뮬레이션을 한 결 과는 Fig. 9와 같았다. 공기의 유동형태가 원하는 대로 형성됐더라도 이유자돈의 키 높이인 30 cm 높 이에서의 풍속이 아직 털과 피하지방층이 덜 발달된 어린 이유자돈에게 추위 스트레스를 유발시킬 수 있 는 0.15m/s 이상으로 유지되면 바람직하지 못하다. 다시 말해서 이유자돈의 키 높이인 30 cm 높이에서 의 풍속이 전체적으로 0.15 m s-1 이하로 유지되는 것이 바람직하다(Waths & Charls, 1994). Model-1 의 경우에는 Fig. 9의 a)와 같이 전체적으로 0.12 m s-1 정도의 낮은 풍속을 유지하고 돈사 내부 전체 에 균일한 공기분포를 나타냈기 때문에 높은 풍속에 의한 추위 스트레스가 거의 유발되지 않음으로 인하 여 증체율 저하 및 폐사율 상승 등과 같은 문제가 발생되지 않을 뿐만 아니라 균일한 환기에 의해 호 흡기 질병의 발병이 거의 없을 것으로 판단되었다. Model-2의 경우에는 Fig. 9의 b)와 같이 배기팬 주 위에 0.18 ~ 0.26 m s-1의 높은 풍속 현상이 나타 남에 따라 불균일한 풍속분포도를 나타내었고 그 외 의 부분에는 공기의 정체 문제가 나타날 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이로 인해 배기팬 주위에 있 는 이유자돈들은 풍속에 의한 추위 스트레스를 받아 증체율이 저하되고 폐사율이 높아질 가능성이 높고 그 외의 정체가 일어나는 부분에서는 환기가 제대로 이루어지지 않아 이유자돈들의 호흡기 질병이 많이 발생될 가능성이 높은 것으로 판단되었다. Model-3 의 경우에는 Fig. 9의 c)와 같이 풍속의 분포가 대 체적으로 균일하게 나타났지만 많은 부분에서 0.17 m s-1정도의 풍속이 나타났으며 특히 배기팬 바로 밑 부분에서 0.3 m s-1 이상의 풍속이 유지되는 문 제가 발생되는 것으로 나타났다. 이에 따라 전반적 으로 이유자돈들이 높은 풍속에 의해 추위 스트레스 를 받아 증체율이 저하되고 폐사율이 높아질 가능성 이 높은 것으로 판단되었다. 이러한 CFD 시뮬레이 션 결과를 검증하기 위하여 3개 돈방 중앙의 30 cm 높이에 풍속계를 각각 설치하여 한 시간 동안 풍속 을 1분 간격으로 측정하였는데, Model-1의 경우 0.11 ± 0.02 m s-1, Model-2의 경우 0.19 ± 0.13 m s-1, Model-3의 경우 0.17 ± 0.05 m s-1로 나 타났다. 이들 값이 위에서 설명한 CFD 시뮬레이션 결과 값과 거의 일치하기 때문에 CFD 시뮬레이션 모델이 제대로 구현된 것으로 판단되었다.

    실험 전기간 동안 실험돈사 내부의 온도, 상대습 도 및 암모니아 농도를 측정한 결과는 Table 2와 같았다. 돈사 모델과 관계없이 평균 온도는 적정온 도 범위 내에 속하는 27.6 ~ 28.1°C(p=0.9390), 평균 상대습도는 적정상대습도 범위 내에 속하는 57.5 ~ 66.8%(p=0.6980), 암모니아 가스 평균 농 도는 허용상한치 이하에 속하는 2.2 ~ 2.7 ppm (p=0.1690)로 각각 측정되었다(Waths & Charls, 1994). 이처럼 모든 돈사 모델에서 평균 온도, 평균 상대습도 및 암모니아 농도가 적정하게 유지되었고 또한 모델별 평균값 간의 유의적인 차이가 없었기 때문에 평균 온도, 평균 상대습도 및 평균 암모니아 농도가 모델별 일당증체량과 폐사율에는 영향을 미 치지 않은 것으로 판단되었다.

    각 돈사 모델에서 측정한 시작체중, 종료체중, 일 당증체량 및 폐사율은 Table 3과 같았다. 시작체중 은 7.8~8.2 kg hd-1 범위 내에서 유의적인 차이를 나타내지 않았으나(p>0.05), 종료체중은 Model-2 의 42.6 ± 1.10 kg head-1보다 Model-1의 52.6 ± 1.40 kg hd-1과 Model-3의 50.1 ± 1.76 kg hd-1가 높게 나타났으며 유의적인 차이가 인정되었 다(p<0.001). 또한 일당증체량 역시 Model-2의 457.0 ± 7.25 g hd-1 d-1보다 Model-1의 584.2 ± 17.80 g hd-1 d-1과 Model-3의 550.4 ± 15.27 g hd-1 d-1가 높게 나타났으며 유의적인 차이가 인 정되었다(p<0.001). 그러나 폐사율의 경우 Model-1 은 0.6%, Model-2는 0.7%, 그리고 Model-3은 0.6%로 나타났으나 유의적인 차이가 인정되지 않았 다(p>0.05). 종료체중과 일당증체량이 Model-2에 비하여 Model-1과 Model-3에서 높았던 이유는 실 질적인 실험돈사 내부의 평균 온도, 평균 상대습도 및 암모니아 가스 농도가 차이가 없었으나 CFD 시 뮬레이션 결과에서 살펴보았듯이 Model-2의 경우 불균일한 풍속분포도와 추위 스트레스에 의한 증체 율 저하 현상을 나타낼 수 있을 정도로 높은 풍속 이 배기팬 근처에서 형성되었는데 반하여 Model-1 과 Model-3의 경우에는 균일한 풍속분포도와 상대 적으로 낮은 풍속을 나타내었기 때문인 것으로 판 단되었다.

    따라서 시뮬레이션 결과 Model-1이 Model-2와 Model-3에 비하여 전체적으로 낮은 풍속을 나타내 고 균일한 풍속분포도를 나타냈으며 모델간의 평균 온도, 평균 상대습도 및 평균 암모니아 농도가 차이 가 없었으나 Model-1과 Model-3의 종료체중과 일 당증체량이 Model-2에 비해 높았던 것을 종합적으 로 고려해 볼 때, Model-1이 Model-2와 Model-3 에 비하여 우리나라의 기후 조건에 적합한 것으로 판단되었다.

    Figure

    JALS-48-73_F1.gif

    Photograph of the windowless weaning piglet house with corridor-attic preheating air space and exhaust fans (Model–1).

    JALS-48-73_F2.gif

    Schematic diagram of the windowless weaning piglet house with corridor-attic preheating air space and exhaust fans (Model–1).

    JALS-48-73_F3.gif

    Photograph of the windowless weaning piglet house with attic preheating air space and exhaust fans (Model–2).

    JALS-48-73_F4.gif

    Schematic diagram of the windowless weaning piglet house with attic preheating air space and exhaust fans (Model–2).

    JALS-48-73_F5.gif

    Photograph of the open weaning piglet house with two winch- curtains in both sides (Model–3).

    JALS-48-73_F6.gif

    Schematic diagram of the experimental open weaning piglet house with two winch-curtains in both sides (Model–3).

    JALS-48-73_F7.gif

    Mesh made using Gambit for each model.

    JALS-48-73_F8.gif

    Predicted air flow pattern in Y-Z plane at the center of an air inlet of three experimental weaning piglet houses.

    JALS-48-73_F9.gif

    Predicted air flow pattern in X-Z plane at 30 cm above floor of three experimental weaning piglet houses.

    Table

    Specifications of each model

    Results of temperature, relative humidity, and ammonia concentration measured inside three experimental weaning piglet houses

    1)Mean±SD.

    Results of starting weight, finishing weight, daily weight gain, and mortality measured in three experimental weaning piglet houses

    1)Mean±SD.
    a,bp<0.001

    Reference

    1. Bjerg B , Svidtb K , Zhang D (2002) Modeling of air inlets in CFD prediction of airflow in ventilated animal houses , Comput. Electron. Agric, Vol.34; pp.233-235
    2. Braude R , Plonka S (1974) Effect of enzootic pneumonia on the performance of growing pigs , Vet. Rec, Vol.19; pp.359-360
    3. Cromwell G. L , Baker D. H , Ewan R. C , Korneagay E. T , Lewis A. J , Pettigrew J. E , Steel N. C , Thacker P. A (1998) Nutrient requirements of swine, National Academy Press,
    4. Goodwin R. F. W (1971) The economics of enzootic pneumonia , Vet. Res, Vol.89; pp.77-81
    5. Korea pork producers association(KPPA) (2009) Actual situation of developed countries in swine industry and comparison of competitiveness , Seoul Korea,
    6. Korea rural economic institute(KREI) (2012) Swine , Livestock observation 2012, Vol.12; pp.1-2
    7. L’Ecuyer C , Switzer W. P , Roberts E. D (1961) Microbiologic survey of pneumonia and normal lungs , Am. J. Vet. Res, Vol.22; pp.1020-1025
    8. Lee S. J , Gutierrez W. M , Kim B. S , Han J. Y , Chang D. I , Chang H. H (2008) Study on modification of inside environment in windowless weaning piglet house , Korean J. of Environ. Agric, Vol.27 (2) ; pp.150-155
    9. Little T. W. A (1975) Respiratory disease in pigs , Vet. Rec, Vol.96; pp.540-544
    10. Midwest Plan Service(MWPS) (1977) Structures and Environment Handbook. USA,
    11. Mistriotis A , Dejong T , Wagemans M. J , Bot G. P (1997) Computational Fluid Dynamics(CFD) in the modeling and design of ventilation systems in the agricultural industry-A review , Bioresour. Technol, Vol.98; pp.2386-2414
    12. Muirhead M. R (1979) Respiratory disease of pigs , Br. Vet. J, Vol.135; pp.497-508
    13. Oh M. H , Eun G. S , Kim H. J , Kyon Y. B (2000) Investigation of diseases incident to pre- and post-weaning piglets , Korean J. Vet. Res, Vol.40 (1) ; pp.173-186
    14. Smith J. E (1977) Analysis of autopsy data on pig respiratory disease by multivariante methods , Br. Vet. J, Vol.133; pp.281-291
    15. Wathes C. M , Charles D. R (1994) Livestock Housing, CAB International,
    오늘하루 팝업창 안보기 닫기