[사이언스칼럼] 축산 시설 환기 최적화에 활용하는 컴퓨터 시뮬레이터

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼] 축산 시설 환기 최적화에 활용하는 컴퓨터 시뮬레이터

박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 책임연구원

  • 승인 2022-05-12 16:40
  • 신문게재 2022-05-13 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
박상신
박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 책임연구원
인류의 생활 수준 향상 및 식도락의 변화에 따라 전 세계적으로 육류 소비량이 꾸준히 증가하고 있다. 축산물의 생산력 증가와 가격 경쟁력 확보를 위해 축산 시설 대형화 및 밀집화가 이루어지는 추세다. 그러나 대형화 및 밀집화된 축산 시설 내부의 가축 사육 환경 인자들의 최적화 및 적정성을 유지하는 것은 매우 어려운 일이며, 밀집 사육으로 인하여 축산 시설 내에 과도하게 집중되는 미세먼지·유해 미생물 및 바이러스·유해가스 등의 오염물질들은 사육 환경의 악영향을 일으켜 가축들의 질병을 유발시킬 뿐만 아니라 면역력을 떨어뜨려 결국 폐사의 원인이 된다. 즉 전염성 기관지염 및 각종 호흡기성 질병과 대장균에 의한 질병의 원인으로 작용하여 가축들의 폐사율 증가와 함께 다양한 경제적 손실을 야기시킬 수 있다. 특히 조류 과에 속하는 대표적인 가축인 닭(육계 및 산란계)의 경우 함기골 (공기로 채워진 뼈) 수치가 높고 골밀도가 낮아 계사 내부의 환기 영향에 매우 민감하게 반응하다 (자문 (유)금강엘에프 이봉기 대표).

이러한 문제들을 해결하기 위해 사육환경의 청결성·위생성·안정성·균일성의 향상은 필수적이다. 특히 온도·습도·공기의 신선도 등 다양한 기본 환경인자만을 고려하는 것이 아니라 각종 호흡기성 질병 발생과 연관이 깊은 미세먼지·유해 미생물 및 바이러스·유해가스 등을 인위적으로 감소시킬 수 있는 사육 환경 조절 및 환기 시스템 개발이 필요하다. 동절기의 경우 축산 시설의 연료비 절감을 위해 최소 환기량을 유지하기 때문에 축산 시설 내의 사육환경은 매우 열악하다. 이것을 억제하기 위해 다양한 환기 특성 및 사육 환경 조건에 따른 축산 시설 내부의 사육 환경 변화를 분석할 필요가 있으며, 특히 눈에 보이지 않는 공기 유동 및 환기 효율성을 비교·분석하여 최적화된 사육 환경 조건을 도출해야 한다.

그러나 축산 시설 현장실험을 통하여 사육 환경 조건을 정량적으로 비교·분석하기는 많은 비용과 노력 그리고 시간이 요구돼 매우 비효율적이다. 특히 환기의 주 메커니즘인 공기 유동 및 분포를 가시적으로 시각화하여 환기 효율성을 비교·분석하기에는 한계가 있다. 이러한 현장실험의 한계를 극복하기 위해 관련 분야 전문가들은 전산유체역학 (CFD·Computational fluid dynamics) 기반 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 활용한다. 이는 축산 시설 내부의 다양한 환기 특성 및 사육 환경 조건에 따른 공기 유동 및 분포를 예측할 수 있어 비용과 노력 그리고 시간을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 최근 컴퓨터의 지속적인 발전으로 축산 시설 내부의 공기 유동뿐만 아니라 열전달 및 물질 이동 현상, 이산화탄소 농도 등을 고려한 컴퓨터 시뮬레이션이 가능하여 유해 바이러스 혹은 병원균의 축산 시설 내부 침투 시 그 이동 경로를 미리 파악하여 가축의 질병 유발을 최소화할 수 있는 선제적 방역조건과 조치를 제시할 수 있다. 또한 공기 및 유체 유동학적 접근 방법을 통해 축산 시설 내부의 공기 연령 (공기 나이)를 수학적으로 예측하여 환기에 취약한 부분을 찾아 축산 시설 내부의 최적 환기 설계에 반영하여 적용이 가능하다.

정보통신기술 (ICT·Information and Communications Technology)의 발전으로 전산유체역학 기반 컴퓨터 시뮬레이션으로부터 예측된 다양한 사육 환경 정보들을 유·무선 네트워크를 통해 사무실이나 컨트롤타워 PC에 실시간으로 전송하여 축산 시설의 효율적인 관리 및 운영이 가능하다. 즉 인력 활용에 효율적이면서 인건비를 줄일 수 있는 경제적 축산 시설 관리·감독 및 운영에 광범위하게 활용될 것이다. 이렇듯 전산유체역학 기반 컴퓨터 시뮬레이션 기술, ICT 기술, 사물인터넷 (IoT, Internet of Things) 및 인공지능의 지속적인 발전으로 머지않은 미래에 '최적의 가축 사육 환경을 컴퓨터가 자동으로 컨트롤하는 스마트 축산업' 시대가 도래할 것이다. 박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 책임연구원

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 통합신청서 부결 충남대, 주요 보직 인선…조직 안정화 ‘속도’
  2. 50년 전통 위에 다시 피어나는 봉사의 꽃
  3. (충남도정회고록) “남기고 싶은 이야기”(38회)신행정수도 건설에서 행정중심복합도시 건설까지
  4. 세종시로 '국가기관' 이전… 수도권 문제 해법으로 유효
  5. 신축 분양가 상승세… 관저동 5억대 아파트 ‘가격 경쟁력’ 부각
  1. 주탑재위성 네온샛 5기 낳은 KAIST 우주연구원…첫 양산형 군집위성 개발사례
  2. ‘한화 키즈’ 민주홍, 꿈꾸던 한화 마운드 향해 첫발
  3. 위기브, 고향사랑기부 누적 모금 '400억' 돌파
  4. 대전교육청 구글 교육용 계정 비밀번호 무단변경…피해 파악 나서
  5. ['충'분히 '남'다른 충남 직업계고] 한국국제비즈니스고등학교, 직업교육 새 시대 선도한다

헤드라인 뉴스


누리호 5차 발사 성공…대전 한국형 뉴스페이스 도약 가속도

누리호 5차 발사 성공…대전 한국형 뉴스페이스 도약 가속도

국민적 관심 속에 우주발사에 성공한 누리호를 면면히 들여다보면 대전 대덕연구개발특구의 기술력과 연구자들의 땀이 배어있다. 주탑재 위성이면서 누리호 5차 발사의 제1 목적인 네온샛 5기(2~6호)는 KAIST 우주연구원 인공위성연구소가 개발을 주관하고 지상시스템과 검보정 그리고 활용시스템 개발은 한국항공우주연구원이 맡았다. 여기에 고도 570㎞에서 지구를 해상도 흑백 1m, 컬러 4m 최고 수준으로 관찰할 수 있는 전자광학카메라는 대전 우주광학기업 쎄트렉아이의 기술력으로 탄생했다. 누리호의 주탑재 위성이 군집으로 구성된 건 이번이 처..

충청권 인구감소지역 15곳 그대로… 대전 원도심 3곳도 ‘관심지역’ 유지
충청권 인구감소지역 15곳 그대로… 대전 원도심 3곳도 ‘관심지역’ 유지

전국 인구감소지역이 5년 만에 재지정된 가운데 충청권에서는 충남 9곳과 충북 6곳 등 모두 15개 시·군이 인구감소지역으로 다시 지정됐다. 대전 동구·중구·대덕구도 인구감소관심지역 지위를 그대로 유지하면서 충청권 상당수 지역에서 인구 감소 문제가 여전히 이어지고 있는 것으로 나타났다. 7일 행정안전부에 따르면 정부는 전국 인구감소지역을 기존 89곳에서 92곳으로 확대해 재지정했다. 2021년 최초 지정 이후 5년 만으로, 부산 금정구와 경기 동두천시, 경남 통영시가 새롭게 인구감소지역에 포함됐다. 충청권에서는 기존 지정 지역에 변화..

최근 5년 건설현장 사망자 1220명… 절반 이상이 `추락사`
최근 5년 건설현장 사망자 1220명… 절반 이상이 '추락사'

최근 5년여간 건설현장에서 발생한 사망사고의 절반 이상이 추락사고인 것으로 나타났다. 7일 국회 국토교통위원회 소속 더불어민주당 황희 의원이 국토교통부에서 받은 자료에 따르면 2021년부터 올해 6월까지 건설현장 사망자는 총 1220명으로 집계됐다. 이 가운데 추락사고 사망자는 642명으로 전체의 52.6%를 차지했다. 건설현장 사망자 2명 중 1명 이상이 추락사고로 숨진 셈이다. 전체 건설현장 사망자는 2021년 272명에서 2022년 238명, 2023년 244명, 2024년 209명, 2025년 199명으로 줄었다. 연도별 추..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호 ‘와! 성공이다’ 대전샛 개발자들 누리호 발사 성공에 환호

  • ‘은행 열매를 피해라’ ‘은행 열매를 피해라’

  • ‘한글, 예술이 되다’ ‘한글, 예술이 되다’

  • 대전 한화생명볼파크 3000석 증축 추진 대전 한화생명볼파크 3000석 증축 추진