Development of a Closed Roof Model for Liquid Manure Storage Tanks to Prevent Corrosion and Atmospheric Diffusion of Oder Gases

부식과 악취가스 대기확산 방지를 위한 액비저장조 밀폐형 지붕모델 개발

The roof structural model of liquid manure storage tank was designed to improve a structural safety and an ability of resistance to corrosion by the bad environmental condition with high humidity and high gas concentration. Due to corrosion of a general steel, the 5 years used materials were reduced to one-third of a new material in the result of a bending strength test. Some structural materials were tested to evaluate a strength and an anti-corrosion, and stainless steel pipe (STS439), steel angle with zinc hot dipping, rectangular steel pipe covered with FRP (Fiberglass Reinforced Plastics) resin were selected finally. A stainless steel is more expansive about $3{\sim}5$ times than general structural steel. But its durability under heavy corrosive environment is expected twice as long as general steel. The roof models were designed as closed cone type for each of the three structural materials. In the result of a FEM (Finite Element Method) structural analysis for the developed models, the safe snow depth was higher 2.3 times than a general roof structure, when elements of equal section modulus were used.

악취가스의 대기확산을 방지하고, 액비의 발효를 위한 폭기장치의 가동을 정상화하여 액비저장조의 활용도를 높이고, 내식성 자재를 사용하여 구조적 안전성을 개선하기 위한 목적으로 액비저장조 밀폐형 지붕구조 모델을 개발하였으며, 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 액비저장조 및 지붕구조의 이용실태 조사결과, 악취가스의 발생으로 인한 민원 때문에 폭기장치 가동을 중단하고 있거나 특정시기에 한해 가동하는 농가가 대부분이었으며, 일반구조용 아연도금강관을 사용한 지붕 구조재의 부식이 다른 시설보다 빠르게 진행되고 있음을 확인하였다. 2. 구조자재의 강도시험 결과, 5년 동안 사용한 밀폐형 지붕 구조재의 경우 초기 강도의 34%까지 강도가 감소되는 등 부식에 의한 구조물의 강도저하가 심각하였으며, 내식성자재로 선발된 스테인리스(STS439)강의 경우 일반구조용강에 비해 1.4배 높은 강도를 나타내었다. 3. 직경 9.5m인 원형 액비저장조에 대하여 기존의 자재를 사용한 지붕모델과 내식성 자재를 사용한 지붕모델에 대하여 적설에 대한 구조안전성 분석 결과, 기존 자재를 사용한 경우에 비해 동일한 단면크기를 갖는 내식성 자재를 사용한 경우 적설에 대한 안전성이 약 2.3배까지 향상된 것으로 나타났다. 이상과 같이 본 연구에서 개발된 액비저장조 지붕모델은 밀폐형이므로 폭기시 발생하는 악취가스가 대기중으로 확산되지 않으며, 그 골조를 내식성이 우수한 스테인리스강, 아연용융도금강, FRP수지피복강을 사용하여 내구년한을 증가시킴으로써 구조적 안정성이 크게 향상되었다. 단, 금속재료의 부식에 대한 문제는 좀 더 장기간의 관찰과 실험을 통해 액비저장조 및 축산시설 고유의 부식속도를 구명하는 연구가 필요한 것으로 판단된다.