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문제 정의
- 또한 ‘목표요소’ 및 ‘평가요소’ 중 균질성에 대한 자료를 도출하기 위해 ① 부숙도판정기의 판정자료를 통한 지역별 액비의 부숙형태, ② 이화학적 성상분석을 통해 지역별 액비성상의 형태, ③ 부숙도판정에 따른 이화학적 성상의 비교를 통하여 그에 따른 상관성을 알아보고자 하였다.
- 본 연구는 국내 가축분뇨 공동자원화센터 및 액비유통센터 약 150여 개소에서 채취한 액비 샘플을 토대로 이화학적 성상을 분석하여 액비의 성분 균일도 및 화학적 특성을 알아보고자 하였으며, 이를 통하여 향후 가축분뇨 ‘액비 품질인증제’를 구축하기 위한 ‘목표요소’ 및 ‘평가요소’의 기초자료로 삼고자 함에 그 목적이 있다.
제안 방법
- 공동자원화센터 및 액비유통센터 액비샘플을 부숙도 판정에 따라 부숙, 중숙, 미숙으로 구분한 후 분석항목 결과와 비교하여 이에 대한 연관성을 조사하였다. 분석항목 중 특히 T-N, NH4-N, NO3-N, EC, SCODMn, ORP 항목에서 부숙도 판정 기준에 따라 두드러진 형태를 보였으며, ‘부숙’으로 판정된 액비샘플에서 T-N 및 NH4-N 1,000 mg/L 이하, EC 10 mS/cm 이하, SCODMn 1,000 mg/L 전후, ORP 0~－100mV 범위에서 주로 분포되어 있는 경향을 나타내었다.
- 공동자원화센터 및 액비유통센터의 액비에 대한 균질도를 파악하기 위해 pH, EC, ORP, T-N, T-P, NH4-N, NO3-N, SCODMn, SS 등 9가지 항목을 분석하였으며, 각각의 평균값 및 최대․최소값을 지역별로 조사하였다(Fig. 2). 각 분석항목의 대한 평균은 pH 8.
- 본 연구에서는 2012년 4월~5월동안 전국 약 150여 개소의 공동자원화센터 및 액비유통센터를 대상으로 한 액비 부숙도평가를 통해 채취된 액비샘플을 조사하였다. 액비샘플은 1차적으로 액비부숙도판정기에 의해 부숙도판정이 완료되었으며, 판정자료를 통한 지역별 액비 부숙형태 및 이화학적 성상 등의 상관성을 비교․분석하였다. 액비부숙도판정기는 ‘액비샘플링 → 색도분석 → 악취분석 → 통계처리 → 분류모델링 적용 → 부숙정도 결정 → 분석결과 출력 → 분석완료’의 순서에 따라 측정하고, 부숙 항목별 점수를 합산하여 완숙, 중숙, 미숙의 등급으로 액비 부숙도 여부를 신속하게 측정 할 수 있는 기기이다(농진청, 2010).
대상 데이터
- 본 연구에서는 2012년 4월~5월동안 전국 약 150여 개소의 공동자원화센터 및 액비유통센터를 대상으로 한 액비 부숙도평가를 통해 채취된 액비샘플을 조사하였다. 액비샘플은 1차적으로 액비부숙도판정기에 의해 부숙도판정이 완료되었으며, 판정자료를 통한 지역별 액비 부숙형태 및 이화학적 성상 등의 상관성을 비교․분석하였다.
이론/모형
- 액비샘플의 pH, 전기전도도 (EC: Electrical conductivity), 산화환원전위 (ORP: Oxidation Reduction Potential)는 각각 수질다항목측정기(YSI 556MPS, USA)를 이용하여 측정하였고, 암모니아성질소 (Ammonium Nitrogen)와 질산성질소 (Nitric Nitrogen)는 일본하수실험방법(下水試驗方法, 日本, 1984)에 명시된 순서와 방법에 따라 분석하였다. 부유물질(SS: Suspended Solid), 총인 (Total Phosphorus), 총질소 (Total Nitrogen), 용해성화학적산소요구량(SCOD: Soluble Chemical Oxygen Demand)은 수질오염공정시험법 (환경부, 2010)을 따랐으며, 총인과 총질소를 분석하기 위하여 흡광도계(UV/Visible Spectrophotometer, OTIZEN POP, Mecasis)를 이용하였다. SCODMn의 경우 원심분리기(10,000 rpm, 10 min)로 전처리한 시료의 상등액을 이용하여 분석하였다.
- 액비샘플의 pH, 전기전도도 (EC: Electrical conductivity), 산화환원전위 (ORP: Oxidation Reduction Potential)는 각각 수질다항목측정기(YSI 556MPS, USA)를 이용하여 측정하였고, 암모니아성질소 (Ammonium Nitrogen)와 질산성질소 (Nitric Nitrogen)는 일본하수실험방법(下水試驗方法, 日本, 1984)에 명시된 순서와 방법에 따라 분석하였다. 부유물질(SS: Suspended Solid), 총인 (Total Phosphorus), 총질소 (Total Nitrogen), 용해성화학적산소요구량(SCOD: Soluble Chemical Oxygen Demand)은 수질오염공정시험법 (환경부, 2010)을 따랐으며, 총인과 총질소를 분석하기 위하여 흡광도계(UV/Visible Spectrophotometer, OTIZEN POP, Mecasis)를 이용하였다.
성능/효과
- 각 분석항목의 대한 평균은 pH 8.21, SS 6,952 mg/L, SCODMn 1,794 mg/L, T-N 1,726 mg/L, NH4-N 1,424 mg/L, NO3-N 103 mg/L, T-P 295 mg/L, EC 15.95 mS/cm, ORP–206.77 mV로 나타났다.
- 이러한 양상을 각 지역별 백분율로 환산하여 Table 2에 나타내었으며, 그 결과 강원도, 경기도지역의 ‘부숙’ 비율이 67%로 가장 높았고, 경남, 전북지역이 ‘중숙’, 충북, 충남지역이 ‘미숙’의 비율이 높은 것으로 나타났다. 경기도, 강원도지역을 제외한 타 지역의 액비는 중숙과 미숙의 합이 60% 이상을 차지하는 것을 확인 할 수 있었으며, 사육밀집 지역이면서도 비교적 해양배출의 의존도가 높았던 경남, 전북 등이 두드러지게 나타났다. 실제로 ’09년 기준 지자체별 가축분뇨의 해양배출량을 경북․경남, 전북․전남이 각각 약 70%, 16%를 차지했었으며 (국무총리실, 2010), 이러한 양상은 그동안의 지역적 여건과 특성에 따른 개별농가의 전문적인 액비제조기술 등이 부족함과 동시에 액비품질에 대한 법적 기준이 모호하기 때문인 것으로 사료된다.
- 공동자원화센터 및 액비유통센터 약 150개소 액비샘플은 부숙도 판정기에 의한 부숙도 판정 결과 부숙 55개, 중숙 70개, 미숙 25개로 각각 36.7%, 46.7%, 16.6%로 나타났으며, 부숙도판정 기준에 따른 액비의 이화학적 성상 비교조사에서 연관성이 비교적 큰 항목들의 평균값을 Table 3에 나타내었다.
- 그 외의 항목인 pH, SS, T-P의 경우 액비의 부숙도 판정 기준과 이화학적 성상과는 특별한 경향을 나타내지 않았으며, 이에 대한 연관성은 낮은 것으로 판단되었다.
- 본 연구에서 수집된 공동자원화센터 및 액비유통센터 약 150여 개소 액비샘플의 부숙도판정기를 통한 부숙도 판정 결과에 따르면, 공동자원화센터에서 부숙 49%, 액비유통센터에서 부숙 33%으로 나타났다(Table 1). 전문적인 처리시설을 갖춘 공동자원화센터에서의 부숙판정의 비율이 비교적 높으나 공동자원화센터 및 액비유통센터 모두에서 중 숙․미숙을 합한 비율이 50%를 넘는 것으로 보아 전체적으로 액비품질관리가 원활하게 이루어지지 않는 것으로 사료된다.
- 분석결과 대부분의 항목에서 농도편차가 큰 것으로 나타나, 균질도는 매우 낮은 것으로 확인되었다. 특히, T-N과 NH4-N에서 농도편차가 가장 두드러지게 나타났으며, SCODMn의 경우에는 경북을 제외한 나머지 지역에서 비교적 농도편차가 적은 것으로 나타났다.
- 분석항목 중 특히 T-N, NH4-N, NO3-N, EC, SCODMn, ORP 항목에서 부숙도 판정 기준에 따라 두드러진 형태를 보였으며, ‘부숙’으로 판정된 액비샘플에서 T-N 및 NH4-N 1,000 mg/L 이하, EC 10 mS/cm 이하, SCODMn 1,000 mg/L 전후, ORP 0~－100mV 범위에서 주로 분포되어 있는 경향을 나타내었다.
- 이러한 양상을 각 지역별 백분율로 환산하여 Table 2에 나타내었으며, 그 결과 강원도, 경기도지역의 ‘부숙’ 비율이 67%로 가장 높았고, 경남, 전북지역이 ‘중숙’, 충북, 충남지역이 ‘미숙’의 비율이 높은 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 수집된 공동자원화센터 및 액비유통센터 약 150여 개소 액비샘플의 부숙도판정기를 통한 부숙도 판정 결과에 따르면, 공동자원화센터에서 부숙 49%, 액비유통센터에서 부숙 33%으로 나타났다(Table 1). 전문적인 처리시설을 갖춘 공동자원화센터에서의 부숙판정의 비율이 비교적 높으나 공동자원화센터 및 액비유통센터 모두에서 중 숙․미숙을 합한 비율이 50%를 넘는 것으로 보아 전체적으로 액비품질관리가 원활하게 이루어지지 않는 것으로 사료된다.
- 특히, ‘부숙’ 판정된 액비샘플의 이화학적 성상 비교분석 결과 T-N과 NH4-N의 경우 1,000 mg/L 이하의 농도에서 각각 74%, 90%로 집중적으로 분포되어 있으며, NO3-N은 100 mg/L 이상에서 42%, SCODMn은 1,000 mg/L 이하에서 57%, EC는 약 10 mS/cm 이하에서 55%, ORP는 -150mV 이상에서 67%로 나타났다.
- 분석결과 대부분의 항목에서 농도편차가 큰 것으로 나타나, 균질도는 매우 낮은 것으로 확인되었다. 특히, T-N과 NH4-N에서 농도편차가 가장 두드러지게 나타났으며, SCODMn의 경우에는 경북을 제외한 나머지 지역에서 비교적 농도편차가 적은 것으로 나타났다.
후속연구
- 은 1,000 mg/L 이하에서 57%, EC는 약 10 mS/cm 이하에서 55%, ORP는 -150mV 이상에서 67%로 나타났다. 이와 같은 결과는 향후 ‘액비 품질인증제’를 구축함에 있어 부숙액비의 ‘목표요소’ 및 ‘평가요소’에 있어 액비 균질성과 관련하여 기초자료로서의 활용이 기대된다.
- 향후 가축분뇨의 고품질 액비를 유통하기 위한 ‘액비 품질인증제’의 구축을 위해서는 실제로 현장에서 생산, 유통되고 있는 액비품질조사가 선행되어야 한다(전 등, 2012).
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