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

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

배경:
필리핀의 축산 및 가금류 사육(예: 돼지 사육장, 양계장) 규모가 확대되고 있습니다. 고밀도 농업으로 인해 축사 내부에 유해 가스가 축적되는데, 주로 가축 분뇨 분해 과정에서 발생하는 암모니아(NH₃)와 가축 호흡 과정에서 발생하는 이산화탄소(CO₂)가 그 원인입니다.

• 암모니아(NH₃): 농도가 높으면 동물의 호흡기를 자극하여 면역력이 감소하고, 체중 증가가 늦어지며, 질병에 걸릴 가능성이 높아집니다.
• 이산화탄소(CO₂): 농도가 너무 높으면 무기력함, 식욕 부진, 심각한 경우 질식을 일으킬 수 있습니다.

적용 사례: 칼라바르존 지역의 대규모 돼지 농장

• 기술적 솔루션: 암모니아 센서와 이산화탄소 센서를 돼지 우리 내부에 설치하고, 환기 시스템과 중앙 제어 플랫폼에 연결합니다.
• 신청 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 정상화될 때까지 신선한 공기를 공급합니다.
  3. 데이터 로깅: 모든 데이터가 기록되고 보고서가 생성되어 농장주가 추세를 분석하고 관리 관행을 최적화하는 데 도움이 됩니다.
• 값:
  • 동물 복지 및 건강: 호흡기 질환 발생률을 크게 줄이고 생존율과 성장 효율성을 향상시킵니다.
  • 에너지 절약 및 비용 절감: 수요 기반 환기는 24시간 내내 팬을 가동하는 것에 비해 상당한 에너지 비용을 절감합니다.
  • 생산량 증가: 동물이 건강할수록 사료 전환율이 좋아지고 고기의 품질이 더 높아집니다.

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

배경:
온실이나 첨단 수직 농장과 같은 통제 환경 농업(CEA)에서는 가스 관리가 핵심 구성 요소입니다.

• 이산화탄소(CO₂): 광합성의 원료입니다. 밀폐된 온실에서는 강한 햇빛이 내리쬐는 기간 동안 CO₂ 농도가 급격히 떨어져 생육에 제한 요인이 될 수 있습니다. CO₂를 보충하면("CO₂ 비료"라고 함) 채소와 꽃의 수확량을 크게 늘릴 수 있습니다.
• 에틸렌(C₂H₄): 식물 숙성 호르몬입니다. 수확 후 보관 시에는 미량이라도 과일과 채소의 조기 숙성, 연화, 부패를 유발할 수 있습니다.

적용 사례: 벵게트 주의 채소 온실

• 기술적 해결책: 토마토나 상추를 재배하는 온실 내부에 CO₂ 센서를 설치하고 CO₂ 실린더 배출 시스템에 연결합니다. 에틸렌 센서는 저장 창고에 설치합니다.
• 신청 절차:
  1. 정밀한 비료 공급: CO₂ 센서가 농도를 모니터링합니다. 빛이 충분하더라도(조도 센서로 측정) CO₂가 최적 수준(예: 800~1000ppm) 미만이면 시스템이 자동으로 CO₂를 방출하여 광합성 효율을 극대화합니다.
  2. 신선도 경고: 보관 중에 에틸렌 센서가 농도 상승을 감지하면 경보가 울리고, 직원이 상한 농산물을 확인하고 제거하도록 경고하여 부패 확산을 방지합니다.
• 값:
  • 수확량 및 효율성 증가: CO₂ 비료는 작물 수확량을 20~30%까지 높일 수 있습니다.
  • 폐기물 감소: 에틸렌을 조기에 감지하면 농산물의 유통기한이 크게 늘어나 수확 후 손실이 줄어듭니다.

사례 3: 곡물 저장 및 가공 – 포스핀(PH₃) 모니터링

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

적용 사례: 누에바 에시하 주의 중앙 곡물 저장고

• 기술적 해결책: 작업자는 사일로 진입 전 휴대용 포스핀(PH₃) 가스 감지기를 사용합니다. 또한, 장기적인 환경 모니터링을 위해 고정형 PH₃ 센서도 설치합니다.
• 신청 절차:
  1. 안전한 입장: 밀폐된 공간에 들어가기 전에 휴대용 탐지기를 사용하여 PH₃ 수치를 확인해야 합니다. 농도가 안전한 경우에만 입장이 허용됩니다.
  2. 상시 모니터링: 고정형 센서가 24시간 연중무휴 감시를 제공합니다. 누출이나 이상 농도가 감지되면 즉시 시청각 경보가 발령되어 직원 대피를 유도합니다.
• 값:
  • 생명 안전: 이는 가장 중요한 가치로, 치명적인 중독 사고를 예방하는 것입니다.
  • 규정 준수: 직업 건강 및 안전 기준을 충족하는 데 도움이 됩니다.

요약 및 과제

요약:
필리핀 농업에서 가스 센서의 핵심 응용 분야는 다음과 같은 환경을 "정확하고" "자동화"하는 것입니다.

• 수확량과 식물 및 동물의 품질을 개선하기 위해 성장 조건을 최적화합니다.
• 질병과 손실을 예방하여 운영상의 위험을 줄입니다.
• 인력의 안전을 보장하고 자산을 보호합니다.

과제:
수질 센서와 마찬가지로 필리핀에서는 광범위한 도입에 다음과 같은 난관에 직면해 있습니다.

• 비용: 고성능 센서와 통합 자동화 시스템은 소규모 농부에게 상당한 투자를 의미합니다.
• 기술적 지식: 사용자는 적절한 교정, 유지관리, 데이터 해석에 대한 교육이 필요합니다.
• 인프라: 안정적인 전기와 인터넷은 IoT 시스템이 견고하게 작동하는 데 필수적입니다.
• 서버 및 소프트웨어 무선 모듈의 전체 세트는 RS485 GPRS/4g/WIFI/LORA/LORAWAN을 지원합니다.

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