혹서기 생산성 향상의 필수 시설
- 쿨링패드에 관한 오해와 진실, 효과(2)
5) 투자비가 비싼 반면 사용 기간이 짧아 경제적이지 않다
전 세계에서 최고의 기술력을 가졌다 해도 과언이 아닌 미국의 경우도 현재까지도 대부분의 계사에서는 여름철에 쿨링패드를 사용한다(북유럽 및 서유럽의 경우는 혹독하지 않은 기후조건 때문에 쿨링패드를 사용하지 않지만, 남유럽 및 지중해 연안의 나라들은 대부분 사용한다. 또한 미국의 경우 넓은 국토를 가져 기후 또한 다양하게 나타나지만, 여름철 높은 온도가 유지되는 지역의 경우 대부분 쿨링패드를 사용한다.). 합리적이며 과학적인 걸 좋아하고 전기세를 비롯한 에너지 비용이 한국보다 월등히 높은 미국에서 왜 쿨링패드를 사용할까? 이유는 가장 큰 효과와 경제적이기 때문이다. 구체적인 예를 들어 이를 증명해 보자.
폭 14.4m에 평균 높이 2.4m, 길이는 120m인 계사에 쿨링패드를 설치한다고 가정해보자. 이때 닭의 체감온도를 떨어트리기 위해 2.5m/s 정도의 풍속이 필요한데(이렇게 풍속을 이용한 체감온도 하강효과를 Wind-chill effect 라고 한다.) 이 풍속을 주기 위해서는 311,000CMH 정도의 풍량이 필요하다.
(풍량=풍속×단면적=2.4m(높이)×14.4m
(폭)×2.5m/s(풍속)=86.4m3/s=311,040m3/h)
이를 위해 일반적으로 계사에서 많이 쓰이는 대형휀인 EM50(문터스-유로앰에서 나오는 50인치 대형휀)의 풍량은 약 42,000cmh(0Pa) 이므로 EMX50 8대가 필요하다(하지만 음압식 터널 배기 환기에서는 내부에 음압이 발생하므로 필연적으로 팬의 풍량이 떨어지게 되는데 이는 여기서는 배제하고 이야기한다.).
이때에 설치되는 쿨링패드의 면적은 336,000cmh(팬 8대풍량) / 1.5m/s(패드 통과풍속) = 62.2m2로써 높이 2m 패드 사용 시 길이 31m를 설치하면 된다.
이때 쿨링패드의 브랜드 및 기자재업체마다 다르지만, 일반적으로 1000~1500만원이내면 설치가 가능하다. 또한 쿨링패드 사용 시 필요한 전력은 수중 펌프로 지하수를패드에 공급해주는 양만 필요하기 때문에 하루에 6시간씩(오전 11시~오후 5시)까지사용한다고 가정하면 한 달에 약 4,000원 정도밖에 들어가지 않는다.
단언하건대 여름철 계사의 냉각장치 중 쿨링패드보다 경제적인 장치는 현재까지는 없을 것이다. 이제 위의 설명을 통해 쿨링패드에 관한 오해를 풀었으니 이번에는 쿨링패드의 효과에 대해서 알아보도록 하겠다.
2. 쿨링패드의 효과
닭이 편안함을 느끼게 하고 증체 및 산란율 등의 사육성적에 영향을 미치는 가장 큰 요인 중 하나는 적정온도의 유지인 것은 양계인이라면 누구나 알고 있는 사실일 것이다. 이러한 적정온도는 일반적으로 닭이 크면 클수록 상대적으로 낮은 환경 온도(18℃~21℃)를 제공해 주어야 한다. 하지만 우리나라 여름철의 경우 심하게는 37℃ 이상으로 기온이 올라가기 때문에 배기휀을 이용하여 얻을 수 있는 풍속에 의한 체감온도 하강효과(Wind Chill Effect)만으로는 적정온도를 유지할 수가 없다. 이러한 경우에 쿨링패드를 이용하여 체감온도가 아닌 실제의 온도를 떨어트려줘야 하는데 과연 쿨링패드를 사용할 때에 얼마만큼의 온도를 떨어트릴 수 있을지 표1을 통해 알아보자.
표 1. 온도와 습도에 따른 15cm 쿨링패드의 냉각효율
만일 외부 기온이 35℃까지 올라간 한여름에 15cm 두께의 쿨링패드를 사용한다면 계사 내부로 들어오는 공기 온도를 얼마나 떨어트릴 수 있을까? 정답은 약 6.8℃이다. 위의 표1의 아랫부분에 쓰인 숫자(21~43)는 외부기온을 뜻하며 좌측의 숫자(10~100)상대습도를 뜻한다. 이 두 가지 숫자가 만나는 지점이 쿨링패드를 사용하였을 때 얻을수 있는 공기 온도를 나타내는 것이다. 앞서 설명하였듯이 우리나라 기후에서는 외부기온이 35℃까지 올라가면 상대습도는 약 50%를 넘지 않으므로 35℃와 50%를 각각수평과 수직으로 이동해 만나는 지점인 28.2℃ (표1에서 원으로 표시된 지점)이 쿨링패드 통과 후의 공기 온도인 것이다. 그러므로 쿨링패드를 사용 시 얻을 수 있는 냉각효과는 35℃-28.2℃=6.8℃가 된다.
<그림 1> 쿨링패드의 올바른 설치 모식도
심지어는 더욱더 후덥지근하고 습도가 높아 불쾌지수가 높은 날에도 쿨링패드를 사용하게 되면 계사 내부는 약 26~27℃까지 온도를 내릴 수 있다. 단언하건대 국내의 어떤 지역 또는 어떤 날이라고 하더라도 쿨링패드를 사용하였을 때는 계사내 온도를 최소 27~29℃까지는 떨어트릴 수가 있는 것이다. 하지만 아무리 좋은 시스템이라고 하더라도 잘못 알고 사용하면 오히려 역효과를 내는 바와 같이 쿨링패드의 사용에도 주의사항이 요구되는데 이는 다음과 같다.
- 외기의 상대습도가 80%를 넘게 되면 제한적으로 사용한다.
- 반드시 배기휀과 함께 사용한다. 또한 설치되어있는 배기휀은 전부 가동한다.
- 해가 지고 저녁이 되어 온도가 내려가게 되면 쿨링패드의 가동을 중지한다.
- 오전 시간에 온도가 다소 높다고(약 29℃) 하더라도 습도가 낮아지지 않았으면 제한적으로 사용한다.
- 쿨링패드를 통과하는 공기의 풍속은 약 1.5m/s로 설계한다.
- 쿨링패드에 분사하는 물의 양은 쿨링패드의 윗부분 단면적에 ×60L/분으로 계산하여 펌프를 선정한다.
- 쿨링패드에 물을 분사하는 파이프의 구멍이 막히지 않도록 잘 관리한다.
- 쿨링패드에서 증발되는 물의 양의 약 10% 정도를 버려주거나 주기적(약 2~3주)으로 물통의 물을 버리고 새로 받는다.