돼지분뇨에 마이크로파 반응시간에 따른 호기성 퇴비화 과정에서 수분증발량 및 특성변화에 관한 연구

곽정훈,정광화,최동윤,김중곤,한덕우,한만희,유용희,라창식,Kwag, Jung-Hoon,Jeong, Kwang-Hwa,Choi, Dong-Yoon,Kim, Jung-Gon,Han, Duk-Woo,Han, Man-Hee,Yoo, Young-Hee,La, Chang-Six 한국축산환경학회 2013 한국축산시설환경학회지 Vol.19 No.2

In this experiment, we hypothesized that pre-conditioning pig manure with microwave radiation can effectively eliminate moisture and consequently, cut down a need for expensive sawdust. For the experiment, pig manure/sawdust mixture of water content 79% was divided into 4 groups and each of them were treated with microwave for predetermined time periods, 5, 10, 15, 20 minutes. Subsequently, they were transferred to chambers (20 L) and aerobically composted. During the 2 weeks composting, air was supplied using blower (150 L per $1m^3$) and temperature and other variables were monitored continuously. When the data were analyzed, it was found, (1) moisture content was significantly decreased as radiation period extended. (2) weight reduction of compost after completion of composting was noticeably bigger in 15 min radiated group(31%), compared with 5 min (24.6%), 10 min (21.4%), 20 min (27.2%) radiated groups.

젖소분뇨 퇴비화에 대한 부숙퇴비 혼합 효과

김중곤,곽정훈,정광화,한덕우,유병기,안희권,라창식,Kim, Jung Kon,Kwag, Jung-Hoon,Jeong, Kwang-Hwa,Han, Deug-Woo,Yu, Byeong-kee,Ahn, Hee-kwon,Ra, Chang-Six 한국축산환경학회 2015 한국축산시설환경학회지 Vol.21 No.3

According to the volumetric mixing rate of dairy cow manure (DCM) and moisture control materials such as decomposed manure (DM) and sawdust (S), 6 reactors (DCM only (R1), DCM : DM = 1:1 (R2), DCM : DM = 1.5:0.5 (R3), DCM : DM = 0.5:1.5 (R4), DCM : DM:S = 1:0.5:0.5 (R5) and DCM : S = 1:1 (R6)) were used for composting of dairy cow manure. Among the composting reactors, composting reactor of R5 was shown the highest temperature of the compost as a $66^{\circ}C$ during composting period. After 3 weeks composting, moisture content of R5 and R6 were 51% and 51.3%, respectively. These values were satisfied with the moisture content standard of livestock manure compost of Korea. We concluded that decomposed manure may be a good moisture control material for dairy cow manure composting when it is used in mixture with sawdust. The optimum volumetric mixing ratio of dairy cow manure and moisture control materials was 50% of livestock manure, 25% of decomposed manure and 25% of sawdust.

양돈 슬러리에 첨가된 발효탄수화물의 종류별 악취물질 농도 비교

황옥화,양승학,전중환,곽정훈,최동윤,양승봉,김두환,조성백,Hwang, Ok Hwa,Yang, Seung Hak,Jeon, Jung Hwan,Kwag, Jeong Hoon,Choi, Dong Yun,Yang, Seung Bong,Kim, Doo Hwan,Cho, Sung Back 한국축산환경학회 2013 한국축산시설환경학회지 Vol.19 No.1

Slurry treatments included peanut shell, palm golden fiber, almond hull, which was added 2% of the amount of slurry, and non-treatment control (n=4 each group). Levels of odorous compounds were measured from the liquid slurry incubated in $20^{\circ}C$ for 2 wk in chamber whose structure is similar to slurry pit. Concentration of phenols and indoles was higher (p<0.05) in control (48.4, 4.0 ppm) compared to almond hull (31.5, 1.4 ppm) or palm golden fiber (29.1, 1.6 ppm) group. Short chain fatty acid (SCFA) level was lowest (p<0.05) in control (2,121 ppm) but highest in peanut shell group (3,640 ppm). Branched chain fatty acid (BCFA) concentration was highest (p<0.05) in peanut shell (296 ppm), but lowest in almond hull (90 ppm). Taken together, concentration of odorous compounds was decreased by addition of almond hull in pig slurry by which crude fiber and non-digestible fiber (NDF) may act as a carbon source.

초지 및 농경지에 살포되는 돼지 분뇨의 냄새에 미생물 첨가 및 분뇨 배양온도가 미치는 효과

황옥화,박성권,한덕우,이상룡,곽정훈,조성백,Hwang, Ok Hwa,Park, Sung Kwon,Han, Deug Woo,Lee, Sang Ryoung,Kwag, Jeong Hoon,Cho, Sung Back 한국초지조사료학회 2016 한국초지조사료학회지 Vol.36 No.2

초지 및 농경지에 비료로 살포되는 돼지 분뇨에서 불쾌한 냄새가 발생되면 가축 분뇨의 이용 및 냄새 민원의 발생에 영향을 줄 수 있다. 본 연구는 돼지 분뇨의 냄새를 감소하기 위하여 냄새 저감용으로 많이 이용되는 미생물 3종을 분뇨에 살포한 후 봄 가을($20^{\circ}C$) 및 여름($35^{\circ}C$)에 해당되는 온도에서 2주간 배양한 다음 냄새물질의 농도를 평가하였다. 분뇨를 $20^{\circ}C$에서 배양하였을 때 인돌류와 휘발성 지방산의 농도가 광합성균 처리구에서 낮았다(p<0.05). 분뇨를 $35^{\circ}C$에서 배양하였을 때에는 냄새물질의 농도가 미생물 처리구 간에 유의적인 차이가 없었다(p>0.05). 돼지 분뇨의 배양온도가 $20^{\circ}C$에서 $35^{\circ}C$로 상승되었을 때 냄새물질의 농도가 크게 증가되었다(p<0.05). 이상의 연구결과를 종합하면, 봄 가을($20^{\circ}C$)에는 돼지 분뇨의 냄새를 저감하기 위한 냄새저감 미생물로 광합성균을 이용할 수 있고, 여름 ($35^{\circ}C$)에는 분뇨에 첨가한 미생물의 활성을 높일 수 있는 다른 물질의 개발이 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로, 돼지 분뇨에서 발생되는 냄새를 줄이는 것은 초지 및 농경지에 살포되는 가축 분뇨의 영양학적 가치를 높이고 이용성을 향상시키기 위해서 매우 중요하다. Odor in pig manure affects the distribution of the manure over grass and crop fields as fertilizer. The objective of this study was to investigate the effect of different types of microbes (Saccharomyces cerevisiae, Bacillus subtilis and Rodobacter capsulata) and incubation temperatures ($20^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$) on the levels of odorous compounds in pig manure. Pig manure was incubated with 0.03% microbes (v/v) at temperatures of $20^{\circ}C$ or $35^{\circ}C$. At incubation temperature of $20^{\circ}C$, the addition of Rodobacter capsulata significantly (p<0.05) decreased the levels of indoles and volatile fatty acid (VFA). At incubation temperature of $35^{\circ}C$, the addition of any microbes of the three used in this study did not significantly (p>0.05) affect the levels of odorous compounds. When incubation temperature was increased from $20^{\circ}C$ to $35^{\circ}C$, levels of odorous compounds were significantly (p<0.05) increased. Taken together, these results suggest that Rodobacter capsulata could be utilized to reduce odor from pig manure in the spring and fall when the average temperature is around $20^{\circ}C$. However, alternative odor-reducing technology is needed to be developed to apply onto pig manure during the hot summer season ($35^{\circ}C$).

젖소분뇨 반 건식 혐기소화 잔재물의 고체연료화 가능성 평가

정광화(Kwang Hwa Jeong),김중곤(Jung Kon Kim),이동준(Dong jun Lee),조원모(Won Mo Cho),B. Ravindran,곽정훈(Jung Hoon Kwag) 유기성자원학회 2016 유기물자원화 Vol.24 No.4

본 연구는 젖소분뇨를 원료로 하여 반 건식 혐기소화 방법을 적용하였을 경우의 혐기소화 가능성을 분석하고 혐기소화 과정에서 배출되는 젖소분뇨 혐기소화 잔재물의 고체연료로서의 가치를 평가하기 위하여 수행되었다. 젖소분뇨의 반 건식 혐기소화 가능성을 평가하기 위하여 950 mL 용량의 반응조를 제작하여 회분식 혐기소화를 실시하였다. 이와 동시에 젖소분뇨 혐기소화 원료를 가로 1,000 mm, 세로 450 mm 크기의 기밀형 아크릴 반응조에 투입하고 항온실에서 중온 혐기소화를 실시한 후에 배출되는 혐기소화 잔재물을 고체연료화 실험원료로 사용하였다. 혐기소화 기질로 사용된 젖소분뇨의 수분함량은 80.64%였으며 젖소분뇨에 첨가한 식종액의 수분함량은 96.83% 수준이었다. 젖소분뇨를 혐기소화하기 위하여 젖소분뇨와 식종액을 1:1 비율로 혼합하였을 때의 수분함량과 VS/TS(휘발성 고형물/총고형물) 함량은 89.74%와 83.35% 수준이었다. 이 젖소분뇨를 혐기소화 한 결과 식종액을 혼합하였을 때 바이오가스가 생성된 반면에 식종액을 혼합하지 않은 경우에는 바이오가스가 거의 발생되지 않았다. 반 건식 혐기소화를 거친 젖소분뇨 혐기소화 잔재물은 신선분에 비해 열량가가 약 20% 정도 감소하였다. 반면에 회분은 15%에서 18.4%로 증가하였다. 젖소분뇨 혐기소화 잔재물울 고체연료 형태로 펠릿화하였을 경우 크롬과 납, 카드뮴, 황 등의 농도가 규제 수준보다 낮았다. 따라서 젖소분뇨를 혐기소화 하여 바이오가스를 회수하고 난후 혐기소화 잔재물을 고체연료화하여 연료로 활용하는 방법을 적용할 수 있을 것으로 판단된다. The objective of this study was to investigate feasibility of semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure and to evaluate solidified fuel value of semi-dry anaerobic digestate. To evaluate semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure, 950 mL bottle type anaerobic reactor was set in the constant temperature room maintained at 35℃. To produce anaerobic digestate for making solidified fuel, acrylic cylindrical anaerobic digester(1,000 mm width × 450 mm height) was set in the constant room temperature to carry out batch test of semi-dry anaerobic digestion using same dairy cattle manure. Moisture content of dairy cattle manure and inoculum solution for anaerobic digestion were 80.64% and 96.83%, respectively. The dairy cattle manure and the inoculum solution was mixed by 1:1 ratio(v/v) for anaerobic digestion. Water content and VS/TS(Volatile Solids/Total Solids) of mixture of substrate and inoculum were 89.74% and 83.35%, respectively. In case of non-inoculated anaerobic digester, the biogas was not produced. By the semi-dry anaerobic digestion, the calorific value of the digestate was reduced by 20% compare to fresh dairy cattle manure. In other hand, ash content increased from 15% to 18.4%. The contents of Cr, Pb, Cd and S of pellet produced from anaerobically digested dairy cattle manure were not against the standard regulation for livestock manure solidified fuel. Therefore, it can be used as fuel that anaerobic digestate produced after semi-dry anaerobic digestion using dairy cattle manure.

초지환원용 비육돈의 분과 뇨에 있어서 휘발성유기물과 휘발성지방산 농도 비교

조성백,황옥화,양승학,곽정훈,최동윤,양성봉,김두환,박성권,Cho, Sung Back,Hwang, Ok Hwa,Yang, Seung Hak,Kwag, Jeong Hoon,Choi, Dong Yun,Yang, Sung Bong,Kim, Doo Hwan,Park, Sung Kwon 한국초지조사료학회 2014 한국초지조사료학회지 Vol.34 No.2

초지 또는 농경지에 살포되는 퇴비와 액비에 의해 발생될 수 있는 악취민원에 대처하기 위하여, 돼지의 분과 뇨에 존재하는 악취물질 농도를 비교 분석하였다. 1. 비육돈의 분과 뇨에 함유된 휘발성유기물의 농도 비교 페놀, p-크레졸 및 페놀류 농도는 분 보다 뇨에서 높았으며 (p<0.05), 분 보다 뇨에 축적된 비율이 페놀은 138배, p-크레졸은 545배 높았다. 인돌 농도는 분 보다 뇨에서 높았으며, 스카톨은 뇨 보다 분에서 높았다 (p<0.05). 휘발성유기물은 대부분 뇨로 배설되었으며, 이 중 농도 및 악취강도가 가장 높은 물질인 p-크레졸이 뇨에 많이 함유되어 있다. 돼지 분뇨를 고액분리 하였을 때 퇴비로 이용되는 고체보다 액비로 이용되는 액상물질에서 악취가 훨씬 강할 것으로 예측된다. 2. 비육돈의 분과 뇨에 함유된 휘발성지방산의 농도 비교 아세트산과 단쇄지방산 농도는 분 보다 뇨에서 높았으며 (p<0.05), 부티르산과 프로피온산은 차이가 없었다 (p>0.05). 이성체지방산 중 I-부티르산의 농도는 뇨 보다 분에서 높았지만 (p<0.05), I-발레르산과 이성체지방산은 차이가 없었다 (p>0.05). 휘발성지방산 중에서 아세트산과 프로피온산은 분에서 각각 65와 20%, 뇨에서는 각각 93과 4%로 휘발성지방산의 대부분을 차지하였지만 아세트산과 프로피온산을 포함하는 단쇄지방산은 악취강도가 낮다. 반면에 악취강도가 상대적으로 높은 이성체지방산은 분과 뇨 간에 차이가 없기 때문에 휘발성지방산이 악취강도에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다. 이상의 연구결과를 종합하면, 돼지 분뇨의 악취물질 중 악취강도가 높은 p-크레졸은 뇨에 많이 함유되어 있기 때문에 퇴비와 액비 생산과정 중 액상처리 시 악취강도가 매우 높을 것으로 추정된다. 다만, 악취강도는 휘발성지방산의 농도 변화에 따라 차이가 있을 것으로 생각된다. This study was performed to compare the level of odorous compounds in feces and urine of finishing pigs. Feces and urine from 16 finishing pigs were separately collected for 28-d. Concentrations of volatile organic compound (VOC; phenols and indoles) and volatile fatty acid (VFA; SCFA and BCFA) were measured in feces and urine. Amount of phenols and p-cresol was higher (P<0.05) in urine than in feces. Urinal levels of phenols and p-cresol were 257.8 ppm and 250.9 ppm, and those of fecal phenols and p-cresol were 0.50 ppm and 0.05 ppm, respectively. There was no difference in concentration of indoles from feces (1.0 ppm) and urine (1.8 ppm). Short chain fatty acid (SCFA) level in urine was higher (P<0.05) than in feces showing 4,547 ppm and 863 ppm, respectively. Proportion of acetic acid to total SCFA was higher in urine (94%) than in feces (66%). However, level of branched fatty acid (BCFA) was greater in feces (118 ppm) compare to that of urine (87 ppm). Odorous compounds analyzed in the current study, phenols and SCFA, were contained more in urine than in feces. Greater amount of VFA is typically found in feces than in urine since it is generated in the large intestine. However, urine contained more VFA than feces in the current study. Therefore, it will be necessary to exploit odor reducing techniques especially for pig urine as grassland fertilizer.

국내 가축분뇨 처리시설 형태별 특성조사 분석

정광화(Kwang-Hwa ,Jeong),김중곤(Jung-Kon Kim),Modabber Ahmed Khan,한덕우(Duk-Woo Han),곽정훈(Jung-Hoon Kwag) 유기성자원학회 2014 유기물자원화 Vol.22 No.4

국내 경제성장에 힘입어 최근 30여 년 간에 걸쳐서 축산물 소비가 급격하게 늘어나고 있다. 이에 따라 국내 가축 규모는 전업화, 대형화 되는 추세에 있다. 가축 사육두수의 증가는 필연적으로 가축분뇨발생량 증가를 초래하게 되었다. 농림축산 통계에 따르면 2013년 말 기준으로 약 47,235천 톤의 가축분뇨가 발생되었다. 이 분뇨를 처리하기 위해서 퇴비화, 액비화, 정화 그리고 혐기소화와 같은 다양한 가축분뇨 처리방법이 적용되고 있다. 가축분뇨를 퇴비화 처리 하는 시설에 있어서는 에스컬레이터식,패들식, 스크루식 또는 로타리식 등의 4가지 종류의 교반시설이 적용되고 있다. 가축분뇨 액비화 시설의 경우에는 호기적 방법과 무산소적 방법 등의 2가지 시설이 운영되고 있다. 가축분뇨를 액비화하기위해서 전국에 약 8천기에 달하는 액비화 시설이 설치, 운영되고 있다. 가축분뇨 정화처리 시설에서는 고액분리 처리, 2차 처리 그리고 고도 처리의 3가지 단계의 기술을 적용하고 있다. 2012년 말 기준으로 볼 때 혐기소화 처리방법에 의해서 처리된 돼지분뇨 슬러리는 약 21천 톤에 달한다. 가축분뇨 처리를 위해서 퇴비, 액비, 정화 시설, 혐기소화 시설 등을 선택함에 있어서 악취제거 효율을 높이는 것이 대단히 중요한 사안이 되었다. 본 연구에서는 국내에 설치된 가축분뇨처리 시설의 특징과 운영방식을 6년간에 걸친 시설 설치관련 서류 검토와 현장조사를 통하여 분석하였다 Due to development of the national economy growth, livestock goods consumption has rapidly increased over the past 30 years. It has led livestock breeders to increase their livestock numbers. An increased number of livestock have consequently resulted in an increasing animal feces generation. According to the agricultural statistics provided by the Bureau of Statistics, livestock manure amounts to 47,235 thousand tons in 2013. To treat livestock manure, various types of treatment facilities like composting, liquid fertilization, purification, and anaerobic digestion facilities are being applied. In composting facility, there are four kinds of agitation system: escalator, paddle, screw and rotary type. In case of liquid fertilization process, there are two types of system: aeration and anoxic type. There are about 8,000 liquid fertilization facilities for treatment livestock manure in Korea. For purification of livestock manure, the treatment process is divided by three steps: Solid/Liquid separation process, Secondary purification process and advanced oxidation process. About 21 thousand tons of livestock manure was treated by anaerobic digestion facility in 2012. In every type of facility for livestock manure treatment, it is very important to choose the optimal deodorization equipment for the livestock manure treatment facility. In this study, the investigation has been carried out for six years to analyse the characteristics of livestock manure treatment facilities and related technique of Korea.

발효탄수화물 첨가 사료가 양돈 슬러리의 휘발성 지방산과 휘발성 유기화합물 농도에 미치는 효과

조성백,양승학,이준엽,곽정훈,최동윤,황옥화,Cho, Sung-Back,Yang, Seung-Hak,Lee, Jun-Yeop,Kwag, Jeong-Hoon,Choi, Dong-Yun,Hwang, Ok-Hwa 한국축산환경학회 2013 한국축산시설환경학회지 Vol.19 No.2

This study was performed to investigate the effect of beet plup and IRG (Italian ryegrass) dry powder in fattening pig diet on reducing concentration of odorous compounds in the pig slurry. Fifty fattening boars [(Landrace ${\times}$ Yorkshire) ${\times}$ Duroc] were randomly assigned to one of 3 treatments (control, beet plup 5%, and IRG 5%). Pigs (BW 50~110 kg) were fed diets formulated to meet the Korean Feeding Standard (2012) and their excretion was collected from the slurry pits. Short chain fatty acid (SCFA) and branched chain fatty acid (BCFA) were higher in beet plup (31,786, 3,985 ppm) and IRG (32,755, 4,261 ppm) treatments, which was not different among treatments (p>0.05), compared to control (p<0.05). Concentrations of phenols and indoles were highest in beet plup (183.83, 168.59 ppm) and IRG (9.32, 8.92 ppm) treatments. Altogether, addition level of two contents was not appropriate to decrease concentration of odorous compounds.

양돈분뇨 처리수 재활용을 위한 후속산화공정 적용조건 설정연구

정광화 ( Kwang Hwa Jeong ),김재환 ( Jae Hwan Kim ),곽정훈 ( Jeong Hoon Kwag ),조승희 ( Seung Hee Cho ),강희설 ( Hee Sul Kang ),이광희 ( Kwang Hee Lee ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2010 공동 추계학술발표회 Vol.2010 No.-

송풍유무에 따른 우분퇴비화 효과분석 및 우분퇴비의 입상화방법별 특성비교

정광화(Kwang Hwa Jeong),김중곤(Jung Kon Kim),이동준(Dong jun Lee),B. Ravindran,곽정훈(Jung Hoon Kwag) 유기성자원학회 2017 유기물자원화 Vol.25 No.2

2015년 기준으로 국내에서 발생된 가축분뇨 중의 80%가 퇴비로 전환되어 유기성 비료자원으로서 농경지에 시용되었다. 현재 이용되고 있는 가축분 퇴비의 형태는 분말형이 주를 이루고 있으며 입상 형태 퇴비로서는 직경 5∼10 mm 크기의 원기둥 모양으로 가공된 펠릿이 일부 사용되고 있다. 본 연구에서는 우분을 부숙시킨 분말형 퇴비를 원기둥 막대 형태의 펠릿과 구(구슬) 형태(Sphere type)의 펠릿으로 가공하였을 때의 특성을 비교, 분석하였다. 분말 형태 퇴비의 질소농도는 건물량 기준으로 1.05% 이었으며 원기둥 막대 형태와 구 형태로 펠릿화된 이후에는 각각 1.23%와 1.24%로서 가공방법에 따른 차이는 거의 발생하지 않는 것으로 나타났다. 입상화 가공효과를 분석한 결과, 스쿠루 압착식과 원통 회전형 입상화 방식 등의 두 가지 가공방식 모두에서 원료의 수분함량이 입상화가공에 있어 가장 큰 영향요소인 것으로 나타났다. 수분 함량 20% 수준으로 건조하였을 때의 비중은 분말형 퇴비에 비해 원기둥 막대 형태와 구 형태 펠릿퇴비는 각각 1.38과 1.13 수준이었다. 퇴비수송과 취급에 관련되는 요소인 압축강도는 원기둥 막대형과 구 형태 펠릿퇴비에서 각각 27.6 kg/㎠와 11.3kg/㎠ 수준으로서 원기둥 막대형태 펠릿퇴비가 더 높았다. In the Korea, 80 percent of livestock manure were converted into compost and used as organic fertilizers. The livestock manure compost has two types of powder and pellet type (ID= 5∼10 mm). The aim of this study was to investigate the properties of two types of cow manure compost pellet (cylinder and sphere type). Nitrogen concentrations of cylinder type and sphere type of compost pellets were 1.23 and 1.24%, respectively. There were similar with nitrogen concentration of cylinder and sphere types of compost pellets. As a result of analyzing the effect of granulation processing, it was found that the moisture content of the raw material was the most influential factor in the granulation processing in both of the processing types of the screw pressing method and the rotating cylinder method. When the cylinder and sphere types of compost pellets were dry to 20% of moisture content, the specific gravities of these compost pellets were 1.38 and 1.13, respectively. The compressive strength of cylinder type pellet and sphere type pellet were 27.6 and 11.3 kg/㎠, respectively.