[축산신문 박윤만 기자]
한반도의 6월∼8월 여름은 고온다습한 북태평양 고기압의 영향으로 폭염과 열대야, 장마와 집중호우가 반복되며, 이에 따라 가축은 체온 조절이 어려워 생산성 저하와 폐사 위험에 노출로 가축을 사육하는 축산농가의 피해액은 매년 확대되고 있다. 최근 기상이변은 폭우와 열대화로 피해액은 커지고 있다. 높은 온도와 과습은 피해액을 확대하고 있어 온도 하강과 습도 제거를 위한 환기·냉방 관리로 축사 환경을 개선하면 스트레스 완화, 사료 섭취량 유지, 질병 예방 등 효능이 크다.
장마와 집중호우로 습도가 높은 고온다습한 환경은 한우의 경우 반추위 발효열로 체온이 상승하여 사료 섭취량 감소로 성장률이 저하되고, 젖소에서는 유량 감소, 대사성 질병 위험이 증가한다.
땀샘 부족과 지방층이 두꺼워 체열 방출이 어려운 돼지는 사료 섭취량 감소와 폐사율이 늘어나고 암퇘지의 수태율이 현저하게 떨어진다. 닭·오리 등 깃털로 덮여 있는 가금류는 체온 상승이 급증하여 성장률 저하와 폐사율이 높아진다.
이럴 때 축사에 습기만 제거하고 환기·송풍 등 공기 흐름을 개선시켜 체열 방출을 촉진하면 스트레스 완화로 생산성을 높일 수 있다. 그 외 부수적으로 차광·단열로 햇볕·복사열을 차단하면 축사 내부 온도 안정화와 냉각장치로 쿨링패드·안개 분무기·지붕에 물을 분사하면 축사 온도를 2~5℃ 낮출 수 있다.
여기에 축사 대기 습도를 40~70%로 유지하여 청결·건조 유지하면 바닥 습기 제거와 세균·곰팡이 번식 억제로 면역력 강화와 질병과 폐사 예방 효과를 얻을 수 있다.
특히, 높은 온도에 지나친 습도는 습기로 인해 곰팡이가 발생해 사료가 부패하면 소화 장애와 성장 저하, 아플라톡신 등 증식으로 사료 변질과 모기·진드기 등 매개 곤충 활동이 활발해져 전염병 발생 위험이 커진다.
AeroQbit-D는
고온다습한 축사 환경에 최적화된 냉각·제습 솔루션
전력 사용 줄이고 온습도 스트레스 낮춰 생산성 향상
축사 구조별 맞춤 설계·실시간 제어로 효율 극대화
축사 공기청정기와 제습기 개발
㈜팜인은 2023년 유한영 대표가 한국전자통신연구원(ETRI)에서 기술 창업으로 설립한 기업이다. 유 대표가 대한민국을 정보통신 강국으로 이끌어온 대표적 정부 출연 연구기관인 ETRI에서 20여 년간 쌓아온 ICT 관련 연구 경력과 노하우를 팜인이라는 법인체를 통해 스마트 축산 구현에 적용하고 있다.
팜인은 축사 환경 개선을 위해 축사용 공기청정기인 AeroQbit-A와 축사용 제습기인 AeroQbit-D 등 가축의 건강관리와 사양 성적 향상을 위한 제품군을 구성, 공급하고 있다.
특히, 과습으로 인한 피해 방지 축사용 제습기 AeroQbit-D는 온난화 기후변화로 인해 여름철 폭염일수의 증가와 이에 따른 축사 환경의 악화 개선에 도움을 줄 수 있는 제품으로 주목받고 있다.
기존 불볕더위에 대비하는 제품군으로는 에어컨, 쿨링패드, 안개 분무 등이 있다. 그러나 에어컨의 높은 전기 사용료, 쿨링패드와 안개 분무의 물의 증발에 따른 높은 습도의 발생 등 축사 환경 적용에 대한 낮은 효용성이 꾸준히 제기되어 왔다.
(주)팜인은 이러한 현실적 어려움을 해결할 수 있는 기술을 개발하고 실증을 거쳐 농가에 보급함으로써 새로운 형태의 기후변화에 대응할 수 있는 제품을 출시, 농가의 큰 호응을 얻고 있다.
기존 여름철 축사 냉각을 위해 활용되고 있는 에어컨은 그 원리가 냉매의 증발 잠열을 이용하는 방식이다. 즉, 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 압축하고 다시 기체 상태로 증발시키는 상태 변화로부터 발생하는 잠열로 온도를 낮추는 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson Effect)의 원리로 냉각 효능을 얻고 있다.
이러한 상태 변화의 효율화를 위해 냉매의 압축과 압축된 냉매의 흐름이 이뤄지는 유로에는 열전도율이 높은 구리와 같은 물질이 필요하다. 그러나 축사 내부 환경의 암모니아와 같은 냄새 가스는 구리를 쉽게 부식시키는 특징이 있어 냉매의 유출이 발생할 수 있는 문제점을 안고 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 축사 외부에서 냉각하고 덕트를 통해 냉각된 공기를 입기시키고 있으나, 이 또한 덕트에서의 온도 상승과 낮은 입기량 등 효율성 측면에서 개선점이 필요하다.
축사용 제습기인 AeroQbit-D
축사용 제습기인 AeroQbit-D는 에어컨의 단점인 가스 상태의 냉매를 액상 냉매로 대체하고, 축사 입기창으로 직접 입기 또는 와류 공간에 따른 균등한 공간의 냉각 등의 축사 환기 형태에 따른 맞춤형 냉각 및 제습으로 가축의 온습도 스트레스 지수를 낮추는 특징을 가지고 있다.
축사는 여름철 고온 다습한 환경이 조성되고, 이에 더해 쿨링패드를 가동할 때 습도가 거의 100%에 달하게 된다. 쾌적한 습도를 유지하기 위해서는 습도를 40∼70%로 낮춰 줘야 한다. 이렇게 고온다습인 환경은 내부 온도를 약간만 내려줘도 제습이 이뤄진다. 축사용 제습기인 AeroQbit-D는 이러한 원리를 이용하여 적은 에너지를 들이더라도 제습이 가능한 다습 환경에 최적화된 특징을 가지며, 전기 사용료 또한 에어컨 대비 최대 80%까지 절감되고 시원함은 배가 된다.
축사용 제습기 AeroQbit-D는 에어컨의 원리 즉, 냉매를 액체 상태로 응축하여 기체로 급격히 증발시켜 주위의 열을 빼앗는 잠열 기반 냉각을 활용하지 않는다. 대신에 냉매의 상태 변화가 없는 액체 냉매를 활용함으로써 응축에 따른 높은 에너지의 소모와 가스 누출과 같은 문제점이 없다.
아울러 축사 내부에서는 냉각으로 온도가 내려가는 열교환이 이뤄지고, 축사 외부에서 냉각기를 통한 온도 상승의 열교환이 이뤄지기 때문에 일반 가정에서 활용되고 있는 제습기와 달리 내부 온도 상승과 같은 부작용이 없다. 오히려 제습이 이뤄지는 제습부는 냉각이 이뤄져 설치된 공간에서의 온도가 더 낮아져, 전반적인 온습도 지수가 낮아지는 특징을 가진다.
개발된 축사용 제습기는 현재 최남단 제주 서귀포시의 케이원영농조합법인으로부터 북쪽의 강원도 철원의 주현농장까지 한반도의 위도별 상이한 환경에 설치, 전국적으로 활용이 가능함을 검증했다. 일부 축산농가의 분만사 설치에 따른 데이터 기반 검증 효과는 전년 대비 생시 폐사율의 감소와 젖먹이 육성률의 증가로 투자 비용 대비 수익률이 높은 것으로 나타나고 있다.
아울러 축사용 제습기의 축사 적용은 축사 환경과 환기에 최적화되어야만 그 효과를 최대한 발휘할 수 있다. 기존 에어컨과 같이 외부 냉각으로 냉각된 공기의 덕트를 통한 입기는 중간 과정에서 열교환에 따른 냉 손실로 높은 효과가 없듯이, 축사용 제습기 또한 외부 냉각으로 입기를 진행하는 것은 높은 냉각 및 제습의 이득이 없다.
따라서 축사용 제습기는 축사의 환기 구조를 먼저 파악하고 입기의 양과 배기의 양, 그리고 환기의 방향을 전체적으로 검토하고 설치 위치를 설계하고 시공해야 한다. 이에 따라 설치할 수 없는 축사도 있기 마련이며, 현재로는 복도형, 중천장형, 윈치형, 창문형 등 전반적인 축사 구조에 적용할 수 있는 설치 모델을 구비하고 있다.
복도형으로 적용될 경우 입기되는 복도 공기의 온도와 습도를 와류 순환으로 낮춰 돈방으로 입기시키고, 중천장에서는 배플로 직접 입기하거나, 와류 순환으로 균등화 입기를 진행하며, 창문으로 입기할 경우에는 외부 공기의 냉각으로 온도를 제어한다. 최적의 활용 방법은 쿨링패드와 연계할 때 가장 높은 효율을 가지며, 쿨링패드가 없을 때는 냉각 공급률을 조절하여 축사 환경을 개선하고 있다.
또한 축사용 제습기 AeroQbit-D는 축사 외부와 내부의 온도를 실시간으로 모니터링하여 온도의 급격한 상승을 분석하고 예측하여 가동함으로써 더욱 효율적인 제어가 가능한 운용 방식을 채택하고 있다. 이러한 데이터 기반 분석 및 제어 방식은 ICT 융복합 사업 장비로 등록되어 축산농가에서는 더욱 손쉽게 축산 환경 개선에 활용할 수 있다.
기후변화로 인해 한반도의 여름철 기온은 점점 상승하는 추세이다. 호흡으로 체온을 조절하는 항온동물인 닭, 돼지는 이러한 기온 상승에 더욱더 민감하며, 여름철 폐사율도 급격히 증가하고 있다.
밀폐형 축사에서 가축의 여름철 건강관리를 위한 많은 대안이 제시되고 있으나, 효율적으로 축사에 최적화된 방안들은 그렇게 흔하지 않다. 축사용 제습기인 AeroQbit-D는 효율적인 여름철 가축 쾌적 환경 구축 방안으로 제시되고 있으며, 에너지 효율이 높아 축산에서의 탄소 저감의 새로운 방안으로도 그 의미가 있는 것으로 평가받고 있다.
축사 전용 공기청정기인 AeroQbit-A와 축사용 제습기인 AeroQbit-D를 생산 공급하고 있는 유한영 대표는 “여름철은 불볕더위 등 스트레스로 가축의 면역력이 저하돼 질병 발생 위험이 커지는 시기”라며 “축산농가는 농장 온도와 습도 관리로 해충 방제에 철저함을 기하고, 가축 복지에 염두를 두고 관리하면 생산성을 높일 수 있다”고 말했다.
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