Earticle

초록

영어

This study aimed to develop a water spray-based removal technology for floating solids accumulated on the upper layer of slurry in liquid manure circulation systems, which hinders the long term and continuous operation of these systems in swine farms. The performance of floating solids removal was evaluated by varying the number of nozzles, nozzle diameter, and pump flow rate. Increasing the number of nozzles from four to seven substantially improved overall removal performance, with the seven-nozzle configuration demonstrating the highest removal amount and rate. Nozzle diameter was identified as a key design parameter balancing cleaning speed and water-use efficiency. The 2 mm nozzle provided the best balance between removal time and water consumption, while larger diameters tended to reduce removal efficiency because spray pressure was distributed over a wider area. In the pump flow rate comparison, the 140 L/min condition slightly increased removal time but reduced water consumption, making it the most efficient option for long term operation. This condition reduced the total spray volume required to reach the target removal level, suggesting strong potential to improve both economic feasibility and resource efficiency. Overall, the optimal operating combination for maximizing floating solids removal efficiency was determined to be seven nozzles, a 2 mm nozzle diameter, and a pump flow rate of 140 L/min. These results provide practical design criteria for integrating spray based floating solids control into existing pit circulation systems and offer a basis for future field scale validation under different slurry properties, pig housing structures, and seasonal operating conditions.

한국어

본 연구는 양돈농장에서 악취 및 환경부하를 좌우하는 핵심 공정 중 하나인 돈사 하부 분뇨 관리의 신뢰성을 높이기 위해 운영하는 액비순환시스템의 장기 및 연속 운전을 방해하는 슬러리 상층 부유물 축적 문제 해결을 위한 물 분사 기반 제거 기술개발을 목적으로 수행되었다. 액비순환시스템 운전 중 해결해야 할 상층 부유물 제거 조건을 노즐 수, 노즐 직경 및 펌프 유량으로 구분하여 성능을 비교하였다. 노즐 수를 4개에서 7개로 증가시키면 전반적인 제거 성능이 크게 향상되었으며, 7개 구성에서 제거량과 제거속도가 가장 높게 관찰되었다. 이는 동일한 펌프 유량 조건에서 분사 지점이 늘어나면 면적이 확대되고 분사 사각지대가 감소하며 부유물 표면에 작용하는 전단력과 충돌 빈도가 증가하여 박리 및 분산이 촉진되는 전형적인 다중 분사력 효과로 해석할 수 있다. 노즐 직경은 빠른 세정과 물 효율의 균형을 좌우하는 핵심 설계 변수로 나타났다. 2mm 노즐이 제거시간과 물 소비 간 균형이 가장 우수하였고 직경이 커질수록 압력이 분산되며 제거 효율이 저하되는 경향을 보였다. 노즐 직경 결정은 유량을 많이 보내는 개념이 아니라 표면에서의 충돌 에너지, 분사 범위 및 사각지대 최소화를 함께 고려해야 할 것이다. 펌프 유량 비교에서는 140L/min 조건이 제거시간을 소폭 증가시키는 대신 물 소비를 감소시켜 장기 운전 관점에서 가장 효율적이었다. 액비순환시스템은 단발성 작업이 아니라 반복 운전되는 시스템으로 단위 작업의 최단시간 보다 누적 물 사용량과 운전비의 최소화가 실제 운영에서 더 중요한 의사결정 기준이 된다. 펌프 유량 140L/min 조건은 목표 제거 수준을 달성하기까지 필요한 분사량을 줄였다는 점에서 시스템의 경제성과 자원 효율을 동시에 개선할 가능성이 크다. 또한 물 분사는 분사 거리, 분사 범위, 사각지대 존재 등 배치 및 기하학적 제약을 받으므로 펌프 유량 증대 효과는 노즐 배열과 설치 각도, 작업 거리의 최적화와 결합하여 해석 및 설계하는 것이 바람직할 것이다. 이상의 결과를 종합하면, 슬러리 상층 부유물 제거 효율을 극대화하는 최적 운전 조합은 노즐 7개, 노즐 직경 2mm, 펌프 유량 140L/min으로 판단할 수 있다. 제거 성능과 물 사용 효율을 동시에 고려한 실증 기반의 설계 조건으로서 액비순환시스템에서 빈번히 지적되는 부유물 축적, 월류 실패, 배관 막힘 및 잔류 슬러지로 인한 악취 발생 피해를 줄이는 유지관리 대안이 될 수 있을 것이다.

목차

ABSTRACT
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 재료 및 방법
1. 시험설계
2. 시험장소
3. 조사내용 빛 방법
4. 통계 분석
Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 노즐 수와 부유물 제거 효율
2. 노즐 직경과 부유물 제거 효율
3. 펌프 유량과 부유물 제거 효율
4. 노즐 및 펌프 유량에 따른 부유물 제거 효율
Ⅳ. 요약
사사
Ⅴ. 참고문헌

키워드

저자

• 한정철 [ JeongCheol Han | 부경양돈농협 사료사업부 과장 ]
• 하덕민 [ DuckMin Ha | 경상국립대학교 농식품바이오융복합연구원 연구원 ]
• 김두환 [ DooHwan Kim | 경상국립대학교 축산과학부 교수 ] Corresponding Author

참고문헌

발행기관

간행물

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• 간행물명

  동물자원연구 [Annals of Animal Resources Sciences]

• 간기

  계간

• pISSN

  1225-2964

• eISSN

  2287-3317

• 수록기간

  1999~2026

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 527 DDC 636