지렁이 사육에 있어서 음식물쓰레기의 부숙정도와 분변토 혼합비의 영향 Investigation on optimal factors in regard to matureness degree of food waste and mixing rate of the casting in vermicomposting원문보기
전체 유기성폐기물 가운데 약 30%가량을 차지하는 음식물쓰레기는 높은 염분과 함수율로 인해 적정 처리 방안의 부재라는 상황에서 기존의 처리방법들에 비해 보다 환경친화적인 지렁이를 이용한 퇴비화 방안은 최근 들어 관심이 집중되고 있다. 그러나 지렁이 이용기술은 도입초기의 운영방법 및 기술이 현재에도 적용되고 있으며 자료부족과 경험부족으로 인해 효율성이 떨어진다고 볼 수 있다. 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 자원화 단계에서 높은 수분, 염분, 그리고 유기물 함량은 지렁이의 생육에 큰 저해 원인이 되는 것으로 알려지고 있으며, 이러한 영향을 최소화하기 위하여 전처리 단계에서 가능한 한 수분의 양을 줄이고 유기물을 1차적으로 분해하여 이용하도록 유도하고 있다. 본 연구에서는 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 자원화에 있어 음식물쓰레기의 염분농도와 급이되는 음식물쓰레기의 부숙정도 그리고 혼합비에 따른 지렁이의 영향정도를 관찰하기 위하여 실시되었다. 실험 결과, 지렁이 생육과 관련된 최적의 함수율은 약 55%로 한계 염분 농도는 0.5%로 조사되었다. 음식물쓰레기의 높은 염분농도와 유기물 분해에 따른 발열 및 유기산 생성등의 부하를 줄이기 위한 분변토와의 혼합은 필수적 이었으며, 유기물 감량이 목적인 부숙과정은 결과적으로 음식물쓰레기의 염분농도를 증가 시키는 것으로 조사되었다. 따라서 가급적 부숙과정은 피하고 분변토와의 적절한 혼합을 통한 유기물감량이 요구되며, 결과적으로 음식물쓰레기와 분변토와의 혼합비는 모든 조건등을 고려했을 때 부숙되지 않은 음식물쓰레기와 분변토와의 3:7 혼합비가 가장 적절하다고 사료된다.
전체 유기성폐기물 가운데 약 30%가량을 차지하는 음식물쓰레기는 높은 염분과 함수율로 인해 적정 처리 방안의 부재라는 상황에서 기존의 처리방법들에 비해 보다 환경친화적인 지렁이를 이용한 퇴비화 방안은 최근 들어 관심이 집중되고 있다. 그러나 지렁이 이용기술은 도입초기의 운영방법 및 기술이 현재에도 적용되고 있으며 자료부족과 경험부족으로 인해 효율성이 떨어진다고 볼 수 있다. 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 자원화 단계에서 높은 수분, 염분, 그리고 유기물 함량은 지렁이의 생육에 큰 저해 원인이 되는 것으로 알려지고 있으며, 이러한 영향을 최소화하기 위하여 전처리 단계에서 가능한 한 수분의 양을 줄이고 유기물을 1차적으로 분해하여 이용하도록 유도하고 있다. 본 연구에서는 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 자원화에 있어 음식물쓰레기의 염분농도와 급이되는 음식물쓰레기의 부숙정도 그리고 혼합비에 따른 지렁이의 영향정도를 관찰하기 위하여 실시되었다. 실험 결과, 지렁이 생육과 관련된 최적의 함수율은 약 55%로 한계 염분 농도는 0.5%로 조사되었다. 음식물쓰레기의 높은 염분농도와 유기물 분해에 따른 발열 및 유기산 생성등의 부하를 줄이기 위한 분변토와의 혼합은 필수적 이었으며, 유기물 감량이 목적인 부숙과정은 결과적으로 음식물쓰레기의 염분농도를 증가 시키는 것으로 조사되었다. 따라서 가급적 부숙과정은 피하고 분변토와의 적절한 혼합을 통한 유기물감량이 요구되며, 결과적으로 음식물쓰레기와 분변토와의 혼합비는 모든 조건등을 고려했을 때 부숙되지 않은 음식물쓰레기와 분변토와의 3:7 혼합비가 가장 적절하다고 사료된다.
For disposal food wastes which is about 30% portion of tatal organic wastes, vermicomposting is more environmental-friendly treatment than lanfill, incineration, etc. Recently, the interest has been increasing but there are many problems on management of vermicopmposting in field especially. This st...
For disposal food wastes which is about 30% portion of tatal organic wastes, vermicomposting is more environmental-friendly treatment than lanfill, incineration, etc. Recently, the interest has been increasing but there are many problems on management of vermicopmposting in field especially. This study was conducted to investigate an optimal factors, which are limit NaCl conc., the mixing rate of food wastes and casting for growth of an earthworm related to efficient vermicomposting. The limit conc. of NaCl was 0.5% and in case of feeding food wastes to earthworms as a prey only, most earthworms were dead in a few hours due to excessive degradation of organic materials and high NaCl conc. However as feeding with the casting of proper mixing rate(3:7), most earthworms were survived until finishing composting. It was investigated the increaser degree of matureness of food wastes, the higher conc. of NaCl, therefore for efficient vermicomposting, it seemed proper mixing rate of food wastes and the casting is better than matureness of food wastes. and the most suitable mixing rate was 3:7 food wastes and the casting.
For disposal food wastes which is about 30% portion of tatal organic wastes, vermicomposting is more environmental-friendly treatment than lanfill, incineration, etc. Recently, the interest has been increasing but there are many problems on management of vermicopmposting in field especially. This study was conducted to investigate an optimal factors, which are limit NaCl conc., the mixing rate of food wastes and casting for growth of an earthworm related to efficient vermicomposting. The limit conc. of NaCl was 0.5% and in case of feeding food wastes to earthworms as a prey only, most earthworms were dead in a few hours due to excessive degradation of organic materials and high NaCl conc. However as feeding with the casting of proper mixing rate(3:7), most earthworms were survived until finishing composting. It was investigated the increaser degree of matureness of food wastes, the higher conc. of NaCl, therefore for efficient vermicomposting, it seemed proper mixing rate of food wastes and the casting is better than matureness of food wastes. and the most suitable mixing rate was 3:7 food wastes and the casting.
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문제 정의
두 번째 실험은 탈수과정을 거친 음식물쓰레기와 그렇지 않은 음식물쓰레기를 각 부숙단계(초기, 5일, 10일, 15일)에 따라 분변토와의 각기 다른 비율로 혼합하였을 때 염분농도의 변화 정도를 알아보는 것이 그 목적이었다.
본 실험은 부숙정도가 다른 음식물쓰레기를 지렁이에게 단독으로 급이 하였을 때와 분변토와 각각의 무게 비로(1:9, 3:7, 5:5) 완전 혼합하여 지렁이에게 급이 하였을 경우, 두 실험간의 지렁이 사멸수를 비교 관찰함으로서 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 퇴비화에 있어 분변토 혼합의 필요성을 검토하였으며, 음식물쓰레기의 부숙정도가 지렁이의 생육에 얼마만큼의 영향을 미치는지를 알아보기 위해 진행되었다.
본 실험은 탈수과정을 거친 음식물쓰레기(S시)와 그렇지 않은 음식물쓰레기(Y시)의 부숙정도가 지렁이의 생육에 끼치는 영향을 알아보기 위한 것으로, 각각의 음식물쓰레기 시료는 분변토와 2:8, 3:7, 4:6으로 혼합되어 지렁이에게 급이 되었다.
본 연구는 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 퇴비화에 있어서 지렁이 생육의 최적의 함수율과 한계 염분농도, 그리고 음식물쓰레기의 부숙정도와 분변 토와의 적절한 혼합비 연구를 통해 지렁이 퇴비화의 최적 인자를 도출하는 것에 그 목적을 두었다.
실험은 분변토내에서 지렁이가 살아갈 수 있는데 제한이 되는 염분농도의 한계치 측정이 그 목적이었다.
이에 지렁이를 이용하여 음식물쓰레기를 퇴비화 함에 있어 음식물 쓰레기의 함수율과 염분농도 그리고 부숙 정도와 분변토와의 혼합비에 따른 처리 효율성의 고, 저를 검토하고 최적 조건을 도출해내기 위해 본 연구가 진행되었다.
제안 방법
실험 조건은 앞선 실험을 통해 지렁이 생육과 관련된 최적 함수율이 약 50%전후였지만, 수분 감소를 고려하여 초기 함수율은 55%로 조정하였다. 또한 기존의 분변토가 가지고 있는 염분농도인 0.3~0.4%에 추가로 NaCl를 가하여 최대 0.9%까지 염분농도에 변화를 주어 실험 기간(11일) 중 반응기 내의 지렁이 생존수를 측정하였다.
모든 실험은 Growth Chamber에서 이루어 졌으며 외부 생육조건은 온도 20℃, 습도 70%, 밤과 낮의 주기는 12시간으로 하였다.
본 실험은 약 2주 동안 각 반응기의 함수율 변화에 따른 지렁이의 생육 상태를 육안으로 관찰한 실험으로, 그 판정 기준은 지렁이의 표면에 윤기가 흐르는 정도와 지렁이의 움직임, 그리고 반응기 내의 지렁이 사멸수 등이었다. [Table 1]과 [Fig.
본 실험은 음식물쓰레기와 분변토를 혼합하지 않고 4단계의 부숙된(초기, 5일, 10일, 15일) 음식물쓰레기만을 단독으로 지렁이에게 급이 하였을때 지렁이의 생존 개체수 변화가 측정되었으며, 본 실험에 급이된 음식물쓰레기의 함수율은 전혀 제거 되지 않았다. 약 6일 동안의 실험 결과를 [Fig.
실험은 각 음식물쓰레기 자원화 시설에서 탈수과정을 거친 시료와(S시) 그렇지 않은 시료를(Y시) 분변토와 각기 다른 비율로 혼합하였을 때 염분농도를 측정한 것으로, 그 결과를 [Fig. 3]과 [Fig. 4]에 나타냈다.
실험은 두 단계로 분류하여 진행하였으며, 첫 번째 실험은 지렁이의 생육에 있어서 한계 염분농도를 알아보기 위한 실험으로 일정량의 분변토(약 1.2kg)에 염분농도의 변화만 주었으며, 기존의 분변토 염분농도를(0.3%) 고려하여 0.4%에서 0.9%까지 NaCl을 0.1% 간격으로 조정하여 전체 6단계로 염분농도를 다르게 하였다. 약 1주일간의 실험기간 사육상내의 지렁이 생존 개체수가 측정되었다.
용기안에 투입된 분변토의 양은 1.2㎏이며, 붉은 지렁이는 각각 20마리씩 투입하였다.
음식물쓰레기 단독 급이 실험은 약 1주간 진행되었고, 분변토와 혼합 급이 실험은 약 2주간 진행되었다. 실험 기간 중 시간에 따른 지렁이의 사멸 개체수가 측정되었다.
지렁이 사육상은 가로×세로×높이(20㎝×15㎝×15㎝)인 합성수지로 제작되었으며, 통풍이 잘 이루어지도록 상부에 정사각형의(10㎝×10㎝)구멍을 뚫고 고운 망사로 정사각형의 구멍을 덮은 형태로 제작하였다.
대상 데이터
부숙된 음식물쓰레기는 S시와 Y시에 위치한 지렁이 퇴비화 시설에서 각 부숙단계에 따라(초기, 5일, 10일, 15일) 분류, 채취하였으며, 분변토는 Y시에 위치한 지렁이 퇴비화 시설 채취하였다. 실험에 사용된 지렁이는 서울의 N 지렁이 퇴비화 시설에서 채취하여, 스티로폼 용기 안에 분변토와 같이 넣어 그늘진 곳에 보관하였다.
부숙된 음식물쓰레기는 S시와 Y시에 위치한 지렁이 퇴비화 시설에서 각 부숙단계에 따라(초기, 5일, 10일, 15일) 분류, 채취하였으며, 분변토는 Y시에 위치한 지렁이 퇴비화 시설 채취하였다. 실험에 사용된 지렁이는 서울의 N 지렁이 퇴비화 시설에서 채취하여, 스티로폼 용기 안에 분변토와 같이 넣어 그늘진 곳에 보관하였다.
성능/효과
6]에서는 최종적으로 9마리의 지렁이가 사멸된 것에 반해, 15일간 부숙된 음식물쓰레기에서는 모든 지렁이의 사멸이 관찰 되었으며, S시의 3:7 혼합비 결과는 부숙 안된 음식물쓰레기와 15일간 부숙된 음식물쓰레기에서의 지렁이 사멸수는 각각 1마리와 10마리로 나타났다. 4:6의 혼합비는 당연한 결과로 이보다 더 많은 지렁이의 사멸이 관찰 되었으며, 2:8의 혼합비에서는 가장 적은 지렁이의 사멸이 관찰 되었다. 따라서 음식물쓰레기와 분변토와의 혼합비에 있어서 3:7과 2:8의 혼합비가 가장 좋은 것으로 나타났지만, 두 혼합비에서의 지렁이 사멸 개체수는 큰 차이가 없었기 때문에 음식물쓰레기 처리개념을 고려한다면 보다 많은 량의 음식물쓰레기가 급이 되는 3:7혼합비가 지렁이 퇴비화에 있어 최적이라고 판단된다.
결과적으로, 지렁이의 생육에 있어서 한계 염분 농도가 0.5%내외라는 점을 고려한다면, 음식물쓰레기를 이용한 지렁이 퇴비화에 있어서 전처리 단계 가운데 하나인 탈수는 반드시 수행되어져야 할 것이다.
음식물쓰레기와 분변토의 혼합비는 지렁이 생육과 관련되어 세단계의 비율(2:8, 3:7, 4:6) 가운데 2:8이 가장 좋은 것으로 나타났지만, 음식물쓰레기 처리 개념에서 본다면 적절한 비율은 아니라고 판단된다. 따라서 부숙정도와 탈수유무등 모든 조건 등을 고려했을 때, 부숙되지 않고 탈수처리 된 음식물쓰레기와 분변토의 3:7혼합비가 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 퇴비화에 있어 가장 적절한 혼합비라고 결론내릴 수 있다.
4:6의 혼합비는 당연한 결과로 이보다 더 많은 지렁이의 사멸이 관찰 되었으며, 2:8의 혼합비에서는 가장 적은 지렁이의 사멸이 관찰 되었다. 따라서 음식물쓰레기와 분변토와의 혼합비에 있어서 3:7과 2:8의 혼합비가 가장 좋은 것으로 나타났지만, 두 혼합비에서의 지렁이 사멸 개체수는 큰 차이가 없었기 때문에 음식물쓰레기 처리개념을 고려한다면 보다 많은 량의 음식물쓰레기가 급이 되는 3:7혼합비가 지렁이 퇴비화에 있어 최적이라고 판단된다.
끝으로 지렁이 먹이로 급이 되는 원료에 유기물 함량이 높을 경우, 분변토내에서 분해되는 유기물은 발열 및 각 종 유기산 생성으로 지렁이의 생육에 저해를 가져온다고 알려진다. 따라서 이러한 유기물 감량을 목적으로 하는 부숙과정은 지렁이 퇴비화 시설에서 일반적이라 할 수 있지만, 음식물쓰레기의 부숙은 그 정도가 증가할수록 부피 감량에 따른 염분의 농축이 일어나며, 결과적으로 단위 부피당 지렁이에게 급이 되는 음식물쓰레기의 염분 농도가 증가하는 것으로 조사되었다.
5%이상의 조건에서는 실험 하루 만에 지렁이 사멸이 관찰 되었으며, 그 농도가 증가할수록 지렁이 사멸은 매우 빠른 속도로 진행되었다. 반면 0.5%이하의 농도에서는 지렁이 사멸과 관련된 그래프 변화는 비교적 안정적인 것으로 나타났다.
반면에 함수율 50%와 55%에서는 실험 초기 지렁이의 활동성은 약간 높은 수분으로 인해 초기에는 다소 미약하였지만, 시간에 따른 함수율 감소로 인해 함수율 45%에서 보였던 것과 같은 활발한 움직임이 관찰되었다.
8]는 10일간 부숙된 음식물쓰레기가 시료로 사용된 실험 결과이다. 본 실험결과는 앞선 실험 결과들의 지렁이 사멸 개체수 변화와 비슷한 경향이 관찰 되며, 실험 종결 시점에서의 전체 사멸 수를 비교 한다면, 각각의 혼합비에서 5일간 부숙되었던 실험결과보다는 더 많은 지렁이가 사멸된 것으로 나타났다.
본 실험은 지렁이가 살아갈 수 있는 최적의 함수율을 알아보기 위한 실험으로 함수율은 20%에서 70%까지 5%간격으로 전체 11단계가 조정되었으며, 약 2주간의 실험 기간 중 시간에 따른 각 사육상 내의 지렁이의 생존 개체수와 생육 상태등이 관찰 되었다.
실험 결과, Y시 음식물쓰레기와 분변토의 4;6의 혼합비에서는 약 일주일 만에 거의 모든 지렁이가 사멸한 반면, 실험 종결시점에 S시 음식물쓰레기가 시료로 사용된 실험에서는 7마리만이 사멸하였다. 또한 3:7의 혼합비에서 Y시는 절반가량인 9마리가 사멸되었지만, S시는 단 3마리만의 지렁이가 사멸 하였다.
실험 결과는 초기 45%의 함수율에서 지렁이의 생육상태가 가장 좋은 것으로 관찰 되었으며, 실험중기(7일 후)까지 지렁이 외관의 윤기와 움직임의 정도는 초기상태와 비교하여 별다른 차이가 없을 만큼 매우 양호한 것으로 관찰 되었다. 그러나 시간이 지나면서 지렁이의 활동성감소가 약간씩 관찰 되었는데, 이는 실험이 진행되면서 증발되는 미량의 수분에 의해 반응기 내의 함수율 감소에 따른 결과로 보여 진다.
실험결과는 부숙정도에 상관없이 실험 하루 만에 사육상내의 모든 지렁이가 사멸되었으며, 대부분 지렁이는 형체를 알아 볼 수 없을 정도로 부패되는 현상을 보였다.
위의 결과를 토대로 본다면, 지렁이가 활동하는데 가장 적합한 수분함량은 약 45%~55%정도 인 것으로 사료되지만 이 결과는 단순히 분변토 내의 그 어떤 인자도 고려하지 않은 채 진행 된 실험이기 때문에, 지렁이의 먹이로 급이되는 원료나, 토양상태, 또는 온도에 따라 그 차이는 약간 있을 것으로 사료된다.
이러한 사실에 기반하여 음식물쓰레기의 탈수 유무에 따른 염분농도 측정 실험에서는 탈수과정을 거친 음식물쓰레기와 그렇지 않은 음식물쓰레기의 염분농도는 부숙정도를 고려하지 않은 3:7의 혼합 비를 비교 했을 때 0.2가량의 염분농도차이를 보였다.
이미 각종 문헌을 통해서 분변토 내에서 지렁이가 살아갈 수 있는 최적의 함수율은 70%내외로 알려지고 있지만, 실제 실험실내에서 실험을 통해 얻은 결론은 약 55% 정도의 함수율이 최적인 것으로 조사되었며, 그 이상의 함수율 조건에선 분변토 내의 산소 부족으로 인해 실험 2~3일 만에 지렁이의 사멸이 관찰 되었다.
지렁이에게 있어 한계 염분농도를 알아본 실험에서는 0.4%에서 0.9%의 범위 가운데 0.5%이상의 조건에서는 실험 하루 만에 지렁이 사멸이 관찰 되었으며, 그 농도가 증가할수록 지렁이 사멸은 매우 빠른 속도로 진행되었다. 반면 0.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지렁이를 이용한 음식물쓰레기 자원화 단계에서 지렁이의 생육에 큰 저해 원인이 되는 것은 무엇인가?
그러나 지렁이 이용기술은 도입초기의 운영방법 및 기술이 현재에도 적용되고 있으며 자료부족과 경험부족으로 인해 효율성이 떨어진다고 볼 수 있다. 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 자원화 단계에서 높은 수분, 염분, 그리고 유기물 함량은 지렁이의 생육에 큰 저해 원인이 되는 것으로 알려지고 있으며, 이러한 영향을 최소화하기 위하여 전처리 단계에서 가능한 한 수분의 양을 줄이고 유기물을 1차적으로 분해하여 이용하도록 유도하고 있다. 본 연구에서는 지렁이를 이용한 음식물쓰레기 자원화에 있어 음식물쓰레기의 염분농도와 급이되는 음식물쓰레기의 부숙정도 그리고 혼합비에 따른 지렁이의 영향정도를 관찰하기 위하여 실시되었다.
음식물쓰레기의 높은 염분농도와 유기물 분해에 따른 발열 및 유기산 생성등의 부하를 줄이기 위한 필수적인 방법은 무엇인가?
5%로 조사되었다. 음식물쓰레기의 높은 염분농도와 유기물 분해에 따른 발열 및 유기산 생성등의 부하를 줄이기 위한 분변토와의 혼합은 필수적 이었으며, 유기물 감량이 목적인 부숙과정은 결과적으로 음식물쓰레기의 염분농도를 증가 시키는 것으로 조사되었다. 따라서 가급적 부숙과정은 피하고 분변토와의 적절한 혼합을 통한 유기물감량이 요구되며, 결과적으로 음식물쓰레기와 분변토와의 혼합비는 모든 조건등을 고려했을 때 부숙되지 않은 음식물쓰레기와 분변토와의 3:7 혼합비가 가장 적절하다고 사료된다.
국내에서의 지렁이 이용기술이 오래 지속되지 못한 이유는 무엇인가?
국내에서의 지렁이 이용기술은 1970년 말 지렁이 양식을 목적으로 일본으로부터 도입된 것이 그 시발이었다. 하지만 이는 환경적 측면을 전혀 고려하지 않은 단순한 하나의 양식사업의 일환이었다고 볼 수 있으며, 이마저 전국적으로 과도한 지렁이 사업 장려 등이 사회적 문제로 까지 대두되면서 최초의 지렁이 사육 사업은 그다지 오래 지속되지 않았다. 하지만 지렁이를 이용한 처리 기술의 꽤 오랜 역사를 가지고 있는 미국, 캐나다, 호주 등의 국가에서는 이미 각 가정에서 지렁이퇴비화를 통하여 발생되는 음식물쓰레기를 최소화함과 동시에 이를 통한 상업적 움직임까지 활발하게 이루어진 실정이었기에, 1990년대부터 국내에서도 환경적 측면에서의 지렁이 연구가 본격적으로 시작되었다.
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