KR20170054024A - 동물 및 가축분뇨 처리과정의 호흡/배출 가스 측정용 환경조절챔버 - Google Patents

동물 및 가축분뇨 처리과정의 호흡/배출 가스 측정용 환경조절챔버 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 동물의 호흡가스(메탄, 이산화탄소)와 방귀로 인한 배출가스(메탄), 가축분뇨 처리과정에서 배출되는 가스(메탄, 아산화질소, 악취물질)을 동시에 측정할 수 있는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정 시스템에 효과적인 외부 구조물과 내부 구조물로 구성된 새로운 환경조절챔버에 대한 것이다. 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버 및 이를 이용한 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정 방법은 동물의 활동사항 및 가축분뇨 처리과정의 시간별, 관리방법 별 차이를 측정 및 예측할 수 있는데 매우 효과적이므로 환경오염 방지에 기여할 수 있다.

Description

동물 및 가축분뇨 처리과정의 호흡/배출 가스 측정용 환경조절챔버{Environmental control chamber for measuring respiration gases from animal and emission gases from animal manure treatment processes}
본원 발명은 동물 및 가축분뇨 처리과정의 호흡/배출가스 측정용 환경조절 챔버에 대한 것이다.
보다 구체적으로는 돼지 염소 등의 중소형 가축과 한우, 젖소 등의 대형 가축이 호흡할 때 배출하는 이산화탄소, 되새김질 중에 배출하는 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2), 방귀를 뀔 때 배출하는 메탄, 그리고 악취물질을 포집과 측정할 수 있고, 액비화, 퇴비화, 바이오가스화 등의 가축분뇨 처리과정에서 발생하는 메탄(CH4), 아산화질소(N2O) 및 악취물질 등을 포집할 수 있는 외부 구조물과 내부 구조물로 구성된 새로운 환경조절챔버에 대한 것이다.
동물의 소화과정에서 장으로부터 발생되는 온실가스로는 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)가 있는데, 메탄(CH4)은 온실가스 중 이산화탄소(CO2) 다음으로 많이 발생되는 가스이다. 또한, 가축분뇨 처리과정에서 배출되는 메탄, 아산화질소 역시 많은 부분을 차지하고 있다. 따라서 동물과 가축분뇨 처리과정에서 발생되는 메탄(CH4), 아산화질소, 이산화탄소(CO2)를 저감하기 위한 전 지구적 노력이 필요하다. 이를 위해서 현재 가축으로부터 발생되는 온실가스의 양을 정확하게 평가하고, 이를 바탕으로 각종 사양기술을 개선하여 그 발생량을 저감하기 위한 노력이 활발하게 전개되고 있다
일반적으로, 소 등의 반추동물의 호흡기를 통해 배출되는 메탄가스를 포집 및 측정을 위해 현재 가장 많이 사용되는 있는 시설물로는 후드식 호흡챔버와 개방회로식 호흡챔버가 있다. 이들은 가축의 머리 부분이나 신체 전부를 챔버 내에 위치시키고 반추 위에서 미생물의 메탄발효에 의해 생성되어 입을 통해 배출된 메탄가스의 량을 실시간으로 측정할 수 있게 하는 시설물로서, 메탄저감제의 효과검증,메탄저감을 위한 사료급여전략 구축을 위한 연구 등 폭 넓게 활용되고 있다.
한편, 농촌진흥청 발표에 따르면 한우/육우 4.2마리, 젖소 1.6마리가 1년 동안 뿜어내는 메탄의 양은 자동차가 1년 동안 뿜는 메탄의 양과 같다는 결론을 내놓았다. 소와 같은 반추동물은 위액으로 사료를 소화하는 것이 아니라, 위 속에 있는 미생물이 사료를 먹고 분해하게 된다. 소는 위 속에 모아둔 사료를 토해내서 40~60회 정도 씹은 다음 다시 삼키는 되새김질을 하루종일 몇 번이고 되풀이한다. 이러한 과정에서 메탄가스를 트림으로 배출하게 된다. 따라서 우리나라를 포함한 주요 국가들은 미생물이 만드는 메탄을 줄이는 연구를 수행하고 있다.
동물의 소화과정에서 장으로부터 발생되는 온실가스로는 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)가 있는데, 메탄(CH4)은 온실가스 중 이산화탄소(CO2) 다음으로 많이 발생되는 가스이다. 또한, 가축분뇨 처리과정에서 배출되는 메탄, 아산화질소 역시 많은 부분을 차지하고 있다. 따라서 동물과 가축분뇨 처리과정에서 발생되는 메탄(CH4), 아산화질소, 이산화탄소(CO2)를 저감하기 위한 전 지구적 노력이 필요하다. 이를 위해서 현재 가축으로부터 발생되는 온실가스의 양을 정확하게 평가하고, 이를 바탕으로 각종 사양기술을 개선하여 그 발생량을 저감하기 위한 노력이 활발하게 전개되고 있다
일반적으로, 소 등의 반추동물의 호흡기를 통해 배출되는 메탄가스를 포집 및 측정을 위해 현재 가장 많이 사용되는 있는 시설물로는 후드식 호흡챔버와 개방회로식 호흡챔버가 있다. 이들은 가축의 머리 부분이나 신체 전부를 챔버 내에 위치시키고 반추 위에서 미생물의 메탄발효에 의해 생성되어 입을 통해 배출된 메탄가스의 량을 실시간으로 측정할 수 있게 하는 시설물로서, 메탄저감제의 효과검증,메탄저감을 위한 사료급여전략 구축을 위한 연구 등 폭 넓게 활용되고 있다.
한편, 농촌진흥청 발표에 따르면 한우/육우 4.2마리, 젖소 1.6마리가 1년 동안 뿜어내는 메탄의 양은 자동차가 1년 동안 뿜는 메탄의 양과 같다는 결론을 내놓았다. 소와 같은 반추동물은 위액으로 사료를 소화하는 것이 아니라, 위 속에 있는 미생물이 사료를 먹고 분해하게 된다. 소는 위 속에 모아둔 사료를 토해내서 40~60회 정도 씹은 다음 다시 삼키는 되새김질을 하루종일 몇 번이고 되풀이한다. 이러한 과정에서 메탄가스를 트림으로 배출하게 된다. 따라서 우리나라를 포함한 주요 국가들은 미생물이 만드는 메탄을 줄이는 연구를 수행하고 있다.
이러한 동물의 호흡가스 및 대사측정시스템과 관련된 종래 기술로는 한국 등록특허 제1104759호에는 반추동물의 입 부분에 씌워지는 마스크 및 메탄가스 검출모듈로 구성됨을 특징으로 하는 반추동물 호흡시의 메탄가스 배출량 측정 장치에 대한 것이 게재되어 있고, 한국 등록특허 제1293671호에는 호흡실험과 소화율 실험을 동시에 실시할 수 있는 새로운 챔버 시스템을 포함하는 중소동물용 호흡가스 및 대사 측정시스템 및 그 방법에 대한 것이 게재되어 있다.
그러나 지금까지 개발된 호흡 챔버 시스템은 주로 동물용으로 설계되어 있으나 동물을 넣는 구조물에만 초점이 맞춰 있다. 하지만, 호흡챔버를 이용할 경우 챔버 내부의 공기가 잘 섞이도록 하는 기술이 중요하다. 동물의 경우 사료섭취량 및 시간, 호흡량, 운동량 등에 따라 배출하는 가스의 양이 달라지기 때문이다. 또한, 가축분뇨 처리과정의 온실가스 및 악취 발생을 위해 사용하기 위한 고려가 있지 못하다. 이에 따라 현재 동물 및 가축분뇨 처리과정의 온실가스 배출량에 대한 연구가 진행되면서 정확도 향상에 대한 요구가 커지고 있다.
한국 등록특허 제1104759호 한국 등록특허 제1293671호
본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 환경 조절이 가능하고 다 종의 동물과 가축분뇨 처리과정을 대상으로 호흡가스 및 배출가스 측정 시스템에 효과적인 새로운 환경조절챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본원 발명에서는 외부 구조물과 내부 구조물로 구성된 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정 시스템에 효과적인 새로운 환경조절챔버를 제공하고자 한다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 격실 형태로 출입문과 시건장치를 포함하는 내부 구조물; 상기 내부 구조물을 포함할 수 있는 2개의 출입구와 내부 관찰이 가능한 외벽으로 구성되는 외부 구조물; 및 상기 외부 구조물의 상부와 하부에 연결되어 공기 급기가 이루어지는 급기구 및 배기가 이루어지는 배기구를 포함하는 공조 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버를 제공한다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 내부 구조물은 외부 구조물 내부로 레일을 이용하여 출입할 수 있도록 구성할 수 있다.
본원 발명에 따른 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 외부 구조물의 상부에는 공조를 위한 다공형상의 상부 공간부가 존재하여 각 면적별 일정량의 공기의 급기와 배기가 이루어질 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 외부 구조물의 하부에는 하부 공간부가 존재하여 이를 통하여 공조 및 시료 샘플링이 가능할 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 외부 구조물과 내부 구조물 사이에는 내부 공기의 균질화를 위한 팬이 설치될 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템은 양압, 음압 및 중압을 유지할 수 있도록 급기팬과 배기팬을 포함할 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템의 급기팬은 배기팬으로, 배기팬은 급기팬으로 바꿀 수 있어 환정조절챔버 내의 공기 이동을 바꿀 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템은 외부 구조물의 외부에 존재하고 센서를 통해 온습도, 풍속/풍량 조절이 가능하며 공기 샘플링을 위한 샘플링 포트를 구비할 수 있다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 격실 형태로 출입문과 시건장치를 포함하는 내부 구조물; 상기 내부 구조물을 포함할 수 있는 2개의 출입구와 내부 관찰이 가능한 외벽으로 구성되는 외부 구조물; 및 상기 외부 구조물의 상부와 하부에 연결되어 공기 급기가 이루어지는 급기구 및 배기가 이루어지는 배기구를 포함하는 공조 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버를 제공한다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 내부 구조물은 외부 구조물 내부로 레일을 이용하여 출입할 수 있도록 구성할 수 있다.
본원 발명에 따른 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 외부 구조물의 상부에는 공조를 위한 다공형상의 상부 공간부가 존재하여 각 면적별 일정량의 공기의 급기와 배기가 이루어질 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 외부 구조물의 하부에는 하부 공간부가 존재하여 이를 통하여 공조 및 시료 샘플링이 가능할 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 외부 구조물과 내부 구조물 사이에는 내부 공기의 균질화를 위한 팬이 설치될 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템은 양압, 음압 및 중압을 유지할 수 있도록 급기팬과 배기팬을 포함할 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템의 급기팬은 배기팬으로, 배기팬은 급기팬으로 바꿀 수 있어 환정조절챔버 내의 공기 이동을 바꿀 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템은 외부 구조물의 외부에 존재하고 센서를 통해 온습도, 풍속/풍량 조절이 가능하며 공기 샘플링을 위한 샘플링 포트를 구비할 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템은 냉난방기 또는 제습장치를 포함할 수 있고, 상기 흡기구와 배기구는 환경 설정에 따라 그 기능이 서로 바뀔 수 있으며, 상기 흡기구와 배기구는 먼지 또는 악취 제거장치가 설치될 수 있다.
본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 공조관에 전단 믹서(shear mixer)를 설치하여 공기의 균질성을 높여 정확한 샘플링을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본원 발명에서는 상기 다 종의 동물과 가축분뇨 처리과정을 대상으로 호흡가스 및 배출가스 측정 시스템에 효과적인 새로운 환경조절챔버를 포함하는 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정 시스템 및 그 운영방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버 및 이를 이용한 호흡가스 및 배출가스 측정 방법은 동물과 가축분뇨에서 나오는 메탄, 아산화질소, 악취물질 등의 측정 및 예측에 매우 효과적이다.
또한, 환경조절챔버를 이용해서 다 종의 동물, 그리고 다양한 가축분뇨 처리과정에서 나오는 메탄, 아산화질소, 악취물질 등의 발생량을 쉽고 정확하게 측정이 가능하여 목적에 맞도록 조정이 가능하므로 경제적이기 때문에 이를 이용한 기술 개발이 손 쉽게 이루어질 수 있어 환경오염 방지에 기여할 수 있다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 환경조절챔버의 내부 및 외부 구조물의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 상부와 하부의 공간부에 구성되는 다공성 구조물을 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 공조 시스템을 나타낸 것이다.
도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 전단 믹서(shear mixer)를 나타낸 것이다.
도 5는 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정 시스템의 전체 구성도를 나타낸 것이다.
도 6은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 외부 모습이다.
도 7은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 내부 모습이다.
도 8은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 하부에 구성되는 분뇨 분리판의 모습이다.
이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 격실 형태로 출입문과 시건장치를 포함하는 내부 구조물; 상기 내부 구조물을 포함할 수 있는 2개의 출입구와 내부 관찰이 가능한 외벽으로 구성되는 외부 구조물; 및 상기 외부 구조물의 상부와 하부에 연결되어 공기 급기가 이루어지는 급기구 및 배기가 이루어지는 배기구를 포함하는 공조 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버를 제공한다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 환경조절챔버의 내부 및 외부 구조물의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
본원 발명에 따른 환경조절챔버는 외부 구조물(1)과 내부 구조물(2)로 구성되어 있다. 외부 구조물(1)은 도 1에 나타낸 바와 같이 2곳의 출입구(3), 내부 관찰이 가능한 외벽(4)을 포함하고, 또한 외부 구조물의 상부에는 공기 급기 및 배기 부(5)가 연결되고, 외부 구조물은 밀폐 가능하게 구성된다.
상기 내부 구조물은 격실 형태로 출입문과 시건장치를 포함하고 외부 구조물 내부로 레일(6)을 이용하여 출입할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 외부 구조물의 상부에는 공조를 위한 다공형상의 상부 공간부(7)가 존재하여 이를 통하여 공기의 급기와 배기가 이루어질 수 있다. 또한, 상기 외부 구조물의 하부에는 하부 공간부(9)가 존재하여 이를 통하여 공조 및 시료 샘플링이 가능할 수 있다. 상부 공간부 및 하부 공간부는 도 2에 나타낸 바와 같이 격자 또는 원형의 다공성 재료로 구성될 수 있고, 다공부(8)를 통하여 공기의 급기 및 배기가 이루어진다. 한편, 외부 구조물의 바닥 부분인 하부 공간부(9)에는 시료 샘플링 등을 위한 개폐가 가능한 문(미도시)을 설치할 수 있다.
상기 외부 구조물은 판넬 및 연결부(10) 등의 재료를 이용하여 공간의 크기 조절이 가능하고, 이에 따라 바닥과 천정의 공조 시스템의 다공성 재료의 개방 면적 조절을 통한 환기량 등 조절이 가능하게 구성될 수 있다.
또한, 외부 구조물은 음향시스템 및 비디오 시스템의 설치도 가능하고, 상기 외부 구조물과 내부 구조물 사이에는 내부 공기의 균질화를 위한 팬이 설치될 수 있다.
다음으로, 외부 구조물에 연결되는 공조 시스템(11)에 대하여 설명한다. 도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 공조 시스템을 나타낸 것이다. 본원 발명에 따른 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버에 있어서, 외부 구조물은 공조 시스템(11)을 가지고 있고, 상기 공조 시스템은 양압, 음압 및 중압을 유지할 수 있도록 급기팬과 배기팬을 포함할 수 있다. 또한, 상기 공조 시스템의 급기 또는 배기는 외부구조물의 상부 공간부(7) 또는 하부 공간부(9)를 통하여 이루어질 수 있다.
도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 전단 믹서(shear mixer)를 나타낸 것이다. 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 공조관에 shear mixer를 설치하여 공기의 균질성을 높여 정확한 샘플링을 가능하게 할 수 있다.
본원 발명에 따른 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템은 외부 구조물의 외부에 존재하고 센서를 통해 온습도, 풍속/풍량 조절이 가능하며 공기 샘플링을 위한 샘플링 포트를 구비할 수 있다. 또한, 상기 공조 시스템은 냉난방기 또는 제습장치를 포함할 수 있고, 상기 흡기구와 배기구는 환경 설정에 따라 그 기능이 서로 바뀔 수 있으며, 상기 흡기구와 배기구는 먼지 또는 악취 제거장치가 설치될 수 있다.
또한, 본원 발명에서는 상기 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버를 포함하는 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정 시스템 및 그 운영방법을 제공한다. 도 5는 본원 발명의 일 구현예에 따른 호흡가스 및 대사 측정 시스템의 전체 구성도를 나타낸 것이다. 본원 발명에 따른 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정 시스템 및 그 운영방법은 상기 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버; 샘플링진공펌프를 사용하여 뽑아낸 가스 샘플을 유도시켜 분석하는 가스 샘플링-분석 유닛과; 가스 샘플링-분석 유닛의 데이터를 네트워크로 연결된 컴퓨터에 저장하는 데이터수집유닛;으로 구성되고, 상기 가스 샘플링-분석 유닛은,공기흐름관 내 호흡가스를 일차적으로 배출시키는 다수개의 샘플링진공펌프와; 상기 샘플링진공펌프를 사용하여 뽑아낸 가스 샘플을 수분건조제를 통과시킨 후 유도시켜 분석하는 분석기로 구성되며; 상기 분석기로는 가스 크로마토그래피, 비분산적외선가스분석계, 전자코, 전기화학식센서, Tunable diode Laser, 검지관 등 다양한 분석기들을 이용할 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정방법은 측정 대상 동물의 호흡가스, 방귀 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스를 균질하게 샘플링하는 단계와; 샘플링진공펌프를 사용하여 뽑아낸 가스 샘플을 유도시켜 분석하는 단계와; 데이터수집유닛을 통해 가스 샘플링-분석 유닛의 데이터를 네트워크로 연결된 컴퓨터에 저장하는 단계;로 이루어지고, 상기 데이터수집유닛을 통해 가스 샘플링-분석 유닛의 데이터를 네트워크로 연결된 컴퓨터에 저장하는 단계는 CH4, N2O, CO2, 악취물질의 데이터를 주기적으로 컴퓨터 데이터베이스에 저장되도록 설정하는 단계를 포함한다.
상기 데이터수집유닛을 통해 가스 샘플링-분석 유닛의 데이터를 네트워크로 연결된 컴퓨터에 저장하는 단계는 유량계에서 표시되는 데이터를 데이터 로거(data logger)를 통하여 컴퓨터 데이터베이스에 주기적으로 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
도 6은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 외부 모습이다. 도 6(a)는 기존의 단일 구조물로 이루어진 소반추동물용 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버이고, 도 6(b)는 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버이다. 도 6(b)에 나타낸 환경조절챔버의 전체 크기는 가로 53.2cm, 세로 147.5 cm, 높이 137 cm이고, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이 챔버의 바닥은 2 cm 간격의 틈을 둔 목재판으로 제작하여 분뇨를 분리하여 채취 할 수 있도록 하였다. 챔버의 앞부분에는 투명아크릴로 된 문을 설치하여 동물을 관찰할 수 있도록 하였고 챔버 내부에는 행동관찰용 CCTV를 설치하였다.
도 7은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 내부 모습이다.
도 8은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 하부에 구성되는 분뇨 분리판의 모습이다.
실시예: 동물실험
본원 발명에 따른 상기 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버를 포함하는 동물의 호이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 격실 형태로 출입문과 시건장치를 포함하는 내부 구조물; 상기 내부 구조물을 포함할 수 있는 2개의 출입구와 내부 관찰이 가능한 외벽으로 구성되는 외부 구조물; 및 상기 외부 구조물의 상부와 하부에 연결되어 공기 급기가 이루어지는 급기구 및 배기가 이루어지는 배기구를 포함하는 공조 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버를 제공한다.
도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 환경조절챔버의 내부 및 외부 구조물의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
본원 발명에 따른 환경조절챔버는 외부 구조물(1)과 내부 구조물(2)로 구성되어 있다. 외부 구조물(1)은 도 1에 나타낸 바와 같이 2곳의 출입구(3), 내부 관찰이 가능한 외벽(4)을 포함하고, 또한 외부 구조물의 상부에는 공기 급기 및 배기 부(5)가 연결되고, 외부 구조물은 밀폐 가능하게 구성된다.
상기 내부 구조물은 격실 형태로 출입문과 시건장치를 포함하고 외부 구조물 내부로 레일(6)을 이용하여 출입할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 외부 구조물의 상부에는 공조를 위한 다공형상의 상부 공간부(7)가 존재하여 이를 통하여 공기의 급기와 배기가 이루어질 수 있다. 또한, 상기 외부 구조물의 하부에는 하부 공간부(9)가 존재하여 이를 통하여 공조 및 시료 샘플링이 가능할 수 있다. 상부 공간부 및 하부 공간부는 도 2에 나타낸 바와 같이 격자 또는 원형의 다공성 재료로 구성될 수 있고, 다공부(8)를 통하여 공기의 급기 및 배기가 이루어진다. 한편, 외부 구조물의 바닥 부분인 하부 공간부(9)에는 시료 샘플링 등을 위한 개폐가 가능한 문(미도시)을 설치할 수 있다.
상기 외부 구조물은 판넬 및 연결부(10) 등의 재료를 이용하여 공간의 크기 조절이 가능하고, 이에 따라 바닥과 천정의 공조 시스템의 다공성 재료의 개방 면적 조절을 통한 환기량 등 조절이 가능하게 구성될 수 있다.
또한, 외부 구조물은 음향시스템 및 비디오 시스템의 설치도 가능하고, 상기 외부 구조물과 내부 구조물 사이에는 내부 공기의 균질화를 위한 팬이 설치될 수 있다.
다음으로, 외부 구조물에 연결되는 공조 시스템(11)에 대하여 설명한다. 도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 공조 시스템을 나타낸 것이다. 본원 발명에 따른 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버에 있어서, 외부 구조물은 공조 시스템(11)을 가지고 있고, 상기 공조 시스템은 양압, 음압 및 중압을 유지할 수 있도록 급기팬과 배기팬을 포함할 수 있다. 또한, 상기 공조 시스템의 급기 또는 배기는 외부구조물의 상부 공간부(7) 또는 하부 공간부(9)를 통하여 이루어질 수 있다.
도 4는 본원 발명의 일 구현예에 따른 전단 믹서(shear mixer)를 나타낸 것이다. 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버에 있어서, 공조관에 shear mixer를 설치하여 공기의 균질성을 높여 정확한 샘플링을 가능하게 할 수 있다.
본원 발명에 따른 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버에 있어서, 상기 공조 시스템은 외부 구조물의 외부에 존재하고 센서를 통해 온습도, 풍속/풍량 조절이 가능하며 공기 샘플링을 위한 샘플링 포트를 구비할 수 있다. 또한, 상기 공조 시스템은 냉난방기 또는 제습장치를 포함할 수 있고, 상기 흡기구와 배기구는 환경 설정에 따라 그 기능이 서로 바뀔 수 있으며, 상기 흡기구와 배기구는 먼지 또는 악취 제거장치가 설치될 수 있다.
또한, 본원 발명에서는 상기 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버를 포함하는 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정 시스템 및 그 운영방법을 제공한다. 도 5는 본원 발명의 일 구현예에 따른 호흡가스 및 대사 측정 시스템의 전체 구성도를 나타낸 것이다. 본원 발명에 따른 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정 시스템 및 그 운영방법은 상기 반추동물의 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버; 샘플링진공펌프를 사용하여 뽑아낸 가스 샘플을 유도시켜 분석하는 가스 샘플링-분석 유닛과; 가스 샘플링-분석 유닛의 데이터를 네트워크로 연결된 컴퓨터에 저장하는 데이터수집유닛;으로 구성되고, 상기 가스 샘플링-분석 유닛은,공기흐름관 내 호흡가스를 일차적으로 배출시키는 다수개의 샘플링진공펌프와; 상기 샘플링진공펌프를 사용하여 뽑아낸 가스 샘플을 수분건조제를 통과시킨 후 유도시켜 분석하는 분석기로 구성되며; 상기 분석기로는 가스 크로마토그래피, 비분산적외선가스분석계, 전자코, 전기화학식센서, Tunable diode Laser, 검지관 등 다양한 분석기들을 이용할 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정방법은 측정 대상 동물의 호흡가스, 방귀 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스를 균질하게 샘플링하는 단계와; 샘플링진공펌프를 사용하여 뽑아낸 가스 샘플을 유도시켜 분석하는 단계와; 데이터수집유닛을 통해 가스 샘플링-분석 유닛의 데이터를 네트워크로 연결된 컴퓨터에 저장하는 단계;로 이루어지고, 상기 데이터수집유닛을 통해 가스 샘플링-분석 유닛의 데이터를 네트워크로 연결된 컴퓨터에 저장하는 단계는 CH4, N2O, CO2, 악취물질의 데이터를 주기적으로 컴퓨터 데이터베이스에 저장되도록 설정하는 단계를 포함한다.
상기 데이터수집유닛을 통해 가스 샘플링-분석 유닛의 데이터를 네트워크로 연결된 컴퓨터에 저장하는 단계는 유량계에서 표시되는 데이터를 데이터 로거(data logger)를 통하여 컴퓨터 데이터베이스에 주기적으로 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
도 6은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 외부 모습이다. 도 6(a)는 기존의 단일 구조물로 이루어진 소반추동물용 호흡가스 및 대사 측정용 환경조절챔버이고, 도 6(b)는 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버이다. 도 6(b)에 나타낸 환경조절챔버의 전체 크기는 가로 53.2cm, 세로 147.5 cm, 높이 137 cm이고, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이 챔버의 바닥은 2 cm 간격의 틈을 둔 목재판으로 제작하여 분뇨를 분리하여 채취 할 수 있도록 하였다. 챔버의 앞부분에는 투명아크릴로 된 문을 설치하여 동물을 관찰할 수 있도록 하였고 챔버 내부에는 행동관찰용 CCTV를 설치하였다.
도 7은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 내부 모습이다.
도 8은 본원 발명의 일 구현예에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버의 하부에 구성되는 분뇨 분리판의 모습이다.
실시예: 동물실험
본원 발명에 따른 상기 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버를 포함하는 동물의 호흡가스 및 배출가스 측정 시스템을 이용하여 농후사료의 급여비율에 따른 소화율 및 메탄가스 발생량을 다음의 조건으로 측정하였다.
공시동물: 흑염소 교잡종 3두(평균체중 44.15kg)
사료급여: 조사료:농후사료(옥수수, 대두박)= 50:50, 56:44, 59:41
메탄측정: Open-circiut 호흡 챔버 시스템 이용
소화율 측정: 전분채취법에 의한 건물, 유기물 및 단백질 소화율 측정
이상에서 설명한 바와 같이 본원 발명에 따른 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버를 포함하는 호흡가스 및 배출가스, 악취 측정 방법은 메탄, 아산화질소, 이산화탄소, 및 악취 측정 및 예측에 매우 효과적이다.
1: 외부 구조물 2: 내부 구조물
3: 출입구 4: 외벽
5: 공기 급기 및 배기 부 6: 레일
7: 상부 공간부 8: 다공부
9: 하부 공간부 10: 연결부
11: 공조 시스템 11: 전단 믹서(shear mixer)

Claims (10)

  1. 격실 형태로 출입문과 시건장치를 포함하는 내부 구조물;
    상기 내부 구조물을 포함할 수 있는 2개의 출입구와 내부 관찰이 가능한 외벽으로 구성되는 외부 구조물; 및
    상기 외부 구조물의 상부와 하부에 연결되어 공기 급기가 이루어지는 급기구 및 배기가 이루어지는 배기구를 포함하는 공조 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 구조물은 외부 구조물 내부로 레일을 이용하여 출입할 수 있는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 구조물의 상부에는 공조를 위한 다공 형상의 상부 공간부가 존재하여 이를 통하여 공기의 급기와 배기가 이루어지는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 구조물의 하부에는 하부 공간부가 존재하여 이를 통하여 공조 및 시료 샘플링이 가능한 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 구조물과 내부 구조물 사이에는 내부 공기의 균질화를 위한 팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 공조 시스템은 양압, 음압 및 중압을 유지할 수 있도록 급기팬과 배기팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 공조 시스템은 외부 구조물의 외부에 존재하고 센서를 통해 온습도, 풍속/풍량 조절이 가능하며 공기 샘플링을 위한 샘플링 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 공조 시스템은 냉난방기 또는 제습장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡기구와 배기구에는 공기의 균질성을 높이기 위한 전단 믹서(shear mixer)가 구비되는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡기구와 배기구는 먼지 또는 악취 제거장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 동물의 호흡가스 및 가축분뇨 처리과정의 배출가스 측정용 환경조절챔버.
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