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문제 정의
- 퇴비 품질개선을 위해 그동안 사료분야에서 이용되어왔던 입상화 기술(곽 등, 2003)을 가축분퇴 비 에 발전적으로 적용하여 퇴비품질과 이용성을 동시에 개선하고자 하는 연구가 국내에서도 이루어지고 있다(정 등, 2005). 따라서 본 연구는 가축분 퇴비의 가공에 따른 품질 및 이용성 향상기술을 개발하고 축산 및 경종분야에서 관련 기술을 안정적으로 이용할 수 있도록 하는 목적으로 수행되었다.
제안 방법
- 가축분 퇴비의 비료 품질을 개선하기 위하여 버섯 배지, 게껍질 분말 등의 재료를 가공대상 퇴비전체량의 5%를 부피기준으로 동시에 혼합하여 퇴비의 가공효과 및 가공 후 퇴비 특성을 분석하였다. 각 혼합재료를 대상으로 하여 3반복의 퇴비가공 실험을 수행하였다.
- 가축분 퇴비의 비료 품질을 개선하기 위하여 버섯 배지, 게껍질 분말 등의 재료를 가공대상 퇴비전체량의 5%를 부피기준으로 동시에 혼합하여 퇴비의 가공효과 및 가공 후 퇴비 특성을 분석하였다. 각 혼합재료를 대상으로 하여 3반복의 퇴비가공 실험을 수행하였다. 퇴비는 가공 전에 1mm 크기의 체를 이용하여 선별한 후 체를 통과한 분말을 퇴비가공기에 투입하여 가공퇴비를 제조하였다.
- 중량 변화 역시 부피변화와 같이 외적 요인의 영향을 받는 것으로 보인다. 건조된 펠렛퇴비의 경도를 분석하기 위하여 내압 축력을 분석하였다.
- 퇴비는 가공 전에 1mm 크기의 체를 이용하여 선별한 후 체를 통과한 분말을 퇴비가공기에 투입하여 가공퇴비를 제조하였다. 제조 장치는 수평형 스쿠류 압출기를 이용하였고 별도로 수평형 펠렛밀 타입의 기기를 이용하여 돈분퇴비의 가공효과를 분석하였다. 수평형 스쿠루 압출기는 원통형 몸체와 이 몸통의 중앙부위에 설치된 상태에서 회전하여 압력을 발생시키는 이중복합 스쿠루, 그리고펠렛형태의 퇴비가 가공되어지는 홈의 직경이 6.
- 각 혼합재료를 대상으로 하여 3반복의 퇴비가공 실험을 수행하였다. 퇴비는 가공 전에 1mm 크기의 체를 이용하여 선별한 후 체를 통과한 분말을 퇴비가공기에 투입하여 가공퇴비를 제조하였다. 제조 장치는 수평형 스쿠류 압출기를 이용하였고 별도로 수평형 펠렛밀 타입의 기기를 이용하여 돈분퇴비의 가공효과를 분석하였다.
- 지니고 있다. 펠렛 가공을 원활히 하고 제조된 펠렛의 품질을 높이기 위하여 가공용 원료퇴비를 약 1mm의 눈 크기를 가진 스크린을 이용해 사전에 선별작업을 하여 체를 통과한 입자를 대상으로 하여 펠렛가공시험을 실시하였다. 선별과정을 거치는 과정에서의 각 퇴비의 화학적 성분특성을 표 2에 수록하였다.
대상 데이터
- 두 가지 형태 공히 시간당 200kg의 비율로 가공시험을 실시하였고 시험용 재료로는 돈분퇴비를 사용하였다. 시료의 분석을 위해 가공된 샘플채취법에 준해 분석용 시료를 채취한 후 시료운송 박스에 담아 실험실로 운반한 뒤 수질오염공정시험법 및 표준분석법에 준하여 즉시 분석을 실시하였다 (AOAC.
- 2005). 샘플분석을 위하여 Orion 920A + (pH), AA280FS (무기 물), YSI 3100(전기 전도도), CARY 300 (흡광광도분석) 등의 기기를 사용하였다.
이론/모형
- 돈분퇴비를 사용하였다. 시료의 분석을 위해 가공된 샘플채취법에 준해 분석용 시료를 채취한 후 시료운송 박스에 담아 실험실로 운반한 뒤 수질오염공정시험법 및 표준분석법에 준하여 즉시 분석을 실시하였다 (AOAC. 1990, APHA. 2005). 샘플분석을 위하여 Orion 920A + (pH), AA280FS (무기 물), YSI 3100(전기 전도도), CARY 300 (흡광광도분석) 등의 기기를 사용하였다.
성능/효과
- 가공온도가 높고 계분이 함유된 T2 처리 구에서 암모니아 발생정도가 가장 높았고 동일한 수준의 돈분뇨 퇴비를 함유한 T4, T5, T6, T7의 경우 가공온도와 암모니아 발생량이 정의 상관관계를 보이는 것으로 판단된다. 단 T4의 경우 첨가재로 이용된 패각이 가공단계에서 퇴비재료의 pH를 상승시키는 역할을 하여 암모니아 발생을 촉진한 것으로 볼 수 있다.
- 과거 우리농업은 식량증산과 다수확을 달성하기 위하여 화학비료와 농약사용에 지나치게 의존해 왔다. 당연한 결과로 토양의 산성화, 투수성 감소, 염류집적 등에 의한 지력 저하가 초래되었다. 2005년도의 환경 지속성 지수 (ESI: Environmental Sustainability Index) 에 나타난 바에 따르면 우리나라는 조사대상 146개국 중 비료사용량 측면에서 138위 (374 kg/ha)를 기록하여 세계적으로도 농업 여건이 나쁜 편에 속하는 것으로 조사되었다.
- 55kg/cm2 사이의 내압축력을 보였다. 돈분퇴비와 패각을 혼합한 처리구의 내압 축력이 상대적으로 낮았던 반면에 돈 분과 계분 퇴비에 버섯배지와 패각 그리고 미강을 혼합하여 제조한 펠렛퇴비의 내압축력이 가장 우수한 것으로 나타났다. 경도는 포장과 수송 그리고 시비과정에서 긍정적 작용을 하는 요인으로서 완효성과 속효성 조절과 더불어 퇴비품질개선에 관련한 중요 고려요소가 된다.
- 미강이 섞 어 지고 가공효율이 높은 처리구 중 (T, T2, T3)에서도 돈분단독 퇴비보다는 계분이 섞어진 경우에 더 높은 가공효율을 보였다. 첨가제로 사용한 패각분의 성분 함량은 조회분 56.
- 펠렛퇴비 제조과정에서 압축열과 마찰열에 의해 퇴비의 온도가 상승하는 것이 일반적이다(곽, 2002). 본 시험과정에서발생된 암모니아 농도는 퇴비원료의 특성과 가공 온도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 가공시 발생한 암모니아 농도정도를 그림 6 에 나타내었다.
- 제조과정시 규격화 된 6.6mm 직경의 입자 비율이 60%인 T4 시험구에서의 퇴비 입자도 분포를 조사한 결과 6.1 ~3.5mm 크기의 입자와 3.4 ~ 2.0mm 크기의 입자를 합한 분포 비율이 23% 이었고 나머지 18%가 2.0 mm 이하의 크기를 가진 입자로 구성되었다. T4 시험 구를 기준으로 한 각 시험구별 영양소 농도를 그림 5에 도시하였다.
- 제조된 펠렛 중에 함유된 질소와 인 그리고 칼륨의 함량이 원료퇴비 중에 함유된 농도에 비해 크게 감소하지 않았거나 오히려 증가하는 현상을 보였는데 이는 선별과정에서 제거된 톱밥 등에 함유된 난분해성 유기물 또는 비 수용성 물질들의 함량이 펠렛퇴비에 적게 함유되어진 데에서 기인한 것으로 판단된다. 영양물질 뿐만 아니라 중금속류의농도도 선별과정에서 특이적인 결과를 보여주고 있는데 그 결과는 표 3에 수록되어 있다.
- 부피 기준으로 3% 정도 참가했을 때 가공효율의 개선효과가 두드러지게 나타나기 시작하였다. 첨가율 5% 수준에 도달하면서부터는 원재료의 수분 함량이 가공최적조건에 근접한 처리구에서는 거의 98% 이상의 가공효율을 보였으며 수분함량이 최적이 아닌 처리구역 시 급격한 가공효율 증대를 보인다. 반면에 미강이 많이 들어간 펠렛제품의 보관 시 미강 미첨가구에 비해 사상균의 발생이 더 많다는 문제점을 보이고 있어 이 현상의 개선이 필요할 것으로 판단된다.
- 미강이 섞 어 지고 가공효율이 높은 처리구 중 (T, T2, T3)에서도 돈분단독 퇴비보다는 계분이 섞어진 경우에 더 높은 가공효율을 보였다. 첨가제로 사용한 패각분의 성분 함량은 조회분 56.4%, 질소 0.01%, 인 0.04%, 칼슘 37.2% 그리고 염분 함량 29% 수준이고 버섯 배지의 질소 함량은 0.38%, 인의 함량은 0.31% 이다. 가공효과가 다소 낮은 T6 처리구에 미강을 원재료 부피대비 2.
- 퇴비의 펠렛가공 효과는 미강의 첨가에 의해서 증가 되었는데 미강의 첨가율이 가공대상 전체 퇴비량의 5%에 이르면 퇴비의 가공효율이 급격히 증가하였다. 펠렛퇴비 최적 가공 수분조건과 약 50% 정도의 가공효율을 보이는 수분조건 등의 두 가지 상황에서 가공대상 퇴비 대비 미강의 첨가량을 부피 기준으로 1%에서부터 점차적으로 증가 하였을 때의 펠렛퇴비 가공효과는 그림 3에 도시된 바와 같다.
- 차이를 보였다. 펠렛가공의 최적 조건을 구명하기 위하여 원료수분정도별로 가공시험을 수행한 결과, 가공용 원료퇴비의 수분함량이 수평형 스쿠루 압출기의 경우 30% 내외일 때, 수평형 펠렛밀 타입 압출기의 경우 40% 내외일 때가 펠렛퇴비 가공율이 최고상태에 도달하였다. 미강 첨가조건에서 원 재료의 수분 함량에 따른 펠렛 가공율을 그림 2에 도시하였다.
- 펠렛퇴비 가공효과는 점착제로 사용된 미강의 사용여부와 퇴비원료의 수분 함량에 따라 차이를 보였다. 펠렛가공의 최적 조건을 구명하기 위하여 원료수분정도별로 가공시험을 수행한 결과, 가공용 원료퇴비의 수분함량이 수평형 스쿠루 압출기의 경우 30% 내외일 때, 수평형 펠렛밀 타입 압출기의 경우 40% 내외일 때가 펠렛퇴비 가공율이 최고상태에 도달하였다.
- 펠렛화된 퇴비중의 질소 함량은 계분 퇴비가 함유된 T2에서 높은 수준을 보였고 인 함량은 T6, 칼륨 함량은 T7 에서 비교적 높은 농도를 보였다. 펠렛퇴비 제조과정에서 압축열과 마찰열에 의해 퇴비의 온도가 상승하는 것이 일반적이다(곽, 2002).
후속연구
- 그러나 다행히도 최근 들어서 관심이 높아진 친환경 농업 추세에 따라 화학비료의 과다사용을 지양하고 퇴비와 액비 등 유기질 비료사용을 늘리고자 하는 농업인들의 인식개선은 농업환경과 인간 모두에게 아주 바람직한 것으로 보여진다(이, 2005). 가축분 퇴비 이용성을 더 높이기 위해서는 화학비료에 비해 가축분 퇴비가 안고 있는 상대적 취약성 개선이 선행되어야 할 것이다. 그 일례로써 가축분 퇴비가 가루형태를 띠고 있음으로 인해서 발생하는 운반 및 살포에 소요되는 노동력, 악취문제, 부피대비 낮은 비료성분의 강화방안 등이 시급히 개선되어야할 문제점으로 대두된다.
- 있다. 따라서 축분퇴비 펠렛화 과정에서 발생하는 암모니아 농도를 감소하기 위해서는 처리과정에서의 온도저하 방안을 모색하거나 발생된 암모니아를 포집하여 별도로 처리하는 등의 조치가 필요할 것으로 판단된다. 통상적으로 온도가 높아지면 잡초 발생 억제 (J.
- 첨가율 5% 수준에 도달하면서부터는 원재료의 수분 함량이 가공최적조건에 근접한 처리구에서는 거의 98% 이상의 가공효율을 보였으며 수분함량이 최적이 아닌 처리구역 시 급격한 가공효율 증대를 보인다. 반면에 미강이 많이 들어간 펠렛제품의 보관 시 미강 미첨가구에 비해 사상균의 발생이 더 많다는 문제점을 보이고 있어 이 현상의 개선이 필요할 것으로 판단된다. 본시험 과정에서 펠렛가공 처리시 점착성을 부여하는 결착제로 사용된 미강과, 첨가제로 사용된 점토 그리고 퇴비 원재료의 성분은 표 1에 나타난 바와 같다.
- 기인한 것으로 보여진다. 이러한 결과는 향후 퇴비의 부피대비 비료성분 함량 강화에 긍정적으로 작용할 수 있는 요인이 될 수 있을 것으로 풀이된다. 펠렛 퇴비 제조효율은 퇴비원재료의 수분 함량과 구성성분이 크게 영향을 미치는 것으로 나타났는데 원료퇴비의 구성에 따른 펠렛퇴비 가공정도를 그림 4에 도시하였다.
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