초록 ▼

연구개발목표 및 내용
최종 목표
음식물류폐기물(음폐)을 활용한 가축분 퇴비의 품질 균일화 기술 개발
전체 내용
- 1차년도
* 음폐혼합 퇴비의 품질 분석 및 평가
* 퇴비의 비료성분표시제 도입 및 음폐혼합 퇴비의 품질 규격 검토
* 축산폐기물과 음식물류 폐기물의 최적 혼합비 도출(C/N비, 염분, 악취 등)
* 블랙카본을활용한 최적 투입비 및 효과 검증
* 퇴비 샘플의 유해 미생물 모니터링 및 혼합비율에 따른 제어 기술 개발
* 음폐혼합퇴비의장기 연용처리가토양 및 작물생육에 미치

연구개발목표 및 내용
최종 목표
음식물류폐기물(음폐)을 활용한 가축분 퇴비의 품질 균일화 기술 개발
전체 내용
- 1차년도
* 음폐혼합 퇴비의 품질 분석 및 평가
* 퇴비의 비료성분표시제 도입 및 음폐혼합 퇴비의 품질 규격 검토
* 축산폐기물과 음식물류 폐기물의 최적 혼합비 도출(C/N비, 염분, 악취 등)
* 블랙카본을활용한 최적 투입비 및 효과 검증
* 퇴비 샘플의 유해 미생물 모니터링 및 혼합비율에 따른 제어 기술 개발
* 음폐혼합퇴비의장기 연용처리가토양 및 작물생육에 미치는 영향 평가
* 음폐혼합퇴비 악취물질저감 공정 제작
- 2차년도
* 음폐혼합 퇴비의 품질 결과 분석
* 청과 부산물을 활용한 퇴비 실용화 기술 개발
* 음폐혼합 퇴비의 농가사용 사례 조사
* 축산폐기물과 음식물류 폐기물의 최적 혼합비 도출(C/N비, 염분, 악취 등)
* 유용미생물 선발·분리 및 기작구명
* 미생물 최적화 공정 적용에 따른 고품질 퇴비화 기술 개발
* 음폐혼합퇴비의장기 연용처리가토양 및 작물생육에 미치는 영향 평가
* 음폐혼합퇴비화 공정의 운전 및 보완운영에 대한 가이드라인 제공
- 3차년도
* 음폐혼합 퇴비의 품질 결과 분석
* 음폐혼합 퇴비의 품질 규격 검토
* 농산물 부산물을 활용한 퇴비 실용화 기술 개발
* 퇴비화 부숙단계 시 제재 투입을 통한 효과 검증
* 음폐혼합퇴비의장기 연용처리가토양 및 작물생육에 미치는 영향 평가
* 음폐혼합퇴비의적정 사용/관리 매뉴얼 개발
* 악취물질 저감 처리공정 최적화 및 현장 실증화

연구개발성과
○ 1세부 : 음폐 혼합퇴비의 품질평가 및 실용화 기술개발, 국립농업과학원
- 퇴비화 시설에서 생산된 음폐 혼합 가축분퇴비의 품질 결과 분석
· 음식부산물 퇴비의 질소, 인산, 칼리 평균함량은 1.65, 1.98, 1.44%
· 음식부산물 혼합 가축분퇴비의 질소, 인산, 칼리 평균함량은 1.29, 1.93, 1.28%
- 퇴비의 비료성분표시제 도입 및 음폐 혼합 퇴비의 품질 규격 검토
→ 농경지에 투입하는 시기가 다르더라도 포장지의 비료 성분과 실제 사용시 비료의 영양성분 미미
☞ 국가 농경지 양분 관리를 위해서는 가축분퇴비의 비료성분표시제 도입이 필요함
- 음폐 혼합 퇴비의 품질 규격 검토
· EC와 pH를 음식부산물혼합 부숙유기질비료신규 규격 설정을 위한 과학적 근거 마련의 한계가 있음(음식부산물혼합과 EC, pH 상관성 낮음). 이에, 현재 규격으로도 관리 감독이 가능할 것으로 판단됨.
- 음식부산물 퇴비 사용 농가 토양 화학성 분석 및 사용 농가 의견 수렴
· 조사 지점의 토양 화학성 중 유기물 함량은 모든 지점에서 적정범위 이하였으며, 유효인산의 경우 표토 뿐만 아니라 심토에서도 인산 과다 집적이 확인되었음.
· 치환성 양이온 중 K⁺는 표토에서 약 47%, Ca는 표토와 심토에서 각각 약 59%, 35%의 지점에서 적정범위를 초과하였음.
- 청과 부산물을 활용한 퇴비 실용화 기술 개발
· 연속퇴비화 공정을 통한 퇴비 초기 고온기를 연속해서 줌으로써 퇴비내 질소함량 증가시켰음
- 음식부산물 혼합 석회처리비료 적정사용량 설정 시험
· 엽장과 엽폭은 통계적 유의성이 있었으나, 석회처리비료 사용량에 따른 경향은 보이지 않았음.
· 1차 중간 생육 조사 결과 엽장을 제외한 엽폭과 엽색도는 처리구별 유의성이 없었으며, 엽장은 LFT8처리구에서 가장 낮았음.
· 봄배추 생산량은 소석회 처리구(CH)와 석회처리비료 1배(LFT1) 사용한 처리구에서 가장 높았으며, 석회 처리비료 2배(LFT2) 이상 처리구부터 생산량이 감소하였음.
· 가을배추는 CH, LFT1, 2에서 생산량이 가장 높았으며 석회처리비료 4배(LFT4) 이상 처리부터 생산량이 감소하였음.
· 토양 pH와 EC는 작기에 관계없이 석회처리비료 사용량이 증가할수록 높아지는 경향을 보였으며, LFT 8에서 pH와 EC 모두 가장 높았음.
· 석회처리비료 2배 이상 투입하였을 때 토양 pH와 EC가 적정범위를 초과하였으며, 이는 석회처리비료의 과다 투입 시 작물생육 저해의 원인이 된 것으로 판단됨.
- 음폐 혼합 퇴비의 토양·작물 생육 영향 평가
· 음폐 퇴비 사용에 따른 작물생산량은 단기간 조건에서는 2배에서 높은 생산성을 보였으나, 작물양분이용 효율 및 염류 집적등을 고려했으시 표준사용량에 준해서 퇴비를 사용하는 옳다고 판단됨.
· 토양 pH는 3차년도에 음폐퇴비 처리구에서 상승하는 경향을 보였으나 적정기준 이내였으며, EC 또한 재배 기간에 모든 처리구에서 적정기준 이내로 음폐퇴비에 의한 염류집적에 의한 피해는 없는 것으로 판단됨.
· 토양 유기물 함량은 모든 처리구에서 적정기준 이하였으며, 유효인산은 2,3차년도에 모든 처리구에서 적정기준 이하였음.
· 음폐퇴비 사용량이 증가할수록 식물체의 N, P2O5, K2O 흡수량이 감소하였으며, 음폐퇴비 사용량이 3배일 때 가장 양분 이용효율이 가장 낮았음.
· 음폐 퇴비 사용량 및 연용에 따른 bacteria 군집 변화는 없었고 fungi의 경우 음폐 퇴비 사용량에 따라 Ascomycota의 점유율이 증가하였음.
· 하지만, 3년간 모든 처리구의 ESP는 15% 미만으로 보통 토양 기준에 속하여 음폐 퇴비 처리량에 따른 염류 집적은 3년까지는 나타나지 않았으나, 공동4의 연구결과를 종합적으로 볼때 토양과 식물체내 이온농도 증가가 확인됨에 따라 퇴비의 표준사용량 준수와 장기연용시험을 계속적으로 실시할 필요가 있음.
☞ 작물생산량과 양분흡수량을 고려했을 때 작물별비료사용처방의 적정사용량 처리가 가장 효과적임
○ 2공동 : 퇴비화 공정 중 발생 악취 저감 기술개발, 경기대학교
- 블랙카본/바이오차를 활용한 최적 투입비 및 악취저감효과 검증
· 블랙카본 3%를 이용하여 저감한 암모니아는 3.94%, 8.72%, 6.10%(각각 20%, 40%, 60%음폐 혼합 퇴비화)으로 산정됨.
· 바이오차 3%를 이용하여 저감한 암모니아는 21.27%, 20.49%, 10.29%(각각 20%, 40%, 60%음폐 혼합 퇴비화)으로 산정됨.
· 악취저감을 위한 보조첨가제로 블랙카본(활성 바이오차), 바이오차를 사용하였으며, 블랙카본의 효율과 경제성을 고려해본 결과 바이오차 사용이 유리함.
- 유용미생물 균주를 활용한 최적 투입비 및 악취저감효과 검증
· 총 6개종의 유용미생물균주를 확보하였음. 해당 미생물균주 중 퇴비화에 적용 미생물은 악취저감능을 가진 Bacillus React3 균주로 선정함.
· 유용미생물 Bacillus React 3 투입하여 저감한 암모니아는 36.71%(60% 음폐 혼합퇴비화), 20.37%(바이오차 3% 60% 음폐 혼합 퇴비화)으로 산정됨.
· 음식물류폐기물 20%, 60% 구성 퇴비시료 16S rRNA Pylum level 분석결과 유용미생물균주 Bacillus React3의 2회 투입 이후 미생물 군집변화를 확인하였음.

연구개발성과
○ 3공동 : 유해미생물 제어 및 유용미생물 활용 기술개발, ㈜누보
- 유용미생물 함유한 음폐혼합퇴비 제형화시 돌로마이트 10% 투입의 경우 조립율과 조립정도가 가장 적합하게 조립되는 것으로 나타남.
- 시설 재배지에서 음폐혼합퇴비 사용량에 따른 상추의 수량은 전체적으로 사용량이 증가할수록 수량은 감소하는 경향을 보였으며, 토마토의 수량은 최종 3년 연용 결과 사용량이 증가할수록 수량은 감소하는 경향을 보임.
- 노지재배지에서 음폐혼합퇴비 사용량에 따른 고추의 수량은 사용량이 증가할수록 수량은 감소하는 경향을 보였으며, 배추의 수량은 1년차와 2년차의 경우 음폐혼합퇴비 사용량이 증가할수록 증가하였고 3년차에서는 음폐혼합퇴비의 사용량이 증가할수록 감소하는 것으로 나타남.
○ 4공동 : 음폐 혼합 퇴비 연용 작물생육 및 토양 환경평가, 충북대학교
- 음폐혼합퇴비가 토양 환경 및 작물체 이온 조성 변화도에 미치는 영향 평가: 수용성 주요 양이온 및 음이온 류(Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Ca₂⁺, Mg₂⁺, NO₃^-, H₂PO^4-, Cl^-, SO₄^2-)의 장기 모니터링
- 음폐혼합퇴비의 장기 연용처리가 토양 환경 및 작물생육에 미치는 영향 평가: 토양 미생물 생체량, 토양 용적밀도, 토양 pH, EC, 암모니아 가스 농도, 토양 수분함량 등 미기상 요소들의 장기 모니터링
- 음폐혼합퇴비의 적정 사용 및 관리 매뉴얼 개발: 단계별(생산, 시용 전후, 재배 중) 적정사용 및 관리 지침안 마련
- 주요결과: 토양 및 작물에 음폐혼합퇴비가 미치는 영향은(최대 300%N 수준에서) Na⁺, K⁺, Cl^-, SO₄^2-, NO^3-에 대해 화학비료 대비 1.2-1.5배 높은 수준으로 파악되고, 이에 따라 화학비료 감비를 포함한 적정 사용/관리 지침의 마련이 필요함
○ 5공동 : 음폐 가축분 혼합 퇴비화 공정의 실증화 연구, 흥부중앙영농조합
- 수직 밀폐형 퇴비화 장치 및 탈취시스템 제작
· 수직 밀폐형 퇴비화 장치의 구성은 원료 투입구, 교반모터, 교반기, 밀폐형 퇴비장치, 퇴비 배출구, 센서 및 대시보드, 비 가림 시설 등임.
· 수직 밀폐형 퇴비화 장치와 연계하여 탈취세정장치를 제작 설치하였음
- 음폐혼합퇴비화 공정의 운전 및 보완(악취 저감 플랜트 규모)
·바이오차 3%적용 시 음폐혼합 일반퇴비 33.32±8.85%, 음폐혼합 가축분퇴비 37.17±12.52%로 암모니아가 저감됨.
· 바이오차 3% & 미생물 React 3T 1.0X1010 CFU 적용 시 음폐혼합 일반퇴비 29.55%, 음폐혼합 가축분퇴비 40.86%로 암모니아가 저감됨.
- 음폐혼합퇴비화 공정의 운전 및 보완(최적 조건 도출 및 제품 생산)
· 제작된 음폐혼합 퇴비는 총 10 ton을 생산하였으며, 현재 흥부중앙영농조합에 포장되어 보관중에 있음.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 연구개발성과 활용계획
* 향후 안정적인 수요처의 개발과 다량 발생하는 유기성폐자원의 선순환체계를 정착시킬 수 있음.
* 작물생육 및 토양 환경평가를 통해 음식물류 폐기물 혼합 퇴비의 농경지 안전성을 검증하여 안전에 대한 부정적인 인식변화 및 농가 보급 확대에 기여함.
* 적정 사용량 및 사용 매뉴얼을 작성함으로써 음식물류 폐기물 퇴비의 품질관리체계 확립에 기여함
* 작물재배 시 농경지 퇴비 연용에 따른 작물의 염해피해를 저감하고 생육 및 수량증진을 할 수 있음.
* 개발된 퇴비를 농가에 적용하여 농작물의 안정적 및 생산 확대 할 수 있음.
- 연구개발성과 활용계획
* 토양과 작물 체내 수용성 이온의 농도를 동시에 측정함으로써 음식물류 폐기물 퇴비사용으로 인한 토양환경의 변화가 작물생육에 미치는 영향에 대한 근거를 제공함
* 농가의 무분별한 미부숙 음식물류 폐기물 퇴비사용에 제한 근거를 제공함
* 음식물류 폐기물을 이용 가능한 형태의 자원으로 전환함으로써 폐기물 저감, 처리비용 감소 및 자원순환에 기여함
* 화학비료를 유기물 함량이 높은 음식물류 폐기물로 대체함으로써 농업 생산력 향상 및 생산비 절감에 기여함.
* 농작물 생산량 증가에 의한 농촌지역의 경제 활성화.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1) 연구의 필요성 ... 7
• 2) 비료 법적 기준 ... 13
• 3) 연구의 목표 및 범위(컨소시엄 별 개요) ... 18
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 20
• 1) 연구 개발과제의 수행과정 ... 20
• 2) 연구 개발과제의 수행내용 ... 21
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 42
• 1) 연구 수행 결과 ... 42
• 2) 목표 달성 수준 ... 233
• 4. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 234
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 234
• 6. 참고문헌 ... 235
• 끝페이지 ... 237