후리스톨 우사는 원칙적으로 별도장소의 운동장을 가지지 않는 젓소 사육 시설방식이고, 후리스톨 우상은 소가 원할 때(휴식 시) 선택적으로 사용하는 장소이나, 우사건물 내 공간(바닥과 입체공간)은 소가 우사에 입식(수용)되면서부터 다른 우사(건유우사)로이동 수용 elf 때까지 (착유우시, 분만후부터 건유시까지 계속 사용) 사용하는 공간이다.
후리스톨 우사에서 건물(바닥, 벽, 지붕)이 환경제어 기능(추울 땐 아늑하게, 더울 땐 시원하게 등)을 제대로 하지 못하면 소들이 우상을 즐겨 사용하지 않거나 거부하고, 통로에 서성대는 등 불안해하며 환경이 균일치 않을 때는 어느 한 곳으로 소들이 몰린다.
후리스톨 우사에서 우사건물의 기능을 소의 측면에서만 보면 소들이 후리스톨우상을 즐겨 이용하게 하고 우사 내 전 공간을 고루 저항감없이 활용하게 하는 목적시설물이다.
후리스톨우사에서 후리스톨우상을 완벽하게(과학적으로)설치하였더라도 우사을 이탈하여 휴식하는 소(통로에 눕는 소)가 있으면 우사 전체가 아무짝에도 쓸모없는 물건이 되고 만다.
그러므로 후리스톨 우사에서는 후리스톨(우상)과 건물 양쪽이 다 과학적으로 설치되고 서로 조화를 이루도록 하여야 한다.
미국의 경우 1960년에 후리스톨방식 우사의 사용이 시작되었고 1960년을 후리스톨방식 우사의 형성원년으로 삼는다.
이때 후리스톨우사 건물은 그때까지 사용하던 모든 방사식우사(loose barn)에 후리스톨방식 우상과 분리책 그리고 급이시설을 설치하는 구시설의 개조가 주류를 이루었다. 이렇게 하는 것만으로도 과거의 깔짚을 두껍게 깔아주는 시설방식(bedded pack)에 비하여 깔짚소요량과 노동력을 크게 줄일 수 있었다. 1970년대는 비용절감년대(cost cutting years)로 이때는 후리스톨을 설치히기 위한 새로운 우사(건물)가 건축되기 시작한다.
이때 설계의 특징은 한 개의 지붕 속에 소의 휴식장(후리스톨)과 채식장을 배치하되 매우 집약적으로 공간을 사용하는 밀집방식을 추구하는 경향이었다. 이렇게 함으로써 1두당 건물소요 면적(곧 비용)을 크게 감축시켰으며 이런 경향은 미국에서 지가와 조임이 높은 북동부지방에서 특히 강하게 나타났다.
결과적으로 밀집배치 방식은 과거('60년대 사용방식)의 방식보다 동일면적의 거물에서 사육할 수 있는 두수를 현저히 증가시켰다. 1980년대는 생산성을 향상시키려는 시기로 구분지어 진다. 이시기에 낙농가나 시설전문가들은 다같이 높은 생산성을 유지하기 위하여서는 소에게 보다 좋은 공간과 환경의 제공이 필요함을 깨닫게 되었다. 특히 소의 생활공간에서 공기의 질과 여름철에 안락한 생활공간의 제공이 강조되었다. 과거의 변천과정으로 볼 때 1990년대는 시설에 의한 소의 스트레스를 최소화 할 수 있도록 개선하려는 방향의 노력이 지속될 것이다. (1992. Robert E Graven, USA Free Stall Housing Versus management)
물리적인 시설이라 함은 건물, 급이기 물통이 인위적으로 우사에 설치되는 모든 시설물(기계, 기기포함)을 의미한다. 후리스톨우사에서 물리적시설은 소에게 매우 안락(만족)하며 우유의 생산성을 향상시키는 환경을 제공할 수 있도록 설치되어야 한다. 낙농에서는 소가 생산의 주체가 되므로 낙농시설은 소를 최우선으로 하여 설치되어야 한다.
그러나 관리자의 작업환경도 우유생산에 지대한 영향을 미치므로 작업자의 작업환경도 안락하면서 작업효율을 극대화 할 수 있도록 하여야 하며 소의 생활환경과 사람의 작업환경이 잘 조화를 이루도록 물리적 시설을 설치하여야 한다. 낙농에서 반복되는 작업은 급이, 착유, 청소, 관찰, 종부, 치료 등의 작업으로 건물은 이들 작업이 순조로워서 효율적으로 이루어지도록(소의 생활에 방해되지 않도록)하여야 한다. 젖소(모든 가축)는 청결, 건조하면서 신선한 공기가 충분히 공급되는 환경을 바라고 이런 환경이 제공되어야 안락감을 느끼게 된다. 소들을 안락하게 하는 시설요소에는 채식공간, 걸어다니는 곳의 표면 공간( Walking Space). 공기의 질, 휴식장소 등 모든 것이 포함된다. 최근에 이들 환경요소 성격은 물리적 환경(physial environment), 생물학적 환경, 관리환경으로 구분한다.
물리적 환경에 속하는 것은 기후, 공간, 우사 등이다. 생물학적 환경에 속하는 것은 사료, 물, 세균, 질병이며 관리환경에 속하는 것은 작업자의 자세, 기량, 지식, 작업자의 자세에 시설이 미치는 영향, 경영자의 기량에 미치는 영향 같은 것이다(Graves and Huchinson, 1988). 이렇게 구분되는 환경요소들을 종합하여 소에게는 가장 안락하고 생산성이 높은 환경을 지속적으로 제공되게 하며 사람(관리자, 경영자)에게도 편안한 작업환경이 제공되면서 노동생산성은 극대화 할 수 있도록 설치하고자 하는 것이 낙농시설의 추구방향이다. 낙농시설을 포함한 모든 가축의 사육시설은 가축을 가두는 단순기능시설이 아니고 직접 생산성향상에 기여하는 시설임을 명심하여야 한다.
축사의 환기기능을 사람의 호흡생리에 비유하여 생각해 보면 그 중요성을 실감나게 이해할 수 있고 환기설비의 설치와 관리요령의 터득에도 크게 도움이 된다. 사람(모든 동물)이 호흡을 중단하거나 호흡기구(기도 등)가 막히는 것은 곧 죽음을 의미한다. 축사는 분명 무생명체이다. 그러나 그 내부는 잠시라도 호흡을 멈추면 생명을 상실하는 가축이 살고 있는 생명체의생활공간이다. 그러므로 축사의 내부에 살아있는 가축이 있는 동안은 축사도 가축도 같이 호흡(신선한 공기의 유입, 사용한 공기의 배출)을 하여야 가축도 정상적인 호흡을 할 수 있고 생명유지와 생산활동을 할 수 있다. 그리로 때(계절 등)와 상황에 따라 사람이나 동물의 호흡량과 방식(정상호흡과 헐떡임)이 달라지듯 축사 내에 있는 가축도 때와 상황(수용밀도 같은 것)에 따라 호흡량이 변화한다. 그러므로 축사도 안에 있는 가축의 요구에 따라 호흡랑(환기량)을 조절할 수 있어야 한다. 축사에서 환기량을 조절하는 방식은 크게 자연환기와 기계식환기로 구분한다. 젖소사육시설에서도 기계식환기에 관한 연구와 사용이 한동안(60∼80년대 초) 이루어 졌으나 그 이후 대개 자연환기 방식으로 복귀하였으며 특히 후리스톨방식 유우사는 자연환기방식을 전적으로 채택하고 있다.(미국, Natural Ventilation for Livestock Hdusing)
[그림 2-18] 소단위 깔짚축사 [그림 2-19] 앞면 개방식 축사
이 방식에서도 바닥에 난방방식(돈사의 경우)를 채택할 수 있으며 대개 동계에는 깔짚을 깔아준다.
우리나라의 축사표준설계서에 축사-89-20, 축사-93-우유, 마, 바, 사, 아 같은 것이 방식에 해당된다.(〔그림2-19〕참조)
자연환기방식 축사의 역사는 축사를 인간이 처음 사용하기 시작한 때로 거슬러 올라간다. 옛날부터 우리 조상들이 사용하였고 현재도 사용되고 있는 외양간이 환기방식이 관심있게 다루어지지도 않았다. 그러나 1960년 대경 폐쇄식(4명 시멘트블럭 우사)우사가 이용되기 시작하면서부터 환기에 관한 문제가 제기되기 시작하였다. 이때 환기조절방식은 사람이 창이나 문을 열어 사내의 습기·냄새·열을 제거하는 것이었다. 이런 원시적인 방법에서는 정확하게 필요한 환기를 할 수 없고 가축의 사육규모가 커짐으로써 보다 정교하고 정확한 환기를 할 수 있는 기술을 개발하는 연구가 시작되어 현재에 이르고 있다. 자연환기방식에서 환기의 발생은 주로(대부분) 축사와 축사외의 풍압차(Wind pressure)에 의하여 일어나며 축사와 축사 밖의 온도차에 의하여 적정량의 환기가 일어난다. 대부분의 환기가 축사내외의 풍압차에 의하여 일어나므로 자연환기방식 축사는 천장을 설치하지 않고 용마루에 배기구를 설치하여 〔그림2 -20〕〔그림2-21〕과 같이 환기가 이루어지도록 한다.
이 방식(용마루배기)에서의 환기는 지붕 뒤를 지나가는 바람이 내부의 다습·고온·냄새나는 공기를 내는 것이다. 천장을 설치하면 〔그림2 -20〕〔그림2-21〕과 같은 공기의 흐름이 생기지 않는다. 자연환기 방식축사는 꼭 입기구가 설치되어야 하며 입기구는 신선한 공기를 빨아들이는 역할을 하고 가장 좋은 입기구 위치는 벽상단이다(벽전길이에 설치). 벽상단 입기구는 동절기에는 주입기구로 사용되나 더 많은 양의 환기가 필요한때(고온기)는 다음〔그림2-22〕와 같이 창을 열어 입기구로 이용한다. 겨울날 온화한 때에는 축사내에 공기중, 열과 습기가 서서히 증가하고, 덥고 습한 공기는 마침내 위로 올라가소 용마루 배기구로 나간다. 이런 현상을 굴뚝 또는 축적(Stack)효과라고 하며 이와 같은 효과에 의하여 일어나는 환기량은 총 필요환기량의 10%에 불과하다.
[그림2-20] 겨울철 환기-바람이 없을 때 [그림2-21]겨울철 환기-바람이 불 때
[그림2-22] 여름철 환기-창문을 열었을 때
그리고 이런 현상은 자연환기형 우사(축사)에서 내외 기온차가 크지 않을 때 공통적으로 일어나는 현상이다. 단 사외기온이 매우 낮을 때는 그렇지 않다. 여름철(고온기)환기는 벽을 충분히 개방(벽 총면적의 1/3∼1/2개방)하여 적정량을 확보하며 이때 환기는 바람이 축사내를 가로질러 통과하는데 따라서 되고 용마루 배기구조는 매우 적은 양의 배기만 된다.
자연환기 축사에서 환기가 잘되기 위해서는 첫째 자연환기방식 축사에 적합한 장소이어야 하고, 둘째 계절풍을 잘 이용할 수 있고, 셋째 바람에 장애를 주는 나무 등 물질이 주위에 없어야 한다. 축사자체를 자연환기방식으로 잘 설치(설계, 건축)하였더라도 장소(터)가 부적합하면 환기가 잘 어루어지는 축사가 될 수 없다. 앞에 열거한 세 가지 조건을 충족시켜 줄 수 있는 장소는 묘봉분 모양의 땅에 윗 부분 같이 주변보다 높고 사방이 트인 곳이다. 이런 장소는 배수도 잘 되며 바람에 잘 노출되는 곳이기도 하다.
자연환기방식 축사, 특히 우사는 인공난방 방식을 사용하지 않고 고온대비도 자연에 의존한다. 그러므로 축사의 설치방위로 여름에는 시원하고 겨울에는 아늑하고 따뜻한 방위로 건축하여야 한다. 우리나라는 북위 30℃에서 40℃사이에 위치한 나라로 정오 햇빛각도(일남종고도)가 높은 때(최고·하지때 70℃이상)전후에는 기온이 높고 정오일사각이 가장 적은 때(동지때 30℃내외)는 기온이 낮다. 계절풍의 바람방향은 고온기는 서남간이고, 동절기는 서북간이다. 그리고 우사에서 요구되는 환경 인자별 조건은 여름에는 바람은 잘 통하고 그늘면적은 넓고 그늘지는 시간은 길어야 한다.
반대로 겨울에는 직사광선이 우사 내에 장시간 비치고 그늘지는 곳이 적어야 하며 공기의 흐름은 완만하고 서북직풍이 축사 내를 통과하지 않도록 하여야 한다. 이런 동·하계 조건을 최대로 충족시키는 축사의 모양은〔그림2-19〕의 한쪽물매형 축사이며 축사의 방향(전면이 향하는 방향)은 정남(동서로 길게 설치)이다.
특히 표준설계와 같은 앞면 개방식 축사의 설치 방위를 동향이나 서향이 되게 설치하면 축사내 환경이 계절별로 요망되는 환경의 정반대가 된다. 그러므로 개방식우사는 꼭 전면(개방된 쪽이 정남을 향하도록 하여야 하며 부득이하여 정남향으로 설치할 수 없는 경우라도 동남간으로 기우는 것은 크게 나쁘지 않으나 서쪽 또는 북쪽으로 향하게 해서는 절대 불리하다(환경에 역행). 남향으로 하는 경우 북측지붕엔 여름 오후에 열영향(축적)이 크므로 지붕열이 사내에 미치지 않도록 대비(지붕을 높게 단열, 또는 페인팅(외부백색·내부흑색)하여야 한다.
타워 사일로, 이웃한 축사 등 건물, 나무사료빈 같은 것들은 축사주변의 공기 흐름에 매우 크게 영향하며 일사방향에 있는 이런 건물은 우사내의 이조에도 지대한 영향을 미친다. 그러므로 자연환기방식 축사의 사내환경이 양호하게 유지되도록 하기 위해서는 주건물(우사)주변의 공기흐름이 방해받지 않도록 부속건물을 배치해야 한다. 개방식 우사의 경우 우사의 남쪽에는 통풍과 채광에 방해가 되는 어떤 건물(또는 구조물이나 나무같은 것)이 위치해서는 안 된다. 착유실같이 네 벽을 설치하는 건물은 우사의 북쪽이나 서쪽(겨울바람을 가려주어야 하는 방위)에 위치하도록 하여야 한다. 우사의 동쪽을 가리면 겨울에 햇빛을 받는 시간이 짧아지고 여름에 통풍의 장애가 된다.
자연환기방식 우사를 2열로 배치하는 경우 뒷동에 앞동(전면열우사)의 영향을 최소화하도록 하여야 하며 동간거리 산출공식은 다음과 같다.
Dmin=0.4h ×√L
Dmin=최소한 격리되어야 하는 거리(m)
h=건물높이(용마루 부분 높이(m))
L=건물길이(m)
실례로 하여 계산을 하여 보면 다음과 같다.
건물높이가 4m이고 건물길이가 60m인 예
| D=0.4 × 4 × √60 | 1.6 × 7.7 | =12.32m |
| 0.4 × 4 |
로 계산하여 보면 이 거리는 앞동과 뒷동간에 떨어져야 할 최소한의 거리이다. 꼭 유우사가 아닌 경우도 자연환기방식 축사의 동간거리도 이 공식으로 계산한다.