[축산신문]
(3) 필요 환기량의 기초
필요 환기량의 기준은 돈사 내에 있는 동물이 발산하는 수분량과 공기가 함유한 수분량 및 동물이 생활하기에 적당한 온도·습도의 균형계산이라고 생각하면 된다.
• 현열(Sensible heat) : 0℃의 물에 열을 가하면 100℃까지 물의 온도는 차츰 높아지게 된다. 이와 같이 온도를 높이는 표현열을 현열이라 한다.
•잠열(Latent heat) : 100℃의 물 1kg이 100℃의 수증기로 변하는데 537kcal의 열이 소요되지만 온도의 변화는 없다. 이때 사용된 열을 증발잠열(Latent heat of vaporization)이라 한다.
따라서 가축은 현열과 잠열의 두 가지 형태로 열을 발산하여 체열을 조절하며 현열로 발산한 열은 환경 온도를 높이고, 잠열(수증기)로 발산한 열은 환경 습도를 높여 환경 상태를 변화시킨다. 현열은 전도(Conduction), 복사(Radiation), 대류(Convection)의 3가지 방식으로 흐른다.
가. 전도(Conduction)
열의 전도는 한 물체 내에서 온도 차가 있거나 온도가 다른 두 물체가 접촉하고 있을 때 고온의 물체에서 저온의 물체 쪽으로 물체를 따라 직접 열이 전달되는 현상으로 접촉된 물체 간에 일어나며 물체 간의 온도 차이가 있을 때 일어나고 전도의 흐름은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달된다.
열전도율은 Fouriers 방정식으로 계산하며 방정식은 다음과 같다.
Q = Ak(dt/dx)
여기서
Q = 열전도율 : Btu/hr
A = 절단면의 면적(직접 열 흐름이 일어나는 면적) : FT2
K = 계산하고자 하는 물체의 열전도율 : Btu(hr · ft2-F/in)
dt/dx = 물체 간(한 지점과 다른 지점)의 온도차 : F/in
열전도도(Btu(hr·ft2-F/in))는 어떤 물질의 면적이 1ft2이고, 두께는 1이며 내외 온도 차가 10F일 때 1시간 동안에 전도된 열의 양을 Btu(British thermal unit)로 표시한 것이다. 이와 같이 표시하는 방법을 K치라 하며, 이와 반대로 그 물질이 가지고 있는 열전도 저항치(Thermal resistivity)는 R=1/K이다.
나. 복사(Radiation)
열복사(Thermal Radiation)는 태양에서 지구로 전달되는 햇빛과 같이 중간 매질을 통하지 않고 전자기파(Electromagnetic ware)의 형태로 직접 열이 전달되는 현상으로 주로 진공이나 기체 내에서 열의 이동 방법으로 일어난다. 태양에너지는 복사에 의하여 지구에 전달되며, 어떤 물체에 흡수된 복사에너지는 열로 전환된다. 복사열은 물체에 닿을 경우 반사, 흡수되거나 통과한다. 또한 물체에 흡수된 경우에는 열에너지를 복사하고 있다. 복사열 전달 양은 방출된 복사열 에너지와 주위에 있는 물체로부터 흡수된 복사열 에너지의 차이를 말한다.
방출된 복사열 에너지는 표면 온도와 복사율에 따라 다르며 흡수된 복사열 에너지는 표면 흡수율과 주위 물질의 온도에 따라 다르다. 상온 부근의 온도에서는 물체 표면의 흡수율과 복사율이 비슷하다.
•열량(kcal/hr)= 형태계수×복사율×스테판 볼츠만 상수(4.88×10-8kcal/m².hr.k4)×복사면적(m²)×[{표면 1의 켈빈 온도(K)}4{
위의 식에서 볼 수 있듯이 복사 전달 에너지량은 절대온도의 4제곱에 비례하므로 태양복사나 보온 등의 경우와 같이 온도가 높은 경우에는 절대적으로 많으나 상온 물체들 상의 복사에너지는 대류나 전도에 비하여 매우 적다.
다. 대류(Convection)
기체나 액체는 열을 받아 온도가 높아지면 밀도가 작아져 상승하고 온도가 낮아지면 밀도가 커져 하강한다. 이처럼 기체나 액체가 직접 이동하여 열이 전달되는 것을 말하는 것으로 일상 온도 상태에서 액체와 기체가 가진 대부분의 열은 대류현상에 의하여 전도된다. 대류현상에 의한 열전도에서 물체 간 열전도는 그것이 기체이건 액체이건 대개 커다란 뭉치의 이동과 같은 형태로 이루어진다. 필요 환기량열전도율이 작은 액체나 기체를 가열할 때 전체적으로 온도가 균일해지는 것은 주로 대류에 의해서이다.
<자료 : 농촌진흥청>
