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문제 정의
- 본 연구는 골프장에서 발생되는 잔디예초물을 농업적인 유기자원으로 재활용하기 위하여 잔디의 종류에 따른 퇴비화 과정 중 이화학성을 조사하여 부숙도를 평가하였다. 현재 잔디예초물은 유기성폐자원으로 유기비료 재원으로서의 가치가 높은데도 불구하고 현행법규상 사업장 폐기물로 분리되어 처리에 어려움이 있으며 잔디예초물 퇴비화와 사용관리방안 등에 대해 뒷받침할 만한 자료가 미흡한 현실이다.
- 본 연구는 CB, KB, KL과 축분(계분), 탈지강을 혼합하여 강제송풍에 의한 정체식으로 퇴비화를 실시하여 골프장 잔디예초물의 종류에 따른 퇴비화 과정 중 시기별 이화학적인 특성을 조사, 부숙도를 평가 하였다. 이로써 골프장 폐기물인 잔디예초물을 재활용화 하여 자원의 효율적 이용과 폐기물의 발생을 억제할 것이며 잔디예초물의 종류별 퇴비화 가능성 조사, 잔디예초물 퇴비의 품질을 KSC와 비교하여 퇴비로서의 적합성 판단, 잔디예초물 퇴비의 친환경 농자재로 활용하여 친환경농업에 기여, 잔디예초물 재활용 연구의 기초자료로 활용하여 정부의 친환경적농업정책에 기여하고 농가 소득증대와 토양환경개선 등 유기농업을 발전시키고자 하는 방안으로 수행 하였다.
제안 방법
- Pilot 퇴비화 장치의 공기는 강제 송풍방식으로 10 L/min/m3 내외의 풍량으로 1회씩 송풍하였으며, 1일 10분간 실시하였다. 본부숙의 완료 시점은 퇴비화의 뒤집기를 하여도 온도 변화가 더 이상 일어나지 않는 시기로 결정하였으며, 그 기간인 약 30일의 퇴비화기간 동안의 뒤집기 횟수는 수작업을 통해 총 3번 수행하였다.
- 현재 잔디예초물은 유기성폐자원으로 유기비료 재원으로서의 가치가 높은데도 불구하고 현행법규상 사업장 폐기물로 분리되어 처리에 어려움이 있으며 잔디예초물 퇴비화와 사용관리방안 등에 대해 뒷받침할 만한 자료가 미흡한 현실이다. 따라서 잔디의 종류에 따른 퇴비화 과정을 약 30일간 호기적정체식퇴비화장치에 진행하면서 시료를 채취하여 이화학성을 분석하여 부숙도를 평가하였고 이에 대한 연구결과를 요략하면 다음과 같다.
- 본 실험은 잔디예초물을 이용한 퇴비화를 위하여 강제송풍정체식 시설(Aerated static pile, ASP)을 통하여 수행되었다. 본 시험에서 사용된 Aerated Static Pile(ASP) system으로 정체식 시설의 규모는 각 처리구당 약 1.
- 본 연구는 CB, KB, KL과 축분(계분), 탈지강을 혼합하여 강제송풍에 의한 정체식으로 퇴비화를 실시하여 골프장 잔디예초물의 종류에 따른 퇴비화 과정 중 시기별 이화학적인 특성을 조사, 부숙도를 평가 하였다. 이로써 골프장 폐기물인 잔디예초물을 재활용화 하여 자원의 효율적 이용과 폐기물의 발생을 억제할 것이며 잔디예초물의 종류별 퇴비화 가능성 조사, 잔디예초물 퇴비의 품질을 KSC와 비교하여 퇴비로서의 적합성 판단, 잔디예초물 퇴비의 친환경 농자재로 활용하여 친환경농업에 기여, 잔디예초물 재활용 연구의 기초자료로 활용하여 정부의 친환경적농업정책에 기여하고 농가 소득증대와 토양환경개선 등 유기농업을 발전시키고자 하는 방안으로 수행 하였다.
- 내외의 풍량으로 1회씩 송풍하였으며, 1일 10분간 실시하였다. 본부숙의 완료 시점은 퇴비화의 뒤집기를 하여도 온도 변화가 더 이상 일어나지 않는 시기로 결정하였으며, 그 기간인 약 30일의 퇴비화기간 동안의 뒤집기 횟수는 수작업을 통해 총 3번 수행하였다. 그리고 그 이후는 정치해 놓고 후숙발효를 시켰다.
- 수분함량은 시료를 105℃의 dry oven에서 12시간을 건조한 후 방냉하여 감량으로 수분함량을 산출하였으며 퇴비 부숙도를 평가하기 위한 방법으로 식물독성시험을 수행하였고, 이는 풍건된 시료와 증류수를 1 : 25(w/v)으로 혼합한 후 환류냉각장치를 이용하여 70℃에서 2시간 환류추출한 다음 여과지(Whatman No. 42)를 이용하여 여과하였다. 이렇게 여과된 여액을 9㎝ 여과지(Whatman No.
- 파종 후 5일 뒤에 발아상태와 뿌리길이를 측정하였다. 실험은 3반복으로 실시하여 G.I.(Germination Index)을 구하였다.
- 화학성 분석은 농촌진흥청의 토양화학분석법에 의거하여 총탄소(T-C)는 dry-ash법, 총질소(T-N)는 Kjeldahl법, 양이온치환능력(CEC)은 1N-NH4OAc법을 이용하였고, pH, EC는 1 : 10법을 이용하여 측정하였다. 중금속 및 무기성분(K, Ca, Mg, P)은 HClO4로 분해한 후 Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES)와 Atomic Absorption Spectrophotometer(AA)로 측정하였다.
- 퇴비화 과정 중 시료채취는 퇴비화 개시일을 1일 째로 간주하여 1, 3, 5, 7, 8, 10, 20, 21, 30일째 등 총 9회에 걸쳐 실시하였으며, 퇴비더미의 30~35cm 깊이의 4지점에서 시료를 일정량씩 취하여 혼합하였다. 채취된 시료는 직사광선이 차단된 공간에서 풍건한 다음 2mm 체로 조제한 후 이화학성 분석을 위하여 사용되었고, 잔여 시료는 -4℃의 냉동실에서 보관하였다.
- 퇴비화 기간 중 퇴비더미의 온도 측정은 Digital thermometer (HY-550)를 이용하였으며, 시료채취지점은 가로선상의 3곳에서 표면으로부터 5, 25, 50cm 깊이의 온도를 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- 퇴비화 처리에 사용된 잔디예초물의 초종은 Creeping Bentgrass(CB), Kentucky Blue grass(KB), Korean Lawngrass(KL)이며 처리구는 잔디예초물 초종별로 CB, KB, KL의 세 처리구로 선정하였다. CB(유성 CC), KB(캐슬파인 CC), KL(안양 CC)을 각 골프장의 협조아래 채취하여 수급하였으며, 보조재료로 쓰인 발효건계분은 부산광역시 남구의 (주)유청사랑비료 제품을 사용하였고 탈지강은 충남 연기군의 (주)세림현미 제품을 이용하였다.
- 2)를 깔은 직경 9cm petridish에 5㎖를 넣고 배추종자를 10개씩 파종하였다. 파종 후 5일 뒤에 발아상태와 뿌리길이를 측정하였다. 실험은 3반복으로 실시하여 G.
대상 데이터
- 퇴비화 처리에 사용된 잔디예초물의 초종은 Creeping Bentgrass(CB), Kentucky Blue grass(KB), Korean Lawngrass(KL)이며 처리구는 잔디예초물 초종별로 CB, KB, KL의 세 처리구로 선정하였다. CB(유성 CC), KB(캐슬파인 CC), KL(안양 CC)을 각 골프장의 협조아래 채취하여 수급하였으며, 보조재료로 쓰인 발효건계분은 부산광역시 남구의 (주)유청사랑비료 제품을 사용하였고 탈지강은 충남 연기군의 (주)세림현미 제품을 이용하였다. 잔디초종별 예초물의 성분분석 시료는 70℃에서 24시간 동안 건조시켜 조제하여 이용하였으며, [Table 1]은 잔디, 탈지강 및 발효건계분을 분석한 결과이다.
- 본 실험은 잔디예초물을 이용한 퇴비화를 위하여 강제송풍정체식 시설(Aerated static pile, ASP)을 통하여 수행되었다. 본 시험에서 사용된 Aerated Static Pile(ASP) system으로 정체식 시설의 규모는 각 처리구당 약 1.2m3(1.0m×1.2m×1.0m)이며 Pile의 바닥은 구멍이 뚫린 PVC 파이프(Ø; 75mm)를 설치하였고, 그 파이프 위에는 균일한 송풍을 위하여 약 10cm 두께의 자갈을 깔았다.
- 퇴비화 과정 중 시료채취는 퇴비화 개시일을 1일 째로 간주하여 1, 3, 5, 7, 8, 10, 20, 21, 30일째 등 총 9회에 걸쳐 실시하였으며, 퇴비더미의 30~35cm 깊이의 4지점에서 시료를 일정량씩 취하여 혼합하였다. 채취된 시료는 직사광선이 차단된 공간에서 풍건한 다음 2mm 체로 조제한 후 이화학성 분석을 위하여 사용되었고, 잔여 시료는 -4℃의 냉동실에서 보관하였다.
- 퇴비화에 사용된 퇴비 원료의 배합은 잔디예초물(CB, KB, KL) 80%, 발효건계분 10%, 탈지강을 10% 사용하였다.
이론/모형
- 화학성 분석은 농촌진흥청의 토양화학분석법에 의거하여 총탄소(T-C)는 dry-ash법, 총질소(T-N)는 Kjeldahl법, 양이온치환능력(CEC)은 1N-NH4OAc법을 이용하였고, pH, EC는 1 : 10법을 이용하여 측정하였다. 중금속 및 무기성분(K, Ca, Mg, P)은 HClO4로 분해한 후 Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES)와 Atomic Absorption Spectrophotometer(AA)로 측정하였다.
성능/효과
- (1) Creeping bentgrass, Kentucky blue grass, Korean lawngrass 예초물을 퇴비화시킨 CB, KB, KL 처리구 모두 퇴비화 기간 동안 온도가 초기부터 급격히 상승하기 시작하여 5일 정도에 60℃이상으로 증가하여 60℃~70℃의 고온기를 유지하였으며 7일째와 20일째에는 뒤집기 후 급격히 감소하는 경향을 보였다. 또 30일 전후하여 내부온도가 감소하였지만 퇴비가 더 안정화되기 위해서는 후숙 기간이 필요하다고 판단된다.
- (2) pH는 모든 처리구에서 초기에는 감소를 하다가 퇴비화 3일째 급격히 증가하고 10일~20일 사이에는 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 20일 이후에는 다시 증가하여 최종적으로는 약알칼리성에서 안정화되었다.
- (3) 퇴비화 과정 중 총탄소 함량은 감소하였으며 부피의 감소에 따른 용적밀도를 기준으로 계산되어진 총질소는 증가하는 결과를 보였다. C/N율은 초기와 최종C/N율의 비의 값이 CB, KB, KL 처리구가 각각 0.
- (4) 퇴비화의 부숙도 판정을 위한 원형여지크로마토그래피에서도 완숙은 아니지만 부숙이 진행된 것을 확인할 수 있었고 식물독성실험에서 상추의 G.I값은 65.2~78.3으로 퇴비로 사용가능한 범위이나 완숙퇴비로 판단하기는 어렵다고 판단되며 염에 강한 배추의 경우 G.I값이 77.7~98.7로 완숙에 가까운 수치를 나타내었다.
- 온도가 상승한 것은 고온성미생물들의 번식으로 퇴비의 긴 사슬의 유기물질들을 분해하는 과정 중 에서 열이 발생한 것이다. 20일 이후로는 온도가 하강하였는데 강제송풍에 의한 차가운 공기공급이 미생물의 대사 작용으로 생긴 열을 발산 시키고 퇴비화 거의 다 되어 미생물의 작용이 줄어들어 온도가 감소한 원인으로 판단되며 처리구별로 살펴보면, KL처리구가 가장 높은 온도를 유지하였으며, KB와 CB 처리구는 약간 낮은 온도 상승을 보였다. 이는 잔디예초물의 입자크기에 따른 공극율의 차이 때문인 것으로 판단된다.
- 6]에서 보는 바와 같이 퇴비화 과정 중 질소는 초기에 감소하다가 증가하는 것은 유기물의 무기물화로 조기의 비중에서의 함량보다 분해를 통한 비중의 증가와 함께 휘발성물질이 감소하기 때문이며 질소 증가와 탄소의 감소는 밀접한 관계를 가지고 있다. KB의 질소 함량을 보면 질소함량변화는 있었지만 최종 함량은 큰 차이가 없었고, CB, KL은 질소 함량이 증가하는 경향을 보였다.
- 그리고 퇴비의 염분함량은 0.3~0.6%로 1% 미만으로 공정규격에 적합하게 검출되었으며, 퇴비의 중금속 함량은 유해성분 규제기준에 미치지 못하는 안전한 수준이었다. 따라서 객관적으로 판단할 때 잔디예초물을 이용한 퇴비화 시료는 부산물 비료 퇴비의 공정규격에 적합하였다.
- 62를 나타내었다. 또 유기물이 부숙되어 나타나는 변화로 양이온치환용량(CEC)이 모든 처리구에서 증가하는 경향을 나타내었다.
- 모든 처리구에서는 유기물이 분해하면서 유리되는 이온들의 활성으로 EC 값이 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. Levi-Minzi 등(1986)은 회분함량이 계속 증가함에도 불구하고 EC 값이 낮아질 수 있는데, 이러한 결과는 퇴비화가 안정화 되면서 무기물 부분에 nonconducting salts가 증가하는 반면에 conducting saltas가 감소하기 때문이라고 설명하였다.
- 1]에 나타난 바와 같다. 본 실험을 수행한 기간 동안에 퇴비의 온도 변화는 [Fig. 1]에서 보듯이 온도가 급격히 상승하기 시작하여 5일 정도에 60℃ 이상으로 증가하였으며, 7일째와 20일째에는 뒤집기 후 급격히 감소하는 경향을 보였다. 그 외에는 60℃~70℃의 고온기를 유지하다가 서서히 감소하였지만 퇴비가 더 안정화 되기 위해서는 후숙기간이 필요하다고 판단된다.
- 2]에 나타낸 바와 같다. 수분함량은 58%, 60%, 61%에서 시작하였고 두 번의 뒤집기 과정에 수분을 60%로 보충해주었으며 최종적으로 40%정도에 달하였다. 수분함량이 감소하는 것은 매일 일정한 시간에 걸친 강제송풍에 의한 초기의 퇴비더미속의 군집하고 있는 고온성 미생물의 활달한 분해능과 함께 발생되는 CO2와 수분증발 때문인 것으로 판단된다.
- 이와 같은 결과를 종합하여 볼 때 골프장 폐기물인 잔디예초물을 이용한 모든 처리구가 퇴비로서 적합하고 Korean lawngrass, Creeping bentgrass, Kentucky bluegrass 처리구 순으로 퇴비의 부숙이 잘 되었다. 이로써 골프장 폐기물인 잔디예초물을 재활용하여 자원의 효율적 이용과 폐기물의 발생을 감소할 수 있을 것이며, 잔디예초물 퇴비를 친환경 농자재로 활용하면 친환경농업에도 기여할 수 있을 것이다.
- 3]에 나타낸 바와 같다. 퇴비화 3일째, 모든 처리구에서 증가하다가 10일째 감소하는 경향을 보인 후 다소 빠르게 pH가 높아졌으며 최종적으로는 약알칼리성에서 안정화되었다.
- 6]은 퇴비화 과정 중 T-C와 T-N의 변화를 나타낸 것이다. 퇴비화 과정 중 모든 처리구에서 T-C는 감소하는 경향을 보였다. 이 시기는 [Fig.
후속연구
- 이와 같은 결과를 종합하여 볼 때 골프장 폐기물인 잔디예초물을 이용한 모든 처리구가 퇴비로서 적합하고 Korean lawngrass, Creeping bentgrass, Kentucky bluegrass 처리구 순으로 퇴비의 부숙이 잘 되었다. 이로써 골프장 폐기물인 잔디예초물을 재활용하여 자원의 효율적 이용과 폐기물의 발생을 감소할 수 있을 것이며, 잔디예초물 퇴비를 친환경 농자재로 활용하면 친환경농업에도 기여할 수 있을 것이다. 향후에는 양질의 퇴비를 생산하기 위한 잔디예초물의 혼합비율에 따른 퇴비화에 관한 더 많은 연구와 작물재배실증실험이 필요하다고 본다.
- 이로써 골프장 폐기물인 잔디예초물을 재활용하여 자원의 효율적 이용과 폐기물의 발생을 감소할 수 있을 것이며, 잔디예초물 퇴비를 친환경 농자재로 활용하면 친환경농업에도 기여할 수 있을 것이다. 향후에는 양질의 퇴비를 생산하기 위한 잔디예초물의 혼합비율에 따른 퇴비화에 관한 더 많은 연구와 작물재배실증실험이 필요하다고 본다.
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