공기유동해석에 의한 축산 차량소독시스템의 방역 효율성 평가

구제역, 조류독감 등 전염성 가축 질병은 해마다 극심한 경제적·물질적 피해를 입히고 있으나, 아직 감염경로 파악을 통한 효과적인 방제는 이루어지지 못하는 실정이다. 국내의 “구제역 방역실시요령” 등의 행정규칙에서는 축산 농장을 출입하는 차량과 축산 기자재 및 장비 등에 대한 세척과 소독을 의무적으로 시행하도록 규정하고 있으며, “축산법 시행령”에서는 사육 시설 면적이 300m2 이상인 농장에서는 차량 출입구에 터널식 또는 고정식 차량 소독시설의 의무설치 규정이 존재한다. 하지만 축산 농가를 출입하는 차량은 그 크기와 형태가 다양한데 반해 대부분의 축산 농가와 지자체에서 보유하고 있는 차량소독시스템들은 차량의 종류와 관계없이 노즐의 위치 및 분사 형태가 일정하게 작동하므로 차량의 종류에 따라 균일한 소독 효과를 기대하기 어렵다. 또한 소독 설비의 표준 설계도나 운영에 대한 가이드라인이 없으며, 실제 사용되고 있는 다양한 형태의 차량소독시스템들은 소독 효과와 효율성이 검증되지 않은 실정이다. 본 연구는 공기유동해석을 이용하여 축산 농가에서 널리 사용되고 있는 차량소독 시스템의 소독액 분사 효율성을 평가하고 다양한 종류의 축산 관련 차량에 적합하도록 분사시스템의 노즐 배열 및 운영 방법을 개선하는 것을 최종 목표로 한다. 이를 위한 기초 연구로서 축산 차량소독시스템의 국내 실태를 조사하고, 현장실험을 통해 대표적인 차량소독시스템의 소독 효과와 문제점을 평가하였으며, 이를 해결하고 개선안을 제시하기 위한 전산유체역학 시뮬레이션의 초기 모델을 제시하고 검증하였다. 본 연구의 현장실험에서는 터널형과 간이형의 두 가지 형태의 차량방역시스템을 소독 효과를 감수시험지를 사용하여 측정하였으며, 소독기에 의한 표면 도포율은 터널식은 약 92%로 매우 우수하였고 간이식은 33%로 매우 낮게 나타났다. 특히 간이식 소독시스템은 모든 차량 형태에 대하여 차량의 상부와 하부 및 바퀴 주변에서 낮은 도포율을 보이므로 개선의 여지가 있는 것으로 판단되었다. 사료차의 경우는 다른 형태의 차량에 비하여 소독의 효과가 매우 떨어지는 것으로 측정되었으며, 특히 차량 상부에서는 거의 소독액이 도포되지 못하였다. 현장 실험의 제한된 분석을 보완하기 위하여 전산유체역학 시뮬레이션 모델을 설계하였으며, 복잡한 형태의 차량 형상을 단순화하여 전산유체역학 모델을 구성하는 설계 방법을 구축하였다. 시뮬레이션 모델은 현장실험 결과와 비교하여 검증하였으며, 노즐에서 분사된 소독액 입자들이 차량 표면에 도포된 효과를 시공간적 도포 분포를 통해 제시할 수 있었다. 검증된 모델은 추후 연구를 통해 노즐의 배치와 운영 방법을 개선하는데 활용될 예정이다.