저장탑

3. 구조

저장탑(사일로)은 일반적으로 원통형 구조물이며, 지름은 3m에서 27m, 높이는 10m에서 90m에 이른다. 특히 슬립 폼이나 점프 폼 방식으로 제작된 콘크리트 사일로는 더 큰 지름과 높이를 가질 수 있다. 사일로 건설에는 나무 스태브, 콘크리트 스태브, 주조 콘크리트, 강철 패널 등 다양한 재료가 사용되며, 각 재료는 비용, 내구성, 기밀성 측면에서 장단점을 가진다. 곡물, 시멘트, 나무 조각 등을 저장하는 사일로는 주로 에어 슬라이드나 오거를 이용해 내용물을 배출하며, 기차, 트럭, 컨베이어 등으로 운반될 수 있다.

사일로는 크게 시설형과 가반형으로 나눌 수 있다. 시설형은 다시 탑형(타워 사일로), 수평형(벙커 사일로), (반)지하형 등으로 분류되며, 돌, 벽돌, 콘크리트, 금속 등으로 만들어진다. 가반형에는 롤 베일 형태의 랩 사일로, 트랜스 백 같은 백 사일로, 고밀도 충전이 가능한 튜브 사일로, 재료를 쌓고 시트로 덮는 스택 사일로 등이 있다. 저장되는 사료작물은 부착된 유산균의 작용으로 발효되어 pH가 낮아지면서 곰팡이 등에 의한 부패가 방지되어 장기간 보존이 가능하다. 이렇게 사일로에 보존된 사료 작물을 사일리지라고 한다.

=== 주요 사일로 유형별 구조 ===

==== 타워 사일로 ====

사일리지를 저장하는 타워 사일로는 전통적으로 위에서부터 내용물을 꺼내는 구조였다. 초기에는 실리지 포크(일반 건초 포크보다 날이 훨씬 많음)를 사용한 수작업이었으나, 현재는 기계식 언로더를 주로 사용한다. 바닥에서 내용물을 꺼내는 언로더도 있지만, 수리가 어렵다는 단점이 있다. 타워 사일로는 저장된 사일리지가 자체 무게로 잘 압축된다는 장점이 있으나, 나무 조각 같은 재료에는 오히려 단점이 될 수 있다. 이 방식의 사일로는 프랭클린 히람 킹이 발명했다. 캐나다, 호주, 미국 등지의 곡물 재배 지역에서는 여러 개의 타워 사일로를 묶어 곡물 엘리베이터로 사용하기도 한다. 이는 주변 농가에서 수집한 곡물을 보관하고 보호하며, 기차, 트럭, 바지선 등으로 가공업체나 수출항으로 운송하기 위한 시설이다.

==== 콘크리트 스테이브 사일로 ====

콘크리트 스테이브 사일로는 각 가장자리에 홈이 파인 작은 프리캐스트 콘크리트 블록(스테이브)을 서로 맞물려 조립하는 방식으로 만들어진다. 콘크리트는 인장력보다 압축력에 강하기 때문에, 강철 후프(고리)를 타워 외부에 둘러 스테이브를 강하게 압축시켜 구조적 안정성을 확보한다. 스테이브는 수직으로 쌓아 올리면서 끝부분을 서로 맞물리게 하고, 후프는 스테이브 가장자리를 가로질러 조여 전체 구조를 단단히 고정한다. 사일로 내부의 저장물이 아래로 갈수록 더 큰 정적 압력을 가하므로, 후프는 상부에서는 간격을 넓게 배치하고 하부로 갈수록 점차 좁게 배치하여 구조물이 벌어지거나 내용물이 새는 것을 방지한다. 이 방식은 고강도와 긴 수명을 가지며, 필요에 따라 높이를 조절하거나 해체 후 다른 장소에 재설치할 수 있는 유연성이 있다.

==== 저산소 사일로 ====

저산소 사일로는 내부를 저산소 상태로 유지하여 저장된 발효 사료의 품질을 높이고 곰팡이나 부패를 방지하도록 설계되었다. 초기 사료 적재 시를 제외하고는 외부 공기와의 접촉을 최소화하며, 언로더 배출구까지 밀봉하여 공기 유입을 막는다. 외부 기압 변화에 완전히 견디는 구조는 비용이 많이 들기 때문에, 일반적으로 사일로 구조는 대기에 개방되어 있지만, 내부 공기는 사일로 통기구에 밀봉된 크고 불침투성의 백(bag)을 통해 외부 공기와 분리된다. 낮 동안 햇볕에 의해 내부 공기가 팽창하면 백이 수축하고("숨 내쉬기"), 밤에 냉각되어 내부 공기가 수축하면 백이 다시 팽창하는("숨 들이쉬기") 방식으로 압력을 조절한다.

과거에는 상징적인 파란색의 Harvestore 저산소 사일로가 매우 흔했지만, 언로더 메커니즘의 속도가 현대식 벙커 사일로의 생산 속도에 미치지 못하여 이 유형의 사일로는 쇠퇴했다. 언로더 수리 비용 또한 Harvestore의 평판에 영향을 미쳤는데, 언로더 공급 메커니즘이 수 톤의 사일리지 아래, 사일로 바닥에 위치해 있기 때문이다. 커터 체인이 파손될 경우 수리에 상당한 비용(최대 1만달러)이 들 수 있으며, 파손된 언로더를 꺼내고 부품을 회수하기 위해 사일로를 다른 방법으로 비워야 할 수도 있다. 2005년에 Harvestore 사는 이러한 문제점을 인식하고, 이전 모델보다 처리 속도를 2배 높이고 훨씬 더 강력한 언로더 체인을 갖춘 새로운 언로더를 개발했다. 또한, 부하 감지 소프트 스타트 가변 주파수 드라이브 모터 컨트롤러를 사용하여 메커니즘 파손 가능성을 줄이고 피더 스위프 암의 움직임을 제어한다.

==== 벙커 사일로 ====

벙커 사일로는 콘크리트 벽으로 만들어진 참호 형태의 구조물이다. 트랙터와 로더를 사용하여 사료를 채우고 다진 후, 플라스틱 방수포로 덮어 밀봉한다. 내용물을 꺼낼 때도 트랙터와 로더를 사용한다. 건설 비용이 비교적 저렴하고 특히 대규모 작업에 적합하다는 장점이 있다.

==== 백 사일로 ====

백 사일로는 두꺼운 플라스틱 튜브 형태로, 일반적으로 지름은 약 2.44m에서 약 3.66m 정도이며 길이는 저장량에 따라 조절된다. 전용 기계를 사용하여 내용물을 압축하여 채우고 양 끝을 밀봉한다. 내용물을 꺼낼 때는 스키드 로더나 트랙터 로더를 사용하며, 사용된 백은 찢어서 폐기한다. 초기 자본 투자가 적게 들기 때문에, 일부 농가에서는 매년 사용하거나 성장 또는 수확 조건에 따라 추가 공간이 필요할 때 임시 방편으로 사용한다.

==== 저장탑 (Bin) ====

저장탑(Bin)^[1]은 일반적으로 사일로보다 높이가 낮으며, 시멘트나 곡물과 같이 건조한 물질을 보관하는 데 사용된다. 곡물은 저장 전에 곡물 건조기에서 건조되는 경우가 많다.^[2] 저장탑은 원형 또는 사각형 형태가 있지만, 원형이 내용물이 구석에 끼거나 굳는 현상이 적어 배출이 더 용이하다. 저장되는 물질(씨앗, 옥수수 알갱이 등)이 건조하기 때문에 사일로에 비해 구조적으로 가벼우며, 바닥에 설치된 곡물 하역기를 통해 더 쉽게 처리할 수 있다. 수확 후 건조를 용이하게 하기 위해 일부 곡물 저장탑에는 저장된 곡물 내로 공기 침투를 쉽게 하기 위한 속이 빈 천공 또는 스크린 처리된 중앙 샤프트가 포함되어 있다.

=== 특수 목적 사일로 구조 ===

• 시멘트 사일로: 시멘트나 플라이 애시(PFA) 같은 분말 재료를 저장하고 배출하는 데 사용된다. 낮은 높이의 이동식 사일로(용량 100ton~750ton)와 고정식 수직 시멘트 사일로(용량 200ton~800ton)가 있다. 낮은 높이의 사일로는 운송이 간단하며 현장에서 설치하기 쉽고, 일반적으로 디지털 디스플레이와 프린터가 있는 전자 계량 시스템을 갖추고 있어 배출량과 잔량을 제어하기 편리하다. 고정식 수직 사일로는 시멘트 또는 기타 분말 보관에 대한 낮은 유지 보수 옵션으로 간주되며, 빈 공급 배치 플랜트와 함께 사용할 수 있다.
• 모래 및 염화칼슘 사일로: 겨울철 도로 유지 보수를 위한 모래와 염화칼슘은 원추형 돔 모양(투명 트러스 지붕) 사일로에 보관된다. 이는 북아메리카, 즉 캐나다와 미국에서 더 흔하게 사용된다. 이 형태는 고체를 쌓을 때 형성되는 자연스러운 모양을 기반으로 한다.^[3] 돔은 원형 철근 콘크리트 기초 위에 설치된 싱글이 있는 조립식 목재 패널로 만들어진다. 열린 캐노피 입구는 프론트 엔드 로더가 쉽게 채우고 회수할 수 있도록 해준다. 이것들은 보통 주요 고속도로 또는 주요 간선 도로를 따라 위치한다.

• 플라스틱 사일로: 호퍼 바닥 탱크라고도 하며, 사출 성형, 회전 성형, 블로우 성형과 같은 다양한 공정을 통해 제작된다. 다양한 종류의 폴리에틸렌 플라스틱으로 만들어지며, 가볍고 축산 및 곡물 사업을 하는 농부들을 위한 소규모 저장에 적합하다. 가벼운 설계와 비용 효율적인 재료로 인해 플라스틱 사일로는 기존의 강철 저장조에 비해 훌륭한 대안이 된다. "곡물 부패와 해충에 취약하여 많은 농부들을 좌절시켰던"^[5] 천 사일로와 달리 플라스틱 사일로는 곡물을 신선하고 손상되지 않게 유지하여 더 안전하고 보안성이 뛰어나다. 고정형 호퍼 바닥 저장조 또는 이동형 팔레트 저장조로 설계할 수 있다.
• 천 사일로: 견고한 구조 프레임 내에 매달린 천 가방으로 구성된다. 폴리에스터 기반 직물은 가방 재료 제작에 자주 사용되며, 특히 직물 기공 크기에 주의를 기울인다. 사일로 천의 상단 부분은 사일로 충전 중에 통기 필터 역할을 하도록 설계되어 약간 더 큰 기공 크기로 제작되는 경우가 많다. 일부 설계에는 천 내부에 금속 실이 포함되어 있어 천 표면에서 접지까지 정전기 전도 경로를 제공한다. 천 재질 사일로의 프레임은 일반적으로 강철로 제작된다. 천 재질 사일로는 기존 사일로에 비해 상대적으로 저렴하여 매력적인 옵션이다. 그러나 천 재질 사일로가 입자상 또는 미립자 가연성 물질을 저장하는 데 사용되는 경우, 가연성 먼지 위험을 다루는 확립된 산업 합의 표준^[6]에 의해 규정된 기존 관행은 시스템에 대한 상당한 엔지니어링 분석 없이는 적용될 수 없다.
• 플렉시블 사일로: 분말 및 과립의 저장에 가장 다재다능하고 비용 효율적인 솔루션 중 하나이다. 질기고 무독성 직물인 트레비라 티슈(Trevira tissue)로 제작된 이 사일로는 입자 크기가 2마이크론까지 가능하며, 집진기 없이 공압으로 적재할 수 있다. 45도 직물 사일로 콘은 제품이 배출될 때 자유롭게 유연하게 움직여 설탕, 밀가루, 탄산칼슘 등과 같이 다루기 어려운 제품의 효율적인 흐름을 가능하게 하며, 배출 전환부에 장착된 작은 진동기의 도움을 최소한으로 받는다. 트레비라 티슈는 통기성이 있어 내부 벽에 결로가 생기는 것을 방지하며, 이는 제품의 덩어리짐과 굳어짐을 제거한다.
• 강성 사일로: 크기가 2m³에서 1000m³ 이상에 이르기까지 다양하며, 광범위한 응용 분야를 포괄하며 다양한 재료로 제작될 수 있다. 강성 사일로는 여러 개의 수직 칸막이를 갖추어 제품의 등급별로 구획할 수 있다.^[7]

4. 이용

저장탑(사일로)은 다양한 재료를 저장하는 데 사용되는 중요한 시설이다. 주로 농업 분야에서 곡물이나 사일리지(담근먹이) 형태의 사료를 보관하는 데 널리 쓰이지만, 시멘트, 석탄, 나무 조각, 플라스틱 과립 등 산업용 자재를 저장하는 데도 활용된다.^[1]

특히 낙농업이 활발하거나 곡창 지대인 지역에서 사일로를 흔히 볼 수 있다. 북유럽, 미국 오대호 연안, 캐나다, 호주, 일본 홋카이도 등이 대표적이다. 이들 지역의 시골 마을이나 대규모 농가에서는 종종 곡물 엘리베이터라고 불리는 여러 개의 사일로 단지를 운영한다. 이곳에서 주변 농가에서 수확한 곡물을 모아 보관하고, 필요에 따라 기차, 트럭, 바지선 등을 이용해 가공 공장이나 수출항으로 운송한다.

사일로의 종류에 따라 주로 저장하는 내용물과 이용 방식에 차이가 있다.

• 타워 사일로: 사일리지 저장에 주로 사용된다. 프랭클린 히람 킹이 발명했으며, 사일리지 자체 무게로 내용물이 잘 다져진다는 장점이 있다.
• 벙커 사일로: 콘크리트 벽으로 된 참호 형태로, 트랙터와 로더를 이용해 사일리지를 채우고 다진다. 비용이 저렴하여 대규모 작업에 적합하다.
• 백 사일로: 유연한 플라스틱 튜브 형태로, 필요에 따라 길이를 조절하여 사용할 수 있다. 초기 투자 비용이 적어 임시 저장 시설로 활용되기도 한다.
• 저장탑 (Bin): 사일로보다 높이가 낮으며, 곡물이나 시멘트 같은 건조한 분말 형태의 물질을 보관하는 데 주로 쓰인다. 곡물은 저장 전 곡물 건조기에서 건조되는 경우가 많다.^[2] 원형 구조는 내용물이 구석에 끼는 것을 방지하여 배출을 용이하게 한다.
• 시멘트 사일로: 시멘트나 플라이 애시(PFA) 같은 분말 재료를 저장하고 배출하는 데 특화되어 있다. 이동이 가능한 낮은 높이의 사일로(용량 100ton~750ton)와 고정식 수직 사일로(용량 200ton~800ton)가 있다. 이동식 사일로에는 배출량과 잔량을 확인할 수 있는 전자 계량 시스템이 장착되기도 한다.
• 모래 및 염화칼슘 사일로: thumb, 코펜하겐에서 채취한 27가지 종류의 돌, 모래, 자갈을 보관하고 있다.]] 겨울철 도로 제설 작업을 위한 모래와 염화칼슘을 보관하는 데 사용된다. 주로 원뿔형 돔 구조이며, 북아메리카(캐나다, 미국) 지역에서 흔히 볼 수 있다.^[3]
• 플라스틱 사일로: 폴리에틸렌 등 플라스틱으로 제작되어 가볍고 비용 효율적이다. 축산 농가나 곡물 농사에서 소규모 저장 용도로 사용되며, 곡물을 신선하게 보관하고 해충 피해를 줄이는 데 유리하다.^[5]

5. 역사

6. 안전

• 채우기 작업: 저장탑을 채울 때는 두 대의 트랙터를 매우 가깝게 주차하고 최고 출력으로 작동시키는 경우가 많다. 이때 작동 중인 PTO 샤프트 하나는 사일로 송풍기에, 다른 하나는 사료를 내리는 사료 왜건에 동력을 공급한다. 작업자는 회전하는 샤프트와 고속 컨베이어 벨트가 있는 위험한 환경에서 물질의 흐름을 확인하고 속도를 조절하며 장비를 계속 조작해야 한다. 준비 과정에는 언로더(하역기)를 저장탑 상단으로 끌어올리는 작업이 포함되는데, 언로더가 닿지 않는 바닥의 남은 사료는 직접 제거해야 한다. 이 과정에서 작업자는 수 톤 무게의 기계 바로 아래에서 작업하게 되며, 이 기계는 단지 가는 강철 케이블에 의존해 약 15.24m 이상 높이에 매달려 있는 상태라 추락 시 치명적인 사고로 이어질 수 있다.
• 하역 작업: 저장탑 하역 과정도 위험하다. 작업자는 윗문을 닫고 아랫문을 열기 위해 정기적으로 저장탑에 올라가야 하며, 하역기의 배출구를 옮겨야 한다. 사일리지 발효 과정에서 생성된 메탄 가스는 시간이 지나면서 저장탑 상부에 축적되어 산소를 밀어낸다. 작업자가 별다른 예방 조치 없이 저장탑 내부에 들어가면 메탄 가스나 산소 결핍으로 인해 질식하거나 의식을 잃을 수 있다.^[26] 따라서 저장탑 송풍기를 항상 연결해 두어 필요시 신선한 공기를 공급하거나, 전용 환기 팬을 이용해 작업 전 내부 공기를 환기시키는 조치가 필수적이다. 하역기가 막혔을 경우, 작업자는 저장탑에 올라가 하역기 위에 직접 서서 막힌 사일리지를 파내야 할 때가 있다. 이 과정에서 실수로 기계가 작동되면 심각한 사고로 이어질 수 있다.
• 곡물 매몰: 저장탑 바닥의 오거나 개구부를 통해 곡물을 하역할 때, 다른 작업자가 곡물 위에서 이동하며 곡물이 원활하게 흘러내리도록 돕는 경우가 있다. 이때 곡물 더미 내부가 불안정하게 무너지면서 작업자가 순식간에 곡물 속에 파묻히는 '곡물 매몰' 사고가 발생할 수 있다. 이는 저장탑 벽에 붙어 있던 큰 곡물 덩어리를 제거할 때도 발생 가능하며, 대부분 질식사로 이어진다.
• 분진 폭발: 저장탑 및 관련 설비에서는 분진 폭발의 위험도 존재한다. 곡물 먼지와 같이 미세한 입자가 공기 중에 부유하는 상태에서 정전기나 금속 마찰 등으로 인한 작은 불꽃이 발생하면 강력한 폭발로 이어질 수 있다. 이 폭발은 콘크리트 저장탑이나 인접 건물을 파괴할 정도의 위력을 가지며, 화재를 동반하는 경우가 많다.^[24]

• 브리징 (Bridging): 저장된 물질이 하부 배출구 위에서 서로 엉겨 붙어 아치 형태를 이루면서 아래로 내려오지 못하는 현상이다.
• 랫홀링 (Rat-holing): 물질이 저장탑 벽면에 달라붙어 중앙 부분만 내려오면서 마치 쥐구멍 같은 통로가 생기는 현상이다. 이는 저장 용량을 감소시키고 오래된 물질과 새 물질이 섞여 품질을 저하시킬 수 있다.

이 외에도 기초 구조의 파괴나 내부 압력에 의한 파괴 등 구조적인 문제로 인한 사고도 발생할 수 있다.^[24]

7. 사일로 아트

"사일로 아트(Silo art)"는 최근 호주에서 시작된 미술 운동으로, 다양한 주제를 담은 거대한 벽화 형식의 그림으로 사일로를 장식하는 것을 포함한다. 처음으로 장식된 사일로는 2015년 웨스턴오스트레일리아주 노섬에 있었다. 사례가 빠르게 증가하여, 2024년 현재 '''호주 사일로 아트 트레일'''은 60개 이상의 사이트를 포함한다.^[15][16] 2017년 빅토리아주 야리암비악 샤이어 의회는 "사일로 아트 트레일"이라는 용어에 대한 상표 등록을 추진했다. 14개의 사일로 아트 프로젝트를 지원했던 곡물 처리 회사 그레인코프(GrainCorp)는 이 용어가 "누구도 소유할 수 없고 지역 사회가 자유롭게 사용할 수 있어야 한다"고 주장하며 이 움직임에 반대했다.^[17] 이후 IP 오스트레일리아는 이 반대를 지지했다.^[18]

오래된 물탱크도 많은 지역 중심지에서 장식되었다.^[19][20]

멜버른에서는 2019년 크라이스트처치 모스크 테러 이후 전 세계로 퍼진 이미지인 무슬림 여성을 껴안는 뉴질랜드 총리 재신다 아던의 거대한 그림이 브런즈윅 교외의 약 22.86m 높이의 티닝 스트리트 사일로에 그려졌으며, 제작 비용 1.1만호주 달러는 크라우드 펀딩을 통해 하루 만에 모금되었다.^[21]

퀸즐랜드주 노스 버넷 지역의 몬토 타운은 호주에서 가장 북쪽에 있는 사일로 아트 설치물로 관광 지도에 이름을 올렸다. 이곳의 "세 개의 달" 사일로는 금광, 가축 몰이 및 드림타임 시대를 포함한 과거의 여러 이야기를 묘사한다. 또한 오래된 물탱크에도 벽화가 있다.^[22]

8. 기타

저장탑(사일로)은 원래 곡물의 부패를 막기 위해 기밀성이 뛰어나도록 만들어진다. 이러한 특징에서 유래하여, 조직 내 부서 간 정보 공유나 소통이 원활하지 않아 조직 운영의 효율성이 떨어지는 현상을 사일로 효과(Silo effect) 또는 사일로형 조직이라고 비유적으로 표현하기도 한다.^[27] 이렇게 조직이 각 부문별로 고립되는 현상을 사일로화라고 부른다.

참조

_[1] 웹사이트 GRAIN SYSTEMS INC. {{!}} Farm Grain Storage Bins http://www.grainsyst[...]
_[2] 웹사이트 What is a Grain Dryer? (With pictures) http://www.wisegeek.[...] 2023-06-25
_[3] 웹사이트 Storage Domes | Barrel Buildings | Dome Corporation of North America http://dome-corp-na.[...]
_[4] 웹사이트 buffervalley.com https://buffervalley[...]
_[5] 웹사이트 Buffer Valley Industries {{!}} Grain Bins {{!}} Farm Storage https://buffervalley[...] 2022-02-07
_[6] 문서 NFPA 654
_[7] 웹사이트 Flexible and Rigid Silo Storage Systems https://frescosystem[...]
_[8] 서적 Silage science and technology American Society of Agronomy, Inc.
_[9] 서적 History of Soybeans and Soyfoods in Canada (1831–2010) https://books.google[...] Soyinfo Center
_[10] 웹사이트 σιρός https://www.perseus.[...]
_[11] 문서 Granaries
_[12] 서적 Eric Sloane's An age of barns https://books.google[...] MBI Publishing Company
_[13] 서적 Lost Farms of McHenry County https://books.google[...] Arcadia Publishing
_[14] 뉴스 Drowned in corn: Grain bin deaths hit record https://www.chicagot[...] 2011-03-08
_[15] 웹사이트 Australia's Ultimate Road Trip https://www.australi[...] 2020-01-29
_[16] 웹사이트 South Australian silo art https://www.australi[...] 2024
_[17] 뉴스 'Silo art trail' trademark battle over who owns the right to use phrase https://www.abc.net.[...] Australian Broadcasting Corporation 2021-02-08
_[18] 웹사이트 Number 1846879 https://search.ipaus[...] Australian Government n.d.
_[19] 웹사이트 The Ultimate Guide To South Australia's Regional Silo Art (& More!) https://glamadelaide[...] 2018-05-03
_[20] 웹사이트 Australian Water Tower Art https://www.australi[...]
_[21] 뉴스 'Beacon of tolerance': Jacinda Ardern mural set for silo in Melbourne suburb https://www.abc.net.[...] Australian Broadcasting Corporation 2019-04-23
_[22] 뉴스 Queensland town of Monto using silo art to draw tourists and tell stories about its heritage https://www.abc.net.[...] Australian Broadcasting Corporation 2020-07-14
_[23] 서적 サイロ 三省堂
_[24] 간행물 サイロの設計 https://doi.org/10.1[...] 2020-05-26
_[25] 서적 ニッポン最古巡礼 新潮社
_[26] 웹사이트 サイロ作業の事故を防止しましょう http://www.pref.yama[...] 山口県畜産振興課ホームページ
_[27] 뉴스 サイロ（さいろ） https://www.itmedia.[...] 2006-09-30