[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. [날씨]대전·충남 1~5㎝ 적설 예상…계룡에 대설주의보
  2. 대전시장 도전 許 출판기념회에 與 일부 경쟁자도 눈길
  3. '대통령 세종 집무실', 이 대통령 임기 내 쓸 수 있나
  4. "대전 충남 통합논의" … 金총리-與 충청권 의원 전격회동
  5. 대전역 철도입체화, 국가계획 문턱 넘을까
  1. 천안법원, 정지 신호에도 직진해 사망자 유발시킨 30대 중국인 벌금형
  2. 대전 지역경제 활성화를 위한 간담회 열려
  3. [대전, 일류 문화도시의 현주소] 국립시설 '0개'·문화지표 최하위…민선8기 3년의 성적표
  4. 대전충남 행정통합 발걸음이 빨라진다
  5. 이대통령의 우주청 분리구조 언급에 대전 연구중심 역할 커질까

헤드라인 뉴스


[대전, 일류 문화도시의 현주소] 국립시설 `0개`·문화지표 최하위…민선8기 3년의 성적표

[대전, 일류 문화도시의 현주소] 국립시설 '0개'·문화지표 최하위…민선8기 3년의 성적표

대전시는 오랜 기간 문화 인프라의 절대적 부족과 국립 시설 공백 속에서 '문화의 변방'이라는 평가를 받아왔다. 민선 8기 이장우 호(號)는 이 격차를 메우기 위해 대형 시설과 클러스터 조성 등 다양한 확충 사업을 펼쳤지만, 대부분은 장기 과제로 남아 있다. 이 때문에 민선 8기 종착점을 6개월 앞두고 문화분야 현안 사업의 점검이 필요하다는 목소리가 높다. 특히 대전시가 내세운 '일류 문화도시' 목표를 실질적으로 이루기 위해서는 단순한 인프라 확충보다는 향후 운영 구조와 사업화 방안을 어떻게 마련할는지도 꼼꼼히 따져봐야 한다. 중도일..

"대전 충남 통합논의" … 金총리-與 충청권 의원 전격회동
"대전 충남 통합논의" … 金총리-與 충청권 의원 전격회동

김민석 국무총리와 더불어민주당 충청권 의원들이 대전시와 충남도 행정통합 문제를 논의하기 위해 전격 회동한다. 이재명 대통령이 얼마 전 충청권을 찾아 대전 충남 통합에 대해 긍정적 메시지를 띄운 것과 관련한 후속 조치로 이 사안이 급물살을 탈 수 있을지 주목된다. 복수의 여권 관계자에 따르면 김 총리와 민주당 충청권 의원들이 15일 서울에서 오찬을 겸한 간담회를 갖는다. 김 총리와 일부 총리실 관계자, 대전 충남 민주당 의원 대부분이 참석할 것으로 전해졌다. 회동에서 김 총리와 충청권 의원들은 대전 충남 통합에 대한 정보를 공유하고..

대전역 철도입체화, 국가계획 문턱 넘을까
대전역 철도입체화, 국가계획 문턱 넘을까

대전 원도심 재편의 분수령이 될 '대전역 철도입체화 통합개발'이 이번엔 국가계획에 이름을 올릴 수 있을지 관심이 쏠린다. 14일 국토교통부에 따르면 정부는 올해 초 철도 지하화 선도지구 3곳을 선정한 데 이어, 추가 지하화 노선을 포함한 '철도 지하화 통합개발 종합계획' 수립을 마무리할 계획이다. 종합계획 반영 여부는 이르면 12월, 늦어도 내년 상반기 중 윤곽이 드러날 전망이다. 당초 국토부는 12월 결과 발표를 예고했으나, 지자체 간 유치 경쟁이 과열되면서 발표 시점이 다소 늦춰질 가능성도 점쳐진다. 실제로 전국 지자체들은 종합..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 까치밥 먹는 직박구리 까치밥 먹는 직박구리

  • ‘겨울엔 실내가 최고’…대전 곤충생태관 인기 ‘겨울엔 실내가 최고’…대전 곤충생태관 인기

  • 병원도 크리스마스 분위기 병원도 크리스마스 분위기

  • 트램 2호선 공사현장 방문한 이장우 대전시장 트램 2호선 공사현장 방문한 이장우 대전시장