KR20070013422A - 통합 축사 정화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통합 축사 정화 시스템에 관한 것으로, 특히 가축 사육장의 축사환경을 자연을 활용한 친환경적인 기법으로 정화 가공하기 위한 것으로 축사내의 오염공기는 각 오염성분의 비중에 따라 무거운 것은 아래로 가벼운 것으로 위로 이동하므로 이를 분리하여 포집하여 자연의 힘으로 환기를 지속적으로 순환시키는 공조 시스템과 축산 폐수를 자연을 활용한 친환경적인 정화로 처리함과 동시에 이와 같은 정화과정에서 자연적으로 생육이 가능한 식물을 재배하여 이를 사육가축의 먹이로 생산 공급하여주는 친환경적 통합 축사 정화 시스템에 관한 것이다.

분리, 축사, 공조, 환기, 폐수, 추이대

Description

통합 축사 정화 시스템 {INTEGRATED SANITIZING SYSTEM FOR CATTLE SHED}

도 1은 본 발명의 통합 축사 정화 시스템의 일 실시예에 대한 공기 및 액체의 흐름을 도시한 시스템 개략도이다.

도 2는 본 발명의 통합 축사 정화 시스템의 축사내 공기 흡입 과정의 일 실시예에 대한 시스템 개략도이다.

도 3은 본 발명의 통합 축사 정화 시스템의 일 실시예에 적용되는 추이대의 일 실시예를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 통합 축사 정화 시스템의 오염공기 배출과 관련한 부분에 대한 일 실시예의 시스템을 위에 바라본 경우의 평면 개략도이다.

도 5는 본 발명의 통합 축사 정화 시스템에 적용되는 공조장치의 일 실시예의 시스템 개략도이다.

도 6은 본 발명의 통합 축사 정화 시스템의 오염공기 배출과 관련한 부분에서 축사에 배치되는 공급닥트 및 배출닥트의 상하 위치 관계를 도시한 개략도이다.

도 7은 본 발명의 통합 축사 정화 시스템에 적용되는 상층 또는 하층 공기 배출닥트의 두 실시예에 대한 일부 확대 단면도이다.

도 8은 본 발명의 통합 축사 정화 시스템에서 적용되는 집진온실의 일 실시예에 대한 시스템 개략도이다.

도 9는 상기 도 8의 집진온실의 굴뚝에 적용되는 H자 후드에 대한 일 실시예에 대한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공기 공급닥트 11 : 배출구

20 : 상층 공기 배출닥트 21 : 흡입구

22 : 흡입팬 23 : 점검구

30 : 하층 공기 배출닥트 31 : 흡입구

32 : 흡입팬 40 : 집진온실

41 : 바닥면 42 : 통기구

45 : 하우징 47 : 굴뚝

48 : 송풍팬 49 : 플랩밸브

50 : 정화조 61 : 수평관

62 : 수직관 63 : 플랩밸브

70 : 추이대 72 : 추이대 각층

74 : 수위조절댐퍼

본 발명은 축사내부에서, 가축의 분뇨가 부패하면서 발생하는 가스와 가축의 호흡에 의해 발생하는 각종 오염공기를 각 오염공기 또는 가스의 비중차이를 이용 하여 효율적으로 분리 배출하고, 축사내에 자연적으로 정화되고, 조화된 신선한 공기를 제공함으로써 가축의 생육을 촉진하고, 사육자의 건강을 유지토록 하며, 축사에서 발생하는 오폐수를 추이대를 이용한 자연적인 방법을 통하여 정화하고, 정화과정에서 오폐수내의 영양성분은 식물재배를 통하여 이를 활용하고, 재배된 식물을 축사의 사료로 활용하는 친환경적 통합 축사 정화 시스템에 관한 것이다.

현재 축산농가가 대형화, 단지화 하여 많은 가축을 정형화된 축사내부에서 밀집사육 함에 따라 축사환경이 아주 심각한 상황이며, 축분뇨와 같은 오폐수의 처리도 문제가 되고 있는 상황에 처해있다. 즉, 대형화된 축사 내지 축사단지에서 계속적인 가축의 분뇨 발생 및 다량의 사육두수에 따른 환경오염이 단지 전체에 걸쳐 이루어지고 있으며, 한곳에서 오랫동안 가축을 사육함에 따라 대기의 순환이 이루어지지 않고, 오염공기가 정체됨으로써 환경오염도가 심각하여 축사주변 공기에는 가스 및 악취, 각종 세균 등의 이물질이 가득한 상황이라, 축사주변 대기 공기를 정화하여 사용해야 할 시점에 있다.

이런 상황에서 단순히 축사내부와 외부의 공기순환을 하는 것으로서는 개선에 한계가 있으며, 따라서 축사에 동력 환풍기, 동력 송풍기, 대형 선풍기, 에어컨 등을 수없이 설치하여 많은 동력비와 시설비의 부담을 감수하며 투자를 하여도 근본적인 해결이 되지 않고 있는 상황이다.

이에 따라 축사 내부에 가축이 각종유해 가스에 노출, 중독 되어 치료방법이 없이 폐사하며 심지어 가축들이 집단 폐사하는 경우에 병균도 모르고 확실한 원인도 모른 채 신종 병이라며 농장을 폐쇄하고 다른 농장으로 이주를 하는 농가도 발 생하고 있는 실정이다.

더욱 심각한 것은 이와 같은 유해가스는 가축뿐만 아니라 이를 사육하는 사육자에게도 인체 극심한 영향을 미칠 수 있다는 것인데, 이러한 유해가스로는 황화수소, 암모니아, 이산화탄소, 메탄 등을 들 수 있고, 이들은 거의 대부분이 무색이며, 암모니아와 황화수소를 제외하고는 무취로서 사육자는 자신도 모르는 사이에 이러한 유해가스에 노출되는 위험을 감수하여야 한다.

특히 이와 같은 오염은 겨울철과 여름철에 더욱 심각한 상황에 처하게 되는데, 겨울철에는 축사내부를 보온을 하기위해 각종열기구사용으로 인한 일산화탄소가스가 발생 증가하고 보온을 하기위해 환기를 최소화하기 때문에 각종 유해가스 및 오염된 공기에 가축들이 노출되며, 여름철에는 기온이 상승하면서 습도까지 동반하여 축사내외부의 부패물의 부패를 가속시켜 각종 병균과 유해가스가 더욱 많이 발생하며 이로 인한 유해가스에 가축이 중독 되어 폐사하기 쉬운 문제점이 있다.

또한 축사에서 발생하는 각종 가스가 가연성이라서 밀집된 축사들 중에 제일 낮은 지대 대기 통풍이 원활하지 못하는 곳에 위치한 축사는 원인을 모르는 화재가 종종 발생하는데 그 이유는 저지대일수록 통풍이 원활하지 못하여 축사에서 발생하는 가연성 가스가 체류하면서 발생하므로 이러한 폭발위험을 방지하기 위해서도 축사내의 공기를 효율적으로 정화, 배출하여야 하는 과제의 해결이 절실히 요구되는 실정이다.

또한 가축의 사육에 따라 발생하는 축분뇨와 오폐수의 발생은 가축 사육 가구에게 이의 처리를 위한 많은 비용의 발생을 야기 시키며, 이의 처리를 위한 많은 연구가 현재에도 진행중이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 축사에서 발생하는 가스가 공기보다 가벼운 종류와 무거운 종류로 나누어지는 것에 착안한 것으로 이를 통하여 각 오염공기 또는 가스의 비중차이를 이용하여 효율적으로 분리 배출하고, 축사내에는 자연적으로 식물재배에 따라 발생하는 정화되고, 조화된 신선한 공기를 제공함으로써 가축의 생육을 촉진하고, 사육자의 건강을 유지토록 하는 통합 축사 정화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 가축의 사육에 따라 발생하는 오폐수의 영양성분을 재활용하여 이를 상기 공기정화에 이용되는 식물의 재배에 활용하고, 이와 같이 재배된 식물을 가축의 사료로 활용함으로써 경제적이고 효율적인 사육이 이루어지도록 하는 통합 축사 정화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이외에 이러한 통합시스템이 유기적으로 연관되고, 기존의 축사내에서 이루어지도록 하여 경제적으로 시스템을 구축할 수 있는 통합 축사 정화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

축사간의 공간에 식물재배 추이대를 구비하고 천정은 중앙이 낮고 축사측이 높으며, 실외로 연결된 공기 흡입구 및 축사측으로 연결된 공기 공급관을 구비한 공기 정화처리실;

축사내의 천정부에 일정한 공간을 가지고 형성되며, 상기 공기 공급관에 연결되고 출구단을 구비한 공기 정류실, 일단은 상기 공기 정류실의 출구단에 연결되고, 타단은 축사에서 사육되는 동물의 키 높이 근방에 위치하는 다수의 배출구로 이루어진 공기 공급닥트, 축사의 상부 및 하부층에 위치하고 일단은 다수의 흡입구로 이루어지고, 타단은 축사밖으로 연장되는 상하층 공기 배출닥트, 및 식물재배 추이대를 포함하는 축사;

상기 상하층 공기 배출닥트로부터 배출된 공기가 공급되고, 정화조로부터 폐수가 유입되는 폭기조;

상기 폭기조로부터 폐수가 유입되고, 저수조 및 퇴수조로부터 용수를 공급받아 이를 희석하며 이를 용수공급관을 통하여 공급하며, 상기 폭기조를 통과한 배출공기가 공급되는 희석조;

상기 희석조를 통과한 배출공기가 공급되고, 내부에는 식물재배 추이대를 구비하고, 바닥면이 상기 정화조와 접촉하여 설치되도록 축사부지의 정화조 상부에 설치되고, 상부는 투명한 재질로 이루어지고 굴뚝 쪽이 높고, 가장자리가 낮게 하우징이 이루어지며, 상기 굴뚝은 상기 하우징의 최상단에 연결되어 그 끝단은 외기에 연결되며, 상기 굴뚝 내부에는 송풍팬을 구비한 집진온실;

우수, 지하수, 상수도 또는 상기 퇴수조로부터 물을 직접 공급받거나, 이를 식물재배 추이대를 통과하여 공급받아 저장하고 이를 상기 희석조에 공급하는 저수조;

상기 희석조에 연결되어 상기 공기 정화처리실, 축사 및 집진온실에 설치된 식물재배 추이대로 희석조 내의 용수를 공급하는 용수공급관; 및

상기 용수공급관에 의해 공급되어 추이대로부터 배출되는 퇴출수를 수집하여 이를 상기 저수조 또는 회석조에 선택적으로 공급하는 퇴수조를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템을 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 자세하게 설명한다.

본 발명은 통합 축사 정화 시스템에 관한 것으로 축사간의 공간에 식물재배 추이대(70)를 구비하고 천정은 중앙이 낮고 축사측이 높으며, 실외로 연결된 공기 흡입구 및 축사측으로 연결된 공기 공급관을 구비한 공기 정화처리실, 축사내의 천정부에 일정한 공간을 가지고 형성되며, 상기 공기 공급관에 연결되고 출구단을 구비한 공기 정류실, 일단은 상기 공기 정류실의 출구단에 연결되고, 타단은 축사에서 사육되는 동물의 키 높이 근방에 위치하는 다수의 배출구로 이루어진 공기 공급닥트(Duct)(10), 축사의 상부 및 하부층에 위치하고 일단은 다수의 흡입구로 이루어지고, 타단은 축사밖으로 연장되는 상하층 공기 배출닥트(Duct)(20, 30), 및 식물재배 추이대(70)를 포함하는 축사, 상기 상하층 공기 배출닥트(20, 30)로부터 배출된 공기가 공급되고, 정화조(50)로부터 폐수가 유입되는 폭기조, 상기 폭기조로부터 폐수가 유입되고, 저수조 및 퇴수조로부터 용수를 공급받아 이를 희석하며 이를 용수공급관을 통하여 공급하며, 상기 폭기조를 통과한 배출공기가 공급되는 희석조, 상기 희석조를 통과한 배출공기가 공급되고, 내부에는 식물재배 추이대(70)를 구비하고, 바닥면이 상기 정화조(50)와 접촉하여 설치되도록 축사부지의 정화조(50) 상부에 설치되고, 상부는 투명한 재질로 이루어지고 굴뚝(47) 쪽이 높고, 가 장자리가 낮게 하우징(45)이 이루어지며, 상기 굴뚝(47)은 상기 하우징(45)의 최상단에 연결되어 그 끝단은 외기에 연결되며, 상기 굴뚝 내부에는 송풍팬(48)을 구비한 집진온실(40), 우수, 지하수, 상수도 또는 상기 퇴수조로부터 물을 직접 공급받거나, 이를 식물재배 추이대(70)를 통과하여 공급받아 저장하고 이를 상기 희석조에 공급하는 저수조, 상기 희석조에 연결되어 상기 공기 정화처리실, 축사 및 집진온실(40)에 설치된 식물재배 추이대(70)로 희석조 내의 용수를 공급하는 용수공급관 및 상기 용수공급관에 의해 공급되어 추이대로부터 배출되는 퇴출수를 수집하여 이를 상기 저수조 또는 희석조에 선택적으로 공급하는 퇴수조를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 도 1에 그 일 실시예에 대한 공기 및 액체의 흐름을 분리하여 각각 간략히 도시한 바와 같이 축사내부에서, 축 분뇨가 부패하면서 발생하는 가스와 가축에서 발생하는 각종 오염공기는 크게 황화수소, 암모니아, 이산화탄소, 메탄 등으로 나누어지는데 이러한 가스는 공기보다 무겁거나, 가벼운 비중을 가지므로 이를 일정시간 축사에 잔류시키면 공기와의 비중차이에 의하여 자연적으로 분리되는 원리를 이용하여 축사내부 공기층을 상부와 하부로 각각 분리하여 방출하거나 수거하고, 공기 정화처리실에서 추이대에서 자라는 식물에 의하여 자연적으로 정화되고, 온습도가 조절된 신선한 공기를 축사내의 빈 공간인 천정부를 활용한 공기 정류실에 저장하고 이를 상기 배출 공기에 대체하여 공급하는 것으로 상기 방출의 경우에는 축 분뇨 폐수 정화조 위의 집진온실로 오염가스를 이송한 후, 축 분뇨 폐수 정화조에서 축 분뇨가 부패하면서 자연적으로 발생하는 열을 활용하여 오염된 공기나 가스를 가볍게 하여 집진온실에 높게 설치된 굴뚝을 통해 고공으로 날려서 버리며, 축분뇨의 정화의 경우도 자연적인 정화방법인 추이대를 통하여 여과 및 분해하고 추이대에서는 축분뇨 내에 포함된 영양분을 식물재배의 영양분으로 활용하고 식물을 재배하고 이를 가축의 사료로 활용하는 시스템에 관한 것으로 이러한 과정이 반복되다보면 축사 내부 및 외부 환경이 자동으로 정화되어 쾌적한 청정 환경을 제공할 수 있으며, 사료비용을 절감하고 친환경적인 축사를 구성할 수 있는 것이다.

상기 공기 정화처리실은 축사간의 공간에 식물재배 추이대(70)를 구비하고 천정은 중앙이 낮고 축사측이 높으며, 실외로 연결된 공기 흡입구 및 축사측으로 연결된 공기 공급관을 구비하여 구성되는 것으로 사계절의 온도차가 심한 외부공기를 자연적 에너지를 활용하여 사용하기에 적절한 공기의 온도로 그 격차를 1차적으로 줄여주는 예냉, 예열을 하는 시설로서, 도 2에 도시한 바와 같이 축사와 축사 사이의 사용하지 않는 공간을 활용하여 여름에는 차광막을 설치하여 태양의 열을 차광막이 흡수하면서 고열이 발생 하고, 이 열에 의하여 차광막 밑에서는 열복사전도에 의해 대류가 발생하면서 뜨거운 열이 위로 상승하며 차광막 밑의 공기의 습도 및 열을 가져가는 현상으로 차광막 밑인 처리실은 대기공기와는 현저히 차이가 나게 예냉이 일어나 자연의 힘으로 인하여 시원한 온도를 제공케 하는 것이고, 겨울에는 처리실은 온실효과를 보게 하며 시공과정에서는 북서쪽은 될 수 있는 한 출입구를 만들지 말며 비닐의 틈새를 최대한 없게 시공하여 보온력을 높이며 대기공기 흡입구는 남동쪽에 만들어서 편서풍이 예온실에 직접 들지 않게 하여 예열효과를 최대한 이용한다. 상기 처리실은 축사와 축사 사이에 사용하지 않는 공간에 설치함으로써 겨울과 여름에는 공기 벽을 형성하여 자동으로 단열을 하여줌으로 인하여 여러 가지 기능에 의한 에너지 절약으로 유지비를 절약하여 주며 이곳에다 인공 추이대 틀을 설치하여 쑥, 국화 알로에 파인에플 등을 재배하여 식물의 자정 활동으로 공기를 정화하여 친환경 청정공기를 생산 공급하며 폐수 또한 정화하며 유기물은 식물이 먹고 자라서 가축의 사료를 생산하게 된다. 이렇게 시설을 함으로 하여 낮 동안 대기공기의 온도를 자연의 힘으로 4 ℃ ~ 5 ℃이상은 상기 처리실에서 편차를 줄이고 천정 공기 정류실에서 또 약 4 ℃ ~ 5 ℃이상을 줄여주어 대기온도와의 편차를 자연의 힘으로만 평균 8 ℃ ~ 10 ℃정도를 줄일 수 있고, 추이대로부터 재배되는 식물에 의하여 습도조절 및 공기정화가 이루어지므로, 축사내의 가축에게 적정한 온도/습도 및 신선한 공기를 별도의 부가장비 없이 제공할 수 있게 된다. 이를 위하여 대류에 의하여 자동적으로 공기가 정류실로 유입되도록 처리실 천정의 기울기는 도 2에 도시한 바와 같은 형태를 가지고, 상기 공기 정화처리실은 온실구조이고, 그 상면에는 차광막 및 차광막개폐기를 더 구비하는 구조를 가지는 것이 바람직하다.

즉, 여름에는 차광막시설(고냉지작물재배용시설)을 하여 흡수열을 활용하여 온도를 내려주며 열대아가 생기는 때에는 용수를 사용하여 분사로 열을 내려 주게 하며 이 스프링클러는 식물들에게 필요시에 사용도하여 자연과 똑같이 하여주는 기능을 하고 겨울이 없게 하기위하여 온실의 기능을 충분히 할 수 있게 시설하며 재배식물은 낮에 광합성 작용을 하며 공기를 정화하는 쑥과 국화종류와 밤에 모공을 열어 산소와 습도를 방출하는 선인장과 열대식물 알로에 및 파인애플 종류를 재배하여 낮과 밤에도 끈임 없이 공기를 정화하여 공급하게 한다. 이 방법은 축사내부에 추이대에 재배되는 식물 또한 똑같은 기능을 한다.

상기와 같이 공기 정화처리실에서 처리된 공기는 상기 공기 정류실로 공급되는데 상기 공기 정화처리실로부터 공기 정류실로의 공기 공급관은 바람직하게는 가능한 지면에 접촉되도록 설치하여 지면온도와 유사하게 공기를 공급할 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 공기 정화처리실로부터 공기 정류실로의 공기 공급관로 상에, 가축 급수용 지하수 및 수돗물이 급수탱크로 가는 관로인 급수관로에 연결된 핀코일형 열교환기를 더 포함하도록 구성하여, 지하수 등의 일정한 온도로 유지되는 열교환기를 통과하여 정화된 공기 공급될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 흡입공기를 정화처리실에서 자연의 에너지로 가열 한 후 정류실로 이송시에 최대한 지표면으로 이송을 하여 지열을 활용하고 다시 가축 급수용 지하수 및 수돗물이 급수탱크로 가는 관로에 핀코일형 열교환기를 연결하여, 지하수와 수도 및 지열을 통하여 흡입공기 온도를 계절에 무관하게 일정한 온도로 유지할 수 있다.

상기 공기 정류실은 축사내의 천정부에 일정한 공간을 가지고 형성되며, 상기 공기 공급관에 연결되고 출구단을 구비하여 구성된다. 이는 축사내부 관리공기의 절대량을 줄이고, 정류실에 유입된 공기가 별도의 배출장비 없이 축사내에 배출되도록 온도를 비슷하게 유지하기 위한 것으로 이에 대한 구체적인 예로는 비닐천정을 관리자 머리가 닿지 않는 높이로 설치할 수 있다. 이는 축사내부에 공급할 공기를 흡입과정에서 다단식으로 처리하여 공급과정에 자연의 에너지를 최대한 사 용하는 방법으로서, 이로 인하여 축사내부 천정의 공간을 활용하고, 돈사내부에 사용되는 공기의 열을 가장 빠르고 쉽게 열전도가 되는 곳이 비닐 천정 위의 빈 천정공간인 것을 활용하는 것이다. 즉, 흡입 정화된 공기가 천정 공기 정류실에 들어올 때의 공기온도가 정류실에 머무르면서 비닐 천정의 높은 열전도를 이용하여 빠르게 돈사내부의 실온에 가깝게 된다.

또한 천정 공기 정류실은 정류공기를 실사용 온도와 계절과 상관없이 지속적으로 온도를 균일 하게 만들어주는 역할을 함으로 열교환기의 가동률을 줄여주어 에너지절약과 기기수명을 연장하여 주는 역할도 함께 하여주며 축사내부에 공기층으로 단열까지 하여주는 기능과 축사의 천정을 완전멸균처리를 하고 구멍이 없이 손질하여 날짐승의 축사출입을 격리하는 기능도 함께하여 날짐승으로 인한 전염병 발생을 예방하는 기능도 함께 하여 여러 가지 이로움을 주어 유지비를 줄여주는 효과가 있다.

바람직하게는 상기 천정 공기 정류실을 형성하는 천정과 바닥간에 형성되는 비닐천정은 축사 정면에서 보았을 때, 가운데가 높고, 좌우측이 낮은 역 V자형으로 구성하고, 전후방향으로는 전면이 낮고 후면(오염공기 배출방향)이 높은 구조를 가지는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 상기 경사도는 그다지 크지 않도록 1 내지 10도 내외의 각도를 가지는 것이 좋다. 즉, 비닐 천정을 역 V자형으로 형성하고 전후로 경사를 주어서 흡입된 공기가 가축이 생성하는 열에 가열되어 비닐천정 아래의 축사 내부에 대류현상이 발생하는데, 이 경우에 비닐천정을 역V자형으로 형성하여 주면 가벼운 오염공기는 온도 차이에 따라 가운데 중심으로 올라오게 되며, 다시 비닐천정을 앞뒤로 경사를 주어 배출구쪽이 조금 높게 형성하여주면 가벼운 오염공기가 비닐 천정중심 가운데로 모아 지면서 앞 뒤 경사에 인한 온도 차이에 인해 비닐천정 중심에서 배출구쪽으로 부력으로 인한 유속이 발생하게 되어 가벼운 오염공기방출을 쉽게 할 수 있다. 이에 추가하여 배출닥트에 솔레노이드 밸브가 설치된 배출량조절 댐퍼를 부가하고 축사 내부에 온도센서를 부가하면, 이에 의해서 설정한 온도와 실제 온도의 차이에 따라 배출량을 솔레노이드 밸브를 통하여 댐퍼 밸브를 조절하여 균일한 온도를 유지하게 한다.

또한 상기 공기 정류실의 공기에 추가하여 온도 및 습도를 더 제어하고자 하는 경우에는 도 2에 도시한 바와 같이 상기 공기 정류실의 공기를 흡입하여 온도 및 습도를 조절하여 축사로 별도로 공급하는 공기조화장치를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이를 통하여 공조된 가공공기는 2차 공기정류실 흡입구 또는 정류실로부터 예열된 공기를 압축기 흡입구로 흡입하여 무급이식압축기로 압축 저장하여 여름에는 저수조의 산소공급용 용수낙하 및 응축기 탱크로 보내서 자연의 용수온도로 냉각시켜 다시 열교환기에서 꼭 필요한 온도와 습도를 관리자가 설정한 수치에 맞추어서 가축의 제일 가까운 곳에 별도의 공급닥트를 통하여 가축들에게 지속적으로 공급하여 가축이 성장을 촉진 시킨다. 이에 대한 일 실시예는 도 5에 도시한 바와 같으며, 필요에 따라서는 도 5에 도시한 바와 같은 공기정화모듈을 더 포함할 수도 있다.

상기 공조된 공기의 축사로의 공급단계에서 각축사별로 필요 환경이 각각 다르기 때문에 각 축사별 또는 전체 축사에 대하여 공조기를 설치하여 상기 저장탱크 로부터 공급되어진 공기를 필요한 온도 및 습도로 조절하여 요구하는 양만큼 공급하게 된다. 이를 위하여 상기 공기조화모듈은 공기의 가열, 냉각, 제습 및 가습 장치를 구비할 수 있고, 이러한 장치는 공지에 이미 다양한 형태가 존재하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 상기 공조과정의 구체적인 예로 제습장치는 에어드라이어를 설치하여 제습을 함은 물론 공기를 냉각시켜 줄 수도 있으며, 또한 보일러를 활용하여 공기를 가온할 수도 있고 가습을 일정공간의 분무실에서 분무식으로 하여 습도 조절을 할 수 있으며, 필요시에는 상기 분무되는 물에 소독약을 첨가하여 소독을 함께 실시할 수도 있다. 이를 통하여 축사내부의 세균 박멸도 함께 할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예는 도 5에 도시한 바와 같다.

상기 공급을 위해서는 공급라인에 감압장치 및 유량조절 밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 유량조절 밸브는 솔레노이드 자동 밸브 또는 수동밸브 또는 자동수동겸용밸브에서 임의 조절하여 필요량을 자동으로 공급하도록 할 수 있으며, 이에 추가하여 공급관 말단에 공급량을 측정할 수 있는 유량 게이지를 달 수 있으며, 이를 통하여 공기 공급량을 확인 분석하고 공급량 조절 및 데이터를 기록화 하여 과학적 사육을 도모할 수 있다.

또한, 상기 공기조화장치에서 상기 공기정화모듈은 집진기, 정화필터를 구비하고, 상기 공기조화모듈은 공기의 가열, 냉각, 제습 및 가습 장치를 구비하고, 상기 공기공급모듈은 감압장치 및 유량조절밸브를 구비하며, 압축기 및 정화공기 저장탱크를 더 포함하여 상기 공기정화모듈에 의하여 정화된 공기가 상기 압축기에 의하여 압축되어 상기 저장탱크에 저장되고 필요시 상기 공기조화모듈에 의하여 온 도 및 습도가 조정되어 상기 공기공급모듈을 통하여 공기를 공급하도록 구성할 수 있다.

또한, 각 공기조화모듈은 도 4에 도시한 바와 같이 축사내에 설치되는 온도센서, 습도센서 및 가스센서와 상기 센서들의 측정값과 목표치를 비교하여 상기 정화공기 공급장치에서 공급되는 공기의 온도, 습도, 공급유량 또는 흡입팬(상기 배출닥트에 설치된)을 자동제어하거나 이들 모두를 함께 자동제어하는 제어부를 더 포함하여 온도, 습도 및 오염도를 자동 조절할 수 있다. 즉, 각 공기조화모듈은 각 축사내부에 설치된 온도, 습도, 가스 센서에서 감지한 정보를 제공받아 사육 관리자가 정해준 기준 환경수치에 맞추어 축사 내부가 이러한 조건에 도달하도록 공급받은 공기를 각 공조기 자체로 온도, 습도 또는 공급유량을 조절하여 연중 계절과 상관없이 축사내부에 지속적으로 공급하고, 축사를 균일한 환경으로 유지할 수 있다. 바람직하게는 상기 유량 및 유속은 축사내의 상하부 공기가 혼합되지 않도록 하는 범위내에서 공급되는 것이 좋으며, 이는 배출시에도 동일하다.

도 4에 도시한 것은 상부에서 바라본 것으로 상하 관계가 분명하지 않으나 이는 도 6에 명확히 도시한 바와 같다. 또한 도 4에는 좌우에 각각 상층 공기 배출닥트와 하층 공기 배출닥트를 설치한 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니고 좌우 대칭으로 상하층 공기 배출닥트를 모두 설치할 수 있음은 물론이며, 이는 축사의 상태에 따라 다양한 형태로 변형할 수 있다. 상기 공기 공급닥트 또는/및 상기 공기 배출닥트의 관로상에는 이에 설치되는 흡입팬을 더 포함할 수 있다. 이는 자연적으로 순환이 이루어지기 어려운 경우에 이를 활용하기 위한 것이 다.

도 4는 본 발명의 통합 축사 정화 시스템 중에서 신선한 공기를 공급하는 공기 공급닥트 및 축사에서의 배관 배치에 대한 일 실시예를 도시한 시스템 개략도이다.

도 4와 도 6에 도시된 바와 같이 축사내의 상부 및 하부의 공기가 상대적으로 높은 오염도를 가지므로 이를 상기 상부공기 배출장치 및 하부공기배출장치를 통하여 흡입하여 배출하게 된다. 따라서 오염공기가 축사내부에서 배출된 공기량만큼 다시 축사내로 공급되어져야 하는 공기가 필요하고 이러한 흡입공기는 상기 정류실로부터 공급받게 된다.

즉, 축사내부에서 무거운 가스는 하부 배출장치로, 가벼운 가스는 상부 배출장치로 방출하고 그 양만큼 상기 정류실 및 공조장치를 통한 신선한 공기가 자동으로 축사내부에 다시 채워진다.

이와 같이 공급된 정화된 공기는 도 6에 도시한 바와 같이 상기 공기 공급닥트를 통하여 축사에 공급되어지는데 상기 공기 공급닥트는 일단은 상기 정류실 또는 공조장치의 출구단에 연결되고, 타단은 축사에서 사육되는 동물의 키 높이 근방에 위치하는 다수의 배출구로 이루어진다. 또한 축사 내부에 공급되어지는 공기는 역류하는 것을 방지하여 항상 신선한 공기가 밖으로 밀고 나가도록 구성하는 것이 바람직하며, 축사내의 가축의 높이에 맞추어 가축들에게 최대한 가깝게 공급하는 것이 바람직하므로 배관식으로 축사내의 어디든지 쉽게 공급이 가능하도록 구성하며, 축사의 동선을 고려하여 바람직하게는 상기 정화공기 분배장치는 가축의 키 높 이로 축사의 벽면을 따라, 또는 중앙부로부터 아래로 인출된 파이프 또는 후드로 이루어진 공급징치로 설치되고, 상기 배출구는 배출방향으로만 유동이 흐르는 체크밸브로 구성되는 것이 좋다. 이를 통하여 가축들이 질 좋은 공기를 사용하고, 사용후 무겁거나 가벼워진 공기는 배출장치를 통하여 배출하는 방식으로 공급량을 최소화하고 최대의 효과를 보게 할 수 있다.

상기 배출닥트는 도 6에 도시한 바와 같이 축사내부에서 발생하는 유해가스가 공기보다 무겁거나, 가벼운 것을 이용한 것으로 공기보다 무거운 가스는 축사내부 하부로 이동하므로 축사의 하부층에 위치하고 일단은 다수의 흡입구 및 이에 선택적으로 각각 설치되는 흡입팬으로 이루어지고, 타단은 축사밖으로 연장되는 하층 공기 배출닥트를 이용하여 배출하고, 공기보다 가벼운 가스는 축사내부 상부로 이동하므로 축사의 상부층에 위치하고 일단은 다수의 흡입구 및 이에 선택적으로 각각 설치되는 흡입팬으로 이루어지고, 타단은 축사밖으로 연장되는 상층 공기 배출닥트를 이용하여 배출한다.

바람직하게는 상기 하층 공기 배출닥트는 축사내 축 분뇨가 들어있는 가축분뇨 피트에서 축 분뇨와 제일 가까운 축사내부에서 제일 낮은 곳에 필요한 수만큼 환기용 소형 환풍기(흡입팬)(선택사양)를 설치하여 흡입 배출하도록 하는 것이 좋다. 따라서 상기 하부공기 배출장치는 축사내 가축 분뇨 피트 내부의 상단에 위치하도록 구성할 수 있다.

이에 추가하여 상기 상층 공기 배출닥트 및 하층 공기 배출닥트는 도 7의 좌측 도면에 도시한 바와 같이 동일한 재질로 구성할 수도 있고, 다른 실시예(우측 도면)에 도시한 바와 같이 그 흡입구 부분의 배관을 투명한 재질로 이루어지게 하고, 상기 투명한 재질로 이루어진 흡입구 및 흡입팬의 점검구(23)를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이를 통하여 설치, 육안점검 및 보수관리를 쉽게 한다. 이와 같이 배출된 가벼운 가스, 오염된 공기, 무거운 가스는 오염공기처리장치로 이송되며, 도 4에 도시한 바와 같이 배출장치와 오염공기처리장치 사이에 자동, 수동 또는 자동수동겸용으로 작동하는 플랩(Flap) 밸브를 설치하여 계절별로 배출량을 조절할 수 있게 하며 배출량 게이지를 달아 데이터를 확인 분석 하여 배기량을 조절함과 기록화 하여 과학적 사육을 도모케 한다.

또한 상기 축사, 처리실에 설치되는 추이대는 식물의 재배를 위한 것으로 추이대란 일반적으로 육상생태계와 수중생태계의 속성을 동시에 갖는 지역을 생태적인 용어로 추이대라고 부르는 것으로 추이대는 육상 및 수중생태계를 이루는 생물들이 모두 살 수 있어 다른 지역보다 생물종이 많을 수밖에 없고, 특히 추이대는 수분이 많기에 토양미생물이 많이 살고 있어 자연 수질정화 능력이 매우 뛰어나다. 본 발명의 추이대는 위와 같은 추이대의 뛰어난 기능을 활용하여 친환경적인 기법으로 축산 폐수를 정화하고, 이에 부가하여 폐수에 포함된 무기물을 미생물이 분해하고 이를 식물이 먹고 자랄 수 있어 식물의 재배가 촉진되며, 이를 재배하여 가축의 먹이를 생산 할 수 있게 하여 가축사육장의 자체 사료조달로 경쟁력 있는 친환경 가축사육을 이룰 수 있으며, 식물의 생육에 따라 신선하고 습도 조절된 공기를 계속적으로 공급하게 하여준다. 또한 추이대의 구조가 물을 많이 보내주지 않아도 되는 특징이 있어 폐수를 정화하고 식물을 재배하는 데에 많은 에너지를 절약하게 하여 높은 경쟁력을 갖추게 한다.

바람직하게는 상기 추이대는 도 3에 그 일 실시예를 도시한 바와 같이 토양성분을 담지하는 틀을 다층으로 일정간격으로 이격하고 층마다 반대방향으로 교차하여 기울어진 형태로 적층하고 상부에서 용수가 공급되도록 구성하고, 상층에서 배수된 용수가 하층으로 다시 공급되도록 하며, 각 층에는 각 층에 담지되는 용수의 수위를 조절하기 위한 수위조절 댐퍼를 구비하는 구조를 가지는 것이 좋다. 상기 기울어진 각도는 물이 한쪽 방향으로 흐를 수 있으면 충분한 각도이면 충분하다. 이를 통하여 물이 재배 추이대층에서 지속적으로 모든 재배판에 전달되어 흐르면서 낙하하여 용수의 활용도를 높이고, 낙하시에는 물에 산소가 녹아들어가고 음이온을 발생하게 하며, 구조가 간단하며 시설비를 적게 들이면서도 높은 효과를 볼 수가 있다. 그리고 적은 면적에서도 다층 재배판(72)의 활용으로 많은 폐수 정화와 식물을 재배할 수가 있는 것 또한 경쟁력을 갖추게 한다. 또한, 인공 추이대는 수생식물 과 육상식물을 같이 재배할 수 있게 수위조절댐퍼(74)를 설치하여 재배작물에 따라 밭, 논, 습지를 의미대로 만들 수 있게 하여 정화와 재배를 동시에 할 수 있고 소량의 물로 폐수정화 및 식물을 재배를 할 수 있어 에너지를 절약할 수 있다. 폐수 정화에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.

먼저 공기 정화에 대하여 계속 설명하면, 상기 상하층 공기 배출닥트로부터 배출된 공기는 정화조의 폐수를 정화하기 위해 축사에 시설된 폭기조로 유입된다. 즉, 상기 폭기조는 축 분뇨폐수에 대한 폭기 정화조로서 상기 배출 공기는 상기 폭기조의 공기공급기 흡입구로 보내져서 폭기형태로 폭기조에 오염공기를 공급하여 오염공기의 산소는 폐수에 공급하여 호기성 미생물이 폐수를 분해 정화하는 것을 돕도록 하며, 먼지 입자 및 물에 녹는 오염가스 등을 포집하거나 용해하는 세정과정을 걸친 후 폭기조 배기구에서 다시 희석 조로 보내어진다. 이때 미생물의 분해 작용으로 인하여 폭기조의 온도는 증가하므로 이에 따라 발생한 열이 오염공기에 전달되어 공기의 온도를 증가시켜, 열을 갖고 가서 희석조에 열을 전달하며, 다시 세정과정을 걸친 후에 집진온실 유입구 닥트로 유입되어 식물에 의해서 정화된 후 다시 쑥 탈취필터를 통과하며 제차 탈취되어 부력의 힘으로 창공으로 방출되어 소멸하는 이후의 배출공정을 용이하게 할 수 있다.

또한 이와 같은 공급에 있어서, 폭기를 위해서는 공기의 블로잉이 필요하므로 별도의 오염공기 터미널을 구성하여 이러한 기능을 수행하게 할 수 있으며, 이에 따라 오염공기가 폭기조 흡입구로 흡입되어 지속적인 공급이 이루어지도록 할 수 있다. 이외에 폭기조에 이상이 생겨 기기가 정지하는 경우나 정전시에는 상기 공기 배출닥트로부터 폭기조로의 연결관은, 폭기조로의 공기공급 정지시에는 상기 배출공기가 바로 집진온실로 공급되도록 하는 우회배관을 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이에 대한 구체적인 예로는 폭기조에 이상이 생겨 기기가 정지하는 경우나 정전시, 자동으로 유입 닥트 관에 댐퍼가 부력의 힘으로 열리며 오염공기는 유입 닥트 관으로 우회하여 지속적인 배출이 계속하여 이루어지게 된다.

상기 폭기조에서 폐수 및 오염공기를 전달받는 희석조는 상기 폭기조로부터 폐수가 유입되고, 저수조 및 퇴수조로부터 용수를 공급받아 이를 희석하며 이를 용수 공급관을 통하여 공급하며, 상기 폭기조를 통과한 배출공기가 공급된다. 상기 공급되는 오염공기의 공급방식은 폭기형태가 바람직하며, 이를 통하여 상기 폭기조와 유사한 효과를 얻을 수 있다. 또한 상기 폐수의 희석은 바람직하게는 상기 희석조에 폭기조로부터 공급되는 물의 pH를 측정하여 이에 따라 희석을 위한 용수의 양을 결정하여 희석하는 pH제어부를 더 포함하여 구성할 수 있다. 즉, 상기 희석조는 pH 자동희석 제어부에서 저수조 또는 퇴수조에서 미생물 배양용수 필요량을 흡입하며 폐수 폭기조의 폐수 또한 필요량을 흡입하여 pH 농도를 자동을 맞추며 용수와 폐수를 희석하여 폐수정화용 재배식물 및 공기 정화용 재배식물을 재배하는 추이대로 보내주어 폐수를 추이대미생물과 식물들이 분해하여 무기물을 섭취 하고 폐수를 정화시키며 식물을 생산하여 가축의 사료를 생산하도록 한다.

상기 pH제어부는 나중에 기술할 퇴수조의 pH측정을 하는 이송제어부와 일체로 구성할 수도 있고, 별도로 구성할 수도 있다.

상기 희석조를 통과한 공기는 도 8에 그 일 실시예를 도시한 바와 같이 상기 희석조를 통과한 배출공기가 공급되고, 내부에는 식물재배 추이대(미도시)를 구비하고, 바닥면이 상기 정화조와 접촉하여 설치되도록 축사부지의 정화조 상부에 설치되고, 상부는 투명한 재질로 이루어지고 굴뚝 쪽이 높고, 가장자리가 낮게 하우징이 이루어지며, 상기 굴뚝은 상기 하우징의 최상단에 연결되어 그 끝단은 외기에 연결되며, 상기 굴뚝 내부에는 송풍팬을 구비한 집진온실로 공급되어지고 이를 통하여 고공의 대기로 배출되어진다. 즉, 오염공기 배출의 경우는 상기 수집된 오염가스를 축사근처에 다시 배출하는 것은 축사의 2차 오염을 야기하므로 바람직하게는 축사로부터 원격지에 배출하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 고공에 배출하는 것이 좋다. 이를 통하여 별도의 에너지 공급 없이 자연적인 대류현상 및 폐열의 활용을 통하여 에너지를 최소한으로 소모하면서 배기가 이루어지는 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들어 정전의 경우에 본 발명의 신선한 공기를 공급하는 공급닥트는 상기 기술한 바와 같이 대류에 의하여 공기가 흘러 송풍기가 필요 없이 공급하는 방식이여서 정전시에도 자연적 공급이 이루어지며, 이에 따라 배출도 축사가 일정정도 기밀을 유지함에 따라 상기 들어오는 압력과 축사내의 열로 인하여 자연방출이 되며, 평상시 가동중에도 가스농도가 떨어지면 흡입팬은 자동으로 멈추게 구성할 수 있으며, 정전시 흡입팬이 가동이 않는 경우에도 상기와 기술한 바와 같은 원인에 따라 배기가 이루어지므로 정전시에도 집진온실을 활용할 경우에 자동배출이 이루어질 수 있다.

또한 이에 추가하여 상기 정화조(50)와 소통하는 통기구(42)를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.

또한 이에 추가하여 상기 집진온실을 기존 정화조를 중심으로 시설하며, 바람직하게는 모든 수조(저수조, 정화조, 폭기조, 희석조, 퇴수조)가 집진온실 하부에 설치되도록 하여 모든 수조에 열을 관리하여 겨울이 없이 지속적인 폐수정화와 작물 재배를 할 수 있고, 에너지가 절약되도록 할 수 있다.

상기 (가스) 집진온실 굴뚝은 파이프 골조 철탑으로 제작하여 PE관으로 굴뚝관로를 높게 설치하여 부력의 힘으로 배출공기가 잘빠져 나가도록 하여 에너지를 절약한다. 굴뚝을 높게 설치해야 부력이 더 강하게 발생하고 이를 통하여 자연적으로 하강 기류시 보통 해가지고 나서 3 ∼ 4시간이후부터 새벽까지에도 꾸준한 방 출을 유지 할 수가 있어 에너지를 절약한다.

온실골조는 파이프구조로 하여 시설비를 절약하며 온실 지붕틀을 수평으로 하지 않고 전후로 경사를 주어 굴뚝이 있는 곳은 높고 반대편은 낮게 지붕틀을 형성하여 대류현상에 의한 부력의 힘이 굴뚝 쪽으로 몰리게 한다. 이렇게 하여 자연의 힘으로만 공기순환을 하는 데에 큰 보탬이 되고 비상고온 시에는 송풍기가 온도센서에 의해서 타임제로 가동되며 흡입공기는 집진온실 흡입구 댐퍼를 통하여 들어오며 겨울철에 보온과 가스 방출을 하지 못하게 비닐 틈새가 없게 시공하여 보온력을 높인다.

이를 통하여 희석조까지 세정과정을 걸친 오염공기(정전시 등에는 우회관로로 바로 유입된 오염공기)는 집진온실 유입구 닥트로 유입되어 추이대의 식물에 의해서 정화되어 부력의 힘으로 창공으로 배출되게 된다. 바람직하게는 상기 집진온실은 굴뚝전단(입구단)의 공기 배출부분에 탈취필터를 더 포함하도록 하며, 더욱 바람직하게는 상기 탈취필터로 쑥(추이대에서 재배한) 탈취필터를 사용하여 재차 탈취되어 부력의 힘으로 창공으로 배출되게 된다. 상기 쑥 탈취필터는 바람직하게는 교환하기 손쉽게 클러치식 취부 장치를 하여 원터치로 그릴을 분해 조립하게 하여 관리를 쉽게 할 수 있게 설치할 수 있고, 필터로 사용한 후 교환하는 쑥은 불을 지펴 훈제 소독용으로 사용한다.

상기 집진온실 내의 인공 추이대도 상기 축사 및 정화처리실의 추이대와 동일한 형태로 구성할 수 있음은 물론이며, 특히 추이대의 길이를 길게 하여 자연의 추이대 역할을 충분히 하게하며 작물에 따라 밭, 논, 습지 기능을 하게 인공 추이 대를 설치하고, 각종 미생물을 생성하여 서식하게 환경을 만들어 주어 폐수처리와 식물들에게 좋은 먹이를 공급하게 도와준다.

또한 집진온실의 하우징은 상부는 햇빛투과율이 좋은 투명한 소재인 유리, 아크릴, 비닐 등을 사용하여 태양열의 수집이 용이하게 하고, 이를 제외한 하우징 벽체의 내벽은 반사체(은박지나 거울 등) 또는 흑체(흑색 페인트칠 등)로 이루어지고, 상기 투명한 소재 부분을 제외한 하우징 벽체의 외벽은 흑체로 이루어져 일정한 체적을 가지고 기밀이 유지되는 형태로 구성할 수 있다. 이는 태양열 수집을 최대화하기 위한 것으로 이를 선택적으로만 적용할 수도 있다. 이를 통하여 태양에너지와 정화조 등에서 발생하는 열을 최대한 활용해서 오염된 공기와 가스를 높은 굴뚝을 통해 창공으로 날려 보낼 수 있으며, 최대한 자연의 에너지를 활용하여 저에너지 고효율로 축사 내부 및 외부 환경을 개선할 수 있다.

또한, 상기 집진온실의 굴뚝은 상기 기술한 것 이외에도 철판, 철골, 수지 파이프, 벽돌, 콘크리트 또는 이들의 복합체 등의 가능한 다양한 소재로 하여 사다리꼴 모양으로 축사 위치와 가축 사육 두수에 상응하여 관로의 지름과 높이를 정하여 최대한 높게 제작한 후 철판이나 철골의 경우는 부식방지 도금을 하여 시설하며 낙뢰방지 설비를 더 포함할 수 있다. 이외에도 철골구조에 굴뚝 배관은 FRP, 아크릴, 또는 PE 등으로 이루어진 수지배관 또는 투명수지배관으로 구성할 수도 있다. 이를 통하여 철골구조는 굴뚝 전체의 강성을 유지하고 실질적인 가스배출은 상기 수지배관을 통하여 배출되도록 하여 굴뚝의 제작비용을 절감할 수 있다. 바람직하게는 상기 배관은 투명한 수지배관을 사용하는 것이 태양광의 조사에 따른 배관내 의 공기 가열효과를 얻을 수 있으므로 좋다. 또한 바람직하게는 상기 굴뚝의 높이는 최소한 30 m이상 되는 것이 축사의 2차 오염을 방지하고 고공에서 완전히 혼합되어 분산되어질 수 있으므로 좋다.

또한 상기 배출형 오염공기처리장치 하우징의 상단, 즉 굴뚝의 하단에 송풍팬을 설치한다. 이는 방출할 가스 및 오염된 공기가 높은 굴뚝 관로를 통하여 자연적으로 방출이 안 될 경우를 대비하는 것으로 굴뚝 내부에 유량센서를 설치하고 이를 감지하게 하여 자연적인 방출이 되지 않는 경우에는 송풍팬을 가동시켜 배출토록 한다. 상기 송풍팬의 작동은 타임제로 동작하여 최대한 자연적인 방법으로 유해 가스 및 오염 공기를 지속적으로 방출을 하게하고, 동력 사용을 최소화하는 것이 바람직하다.

또한 이에 추가하여 상기 송풍팬과 센서가 설치된 관로에 투명 점검구를 설치하여 작동여부를 육안으로 확인하고, 주기적으로 점검할 수 있도록 할 수 있으며, 상기 굴뚝의 끝단 또는 중간에 내부공기만 밖으로 나가도록 하는 플랩밸브(49)를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이를 통하여 굴뚝 상단에 바람이 불거나, 굴뚝 상단의 대기 비중이 낮아 차갑고 무거운 공기가 유입되는 것을 방지하여 오염가스가 축사로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 상기 기술한 배출형 오염공기처리장치는 이를 통하여 유해가스와 오염공기를 최대한 높은 창공에다 날려서 버리므로 축사 내부 및 외부 주변 대기환경을 청정지역으로 만들 수 있다.

또한 상기 플랩밸브에 추가하거나 또는 별도로 역류방지를 위하여 굴뚝 상단 은 H자 후드로 제작하여 역류방지 및 배기에 비바람을 활용하게 한다. 즉, 상기 굴뚝의 끝단에 중간부가 상기 굴뚝 끝단과 통하여 연결되는 중공형 수평관(61), 상기 수평관(61)의 양단과 통하여 연결되는 중공형의 수직관(62), 상기 굴뚝 끝단으로부터 상기 중공형 수평관(61)의 양측으로 분기되는 양쪽을 기밀하고 상부에 피봇을 가지는 플랩밸브(63)로 이루어지는 하나 또는 둘 이상의 H자 후드를 더 포함하도록 구성할 수 있다.

이에 대한 구체적인 실시예는 도 9에 도시한 바와 같고, 이와 같은 H자 후드는 비가 오더라도 빗물이 들어오지 못하게 하며, 바람이 적당히 불어주면 바람이 H자 후드 좌우수직관을 통과하면서 굴뚝에서 나오는 오염공기를 빨아주는 역할을 한다. 또한 이러한 벤츄리 효과를 극대화하기 위해서는 상기 좌우수직관의 단면적 중에서 수평관과 만나는 부분을 더 작게 구성할 수 있다.

또한 H자 후드 내부, 굴뚝이 수평관으로 분기되는 지점에, 상단에 피봇 연결부를 가지는 플랩 밸브를 설치할 수 있고, 바람직하게는 상기 플랩밸브가 완전히 닫힌 경우에 플랩이 일정한 각도로 좌우대칭으로 아래가 벌어진 형태가 되도록 걸림턱을 구비하여 구성되도록 할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 도 9에 도시한 바와 같이 상기 각도는 수직선에 대하여 좌우로 15도 경사를 이루는 것이 좋다. 이를 통하여 바람이 강하게 불어 대기중의 외부공기가 굴뚝을 타고 역류하는 것을 방지하며, 상기 플랩밸브의 플랩은 가벼운 소재로 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 H자 후드는 하나 또는 둘 이상 구성할 수 있다. 즉, 굴뚝을 중심축으로 하여 회전대칭으로 다수의 H자 후드를 구성할 수 있으며, 2개가 대칭으 로 구성되는 경우에는 상부에서 보았을 때 십자형태의 구성을 가질 수 있다. 이를 통하여 바람의 방향이 바뀌는 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음으로 폐수처리의 경우는 상기 기술한 정화조 및 폭기조에 의하여 수집되고, 일정정도 정화된 폐수는 희석조에서 깨끗한 용수와 희석되어 추이대에 사용이 가능한 형태로 농도가 조절된다. 상기 희석조에 공급되는 용수는 저수조와 퇴수조로부터 선택적으로 공급되어진다.

상기 저수조는 축사 부지에서 발생하는 모든 우수를 받아서 용수로 활용하며 필요시 지하수. 수돗물(상수도)을 사용한다. 또한 나중에 기술할 퇴수조로부터도 퇴수조 물의 농도가 일정기준을 만족하는 경우에는 저수조로 이를 공급하도록 할 수도 있다. 이를 통하여 수위센서를 설치하여 용수가 항상 저수조에 필요량이 저장되어 있게 하고, 필요량을 항상 공급할 수 있도록 한다. 또한 상기 저수조는 빗물 등의 유입을 상기 기술한 다층 또는 1층 추이대를 걸쳐서 들어오게 하여 유용 미생물과 각종미생물의 생성을 돕게 하며 저수조 추이대에 필요시에는 용수를 공급하며 미생물 생성을 증식 시킨다. 미생물 생성 증식용 및 용수정화 인공 추이대는 필요량을 계산하여 집진온실에 설치하여 원수조의 크기를 적게 하며 인공 추이대를 활용한다. 따라서 상기 저수조가 집진온실내에 설치되는 경우에는 상기 저수조의 추이대는 상기 집진온실 내의 추이대를 그대로 활용하므로 별도로 이를 구비할 필요는 없다.

바람직하게는 상기 저수조내의 물에는 유용미생물이 서식하도록 한다. 상기 유용미생물이란. 효모, 유산균, 광합성세균처럼 자연계에 존재하는 유익한 발효미 생물을 수십 종을 조합한 것으로, 1982년 일본 류큐대 농학부 히가 테루오 교수가 유기농업용 토양개량제로 개발한 미생물로서 악취제거 및 수질정화 능력이 뛰어난 미생물이며 원액이 조금만 있어도 영양분이 있는 쌀뜨물이나 설탕물에 희석해서 미생물을 배양할 수 있는 배양증식 장점이 많은 미생물로서 이를 서식할 수 있는 환경을 만들어서 각종미생물도 같이 증식할 수 있는 환경을 제공하여 연중 미생물을 증식한 용수를 희석조에 보내서 폐수를 처리하며 수생식물 및 재배식물을 연중 재배할 수 있는 역할을 한다.

또한 상기 저수조에는 각종 정화능력이 뛰어난 수생실물 부레옥잠, 창포 등을 식재 재배하며, 각종어류를 양식하여 원수의 수질을 유용미생물과 각종미생물. 수생식물. 물고기를 활용하여 친환경적인 기법으로 수질을 정화한다.

이에 추가하여 상기 저수조에 공급되는 물은 용수낙하장치를 통하여 상부에서 저수조로 낙하되어 공급되고, 상기 용수낙하경로내에 공기를 냉각하는 공기냉각장치 및 습도조절장치를 배치하여 냉매의 냉각 및 공기 습도조절에 이를 활용할 수 있다. 뿐만 아니라 낙하탱크를 설치하여 용수에 산소공급을 원활하게 하여주며 냉매뿐만 아니라 축사내 공급 공기를 냉각하여 주는 기능도 함께 할 수 있다.

이를 통하여 유용 미생물이 들어있는 용수를 폐수희석조로 보내어 희석조에서 폐수와 이를 자동으로 희석하여 폐수정화 및 식물재배를 위한 추이대로 보내서 폐수를 미생물이 분해하여 무기물을 만들어 재배식물 및 공기정화 식물이 자랄 수 있게 한다.

바람직하게는 연중 겨울이 없이 원수를 공급하고, 추이대를 함께 활용하기위 해 상기 집진온실내 또는 그 하부에 저수로를 설치하며 태양열 축열식 보일러를 설치, 겨울에는 원수를 데워주게 하여 연중 미생물을 증식하고 수생식물과 물고기가 활동하게 하며 폐수를 정화하고 식물을 재배하여 가축의 먹이를 고르게 생산 할 수 있게 한다. 저수조외에도 집진온실 내 또는 그 하부에는 정화조, 폭기조, 희석조, 퇴수조를 함께 포함할 수 있음은 상기 기술한 바와 같다.

도 1에 도시한 바와 같이 저수조에서 공급되는 용수는 희석조로 공급되어 폐수와 희석되어 상기 희석조에 연결되어 상기 공기 정화처리실, 축사 및 집진온실에 설치된 식물재배 추이대로 희석조 내의 용수를 공급하는 용수공급관을 통하여 공기 정화처리실, 축사 및 집진온실 내의 추이대에 공급된다. 상기 추이대는 흙과 모래. 자갈 등 을 활용하여 각종미생물이 서식하기 좋은 환경을 만든 것으로 상기 기술한 바 있으며, 이러한 인공 추이대에는 굵은 모래 및 펄라이트 흙 등을 사용한다. 즉, 각 인공 추이대는 공급되어진 희석용수를 통하여 폐수정화식물과 재배식물들에게 유기물을 공급하며, 이 과정을 진행토록 인공 추이대 재배판에 굵은 모래(대사), 펄라이트 인공 흙 등을 활용하며 재배 판을 앞뒤 경사를 주어 산소공급이 원활하게 하여주며, 용수 수용높이를 조절할 수 있게 수위조절댐퍼를 설치하여 작물에 따라 밭, 논, 습지 등의 기능을 할 수 있게 하여 최대한 자연과 같은 환경을 만들어주어 각종미생물과 식물들이 서식하기 좋은 환경에서 각종미생물 배양이 이루어지는 환경을 제공하여 재배식물에게 유기물을 분해하여 신속히 무기물을 공급하여 폐수를 정화하고, 공기를 정화하며, 식물을 성장하게 한다.

이와 같이 식물을 재배하고 여기에 소모되고, 정화된 물은 다시 퇴수조로 수 집되고, 퇴수조는 상기 이송제어부를 이용하여 정화된 퇴수를 퇴수조 pH자동센서에서 pH를 감지, 분석하여 퇴수의 pH농도에 따라 희석조로 다시 보내기도 하고, 저수조로 보내기도 하는 역할을 하여 폐수의 유기물이 직접 저수조로 들어가는 것을 예방하여 저수조의 수질을 보호하여 저수조의 수질을 청정 수질로 유지하고, 양분의 손실이 없도록 하여 재배식물을 많이 생산하여 무공해 먹이를 가축들에게 풍부하게 제공하는 역할을 한다.

또한 이와 같은 시스템 구성에서 상기 식물재배 인공 추이대가 충분하지 못한 경우에는 인공 추이대를 내부에 구비하는 온실로서, 상기 축사근처에 위치하고 상기 희석조 또는 우수로부터 물을 공급받아 내부에 시설된 추이대를 지나 상기 퇴수조로 물을 배출하는 별도의 완충온실을 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이와 같은 완충온실은 폐수발생량에 따라 각 기능성 시설에서 소화하지 못하는 폐수량을 처리할 수 있게 완충역할을 할 수 있는 여유시설을 말하며 겨울이 없게 하기 위하여 온실기능을 충분히 할 수 있게 시설한다. 또한 상기 완충온실은 상기 기술한 바와 같이 희석조 뿐만 아니라 저수조로 인입되는 우수 등의 용수의 정화에도 활용할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 본 발명에 따르면, 축사에서 발생하는 가스가 공기보다 가벼운 종류와 무거운 종류로 나누어지는 것을 활용하여 각 오염공기 또는 유해가스를 그 비중차이를 이용하여 효율적으로 분리 배출하고, 공기 배출과 함께 공기정화 및 축산폐수의 정화와 가축사료용 식물 재배를 하나의 시스템으로 통합함으로써 공기정 화와 축산폐수의 정화를 자연의 법칙에 따라 친환경기법으로 정화시키고, 이에 부가하여 폐수 및 가축이 배출하는 이산화탄소가 식물의 영양성분 공급원으로 작용하게 하여 식물의 생육을 촉진하며, 이를 재배하여 이 식물들로 하여금 공기정화는 물론 가축사료로의 역할을 하도록 하는 장점이 있다.

축사내에 정화되고, 조화된 신선한 공기를 공급하여 축사환경을 개선함과 동시에 가축의 생육을 활발히 할 수 있으며, 사육자의 건강을 확보하게 되며, 현재 축사내부에서 발생하는 유해가스와 축사주변 대기환경오염으로 인한 가축의 폐사 및 가연성가스로 인한 사고 등을 미연에 방지할 수 있으며, 이와 같은 과정을 반복함에 따라 축사주변 환경을 과거와 같이 청정 지역으로 만들 수 있음은 물론 시설 후 사육관리 및 인건비를 절감하고 유지관리가 용이하여 관리비 절감에 큰 도움 을 줄 수 있어 가축사육 향상 및 소득증대에 일조하는 효과가 있다.

또한 친환경적 인공 추이대를 사용하여 축산폐수를 정화하여 제2의 오염 물질이 전혀 발생하지 않고 수상식물과 육상식물을 동시에 재배할 수 있고 소량의 물로 운영이 가능하여 에너지 절감과 함께, 계절과 상관없이 지속적으로 가동되어 가축의 먹이 생산을 연중 가능하게 하여 가축들에게 양질의 무공해먹이를 계속적으로 공급하는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

Claims (16)

1. 축사간의 공간에 식물재배 추이대를 구비하고 천정은 중앙이 낮고 축사측이 높으며, 실외로 연결된 공기 흡입구 및 축사측으로 연결된 공기 공급관을 구비한 공기 정화처리실;

   축사내의 천정부에 일정한 공간을 가지고 형성되며, 상기 공기 공급관에 연결되고 출구단을 구비한 공기 정류실, 일단은 상기 공기 정류실의 출구단에 연결되고, 타단은 축사에서 사육되는 동물의 키 높이 근방에 위치하는 다수의 배출구로 이루어진 공기 공급닥트, 축사의 상부 및 하부층에 위치하고 일단은 다수의 흡입구로 이루어지고, 타단은 축사밖으로 연장되는 상하층 공기 배출닥트, 및 식물재배 추이대를 포함하는 축사;

   상기 상하층 공기 배출닥트로부터 배출된 공기가 공급되고, 정화조로부터 폐수가 유입되는 폭기조;

   상기 폭기조로부터 폐수가 유입되고, 저수조 및 퇴수조로부터 용수를 공급받아 이를 희석하며 이를 용수공급관을 통하여 공급하며, 상기 폭기조를 통과한 배출공기가 공급되는 희석조;

   상기 희석조를 통과한 배출공기가 공급되고, 내부에는 식물재배 추이대를 구비하고, 바닥면이 상기 정화조와 접촉하여 설치되도록 축사부지의 정화조 상부에 설치되고, 상부는 투명한 재질로 이루어지고 굴뚝 쪽이 높고, 가장자리가 낮게 하우징이 이루어지며, 상기 굴뚝은 상기 하우징의 최상단에 연결되어 그 끝단은 외기 에 연결되며, 상기 굴뚝 내부에는 송풍팬을 구비한 집진온실;

   우수, 지하수, 상수도 또는 상기 퇴수조로부터 물을 직접 공급받거나, 이를 식물재배 추이대를 통과하여 공급받아 저장하고 이를 상기 희석조에 공급하는 저수조;

   상기 희석조에 연결되어 상기 공기 정화처리실, 축사 및 집진온실에 설치된 식물재배 추이대로 희석조 내의 용수를 공급하는 용수공급관; 및

   상기 용수공급관에 의해 공급되어 추이대로부터 배출되는 퇴출수를 수집하여 이를 상기 저수조 또는 회석조에 선택적으로 공급하는 퇴수조를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공기 공급닥트 또는/및 상기 공기 배출닥트의 관로상에 설치되는 흡입팬; 및

   상기 공기 정류실의 공기를 흡입하여 온도 및 습도를 조절하여 축사로 별도로 공급하는 공기조화장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 추이대는 토양성분을 담지하는 틀을 다층으로 일정간격으로 이격하고 층마다 반대방향으로 교차하여 기울어진 형태로 적층하고 상부에서 용수가 공급되 도록 구성하고, 상층에서 배수된 용수가 하층으로 다시 공급되도록 하며, 각 층에는 각 층에 담지되는 용수의 수위를 조절하기 위한 수위조절 댐퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
4. 제2항에 있어서,

   상기 저수조에 공급되는 물은 용수낙하장치를 통하여 상부에서 저수조로 낙하되어 공급되고, 상기 공기조화장치는 무급이식 압축기 및 상기 용수낙하경로내에 배치되어 이를 통하여 공기를 냉각하는 공기냉각장치 및 습도조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 공기 배출닥트로부터 폭기조로의 연결관은, 폭기조로의 공기공급 정지시에는 상기 배출공기가 바로 집진온실로 공급되도록 하는 우회배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
6. 제2항에 있어서,

   축사내에는 온도센서, 습도센서 및 가스센서가 설치되고, 상기 센서들의 측정값과 목표치를 비교하여 상기 공기조화장치에서 공급되는 공기의 온도, 습도, 공급유량 또는 흡입팬을 자동제어하는 제어부를 더 포함하고,

   상기 희석조에는 폭기조로부터 공급되는 물의 pH를 측정하여 이에 따라 희석 을 위한 용수의 양을 결정하여 희석하는 pH제어부를 더 포함하고,

   상기 퇴수조에는 퇴수조내 물의 pH를 측정하여 퇴수조의 물을 희석조 또는 저수조로 분리 이송하는 이송제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
7. 제2항에 있어서,

   상기 공기 공급닥트 및 공기조화장치로부터 공급되는 공기는 축사내 가축의 키 높이로 축사의 벽면을 따라, 또는 중앙부로부터 아래로 인출된 파이프 또는 후드로 이루어진 공급장치에 의하여 공급되고, 상기 공급장치의 배출구는 배출방향으로만 유동이 흐르는 체크밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 하층 공기배출닥트는 축사내 가축 분뇨 피트내부의 상단에 위치하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
9. 제2항에 있어서,

   상기 상하층 공기배출닥트는 그 흡입구 부분의 배관을 투명한 재질로 이루어지게 하고, 상기 투명한 재질로 이루어진 흡입구 및 흡입팬의 점검구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
10. 제1항에 있어서,

    상기 굴뚝은 철골구조에 투명 수지배관을 결합하여 구성하고 이의 끝단에 내부공기만 밖으로 나가도록 하는 플랩밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
11. 제1항에 있어서,

    상기 굴뚝의 끝단에

    중간부가 상기 굴뚝 끝단과 통하여 연결되는 중공형 수평관, 상기 수평관의 양단과 통하여 연결되는 중공형의 수직관, 상기 굴뚝 끝단으로부터 상기 중공형 수평관의 양측으로 분기되는 양쪽을 기밀하고 상부에 피봇을 가지는 플랩밸브로 이루어지는 하나 또는 둘 이상의 H자 후드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
12. 제1항에 있어서,

    상기 집진온실은 굴뚝전단의 공기 배출부분에 탈취필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
13. 제1항에 있어서,

    상기 저수조, 정화조, 폭기조, 회석조, 퇴수조는 상기 집진온실 하부에 위치 하고, 상기 저수조의 물에는 유용미생물이 생육되며, 상기 축사근처에 위치하고 상기 희석조 또는 우수로부터 물을 공급받아 내부에 시설된 추이대를 지나 상기 퇴수조로 물을 배출하는 완충온실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
14. 제1항에 있어서,

    상기 공기 정화처리실은 온실구조이고, 그 상면에는 차광막 및 차광막개폐기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
15. 제1항에 있어서,

    상기 공기 정화처리실로부터 공기 정류실로의 공기 공급관은 지면에 접촉되도록 설치되고, 상기 공기 정화처리실로부터 공기 정류실로의 공기 공급관로 상에, 가축 급수용 지하수 및 수돗물이 급수탱크로 가는 급수관로에 연결된 핀코일형 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.
16. 제1항에 있어서,

    상기 공기 정류실은 천정과 바닥간에 설치되는 비닐천정으로 이루어지며, 상기 비닐천정은 축사 정면에서 보았을 때, 가운데가 높고, 좌우측이 낮고, 전후방향으로는 전면이 낮고 후면이 높은 구조인 것을 특징으로 하는 통합 축사 정화 시스템.

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