초록 ▼

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
국내 축산업 생산액은 2010년 기준으로 15.5조원이며 쌀 생산액 9.5조원보다 높아 전체 농림업 생산액의 39.4%를 차지할 정도로 중요한 산업이며 최근 들어 축산업의 고도성장으로 인한 집약화 및 대규모화에 따라 사육두수는 매년 꾸준히 증가하고 있는추세이다. 그러나 최근 들어 가축전염병으로 인해 국내 축산업이 심각한 경제적 피해를 입게 되면서 살처분된 가축에 대한 처리문제와 이들 살처분된 가축들이 환경에 미치는 영향에 대해서는 국내에는 물론 세계적으로 첨예의 관심사가 되고 있다. 특히국가 재

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
국내 축산업 생산액은 2010년 기준으로 15.5조원이며 쌀 생산액 9.5조원보다 높아 전체 농림업 생산액의 39.4%를 차지할 정도로 중요한 산업이며 최근 들어 축산업의 고도성장으로 인한 집약화 및 대규모화에 따라 사육두수는 매년 꾸준히 증가하고 있는추세이다. 그러나 최근 들어 가축전염병으로 인해 국내 축산업이 심각한 경제적 피해를 입게 되면서 살처분된 가축에 대한 처리문제와 이들 살처분된 가축들이 환경에 미치는 영향에 대해서는 국내에는 물론 세계적으로 첨예의 관심사가 되고 있다. 특히국가 재난형 악성가축전염병 발생으로 인해 예측 불가능한 사회․경제적인 피해 및 환경오염을 일으키고 있으며, 2008년 가축전염병인 조류인플루엔자 (AI)가 서울을 포함한16개 시군구에서 발생하였고, 2010년 발생된 구제역은 사상최대 약 3조원의 심각한 경제적 손실이 발생되어 가축전염병에 대해 국민의 경각심을 불러일으키는 계기가 되었다. 우리나라 가축전염병의 발생은 이제는 거의 연례행사로 인식이 될 정도로 해마다발생하여 국민의 불안감을 고취시키고 있어 정부차원에서 가축전염병 발생으로 큰 경제적 손실을 입은 해당지역 가축사육 농가의 경제적 피해를 최소화하는 방안 뿐만 아니라 매몰지 인근지역 주민의 건강보호 및 환경오염방지를 위하여 가축전염병 발생지역 환경오염방지를 위한 다각적인 노력이 필요한 실정이다.
우리나라 농림수산식품부령이 정한 63종의 가축전염병은 1종 가축전염병 15종, 2종가축전염병 30종 및 3종 가축전염병 18종으로 분류하고 있으며, 가축전염병예방법에따라 제1종 가축전염병발생시 해당 가축에 대해 살처분을 명하고 신속히 처리를 하게되어 있으며, 또한 우리나라에서 자주 발생하는 조류인플루엔자 (조류독감, AI), 전염성해면상 뇌증 (TSE) 및 제역 (FMD) 등 전염성이 큰 가축질병에 대해서는 긴급방역행 동지침을 마련하여 신속히 질병전염을 차단하기 위해 처리하고 있다.현행 가축사체 처리방법에는 혐기성 분해 (Anaerobic Digestion), 정제 (Rendering),퇴비화 (Composting), 소각 (Incineration), 매몰 (Burial), 알칼리 가수분해 (AlkalineHydrolysis), 젖산 발효 (Lactic Acid Fermentation), 무처리 방식 (Non-Traditional Technologies) 및 혁신적인 방식 (Novel Technologies) 등이 있으며, 우리나라의 경우에는 가축전염병예방법[가축전염병예방법 제 20조, 가축전염병예방법 시행규칙 제 25조]에 의해 살처분한 가축사체에 대해 신속히 소각 및 매몰을 하게 되어 있다. 그 밖의 가축전염병에 전염된 가축의 사체에 대해서도 적절한 처리를 해야 하지만 국내 축산환경 여건상 소각이나 그 밖의 처리는 현실적으로 어려워 대부분 매몰방법에 따라처리되고 있는 실정이다.
가축전염병으로 인한 매몰지가 급격히 증가하여 총 4,632개소 (구제역 77개, AI 19개시군; 2011. 4. 25 기준)의 매몰지가 발생되었으며, 매몰두수는 구제역의 경우 소 15만두, 돼지 348만두이고, AI의 경우 545만두가 매몰되었다. 이러한 전국적인 매몰지 발생으로 인해 토양 및 지하수 오염문제가 발생되고 있으며, 부실매몰로 인한 식수원,지하수 오염 및 악취로 인한 2차 환경피해가 여러지역에서 발생되고 있어 가축처리와 악취제거 관련 기술 개발 및 연구계획수립이 절실히 요구되고 있다. 살처분가축 매몰시 2차오염 방지를 위해 침출수의 지하침투 방지를 위한 시설 설치 후 가축 매몰을 실시해야 하나 일부 지자체의 부적절한 매몰지 선정, 침출수방지 시설 부실 등으로 인해 침출수에 의한 지하수 오염 및 작물피해 등의 2차 환경오염이 불가피한 실정이다.이와 같은 현행 대규모 매몰처리의 문제점의 보완이 요구되고 있는 상황에서 최근에 대규모 매몰처리방식이 예방접종방식으로 전환되어 중·소규모 매몰에 적합하게 수정보완된 매몰처리방식이나 랜더링 (Rendering) 및 소각 등의 비매몰방식으로 처리방식이 다양화되고 있다. 이 중 랜더링 (Rendering)방식은 버리는 가축을 유용성과 가치창출을 위한 안정적인 제품 (가식, 비가식 제품)으로 변환하는 기술로 사체를 고온 고압에서 가열·멸균 후 단백질은 분말이나 퇴비 등에 활용하고 지방은 기름이나 바이오디젤 등의 제조에 사용되기 때문에 잇따른 가축질병 발병으로 폐가축 처리 관련시장이 급속도로 커지는 시기에 랜더링방식은 기존 매몰방식의 문제점을 보완하면서 효과적으로 자원을 재활용하기 위한 대안 중 하나로 제시되고 있다.
하지만 국내에서 랜더링을 할 수 있는 곳은 경기, 전북에 각각 1개소, 충북에 2개소등 총 4개소로 일본의 203개소, 미국의 276개소에 비해 매우 적을 뿐만 아니라 그동안 구제역, AI등 발병축 (의심축)은 이동을 최소화하여 현장에서 처리하는 것을 원칙으로 하여 오염 가축을 장거리 이동시켜 랜더링하는 것은 실질적으로 불가능하였다. 이러한이유로 최근 농진청에서는 농가 현장에서 사축을 처리할 수 있는 랜더링방식에 기반한 고온‧고압 친환경 가축처리기를 개발하여 농가에 보급하여 오고 있으나, 현행 개발된 고온․고압 친환경 가축처리기기의 경우 국내 축산 환경에 최적화되게 수정보완이필요하며, 특히 가축전염병 발병시 직접 현장에 이동하여 처리할 수 있는 랜더링방식의 이동식 가축처리기의 개발이 필요할 것으로 판단된다.
국내에서는 일반적으로 질병 등으로 사망하거나 살처분한 가축은 랜더링하여 그 산출물은 재활용하지 않아서 랜더링방식으로 처리된 가축사체의 재활용에 관한 연구가거의 없으며, 보다 효율적인 자원의 재활용을 위해서는 랜더링 한 후 살처분가축 처리부산물의 재활용 기술 개발이 시급한 실정이다. 또한 국내에서는 가축사체처리를 통한환경오염 원천방지 및 가축안락사 처리방법에 대해 친환경적인 방안을 강구하고 있다 (중앙재난안전대책본부, 농식품부, ‘11.2). 매몰중심의 현행 가축 사체처리방법을 상황에 맞게 다각도로 모색하기 위해 랜더링 (열처리방식), 소각, 매립 등 가축질병 상황을 고려하여, 다양한 가축사체 처리방안 및 처리방법별 안락사 방법을 매뉴얼에 명시하고자 한다. 그리고 방역체계 개선 및 축산업 선진화 방안을 마련 (농식품부. ‘11.3.14)하고자 구제역·AI 방역추진 상황 및 방역체계 개선․축산업 선진화 관련 주요 검토과제를 제시하고, 구제역․AI 긴급행동지침 개선, 현장적용 및 친환경적 살처분, 사체처리 (살처분 가축 안락사 처리방법) 방법을 강구하였다. 현행 살처분 가축의 안락사 방법은 가스 및 약물에 의한 처리방법을 활용하고 있지만 현장 적용이 어려워 직접 현장에서 처리 가능한 방법의 개발이 요구되고 있고, 동물보호법에 근거한 정확한 안락사 방법 및 장비개발이 필요하며, 살처분 가축의 신속한 처리와 컨베이어 차량을 이용한 대량안락사 처리방법 등 장비개발 및 산업화가 필요한 실정이다.
따라서 본 연구는 동물보호법에 근거한 정확한 안락사 방법 및 장비개발과 살처분 가축을 효과적으로 처리하기 위해 랜더링방식에 기반한 (1)고온․고압 친환경 이동형 일체식 가축처리기기를 개발하고, (2)개발된 가축처리기기에서 발생하는 랜더링 처리부산물을 재활용할 수 있는 기술을 개발하고자 한다.

Abstract ▼

To develop environment-friendly moving all-in-one animal rendering equipment and resource recycling technology of animal waste, animal euthanasia method, development of rendering apparatus for hydrolysis of animal waste, application methods after rendering treatment using animal waste, and alkali hy

To develop environment-friendly moving all-in-one animal rendering equipment and resource recycling technology of animal waste, animal euthanasia method, development of rendering apparatus for hydrolysis of animal waste, application methods after rendering treatment using animal waste, and alkali hydrolysis method were investigated.
1. Animal euthanasia method
In South Korea, gas mixture method is one of possible animal euthanasia methods. There are many types of gas mixture methods such as CO₂ gas, gas mix, CO gas and hydrogen cyanide gas. To obtain basic information for animal euthanasia, dry ice method for animal euthanasia was used to poultry.
In lethal injection method, barbituric acid derivative can be generally applied to cow, sheep, pig, horse and poultry. To evaluate lethal injection method, sedative, effect under different drugs and proper injection dose were investigated.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 16
• 목 차 ... 20
• 제 1 장 서 론 ... 26
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 29
• 제 1 절 국내 기술개발 현황 ... 29
• 제 2 절 국외 기술개발 현황 ... 33
• 제 3 절 국내외 연구현황 비교 및 필요 연구 분야 ... 34
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 36
• 제 1 절 가축안락사기술 개발 연구 ... 36
• 1. 국내외 가축안락사 처리방법 조사 및 비교 ... 36
• 가. 신속하고 고통을 최소화할 수 있는 안락사 방법 및 장비에 대한 기술 ... 36
• 나. 국내 구제역 및 AI 발생기간 중 사용된 안락사 방법의 문제점 및 개선방안 조사 ... 36
• 2. 국내 적용 가능한 가축안락사 처리방법 개발 ... 37
• 가. 가축의 안락사 처리를 위한 처리방법 및 처리방법별 장단점 비교 ... 37
• (1) 기계적 (Mechanical) 처리방법 ... 37
• (2) 전기적 (Electrical) 처리방법 ... 38
• (3) 가스 (Gas mixtures) 처리방법 ... 38
• (4) 약물주입 (Letal injection) 처리방법 ... 39
• 나. 가축의 안락사 처리를 위한 약물별 안락사방법 비교평가 ... 40
• (1) 국내에 사용되고 있는 진정제, 안락사 약품별 효능평가 및 투여농도 비교평가 ... 40
• 다. 가금류 안락사 처리를 위한 Dry Ice 적용 안락사방법 연구 ... 44
• (1) Dry Ice 용량, 지속시간 결정, 처리도구 제작 및 활용방법 ... 44
• 라. 돼지 안락사 처리를 위한 Gas foam적용 안락사방법 연구 ... 47
• (1) Gas foam 제조기술 개발 ... 47
• (2) Gas foam을 활용한 이동식 안락사 전용장비 개발 ... 48
• 제 2 절 친환경 이동식 일체형 가축처리장비 개발 ... 51
• 1. 장비설계 ... 51
• 2. 장비제작 ... 53
• 제 3 절 가축사체 랜더링 부산물의 퇴비화기술 개발 ... 54
• 1. 재료 및 방법 ... 54
• 가. 공시재료 ... 54
• 나. 실험장치 ... 56
• (1) 퇴비화 장치의 설계 및 제작 ... 56
• 다. 실험방법 ... 57
• (1) 가축사체 랜더링 부산물의 농업적 재활용을 위한 비료 가치 평가 ... 57
• (2) 가축사체 랜더링 부산물의 퇴비화 촉진방법 구명 ... 58
• (가) 가축사체 랜더링 부산물 종류별 퇴비화 효율 조사 ... 58
• (나) 퇴비화 보조제 종류에 따른 퇴비화 효율 조사 ... 58
• (다) 퇴비화 보조제 혼합비율 및 유기물대 질소비에 따른 퇴비화 효율 조사 ... 58
• (3) 가축사체 랜더링 부산물의 최적 퇴비화 조건 조사 ... 58
• (가) 수분함량에 따른 가축사체 랜더링 부산물의 부숙도 평가 ... 58
• (나) 공기주입량에 따른 가축사체 랜더링 부산물의 부숙도 평가 ... 59
• (다) 유기물대 질소 (OM/N)비에 따른 가축사체 랜더링 부산물의 부숙도 평가 ... 59
• (4) 가축사체 랜더링 부산물 퇴비 시제품의 품질특성 조사 ... 59
• (가) 가축사체 랜더링 부산물 퇴비 시제품 제조 및 부숙기간별 부숙도 평가 ... 59
• (나) 가축사체 랜더링 부산물 퇴비 시제품의 화학적 품질특성 평가 ... 59
• (다) 가축사체 랜더링 부산물 퇴비 시제품의 유해성 평가 ... 59
• 라. 분석방법 ... 60
• 2. 결과 및 고찰 ... 62
• 가. 폐가축사체의 농업적 재활용을 위한 비료학적 가치 평가 ... 62
• (1) 가축사체 중 육질부위의 비료학적 가치 ... 62
• (2) 가축사체 중 뼈 부위의 비료학적 가치 ... 63
• (3) 폐가축사체의 부위별 N : P : K 함량비 ... 65
• 나. 가축사체 랜더링 부산물의 퇴비화 촉진방법 구명 ... 66
• (1) 가축사체 랜더링 부산물 종류별 퇴비화 효율 조사 ... 66
• (2) 퇴비화 보조제 종류에 따른 퇴비화 효율조사 ... 68
• (3) 퇴비화 보조제 혼합비율 및 유기물대 질소비에 따른 퇴비화 효율 조사 ... 70
• 다. 랜더링처리 가축부산물의 최적 퇴비화 조건 조사 ... 75
• (1) 수분함량에 따른 가축사체 랜더링 부산물의 부숙도 평가 ... 75
• (2) 공기주입량에 따른 가축사체 랜더링 부산물의 부숙도 평가 ... 76
• (3) 유기물대 질소 (OM/N)비에 따른 가축사체 랜더링 부산물의 부숙도 평가 ... 77
• 라. 가축사체 랜더링 부산물 퇴비 시제품의 품질특성 조사 ... 78
• (1) 가축사체 랜더링 부산물 퇴비 시제품 제조 및 부숙기간별 부숙도 평가 ... 78
• (2) 가축사체 랜더링 부산물 퇴비의 화학적 품질특성 평가 ... 82
• (3) 가축사체 랜더링 부산물 퇴비의 유해성 평가 ... 82
• 제 4 절 가축사체 랜더링 부산물의 액비화기술 개발 ... 84
• 1. 재료 및 방법 ... 84
• 가. 공시재료 ... 84
• 나. 실험장치 ... 84
• (1) 가수분해 장치의 설계 및 제작 ... 84
• (2) 액비화장치의 설계 및 제작 ... 86
• (3) 액비 부숙도 평가 기준 및 가축 분뇨 부숙도 측정기기 ... 87
• 다. 실험방법 ... 89
• (1) 가축사체 랜더링 부산물의 액상화 효율 평가 ... 89
• (가) 가축사체 랜더링 부산물의 액상화를 위한 산 및 알칼리 분해제별 분해율과 분해속도 평가 ... 89
• ① 분해제별 주입량 및 처리시간에 따른 랜더링 부산물의 잔존량 비교 ... 90
• ② 산 및 알칼리 분해제별 랜더링 부산물의 분해속도 ... 90
• ③ 산 및 알칼리 분해제별 주입량에 따른 랜더링 부산물의 분해율 ... 91
• (나) 가수분해 액화장치를 이용한 최적 알칼리 (KOH) 가수분해 ... 91
• (2) 가축사체 랜더링 액상부산물의 호기성 액비 최적조건 조사 ... 91
• (가) 호기성 조건에서 미생물 종류별 최적조건 조사 ... 91
• (나) 가축사체 랜더링 액상부산물의 최적 호기성균 투입량 조사 ... 91
• (다) 최적 온도 조사 ... 92
• (라) 최적 pH 조사 ... 92
• (마) 최적 희석농도 조사 ... 92
• (3) 가축사체 랜더링 액상부산물의 혐기성 액비 최적조건 조사 ... 92
• (가) 혐기성 조건에서 미생물 종류별 최적조건 조사 ... 92
• (나) 가축사체 랜더링 액상부산물의 최적 혐기성균 투입량 조사 ... 93
• (다) 최적 온도 조사 ... 93
• (라) 최적 pH 조사 ... 93
• (마) 최적 희석농도 조사 ... 93
• (4) 최적조건에서 가축사체 랜더링 액상부산물을 이용한 액비 제조 ... 93
• (5) 가축사체 랜더링 액상부산물 액비의 품질특성 조사 ... 94
• (가) 기능성 액비의 화학적 품질특성 평가 ... 94
• (나) 기능성 액비의 유해성 평가 ... 94
• 라. 분석방법 ... 94
• 2. 결과 및 고찰 ... 95
• 가. 가축사체 랜더링 액상부산물을 이용한 고품질 기능성 액비화 기술 개발 ... 95
• (1) 가축사체 랜더링 부산물의 액상화 효율 평가 ... 95
• (가) 가축사체 랜더링 부산물의 액화를 위한 산 및 알칼리 분해제별 분해율과 분해속도 평가 ... 95
• ① 분해제별 주입량 및 처리시간에 따른 랜더링 부산물의 잔존량 비교 ... 95
• ② 산 및 알칼리 분해제별 랜더링 부산물의 분해속도 ... 96
• ③ 산 및 알칼리 분해제별 주입량에 따른 랜더링 부산물의 분해율 ... 99
• (나) 가수분해 액화장치를 이용한 최적 알칼리 (KOH) 가수분해 ... 101
• (2) 가축사체 랜더링 액상부산물의 호기성 액비 최적조건 조사 ... 102
• (가) 호기성 조건에서 미생물 종류별 최적조건 조사 ... 102
• (나) 가축사체 랜더링 액상부산물의 최적 호기성균 투입량 조사 ... 105
• (다) 최적 온도 조사 ... 108
• (라) 최적 pH 조사 ... 111
• (마) 최적 희석농도 조사 ... 114
• (3) 가축사체 랜더링 액상부산물의 혐기성 액비 최적조건 조사 ... 117
• (가) 혐기성 조건에서 미생물 종류별 최적조건 조사 ... 117
• (나) 가축사체 랜더링 액상부산물의 최적 혐기성균 투입량 조사 ... 120
• (다) 최적 온도 조사 ... 123
• (라) 최적 pH 조사 ... 126
• (마) 최적 희석농도 조사 ... 129
• (4) 최적조건에서 가축사체 랜더링 액상부산물을 이용한 액비 제조 ... 132
• (5) 가축사체 랜더링 액상부산물 액비의 품질특성 조사 ... 133
• (가) 기능성 액비의 화학적 품질특성 평가 ... 133
• (나) 기능성 액비의 유해성 평가 ... 134
• 제 5 절 가축사체 랜더링 부산물의 공업용 원료화기술 개발 ... 137
• 1. 재료 및 방법 ... 137
• 가. 공시재료 ... 137
• 나. 실험방법 ... 137
• (1) 가축사체 랜더링시 배출되는 기름을 이용한 비누 제조 ... 137
• (2) 가축사체 랜더링시 배출되는 기름을 이용한 바이오 디젤 제조 ... 137
• 2. 결과 및 고찰 ... 138
• 가. 가축사체 랜더링시 배출되는 기름을 이용한 비누 제조 ... 138
• 나. 가축사체 랜더링시 배출되는 기름을 이용한 바이오 디젤 제조 ... 140
• 제 6 절 가축사체 액상분해 장치 및 처리방법 개발 ... 141
• 1. 재료 및 방법 ... 141
• 가. 공시재료 ... 141
• 나. 실험장치 ... 141
• 다. 실험방법 ... 142
• (1) 알칼리 가수분해법에 의한 폐가축사체 분해시 최적 KOH 주입량 구명 ... 142
• (2) 알칼리 가수분해법에 의한 폐가축사체 분해시 최적 분해시간 구명 ... 142
• (3) 알칼리 종류별 (KOH; NaOH) 폐가축사체 분해효율 비교 평가 ... 143
• (4) 알칼리 (KOH)와 산 (HCl)에 의한 폐가축사체의 가수분해효율 비교 평가 ... 143
• 라. 분석방법 ... 143
• 2. 결과 및 고찰 ... 144
• 가. 알칼리 가수분해법에 의한 폐가축사체 분해시 최적 KOH 주입량 구명 ... 144
• 나. 알칼리 가수분해법에 의한 폐가축사체 분해시 최적 분해시간 구명 ... 146
• 다. 알칼리 종류별 (KOH; NaOH) 폐가축사체 분해효율 비교 평가 ... 149
• 라. 산 (HCl) 및 알칼리 (KOH)에 의한 폐가축사체의 가수분해효율 비교 평가 ... 150
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 152
• 제 1 절 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 152
• 제 2 절 평가 착안점 ... 155
• 제 3 절 정량적 성과 ... 157
• 1. 논문게재 ... 157
• 2. 학술발표 ... 158
• 3. 기술이전 ... 159
• 4. 정책제안, 영농활용 채택 및 국방부 직할부대 및 기관제출 ... 159
• 5. 홍보성과 ... 160
• 6. 특허출원 및 특허등록 ... 160
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 161
• 제 1 절 기대효과 및 활용방안 ... 161
• 1. 기대효과 ... 161
• 가. 기술적 측면 ... 161
• 나. 경제적 ․ 산업적 측면 ... 161
• 2. 활용방안 ... 162
• 제 2 절 추가연구의 필요성 ... 162
• 제 3 절 타 연구에의 응용 및 기업화 추진방안 ... 163
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 164
• 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 165
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 166
• 제 9 장 참고문헌 ... 167