조용한 혁명: 초소형 가스 센서가 필리핀 농장의 수백만 달러를 절약하는 방법

사례 1: 가축 및 가금류 농장 – 암모니아(NH₃) 및 이산화탄소(CO₂) 모니터링

배경:
필리핀에서 가축 및 가금류 사육(예: 돼지 농장, 양계장) 규모가 확대되고 있습니다. 고밀도 사육은 축사 내부에 유해 가스, 특히 동물 배설물 분해로 발생하는 암모니아(NH₃)와 동물의 호흡으로 발생하는 이산화탄소(CO₂)의 축적을 초래합니다.

• 암모니아(NH₃): 고농도의 암모니아는 동물의 호흡기를 자극하여 면역력 저하, 체중 증가 지연, 질병에 대한 감수성 증가를 초래합니다.
• 이산화탄소(CO₂): 과도한 농도는 무기력증, 식욕 부진을 유발할 수 있으며, 심한 경우 질식을 초래할 수 있습니다.

적용 사례: 칼라바르존 지역의 대규모 양돈 농장

• 기술적 해결책: 암모니아 센서와 이산화탄소 센서를 돈사 내부에 설치하고, 환기 시스템 및 중앙 제어 플랫폼에 연결합니다.
• 지원 절차:
  1. 실시간 모니터링: 센서가 NH₃ 및 CO₂ 수준을 지속적으로 추적합니다.
  2. 자동 제어: 가스 농도가 사전 설정된 안전 임계값을 초과하면 시스템이 자동으로 배기 팬을 작동시켜 농도가 정상 수준으로 돌아올 때까지 신선한 공기를 공급합니다.
  3. 데이터 로깅: 모든 데이터가 기록되고 보고서가 생성되어 농장주가 추세를 분석하고 관리 방식을 최적화하는 데 도움이 됩니다.
• 값:
  • 동물 복지 및 건강: 호흡기 질환 발생률을 현저히 감소시켜 생존율과 성장 효율을 향상시킵니다.
  • 에너지 절약 및 비용 절감: 수요 기반 환기 시스템은 팬을 24시간 내내 가동하는 것에 비해 상당한 에너지 비용을 절감해 줍니다.
  • 생산량 증가: 건강한 동물은 사료 효율이 향상되고 고기 품질이 높아집니다.

사례 2: 온실 및 수직 농업 – 이산화탄소(CO₂) 시비 및 에틸렌(C₂H₄) 모니터링

배경:
온실이나 첨단 수직 농장과 같은 제어 환경 농업(CEA)에서 가스 관리는 핵심 요소입니다.

• 이산화탄소(CO₂): 광합성의 원료입니다. 밀폐된 온실에서는 강한 햇빛이 내리쬐는 동안 CO₂ 농도가 급격히 떨어져 작물 생장에 제한 요인이 될 수 있습니다. CO₂를 보충하는 것(이른바 "CO₂ 비료")은 채소와 꽃의 수확량을 크게 늘릴 수 있습니다.
• 에틸렌(C₂H₄): 식물의 숙성 호르몬입니다. 수확 후 저장 과정에서 미량이라도 과일과 채소의 조기 숙성, 연화 및 부패를 유발할 수 있습니다.

적용 사례: 벵게트 주 채소 온실

• 기술적 해결책: 토마토나 상추를 재배하는 온실 내부에는 CO₂ 센서가 설치되고, CO₂ 실린더 방출 시스템과 연동됩니다. 저장 창고에는 에틸렌 센서가 설치됩니다.
• 지원 절차:
  1. 정밀한 양분 공급: CO₂ 센서가 CO₂ 농도를 모니터링합니다. 광량이 충분하지만(광량 센서로 감지) CO₂ 농도가 최적 수준(예: 800~1000ppm) 미만일 경우, 시스템은 광합성 효율을 극대화하기 위해 자동으로 CO₂를 방출합니다.
  2. 신선도 경고: 보관 중 에틸렌 센서가 농도 상승을 감지하면 경보가 울려 직원이 변질된 제품을 확인하고 제거하도록 알려 변질 확산을 방지합니다.
• 값:
  • 수확량 및 효율성 증대: 이산화탄소 비료는 작물 수확량을 20~30%까지 높일 수 있습니다.
  • 폐기물 감소: 에틸렌을 조기에 감지하면 농산물의 유통기한이 크게 연장되어 수확 후 손실이 줄어듭니다.

사례 3: 곡물 저장 및 가공 – 포스핀(PH₃) 모니터링

배경:
필리핀은 쌀 생산국이기 때문에 곡물 저장이 매우 중요합니다. 해충 발생을 막기 위해 사일로에 훈증제를 사용하는 것이 일반적입니다. 가장 흔하게 사용되는 것은 인화알루미늄 정제인데, 이는 공기와 접촉하면 독성이 매우 강한 포스핀(PH₃) 가스를 방출합니다. 이는 훈증 작업을 하거나 사일로에 들어가는 작업자에게 심각한 안전 위험을 초래합니다.

적용 사례: 누에바 에시하 주에 위치한 중앙 곡물 저장고

• 기술적 해결책: 작업자들은 사일로에 들어가기 전에 휴대용 포스핀(PH₃) 가스 탐지기를 사용합니다. 장기적인 환경 모니터링을 위해 고정식 PH₃ 센서도 설치되어 있습니다.
• 지원 절차:
  1. 안전 출입: 밀폐된 공간에 들어가기 전에 휴대용 측정기를 사용하여 pH₃ 수치를 확인해야 합니다. 농도가 안전한 수준인 경우에만 출입이 허용됩니다.
  2. 지속적인 모니터링: 고정 센서가 24시간 내내 감시 기능을 제공합니다. 누출이나 비정상적인 농도가 감지되면 즉시 시청각 경보가 울려 인원을 대피시킵니다.
• 값:
  • 인명 안전: 이는 가장 중요한 가치이며, 치명적인 중독 사고를 예방하는 것입니다.
  • 규정 준수: 산업 안전 보건 기준을 충족하는 데 도움이 됩니다.

요약 및 과제

요약:
필리핀 농업에서 가스 센서의 핵심적인 활용 분야는 환경을 "정밀"하고 "자동화"하여 관리하는 것입니다.

• 식물과 동물의 수확량 및 품질을 향상시키기 위해 성장 조건을 최적화하십시오.
• 질병과 손실을 예방하고 운영 위험을 줄입니다.
• 인력의 안전을 확보하고 자산을 보호하십시오.

과제:
수질 센서와 마찬가지로 필리핀에서 광범위한 도입에는 여러 어려움이 있습니다.

• 비용: 고성능 센서와 통합 자동화 시스템은 소규모 농가에게 상당한 투자가 필요합니다.
• 기술적 지식: 사용자는 적절한 교정, 유지 관리 및 데이터 해석을 위해 교육이 필요합니다.
• 인프라: 안정적인 전력 공급과 인터넷 연결은 견고한 IoT 시스템 운영의 필수 조건입니다.
• 서버 및 소프트웨어 무선 모듈의 완벽한 세트이며, RS485, GPRS, 4G, Wi-Fi, LoRa, LoRaWAN을 지원합니다.

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