[논문]농가규모 양돈분뇨 퇴비화시 공기공급량 변화에 따른 퇴비 특성 평가

이성현; 정광화; 이동준; 이동현; 장유나; 곽정훈

doi:10.17137/korrae.2019.27.3.49

농가규모 양돈분뇨 퇴비화시 공기공급량 변화에 따른 퇴비 특성 평가
Evaluation of Composting Characteristics According to the Air Supply Change in Farm-Sized Swine Manure 원문보기

유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, v.27 no.3, 2019년, pp.49 - 61

이성현 (국립축산과학원 축산환경과) , 정광화 (국립축산과학원 축산환경과) , 이동준 (국립축산과학원 축산환경과) , 이동현 (국립축산과학원 축산환경과) , 장유나 (국립축산과학원 축산환경과) , 곽정훈 (국립축산과학원 축산환경과)

초록
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양돈분뇨는 퇴비화하여 이용할 경우 좋은 유기물 자원이 될 수 있으며, 양돈 분뇨를 효율적으로 이용하기 위한 많은 실험적 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 양돈분뇨를 톱밥과 혼합하여 여러 가지 퇴비화 조건에서 퇴비화 촉진정도를 실제 농가 현장에서 활용할 수 있도록 시험규모를 확대하여 수행하였다. 퇴비화 시험처리는 퇴비화기간 동안 공기를 송풍하지 않은 대조구와 퇴비화기간 동안 퇴비단 아래에서 공기를 송풍한 시험구로 구분하였다. 시험을 위한 퇴비단의 크기는 각각 $5m^3$로 조성하였다. 시험구 1 (EXP1)에는 돈분 $1m^3$당 100 L의 공기를 송풍하였으며, 시험구 2 (EXP2)에는 돈분 $1m^3$당 150 L의 공기를 송풍하였다. 공기공급량을 $1m^3$당 100 L, 150 L로 한 것은 현재 활용하고 있는 퇴비화시설 설계 규정에 가축분 $1m^3$당 150 L의 규모의 송풍 시설을 설치할 것을 권장하고 있으나 현장에서는 과다 송풍 우려가 발생하고 있기 때문에 이에 대한 검토가 필요하기 때문이었다. 퇴비화 발효기간은 4주로 하였으며, 퇴비화 시작 직후부터 매주 퇴비단의 샘플을 채취하여 물리 화학적 성분을 조사 분석 하였다. 퇴비단의 온도는 퇴비단 표면으로부터 약 40cm 지점에 온도센서를 설치하여 매 30분 간격으로 기록하였다. 발효온도를 분석한 결과 시험구에서는 공기를 송풍한 1~2일차에 최고온도 $67{\sim}75^{\circ}C$에 도달하였다. 이는 호열성 세균이 급격하게 증가 활동하였기 때문으로 판단되었다. 퇴비화기간 동안 수분함량, 총질소, EC의 값이 송풍발효가 완료된 4주차에 대조구에 비해 낮은 것으로 나타났다. 하지만 pH와 유기물 함량은 시험구에서 대조구에 비해 높게 나타났다. 송풍발효가 끝난 4주차의 부숙정도를 평가하기 위하여 종자발아지수를 분석한 결과 대조구에서 23.49, 시험구 1이 68.50, 시험구 2가 51.81로 나타났다. 종자 발아지수로 평가한 퇴비의 부숙은 대조구에 비해 시험구에서 매우 높은 것으로 나타났다. 따라서 양돈분뇨의 퇴비화시 외부로부터 가축분뇨 $1m^3$당 100~150 L/min의 공기를 공급하는 것이 퇴비의 부숙을 매우 빠르게 할 수 있는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Swine manure has been recognized as a organic sources for composting and many research was conducted to efficiently utilize and treat. This study was to evaluate a feasibility for producing swine manure compost under various treatment with mixture of swine manure and saw dust. Treatments were designed as follows; non aerated composting pile(REF), aerated composting pile of $100L/m^3$(EXP1), and aerated composting pile of $150L/m^3$(EXP2). The total days of fermentation were 28 days and each samples were collected at every 7 days from starting of composting. Temperature sensors were installed under 30~40cm from the surface of composting pile. Inner temperature in composting piles of EXP1 and EXP2 was rapidly increased to $67{\sim}75^{\circ}C$ within 1~2 days. The elevated temperatures found during the thermophilic phase are essential for rapid degradation of organic materials. While swine manure composted, moisture content, total nitrogen, EC of EXP1, EXP2 in sample at 28 days were lower than those of REF. But, pH and organic matter of EXP1, EXP2 in sample at 28 days were higher than those of REF. After finishing fermentation experiment, maturity was evaluated with germination test. Calculated germination index(GI) at REF, EXP1 and EXP2 were 23.49, 68.50 and 51.81, respectively. The values of germination index were higher at EXP1 and EXP2 which is aerated composting piles than REF which is non aerated composting pile. According to the results, composting process by aerated static pile compost had significant effect on the reduction of required period for composting. Supplying adequate amount of air to compost swine manure will greatly reduce composting period.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Mixing of swine manure and saw dust.
그림 Fig. 2. Composting testing of swine manure.
그림 Fig. 3. Installment of temperature sensor and sampling of compost.
표 Table 1. Properties of the Saw Dust and Swine Manure
그림 Fig. 4. Variation in daily temperature and daily average temperature difference between next day and previous day of the composting piles during composting with the mixture of swine manure and saw dust: left is daily temperature and right is daily average temperature difference.
그림 Fig. 5. variation in moisture contents, EC, pH, T-N, organic matters, and C/N ratio of composting piles during composting with the mixture of swine manure and saw dust.
그림 Fig. 6. Degree of germination by seed germination method; left is before germination and right is after germination.
표 Table 2. Germination Index of the Treatment
표 Table 3. Odor Analysis Result of Composting Process

AI 본문요약
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문제 정의

공기의 공급량을 100~150L/㎥⋅min로 한 것은 현재 이용하고 있는 퇴비화시설 설계 규격에 150L/㎥⋅min로 공기를 공급하도록 되어 있는 것이 과다공급의 우려가 있다는 문제가 제기되고 있어 이를 확인코자 시험설계를 하였다.
본 연구에서는 교반발효기가 설치되지 않은 양돈 농가에서 퇴비화를 위해 주로 이용하는 퇴적식 퇴비화기술의 효율을 높이기 위한 방안을 찾고자 하였다. 기존 단순퇴적식 퇴비화 방법과 단순퇴적식 퇴비단의 하단에 송풍을 통해 산소를 공급하면서 퇴비화 과정을 모니터링 하였다.
본 연구에서는 교반발효기가 설치되지 않은 양돈농가에서 퇴비화를 위해 주로 이용하는 단순퇴적식 퇴비화기술의 효율을 높이기 위한 방안을 찾고자 하였다. 기존 단순퇴적식 퇴비화 방법과 단순퇴적식 퇴비단의 하단에 송풍을 통해 공기 공급양을 달리한 후 퇴비화 과정을 모니터링 하였다.

제안 방법

각각의 퇴비단의 적재 용량은 약 5㎥이다. 각각의 퇴비단 중앙에는 20L 버컷에 5mm 드릴로 윗면, 엽면에 약 100여개의 구멍을 뚫은 후 엎어 놓았다.퇴비단 a(REF)는 대조구이며 공기를 공급하지 않은 단순퇴적식 퇴비단이다.
분쇄시료 1g에 증류수 50mL를 가하여70℃에서 2시간동안 열수 침탕하였다. 그 다음 N0.2여과지로 침출액을 거른 후 여액을 90mm 페트리디시에 5mL를 가한 후 무종자 30립을 넣어서 30℃ 에서 5일간 암배양하여 무종자의 발아율과 뿌리 신장을 조사하였다. 각 처리구마다 3반복 시험하여 평균값을 사용하였다.
퇴비단에서 발생하는 악취를 포집하기 위하여 2L 용량의 페트병 입구 근처에 약 40㎠ 크기의 구멍을 낸 후 퇴비단 속에 페트병을 거꾸로 매립하였다. 그 후 페트병의 바닥에 샘플채취를 위한 구멍을 만든 후 호스를 연결하여 악취 샘플을 채취하였다. 악취의 측정 및 분석은 악취방지법의공기희석관능법과 기기분석법을 이용하였다.
본 연구에서는 교반발효기가 설치되지 않은 양돈농가에서 퇴비화를 위해 주로 이용하는 단순퇴적식 퇴비화기술의 효율을 높이기 위한 방안을 찾고자 하였다. 기존 단순퇴적식 퇴비화 방법과 단순퇴적식 퇴비단의 하단에 송풍을 통해 공기 공급양을 달리한 후 퇴비화 과정을 모니터링 하였다. 퇴비화 효율의 분석을 위하여 수분, 온도, pH, EC, 유기물 함량, 부숙도 및 발생 가스 등을 분석하였다.
본 연구에서는 교반발효기가 설치되지 않은 양돈 농가에서 퇴비화를 위해 주로 이용하는 퇴적식 퇴비화기술의 효율을 높이기 위한 방안을 찾고자 하였다. 기존 단순퇴적식 퇴비화 방법과 단순퇴적식 퇴비단의 하단에 송풍을 통해 산소를 공급하면서 퇴비화 과정을 모니터링 하였다. 퇴비화 효율의 분석을 위하여 수분, 온도, pH, EC, 퇴비의 부숙도 및 악취발생농도 등을 분석하였다.
돈분은 논산계룡축협에 의뢰하여 압롤트럭에 상차하여 전주 국립축산과학원 퇴비사로 운반하였다. 돈분의 수분함량을 퇴비화조건에 적합한 60% 전후로 조절하기 위하여 돈분 12㎥와 톱밥 3㎥를 혼합하였다. 돈분과 톱밥을 혼합할 때 초기수분함량의 판단은 혼합된 돈분을 손으로 꽉 쥐었을 때 돈분이 약간 뭉쳐진 상태로 있을 때로 판단하였다.
돈분의 퇴비화 시험을 위하여 돈분과 톱밥을 고르게 혼합한 후 Fig. 2와 같이 3개의 퇴비단을 조성하였다. 각각의 퇴비단의 적재 용량은 약 5㎥이다.
온도센서에서 측정된 온도는 데이터로거에 매 30분 간격으로 기록되도록 미리 프로그래밍 하였다. 또한 퇴비화 시험시 송풍기로 공급되는 온도와 습도도 함께 측정하였다. 퇴비화 과정 중 돈분의 물리적, 화학적 변화를 분석하기 위하여 매주 간격으로 퇴비의 샘플을 채취하였다.
이 두 방법은 측정을 위한 전처리 과정이 필요하고 경우에 따라 측정 정확도가 다르게 나타나는 등의 문제점이 있어 퇴비의 최종적인 부숙도 판정방법으로 종자 발아법을 이용한다. 본 연구에서도 발효시작 후 4주차의 퇴비 샘플을 채취하여 종자발아법에 의한 부숙도를 측정하였다. Table 2는 종자발아율과 종자발아지수를 나타낸 것이고, Fig.
퇴비화 과정 중 온도의 변화는 퇴비화의 정도를 판단하는 중요한 요소로 사용된다. 본 연구에서도 퇴비화 전 과정의 퇴비단 온도 변화를 측정하기 위하여 온도센서를 설치하였다. 온도 센서는 퇴비단의표면으로부터 약 40cm 깊이에 설치하였다.
악취의 샘플채취와 분석은 휘발성지방산류, 페놀류, 인돌류의 시료채취는 SIBAT Pump(MP-ΣNII)를 이용 하여 Tenex TA 튜브에 0.1L/min 속도로 5분 동안 포집하였다.
오븐온도는 5분 동안 80℃로 유지한 후 200℃까지 8℃/min으로 승온시켰으며, 200℃ 에서 5분 동안 유지하였다. 암모니아는 Boric acid에 흡수시킨 후 페놀-니트로프루시드 나트륨용액(sodium nitroprusside, 〔Na2Fe(CN5)NO〕.2H₂O)과 차아염소산 나트륨용액(유효염소 3~10%)을 가하여 암모늄이온과 반응시켜 생성되는 인도페놀류의 흡광도를 흡광광도계(UV)를 이용하여 640nm에서 측정 하여 분석하였다.
탄소는 퇴비화 과정에서 미생물의 유기물 분해를 위한 에너지원으로 이용되며, 질소는 미생물의 생장에 필요한 단백질 합성을 위해 필요하다고 하였다 ²⁵⁾. 양돈 분뇨와 같은 유기성폐기물의 수분과 C/N율을 퇴비화 조건에 맞게 조절하기 위해서는 톱밥, 왕겨, 폐지, 코코아피트 등 탄소원과 혼합하는 것이 일반적인 과정 이며, 본 연구에서는 수분함량과 C/N율을 조절하기 위하여 돈분에 톱밥을 혼합하였다. Fig.
양돈분뇨 퇴비화를 위한 퇴비단 조성 직후와 퇴비화 개시 4주차에 각각의 퇴비단에서 발생하는 악취를 분석하였다. 퇴비단에서 발생하는 악취를 포집하기 위하여 2L 용량의 페트병 입구 근처에 약 40㎠ 크기의 구멍을 낸 후 퇴비단 속에 페트병을 거꾸로 매립하였다.
온도센서는 -4~100℃까지 측정할 수 있는 TMC6-HD(USA)를 사용하였으며 데이터로거는 HOBO temp/RH/2 ext channels을 사용하였다. 온도센서에서 측정된 온도는 데이터로거에 매 30분 간격으로 기록되도록 미리 프로그래밍 하였다. 또한 퇴비화 시험시 송풍기로 공급되는 온도와 습도도 함께 측정하였다.
퇴비 샘플의 채취는 샘플채취기를 만들어 각각의 퇴비단 옆면 3개소에서 표면에서부터 50cm깊이까지의 퇴비를 채취하여 고르게 혼합한 후 약 1kg의 분석 샘플을 만들었다. 채취한 샘플은 2중 지퍼백에 담아 곧바로 실험실로 옮겨 분석을 실시하였다. 샘플채취기는 내경 40mm, 길이 600mm의 파이프를 이용해 제작하였다.
컬럼(DB-WAX, 30m × 0.25mm × 0.25um))으로 도입된 시료는 40℃에서 150℃까지는 10℃/min 으로, 230℃ 까지는 18℃/min으로 승온 분석하였다.
양돈분뇨 퇴비화를 위한 퇴비단 조성 직후와 퇴비화 개시 4주차에 각각의 퇴비단에서 발생하는 악취를 분석하였다. 퇴비단에서 발생하는 악취를 포집하기 위하여 2L 용량의 페트병 입구 근처에 약 40㎠ 크기의 구멍을 낸 후 퇴비단 속에 페트병을 거꾸로 매립하였다. 그 후 페트병의 바닥에 샘플채취를 위한 구멍을 만든 후 호스를 연결하여 악취 샘플을 채취하였다.
퇴비의 부숙도 평가는 발효시작 직후부터 송풍을 시작하여 송풍이 끝나는 4주째 퇴비의 샘플을 채취 하여 실시하였다. 퇴비의 부숙도는 종자발아법으로 평가하였다.
또한 퇴비화 시험시 송풍기로 공급되는 온도와 습도도 함께 측정하였다. 퇴비화 과정 중 돈분의 물리적, 화학적 변화를 분석하기 위하여 매주 간격으로 퇴비의 샘플을 채취하였다. 퇴비 샘플의 채취는 샘플채취기를 만들어 각각의 퇴비단 옆면 3개소에서 표면에서부터 50cm깊이까지의 퇴비를 채취하여 고르게 혼합한 후 약 1kg의 분석 샘플을 만들었다.
퇴비화 시간 경과에 따른 퇴비의 물리적, 화학적 특성 조사를 위하여 온도, 수분, pH, 총질소(total nitrogen;T-N), 전기전도도(electrical conductivity; EC), 총 유기탄소(total organic carbon; TOC), 유기물대 질소비(O.M./N ratio)등을 분석하였다. 수분함량은 건조법, pH와 EC는 1:5법, 유기물함량은 회화법, 총질소는 켈달법 등 농촌진흥청의 비료의 품질검사 및 시료 채취기준, 농업과학기술 연구조사 분석기준에 준하여 분석하였다.
기존 단순퇴적식 퇴비화 방법과 단순퇴적식 퇴비단의 하단에 송풍을 통해 공기 공급양을 달리한 후 퇴비화 과정을 모니터링 하였다. 퇴비화 효율의 분석을 위하여 수분, 온도, pH, EC, 유기물 함량, 부숙도 및 발생 가스 등을 분석하였다.
기존 단순퇴적식 퇴비화 방법과 단순퇴적식 퇴비단의 하단에 송풍을 통해 산소를 공급하면서 퇴비화 과정을 모니터링 하였다. 퇴비화 효율의 분석을 위하여 수분, 온도, pH, EC, 퇴비의 부숙도 및 악취발생농도 등을 분석하였다.
1L/min 속도로 5분 동안 포집하였다. 튜브는 열탈착장치(Thermal Desorption: TD)를 활용하여 GC(CP3800, Varian, USA)/FID로 도입 시켰다. 컬럼(DB-WAX, 30m × 0.
황화합물류는 알루미늄 Tedlar 백을 이용하여 시료채취를 하였으며, TD 및 CP-sil 5CB(60m × 0.32mm × 5um) 컬럼이 장착된 GC/FPD(Flame Photometric Detector)을사용하여 분석하였다.

대상 데이터

채취한 샘플은 2중 지퍼백에 담아 곧바로 실험실로 옮겨 분석을 실시하였다. 샘플채취기는 내경 40mm, 길이 600mm의 파이프를 이용해 제작하였다. 샘플채취기 끝단에는 톱니를 만들어 퇴비단에서 샘플을 채취할 때 작업이 쉽도록 하였다.
시험에 사용한 돈분은 충남 논산시 양돈 농가의 톱밥 발효돈사에서 깔짚을 교체하면서 배출된 돈분을 사용하였다. 톱밥 발효돈사의 경우 돈사내부에 사육되는 돼지가 배설한 분과 뇨가 혼합된 상태로 유지된다.
온도 센서는 퇴비단의표면으로부터 약 40cm 깊이에 설치하였다. 온도센서는 -4~100℃까지 측정할 수 있는 TMC6-HD(USA)를 사용하였으며 데이터로거는 HOBO temp/RH/2 ext channels을 사용하였다. 온도센서에서 측정된 온도는 데이터로거에 매 30분 간격으로 기록되도록 미리 프로그래밍 하였다.
퇴비화 과정 중 돈분의 물리적, 화학적 변화를 분석하기 위하여 매주 간격으로 퇴비의 샘플을 채취하였다. 퇴비 샘플의 채취는 샘플채취기를 만들어 각각의 퇴비단 옆면 3개소에서 표면에서부터 50cm깊이까지의 퇴비를 채취하여 고르게 혼합한 후 약 1kg의 분석 샘플을 만들었다. 채취한 샘플은 2중 지퍼백에 담아 곧바로 실험실로 옮겨 분석을 실시하였다.

데이터처리

2여과지로 침출액을 거른 후 여액을 90mm 페트리디시에 5mL를 가한 후 무종자 30립을 넣어서 30℃ 에서 5일간 암배양하여 무종자의 발아율과 뿌리 신장을 조사하였다. 각 처리구마다 3반복 시험하여 평균값을 사용하였다. 이때 대조구는 증류수를 이용하였으며, 종자발아지수는 아래의 식을 이용하였다.
수분함량은 건조법, pH와 EC는 1:5법, 유기물함량은 회화법, 총질소는 켈달법 등 농촌진흥청의 비료의 품질검사 및 시료 채취기준, 농업과학기술 연구조사 분석기준에 준하여 분석하였다. 모든 분석은 3반복 수행하여 평균값을 사용하였다.

이론/모형

/N ratio)등을 분석하였다. 수분함량은 건조법, pH와 EC는 1:5법, 유기물함량은 회화법, 총질소는 켈달법 등 농촌진흥청의 비료의 품질검사 및 시료 채취기준, 농업과학기술 연구조사 분석기준에 준하여 분석하였다. 모든 분석은 3반복 수행하여 평균값을 사용하였다.
그 후 페트병의 바닥에 샘플채취를 위한 구멍을 만든 후 호스를 연결하여 악취 샘플을 채취하였다. 악취의 측정 및 분석은 악취방지법의공기희석관능법과 기기분석법을 이용하였다. 악취의 샘플채취와 분석은 휘발성지방산류, 페놀류, 인돌류의 시료채취는 SIBAT Pump(MP-ΣNII)를 이용 하여 Tenex TA 튜브에 0.
퇴비의 부숙도 평가는 발효시작 직후부터 송풍을 시작하여 송풍이 끝나는 4주째 퇴비의 샘플을 채취 하여 실시하였다. 퇴비의 부숙도는 종자발아법으로 평가하였다. 분쇄시료 1g에 증류수 50mL를 가하여70℃에서 2시간동안 열수 침탕하였다.

성능/효과

4에 나타내었다. 대조구의 경우 퇴비단 조성 직후부터 약 10일정도 온도 상승 기울기가 크게 나타났으며 그 이후 4주차까지 60~65℃ 의 온도가 지속적으로 유지되었다. 시험구 b의 경우 퇴비단 조성 직후 온도가 급속도로 상승하여 하루 만에 최고온도 약 75℃에 도달한 후 60℃ 이상의 온도가 8일 정도 유지되다가 점차 온도가 하강하여 4 주차에는 외기온도 보다 약간 높은 수준을 보였다.
따라서 이들 성분을 조합하면 퇴비화 여부를 판단하는 간이지표로 활용가능 할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한 양돈분뇨의 퇴비화 촉진을 위해서는 양돈분뇨를 퇴비화 할 때 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비단에 공기를 공급해 주면 발효초기에 미생물의 활성에 의한 빠른 온도상승으로 유기물의 분해가 촉진되기 때문에 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있으며 악취도 크게 줄일 수 있을 것으로 판단되었다. 퇴비단의 공기공급량은 돈분 1㎥당 100L/min이 적합할 것으로 판단되었다.
시험구 c의 경우는 시험구 b에 비해서 최고 도달 온도가 약 67℃로 약간 낮았으며, 60℃ 이상 온도의 지속기간도 약 6일 정도로 시험구 b에 비해 다소 짧았다. 또한 최고 온도 도달 후 온도 강하가 빠르게 발생하는 것으로 나타났다. 그 이후 외기온 보다 약 10~15℃ 높은 상태로 외기온의 변화 패턴에 따라 온도가 변화하면서 유지되었다.
04 ppb로 매우 낮게 나타났다. 또한 퇴비단 조성 직 후 축산냄새 원인물질로 평가되는 페놀, p-크레졸, 인돌, 스카톨의 경우 대조구에 비해 시험구에서 높은 것으로 나타났다. 하지만 측정 분석한 각각의 가스 성분의 경우 대조구와 시험구에서 전체적으로 어떤 뚜렷한 경향은 없는 것으로 나타났다.
85%로 대조구에 비해 높게 나타났다. 발아율과 뿌리 신장률을 이용한 발아지수의 경우 대조구가 23.49, 시험구 b가68.50, 시험구 c가 51.81로 나타났다. 종자발아율로 평가하는 완숙퇴비의 기준은 발아지수 70이상이다.
본연구의 경우 발효시 공기를 공급한 시험구에서 후숙전 단계의 발아지수가 완숙퇴비 기준에 근접하는 것으로 나타났다. 발아지수로 평가한 퇴비 부숙도의 경우 대조구에 비해 시험구가 220~291% 높게 나타나 퇴비 발효시 공기를 공급하면 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 판단되었다. 종자 발아지수와 EC와의 관계를 분석한 결과 피어슨상관계수가 -0.
81로 나타났다. 발아지수로 평가한 퇴비 부숙도의 경우 대조구에 비해 시험구가 220~291% 높게 나타나 퇴비 발효시 적정량의 공기를 공급하면 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 판단되었다. 퇴비단 조성 직후와 퇴비화 과정을 거친 후 농도가 급격하게 줄어든 성분은 황화수소, 아세트산, 노르말부티르산, 이소발레르산, 페놀, p-크레졸, 스카톨로 나타났다.
황화수소 가스의 경우 대조구와 시험구의 농도가 크게 나타난 것은 시험구에서 공기 송풍에 의해 공극사이에 있던 가스가 대기 중으로 확산되었기 때문으로 판단되었다. 발효후 4주차에 분석한 황화수소 가스 농도는 시험구와 대조구에서 모두 0.04 ppb로 매우 낮게 나타났다. 또한 퇴비단 조성 직 후 축산냄새 원인물질로 평가되는 페놀, p-크레졸, 인돌, 스카톨의 경우 대조구에 비해 시험구에서 높은 것으로 나타났다.
종자발아율로 평가하는 완숙퇴비의 기준은 발아지수 70이상이다. 본연구의 경우 발효시 공기를 공급한 시험구에서 후숙전 단계의 발아지수가 완숙퇴비 기준에 근접하는 것으로 나타났다. 발아지수로 평가한 퇴비 부숙도의 경우 대조구에 비해 시험구가 220~291% 높게 나타나 퇴비 발효시 공기를 공급하면 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 판단되었다.
5(c)는 양돈분뇨 퇴비화 과정 중의 퇴비단 pH 변화를 나타낸 것이다. 시험구 b와c는 퇴비화 개시 후 첫 주째 되는 시점에 pH가 약 9까지 상승하였다가 낮아지기 시작하여 3주차 이후에 안정화되는 것으로 나타났으며, 송풍을 하지 않은 대조구의 경우 pH가 7에서 8사이를 유지하는 것으로 나타났다. 퇴비단 조성 직후부터 정해진 양의 공기를 송풍한 시험구의 경우 주 발효가 부숙 개시 후 3주일에 완료된 것으로 판단되었다.
발아지수로 평가한 퇴비 부숙도의 경우 대조구에 비해 시험구가 220~291% 높게 나타나 퇴비 발효시 공기를 공급하면 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 판단되었다. 종자 발아지수와 EC와의 관계를 분석한 결과 피어슨상관계수가 -0.98로 높은 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났다.
EC의 경우 초기 약 40mS/㎝에서 대조구의 경우 52mS/㎝까지 상승하였으며, 시험구 b와 c의 경우 22mS/㎝까지 낮아졌다가 32~36mS/㎝의 값을 보였다. 종자발아법을 이용한 부숙도 분석 결과 발아지 수가 대조구의 경우 23.49, 시험구 b가 68.50, 시험구 c가 51.81로 나타났다. 발아지수로 평가한 퇴비 부숙도의 경우 대조구에 비해 시험구가 220~291% 높게 나타나 퇴비 발효시 적정량의 공기를 공급하면 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 판단되었다.
대조구의 pH는 변화가 없었다. 총 질소는 시험구의 경우 퇴비화 1주차에 10,000㎎/L까지 상승하였다가 낮아져 시험구 b의 경우 8,000㎎/L 수준으로 유지되었고, 시험구 c의 경우는 6,000㎎/L수준으로 유지되었다. 유기물의 경우 대조구에서는 초기 30%이었으며 4주차 에는 35%로 나타났다.
하지만 측정 분석한 각각의 가스 성분의 경우 대조구와 시험구에서 전체적으로 어떤 뚜렷한 경향은 없는 것으로 나타났다. 퇴비단 조성 직 후와 퇴비화 과정을 거친 후 농도가 급격하게 줄어든 성분은 황화수소, 아세트산,노르말부티르산, 이소발레르산, 페놀, p-크레졸, 스카톨로 나타났다. 따라서 이들 성분을 조합하면 퇴비화 여부를 판단하는 간이지표로 활용가능 할 수 있을 것으로 판단되었다.
Table 3은 퇴비단 조성 직 후 채취한 샘플과 퇴비화 시작 후 4주차에 채취한 샘플의 악취를 분석한 것이다. 퇴비단 조성 직후 암모니아 가스 농도는 대조구 0.24 ppm, 시험구 b가 4.07 ppm, 시험구 c가 3.61 ppm 으로 나타났으며, 발효후 농도는 대조구 248.30 ppm, 시험구 b가 163.00 ppm, 시험구 c가 1.70 ppm으로 나타났다. 퇴비단 조성 직 후 암모니아 가스 농도가 이처럼 낮게 나타난 것은 본격적인 발효가 시작되지 않았기 때문인 것으로 판단되었다.
시험구 b와c는 퇴비화 개시 후 첫 주째 되는 시점에 pH가 약 9까지 상승하였다가 낮아지기 시작하여 3주차 이후에 안정화되는 것으로 나타났으며, 송풍을 하지 않은 대조구의 경우 pH가 7에서 8사이를 유지하는 것으로 나타났다. 퇴비단 조성 직후부터 정해진 양의 공기를 송풍한 시험구의 경우 주 발효가 부숙 개시 후 3주일에 완료된 것으로 판단되었다. 이는 퇴비화 시험 분석을 한 다른 연구자들의 실험결과와 유사한 것으로 판단되었다.
하지만 측정 분석한 각각의 가스 성분의 경우 대조구와 시험구에서 전체적으로 어떤 뚜렷한 경향은 없는 것으로 나타났다. 퇴비단 조성 직 후와 퇴비화 과정을 거친 후 농도가 급격하게 줄어든 성분은 황화수소, 아세트산,노르말부티르산, 이소발레르산, 페놀, p-크레졸, 스카톨로 나타났다. 따라서 이들 성분을 조합하면 퇴비화 여부를 판단하는 간이지표로 활용가능 할 수 있을 것으로 판단되었다.
또한 양돈분뇨의 퇴비화 촉진을 위해서는 양돈분뇨를 퇴비화 할 때 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비단에 공기를 공급해 주면 발효초기에 미생물의 활성에 의한 빠른 온도상승으로 유기물의 분해가 촉진되기 때문에 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있으며 악취도 크게 줄일 수 있을 것으로 판단되었다. 퇴비단의 공기공급량은 돈분 1㎥당 100L/min이 적합할 것으로 판단되었다.
시험구 c 의 경우는 시험구 b와 초기온도 변화패턴이 유사하게 나타났으나 시험구 b에 비해 최고 도달 온도가약 67℃로 약간 낮았으며, 60℃ 이상 온도의 지속기 간도 약 6일 정도로 시험구 b에 비해 다소 짧았다. 퇴비단의 수분함량 분석결과 시험구의 수분함량이 빠르게 낮아지는 것으로 나타났으나 대조구의 경우큰 수분 변화가 없었다. pH의 경우 시험구에서 발효 시작 후 1주차에 8.
6은 종자 발아시험 광경이다. 퇴비화 과정 중 공기를 공급하지 않은 대조구의 발아율은 평균 79.31%로 나타났으며, 발효과정 중 공기를 공급한 시험구 b와시험구 c의 발아율은 각각 95.40%, 98.85%로 대조구에 비해 높게 나타났다. 발아율과 뿌리 신장률을 이용한 발아지수의 경우 대조구가 23.
퇴비화 과정 중 온도는 대조구의 경우 퇴비단 조성 직후부터 약 10일 정도 온도 상승 기울기가 크게 나타났으며 그 이후 4주차까지 60~65℃의 온도가 지속적으로 유지되었다. 시험구 b의 경우 퇴비단 조성 직후 온도가 급속도로 상승하여 하루 만에 최고 온도 약 75℃에 도달한 후 60℃ 이상의 온도가 8일정도 유지되다가 점차 온도가 하강하여 4주차에는 외기온도 보다 약간 높은 수준을 보였다.
퇴비화는 호기성 미생물에 의해 발생하는 자체 발열과 부숙과정 시 중온성 및 고온성균의 활성화온도를 60℃ 나누며 온도상승 단계, 고온단계 및 안정화 단계의 3단계로 구분된다고 하였다 ²¹⁾. 퇴비화 기간 중 익일 평균 온도에서 전일평균 온도를 뺀 온도차를 보면 송풍을 한 시험구에서 퇴비화초기에는 일간 평균 온도변화가 크다가 퇴비화 후반으로 갈수록 작아지는 것으로 나타났으나, 송풍을 하지 않은 대조구에서는 일간 평균온도변화가 매우 작은 것으로 나타났다.
퇴비화 시작시 C/N율은 대조구가 34이었으며, 시험구 b는 32, 시험구 c는 28로 Beaty and Zymunt가 최적 C/N비라고 제시한 25~30:1 수준에 있었다. 퇴비화가 진행되면서 일부 시점에서 C/N비가 약간 증가한 경향이 있었으나 대조구와 시험구에서 모두 퇴비화 초기에 비해서 낮아지는 경향을 보였다. 대조구의 C/N비는 퇴비화 2~3주차에 약 40까지 상승하였다가 4주차에는 31로 낮아졌으며, 시험구 b와 c는 4주차에 23으로 낮아졌다.
또한 퇴비단 조성 직 후 축산냄새 원인물질로 평가되는 페놀, p-크레졸, 인돌, 스카톨의 경우 대조구에 비해 시험구에서 높은 것으로 나타났다. 하지만 측정 분석한 각각의 가스 성분의 경우 대조구와 시험구에서 전체적으로 어떤 뚜렷한 경향은 없는 것으로 나타났다. 퇴비단 조성 직 후와 퇴비화 과정을 거친 후 농도가 급격하게 줄어든 성분은 황화수소, 아세트산,노르말부티르산, 이소발레르산, 페놀, p-크레졸, 스카톨로 나타났다.

후속연구

퇴비단 조성 직 후와 퇴비화 과정을 거친 후 농도가 급격하게 줄어든 성분은 황화수소, 아세트산,노르말부티르산, 이소발레르산, 페놀, p-크레졸, 스카톨로 나타났다. 따라서 이들 성분을 조합하면 퇴비화 여부를 판단하는 간이지표로 활용가능 할 수 있을 것으로 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	축산업이란 무엇인가?	축산업은 국민에게 양질의 단백질을 공급하는 중요한 농식품 산업중 하나이다. 최근 국민 식생활의서구화로 인해 육류의 소비량이 급속하게 증가하고 있다.
	축산분뇨의 문제점은 무엇인가?	퇴비단에 너무 적은 양의 공기를 공급하면 미생물의 활성에 필요한양을 충족하지 못해 혐기발효가 발생하고, 너무 많은양의 공기를 공급하면 퇴비단의 온도를 떨어뜨려 유기 물의 적절한 분해가 이루어지지 않는 다고 하였다 2) .축산분뇨와 같은 유기성폐기물은 유기물 및 수분함 량이 높아 적절하게 처리되지 않을 경우 악취 및 독성가스가 발생될 수 있으며, 침출수 발생으로 수계를오염시킬 수도 있다. 퇴비화 과정을 거쳐 생산된 퇴비의 경우라도 미부숙된 퇴비를 사용하면 암모니아가스나 황 화합물 등의 발생으로 작물에게 피해를 입힌다.
	퇴비화 과정에서 산소의 공급이 중요한 이유는 무엇인가?	또한 퇴비화 과정중 퇴비화를 촉진하기 위하여 외부로부터 산소의 공급이 매우 중요한 요인 중 하나로 알려져 있으며, 국내 퇴비화시설 설계기준에는 가축분뇨 1 ㎥당 150 L/min 의 공기를 공급하는 것으로 되어있다. 퇴비단에 너무 적은 양의 공기를 공급하면 미생물의 활성에 필요한양을 충족하지 못해 혐기발효가 발생하고, 너무 많은양의 공기를 공급하면 퇴비단의 온도를 떨어뜨려 유기 물의 적절한 분해가 이루어지지 않는 다고 하였다 2) .축산분뇨와 같은 유기성폐기물은 유기물 및 수분함 량이 높아 적절하게 처리되지 않을 경우 악취 및 독성가스가 발생될 수 있으며, 침출수 발생으로 수계를오염시킬 수도 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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