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문제 정의
- 따라서 가축분뇨의 적정 처리가 그 어느시기 보다도 중요성이 부각되고 있다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 계분을 퇴비화하는데 있어서 적정 공기 공급량 설정을 위한 연구와 공기 공급량에 따른 퇴비화 특성을 분석 제시함으로써 산란계 농가들이계분의 효율적인 퇴비화로 양질의 비료를 생산하는데 자료로 활용하기 위하여 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 또한 계분의 퇴비화 과정에서의 공기공급량에 따른 산소소모량을 조사한 결과 Fig. 3, 4와 같으며, 이때 대기중의 산소농도는 20.9 %로 조사되었으며 이를 시험구별로 공기공급량에 따른 산소 투입량 및 배출량을 조사하였다. 이때 배출되는 가스성분 중에서 산소농도를 측정한 결과 T-3 및 T-4구에서 퇴비화 시험 2일째 9ppm으로 낮은 수치로 조사되 었으나 T-1 및 T-2 처리구에서는 12 ppm으로 상대적으로 높은 수치로 조사되었다.
- 및 T-4구 200//m3/min. 의 양으로 1차발효 15일간을 실시하였으며, 이때 퇴비화 과정에서의 공기공급량에 따른 특성을 조사하였다. 주요 조사항목은 계분 및 톱밥투입량, 수분, 온도, 중량 및 퇴적 높이 변화 및 퇴비화 과정에서의 산소 소모량 등을 조사하였다.
- 의 양으로 1차발효 15일간을 실시하였으며, 이때 퇴비화 과정에서의 공기공급량에 따른 특성을 조사하였다. 주요 조사항목은 계분 및 톱밥투입량, 수분, 온도, 중량 및 퇴적 높이 변화 및 퇴비화 과정에서의 산소 소모량 등을 조사하였다.
- 퇴비화과정중 시료채취는 시험개시 1주일 및 2주일에 걸쳐 시료를 채취하였으며, 채취된 시료는 채취즉시 실험실로 이송하여 분석을 실시하였다. 이때 계분 및 톱밥 등의 시료의 수분함량은 채취한 시료를 건조하기 전에 무게를 잰 향량병에 10g 정도 채취하여 건조기 (Model: 14-LMC-135, 국제과학)에서 105 ℃에서 5시간 정도 건조시켜 데시게이터에 옮겨 부게를 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위하여 25/ 아크릴통을 이용하여 퇴비화 시험장치를 제작 활용하였으며, 그 형태는 Fig. 1과 같다.
- 산란계분의 퇴비화 과정에서의 공기공급량에 따른 퇴비화 특성을 분석하기 위하여 본연구를 실시하였으며 (Fig. 1), 시험기간은 2009 년 3월부터 4월까지 국립축산과학원 분뇨 실험실에서 실시하였다.
- 퇴비화원료로 사용된 계분은 축산원 실험 계사에서 스크레퍼를 이용하여 수거한 산란 계분을 사용하였으며, 톱밥은 2 mm체를 이용하여 협잡물을 제거한 후 수분조절재로 활용하였다. 이때 계분 및 톱밥의 수분함량 등 특성은 각각 78% 및 35%였다.
이론/모형
- 이때 계분 및 톱밥 등의 시료의 수분함량은 채취한 시료를 건조하기 전에 무게를 잰 향량병에 10g 정도 채취하여 건조기 (Model: 14-LMC-135, 국제과학)에서 105 ℃에서 5시간 정도 건조시켜 데시게이터에 옮겨 부게를 측정하였다. 그리고 비료성분인 질소성분은 A.O.A.C (1990)에 의거 켈달 방법으로 분석하였고 P2O5는 습식분해 후 Lancaster 법으로 분석하였으며, &O는 전처리 후 원자흡광도계 (Model AA280FS, Varian)에서 각성분의 용액으로 검량선을 작성한 후 측정하였다.
성능/효과
- 1차 발효후 비료성분 함량은 처리구별로는 T-1 처리구에서 질소, 인산, 가리성분이 각각 0.75, 0.35, 0.32%로 조사되었으며, T-2 처리구에서는 0.74, 0.40, 0.32%, T-3 처리구에서는 0.72, 0.38, 0.34% 및 T-4 처리구에서 각각 0.64, 0.42, 0.35%로 처리구간에 약간의 차이가 있는 것으로 조사되었으며 이는 퇴비화 과정에서의 수분 함량 변화에 따라 비료 성분의 함량에 차이를 보이는 것으로 조사되었다. 반면에 0M/N도 투입시 T-1 처리구 27.
- 가축분뇨를 퇴비화 하는데 있어서 가장 중요하게 작용하는 인자가 수분 함량이라 할 수 있으며, 본 시험에서 공기공급량에 따른 퇴비화 과정에서의 수분감소량을 조사한 결과 Table 1과 같으며, 수분 함량을 분석해 본 결과 발효 초기의 경우에 공기 공급량을 T-1 처리구에서 1주일이 경과한 후 8.9%로 가장 낮게 조사되었으며, T-2, T-3 및 T-4 처리 구에서는 각각 15.4%, 18.0% 및 18.6%로 높은 수분감소량을 보이는 것으로 조사되어 통계적으로 유의적인 처리가 있는 것으로 조사되었다 (p>0.05).
- 2와 같았으며, 일일 온도변이를 살펴보면 퇴비화 시작단계에서는 처리구 모두 온도상승률이 큰 것으로 나타났는데, 이는 퇴비대상물 내에서 미생물의 활성이 시작됨에 따라 유기물 및 무기물을 전자공유체로 이용한 에너지 생산이 본격적으로 이루어지고 생산된 에너지의 90% 이상이 열에너지 형태로 방출되기 시작하였기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 시험처리구 T-1 에서의 발효온도가 다른처리구에 비해서 낮은 것으로 조사되었으며 이는 T-1 처리구에서는 정상적인 호기성 발효가 진행되지 않고 있음을 보여주고 있었다. 이는 퇴비화과정에서의 정상적인 공기공급의 주요성을 제시하고 있는 것이며, T-3 및 T-4 처리구에서와 같이 최고온도 도달 시간이 다른 처리구에 비하여 짧다는 것은 계분의 신속한 퇴비화 및 높은 수분증발량이 유지된다는 것을 의미한다고 할 수 있다.
- 이때 계분 및 톱밥의 수분함량 등 특성은 각각 78% 및 35%였다. 따라서 본시험에서는 계분에 톱밥을 혼합하여 퇴비화 시험을 실시하였으며 이때 처리구별 계분과 톱밥혼합물의 수분 함량은 Table 1과 같이 각각 71%, 69.3%, 69.4% 및 68.8%로 조사되었다.
- 3%로 비슷한 경향을 조사었으며 이러한 경향은 퇴비화 2주일이 경과한 후에도 같은 경향으로 조사되었다. 따라서 전체 시험기간중의 수분 함량 감소율을 보면 T-3 및 TV구에서 각각 18.1 및 17.6%의 높은 감소율을 보이는 것으로 조사되어 계분의 호기성 퇴비화에 있어서 공기 공급량이 최소 150 2/m3/min. 이상이 적절한 것으로 조사되었다
- 또한 퇴비화 과정을 거치면서 산소 배출농도 및 산소소모량이 퇴비화실시 7일이 경과한 후 T-1 처리를 제외하고는 비슷한 경향으로 조사되었으며, 이는 계분에 분해가 되기 쉬운 물질이 분해된 후 2차 난분해성 3일 차부터 급격하게 소모되는 것으로 조사되었다. 이러한 현상은 퇴비화 개시 8일차까지 진행되다가 9일차부터는 처리구에 톱밥내 쉬운 물질이 1차적으로 분해가 끝난 것으로 보여지고 있다.
- 먼저 퇴비화 기간중의 퇴비화 온도는 Fig. 2와 같았으며, 일일 온도변이를 살펴보면 퇴비화 시작단계에서는 처리구 모두 온도상승률이 큰 것으로 나타났는데, 이는 퇴비대상물 내에서 미생물의 활성이 시작됨에 따라 유기물 및 무기물을 전자공유체로 이용한 에너지 생산이 본격적으로 이루어지고 생산된 에너지의 90% 이상이 열에너지 형태로 방출되기 시작하였기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 시험처리구 T-1 에서의 발효온도가 다른처리구에 비해서 낮은 것으로 조사되었으며 이는 T-1 처리구에서는 정상적인 호기성 발효가 진행되지 않고 있음을 보여주고 있었다.
- (Nakasaki, 1996). 본시험에서 얻어진 처리구별 퇴비화 과정중의 온도의 변화는 T-1 처리구를 제외한 나머지 처리구에서는 정상적인 호기성 퇴비화가 진행되고 있음을 보여주고 있었다.
- 9 %로 조사되었으며 이를 시험구별로 공기공급량에 따른 산소 투입량 및 배출량을 조사하였다. 이때 배출되는 가스성분 중에서 산소농도를 측정한 결과 T-3 및 T-4구에서 퇴비화 시험 2일째 9ppm으로 낮은 수치로 조사되 었으나 T-1 및 T-2 처리구에서는 12 ppm으로 상대적으로 높은 수치로 조사되었다. 이의 원인은 처리구별 퇴비화과정에서 계분내 함유된 분해가 되기 쉬운 물질이 적절한 산소공급으로 인하여 활발하게 유기물이 분해되고 있음을 보여주고 있는 것으로 판단되었으며, T-1 처리구의 경우에는 타처리구에 비해서 조사기간 동안 지속적으로 낮은 산소 배출농도를 보여주고 있었으며, 이는 퇴비더미내 유기물분해가 산소공급량이 적은 것이 원인이 되어 지속적으로 분해되고 있음을 보여주고 있다.
- 6%의 높은 감소율을 보이는 것으로 조사되어 계분의 호기성 퇴비화에 있어서 공기 공급량이 최소 150 2/m3/min. 이상이 적절한 것으로 조사되었다
- 이때 배출되는 가스성분 중에서 산소농도를 측정한 결과 T-3 및 T-4구에서 퇴비화 시험 2일째 9ppm으로 낮은 수치로 조사되 었으나 T-1 및 T-2 처리구에서는 12 ppm으로 상대적으로 높은 수치로 조사되었다. 이의 원인은 처리구별 퇴비화과정에서 계분내 함유된 분해가 되기 쉬운 물질이 적절한 산소공급으로 인하여 활발하게 유기물이 분해되고 있음을 보여주고 있는 것으로 판단되었으며, T-1 처리구의 경우에는 타처리구에 비해서 조사기간 동안 지속적으로 낮은 산소 배출농도를 보여주고 있었으며, 이는 퇴비더미내 유기물분해가 산소공급량이 적은 것이 원인이 되어 지속적으로 분해되고 있음을 보여주고 있다.
- 5에서와 같다. 퇴비화 시험 1주일 후의 중량감소율은 T-1 처리구에서 5.5%로 가장 낮았으며, T-3 및 T-4구에서는 12.0% 및 12.3%로 비슷한 경향을 조사었으며 이러한 경향은 퇴비화 2주일이 경과한 후에도 같은 경향으로 조사되었다. 따라서 전체 시험기간중의 수분 함량 감소율을 보면 T-3 및 TV구에서 각각 18.
- 퇴비화기간의 경과에 따른 비료성분 및 유기물량은 처리구간에 큰 차이를 보이지 않았으며, 발효조에 투입되는 계분 및 톱밥의 혼합물과 발효조 끝부분에서 시료를 채취하여 수분 함량 및 비료성분을 분석한 결과 (Table 3) 투입되는 원물의 평균 질소, 인산, 가리 성분은 각각 0.84~0.88, 0.34-0.38 및 0.24~ 0.25%로 조사되었으며 0M/A도 27.6 ~30.6로 조사되었다.
후속연구
- 35%로 처리구간에 약간의 차이가 있는 것으로 조사되었으며 이는 퇴비화 과정에서의 수분 함량 변화에 따라 비료 성분의 함량에 차이를 보이는 것으로 조사되었다. 반면에 0M/N도 투입시 T-1 처리구 27.6, T-2 28.1, T-3 30.6 및 T-4 29.1 로 처리구간에 큰 차이를 보이지 않았으나, 1차 퇴비화 후에는 42.0, T-2 44.2, T-3 47.1 및 T-4 55.8로 공기공급량이 높아짐에 따라 0M/N의 비가 점차 높아지는 경향으로 조사되었으며 이에 대한 연구는 앞으로 지속적으로 연구를 실시하여야 할 것으로 판단되어 진다.
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