초록 ▼

연구개발목표 및 내용
최종 목표
ㅇ왕겨탄화물 투입을 이용한 양돈농가 퇴비사 냄새 50% 이상 저감 (복합악취, 냄새활동도 기준)
ㅇ돈분뇨 부숙도 촉진제 효능 평가 시스템 구축
전체 내용
□ 양돈분뇨 퇴비화 실험을 위한 실험실 규모 평가시스템 개발
○ 왕겨탄화물 투입이 양돈분뇨 퇴비화 과정에서 발생하는 냄새의 강도에 미치는 영향을 실험실 규모에서 규명하였음.
- 암모니아가 유효하게 발생하는 1일차부터 10일차까지의 암모니아 농도를 비교한 결과, 일별 11%~70%의 저감 효과가 관찰됨.
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연구개발목표 및 내용
최종 목표
ㅇ왕겨탄화물 투입을 이용한 양돈농가 퇴비사 냄새 50% 이상 저감 (복합악취, 냄새활동도 기준)
ㅇ돈분뇨 부숙도 촉진제 효능 평가 시스템 구축
전체 내용
□ 양돈분뇨 퇴비화 실험을 위한 실험실 규모 평가시스템 개발
○ 왕겨탄화물 투입이 양돈분뇨 퇴비화 과정에서 발생하는 냄새의 강도에 미치는 영향을 실험실 규모에서 규명하였음.
- 암모니아가 유효하게 발생하는 1일차부터 10일차까지의 암모니아 농도를 비교한 결과, 일별 11%~70%의 저감 효과가 관찰됨.
- 왕겨탄화물 투입에 따른 평균 암모니아 일평균 저감율은 초기 10일간 38%이었음.
○ 왕겨탄화물 투입에 따른 VFA 계열 냄새 물질 저감 효과
- 왕겨탄화물의 투입(5% v/v)이 퇴비화 챔버 headspace VFA 6종의 농도 및 OAV에 미치는 영향을 분석한 결과, 왕겨탄화물 처리 시, VFA 6종의 냄새활동도(OAV)는 감소하였음.
- 대조구의 냄새활동도가 가장 높았던 배양 5일 차에 VFA 저감효율은 67%이었음.
○ 왕겨탄화물 투입에 따른 VOC 계열 물질에 의한 냄새 저감 효과
- 왕겨탄화물의 투입(5% v/v)이 퇴비화 챔버 head space VOC 4종 (indole, sketol, phenol, para-cresol)의 농도 및 OAV에 미치는 영향을 분석하였음.
- 수행 결과, 실험기간 동안, 대조구 처리구 모두에서 이들 물질들의 농도 대부분은 측정한계 이하로 나타났음.
○ 왕겨탄화물 투입에 따른 황(Sulfur) 계열 냄새물질 저감 효과
- 왕겨탄화물의 투입(5% v/v)이 퇴비화 챔버 head space 황화합물 4종(hydrogen Sulfate, methyl mercaptan, dimethyl sulfide, dimethy disulfide)의 농도 및 OAV에 미치는 영향을 분석하였음.
- 대조구의 냄새활동도가 가장 높았던 배양 3일차에는 저감 효율이 80% 수준이었음.
- Methyl mercaptan, dimethyl sufate는 비교적 높은 농도를 유지하였으며 왕겨숯에 의한 저감 효과가 매우 뚜렷하였음(발효 초기 18일간 저감률 : 42~82%).
- 황화합물 중 hydrogen sulfate의 농도는 지속적으로 측정한계 이하를 유지하였음
○ 왕겨탄화물 투입에 따른 퇴비 부숙도 촉진 효과
- 퇴비부숙도 측정은 농촌진흥청에서 발간한 “가축분뇨퇴액비 이용기술 매뉴얼”(2010)을 참고하여 수행하였음.
- 종자발아법(Seed Germination Index; SGI)을 이용하여, 왕겨탄화물의 투입(5% v/v)이 퇴비 부숙도에 미치는 영향을 분석한 결과, 왕겨탄화물의 투입은 오히려 부숙도를 낮추는 효과가 있었음.
- 대조구의 SGI 는 94.02 +/- 2.32(SE) 로서 biochar 처리구의 73.24 +/- 5.82(SE) 보다 오히려 높았음.
- Solvita법을 이용한 퇴비 부숙도 평가 결과에서 대조구, 처리구 모두 부숙 중기의 등급(4~6) 판정을 받았음 → 실험종료 시점에서 퇴비화는 여전히 진행 중
- 보다 세부적으로 Solvita maturity index를 비교한 결과, 왕겨탄화물 투입 퇴비는 4.67 +/- 0.33(SE) 로서 대조구의 5.0 +/- 0.58(SE) 보다 오히려 낮았음.
- 본 연구에서 일반적으로 사용되는 2 가지 부숙도 평가법, 종자발아법과 Solvita법 분석결과는 일관되게 왕겨탄화물 투입이 퇴비부숙도에 미치는 영향이 긍정적이지 않음을 보여줌.
· 왕겨탄화물이 부숙도에 미치는 영향은 미생물의 활성화와 연관성이 높고, 미생물의 활성이 높아지면 가스 발생이 증가한다는 점을 고려해볼 때, 본 연구 결과의 원인은 바이오차 투입으로 부숙 초기 및 중기에 가스 발생이 증가했기 때문일 수도 있음. 그럼에도 부숙 후반으로 갈수록 가스의 발생은 대조구에 비해 감소할 수도 있으며 부숙이 완료되는 시점이 더욱 앞당겨질 수도 있음. 추가적인 실험에서 “부숙완료 단계까지 소요되는 시간” 등을 평가한다면 다른 결론을 내릴 수 있을 것임.
· 탄화물에 의한 미생물 활성 강화 효과는 이산화탄소, 암모니아 등 미생물 대사산물의 발생을 증가시킬 수도 있으므로 본 연구에서의 결과를 부정적인 결과로 받아들이기에는 이른 면이 있음. 오히려 부숙 과정을 촉진하는 효과로서 받아들일 수도 있다고 판단됨.
○ 왕겨탄화물 투입이 퇴비 이화학 성상에 미치는 영향
- 퇴비화 실험 종료 후, 퇴비를 삽으로 충분히 교반한 뒤 이화학성상을 분석의뢰 하였음.
- 퇴비이화학 분석은 농촌진흥청에서 발간한 “가축분뇨퇴액비 이용기술 매뉴얼”(2010)을 참고하여 수행하였음.
- 분석 결과에 근거할 때 대부분의 이화학 지표들에서 왕겨탄화물이 미치는 영향은 크지 않은 것으로 판단됨.
□ 왕겨탄화물 투입이 양돈농가 퇴비사 냄새저감에 미치는 영향 평가
○ 양돈농가 퇴비사 4곳에서 왕겨탄화물의 냄새저감 효과를 규명하였음.
- 냄새강도 지표 : 냄새활동도(기기분석), 복합악취(후각)
- 탄화물 투입전 냄새측정(1차) → 탄화물 투입 및 교반 → 2~3주 뒤 냄새측정(2차)
- 1차 측정 시 냄새강도와 2차 측정 시 냄새강도를 비교하여 냄새저감률 산정
○ 4개 농가 퇴비사에서 실험 수행 결과, 평균적으로 복합악취 44.33% 저감, 냄새활동도 64.1% 저감
○ 농가 별 퇴비사 냄새 저감률
○ 결과적으로, 왕겨탄화물의 투입은 양돈농가 퇴비사 퇴비 냄새저감을 위한 효과적인 수단이 될 수 있음.
○ 양돈농가에서 왕겨탄화물을 사용하기 위한 매뉴얼은 다음과 같음
<참고자료 : 농진청 영농기술정보 (2019) : 양돈농가 퇴비사 냄새저감을 위한 왕겨숯의 활용>
1. 퇴비사 내 현재 축척된 퇴비의 총량 산정
- 퇴비사 내 퇴비의 모양을 누운 삼각 기둥으로 만든 뒤 부피 측정 (길이 x 높이 x 폭 x 1/2)
2. 왕겨탄화물 살포 및 교반
- 왕겨탄화물 구입 : 유기농자재로 판매되는 왕겨숯을 구입
- 퇴비 위에 퇴비의 총량(부피)의 5%에 해당하는 왕겨탄화물 살포
- 농장주가 편리한 시간에 로우더를 이용하여 교반 실시
3. 이후 퇴비장에 반입되는 고상 분뇨에는 추가적인 왕겨탄화물 투입(5% v/v)
□ 왕겨탄화물 투입이 자원화시설 퇴비 냄새 저감에 미치는 영향 평가
○ 왕겨탄화물 투입 전후 두 가지 냄새강도 지표(냄새활동도, 복합악취)와 퇴비부숙도 (종자발아, Solvita) 평가를 수행하였음.
○ 송풍식 퇴비화를 실시하는 대규모자원화시설의 경우, 냄새 발생과 관련된 요인들은 다음과 같음
- 계절변화에 기인한 기온 상승 (퇴비 온도 상승으로 냄새강도 상승)
- 기온상승에 따른 인위적인 환기량 증가 (환기휀 가동 시 냄새강도 약화)
- 퇴비 원료의 반입량 변화 (원료의 반입이 증가하면 냄새강도 상승)
- 반입되는 퇴비 원료 종류의 변화 (돈분, 음식물, 하수슬러찌의 비율 증가 시 냄새강도 상승)
○ 대규모 자원화시설의 냄새강도는 계절, 원료 종류, 원료 반입량, 환기 등에 따라 영향을 받으며 실험 수행 시 사전에 충분한 고려가 필요
○ 추가적으로 본 실험의 수행과정에서 나타난 요인은 현장 근로자의 심리적 변화를 들 수 있음.
- 실험의 수행이 현장근로자의 심리에 영향을 미쳐 작업의 속도를 가속화하는 효과가 있음.
○ 본 연구의 결과, 대규모 가축분뇨자원화시설의 경우, 왕겨탄화물의 투입이 냄새 저감 효과를 보여주지 않았음.
- 또한 퇴비 부숙 촉진 효과도 뚜렷하지 않았음.
· <지점 A> 종자발아 : 투입전 74 vs. 투입후 62 ; 솔비타법 : 투입전 4.5 vs. 투입후 4.17
· <지점 B> 종자발아 : 투입전 63 vs. 투입후 45 ; 솔비타법 : 투입전 4.7 vs. 투입후 3.5
○ 양돈농가 퇴비사에서의 실험결과와 자원화시설에서의 결과가 상이함.
- 양돈농가와 지원화시설에서의 퇴비화 시스템을 비교해볼 때, 가장 큰 차이는 퇴비 내 산소 농도의 차이라고 할 수 있음.
- 양돈농가 퇴비사 → 단순퇴적식으로서 인위적 산소공급 없음 → 퇴비원료 내 산소농도 낮음.
- 가축분뇨자원화시설 → 송풍교반식으로서 충분한 산소가 퇴비원료 내부로 공급됨.
○ 최근 10년간 발표된 관련 자료들에 근거할 때 탄화물 투입의 효과는 산소가 부족한 혐기조건에서 더욱 명확하게 나타날 수 있음.
○ 미생물이 이용할 수 있는 산소의 량에 따라 탄화물의 효과는 달라질 수 있음.
- 퇴비원료 내 산소가 충분할 경우,탄화물 투입으로 냄새 저감 효과가 뚜렷하게 발생하지 않을 수 있으며 오히려 미생물의 활성 증가로 인해 일시적인 가스 발생 증가로 나타날 수 있음.
○ 결론적으로 현재까지의 연구 결과에 근거해 볼 때, 가축분뇨자원화시설에서 왕겨 탄화물을 투입하여 냄새저감 효과를 보기에는 한계가 있다고 판단됨. 또한 경제성 측면에서 볼 때, 정부나 지자체의 지원 없이 폐기물 처리업체가 단독으로 도입하기에는 비용적 부담이 지나치게 큼 → 대규모 자원화시설(폐기물재활용, 공동자원화)에 적용하기에는 한계가 분명
○ 장래에 퇴비 유래 축산냄새의 저감을 목표로 왕겨탄화물을 사용할 경우, 적용대상을 소규모이며 단순퇴적식 퇴비화를 수행하는 양돈농가 퇴비사로 한정하는 것이 바람직하다고 판단됨.
□ <추가적인 수행 연구> 동절기 돈사 내부 암모니아 농도 자가 모니터링
○ 관리자 스스로 돈사 내부 암모니아 가스농도를 모니터링
- 가스텍 검지관 이용
○ 동절기 환기량 축소로 인해 돈사 내부 암모니아 농도 상승
○ 관리자는 동절기 최소 환기의 필요성을 인지
○ 동절기 최소 환기를 유지함으로서 생산성 향상에 기여할 수 있음

연구개발성과
ㅇ 가축분뇨 퇴비화 촉진을 위한 제품의 효능 평가 시스템 개발
- 실험실 규모의 챔버형 퇴비화 시스템을 구축하여 냄새저감용제재(왕겨탄화물 등) 투입이 퇴비의 냄새배출, 부숙도에 미치는 영향을 평가하였음.
ㅇ 양돈농가 퇴비 유래 냄새의 저감
- 단순퇴적식 퇴비화를 수행하는 양돈농가 퇴비사에서, 왕겨탄화물 투입 (5% v/v)으로 복합악취 44% 저감, 냄새활동도 64% 저감의 효과 발생
ㅇ 대규모 가축분뇨자원화시설에서의 퇴비 유래 냄새의 저감
- 왕겨탄화물 투입으로 뚜렷한 효과 나타나지 않음

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
ㅇ 실험실규모 가축분뇨 퇴비화 시스템은 가축분뇨 퇴비화 과정에서 투입되는 각종 냄새저감제 및 부숙촉진제의 효능을 평가를 위한 수단으로 활용 가능
ㅇ 왕겨탄화물을 이용한 퇴비유래 냄새 저감 기술은 대규모 가축분뇨자원화시설 보다는 소규모이며 단순퇴적식 퇴비화를 수행하는 양돈농가 퇴비사에서 효과를 발휘할 수 있음.
ㅇ 양돈농가에서 왕겨탄화물을 사용하기 위한 매뉴얼 제시
<참고자료 : 농진청 영농기술정보 “양돈농가 퇴비사 냄새저감을 위한 왕겨숯의 활용”>
1. 퇴비사 내 현재 축척된 퇴비의 총량 산정
- 퇴비사 내 퇴비의 모양을 누운 삼각 기둥으로 만든 뒤 부피 측정 (길이 x 높이 x 폭 x 1/2)
2. 왕겨탄화물 살포 및 교반
- 왕겨탄화물 구입 : 유기농자재로 판매되는 왕겨숯을 구입
- 퇴비 위에 퇴비의 총량(부피)의 5%에 해당하는 왕겨탄화물 살포
- 농장주가 편리한 시간에 로우더를 이용하여 교반 실시
3. 이후 퇴비장에 반입되는 고상 분뇨에는 추가적인 왕겨탄화물 투입(5% v/v)

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 18
• 1) 연구 수행 결과 ... 18
• 2) 목표 달성 수준 ... 40
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 41
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 41
• 2) 자체 보완활동 ... 41
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 41
• 5. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 41
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 42
• 끝페이지 ... 43