근적외선 분광법을 이용한 돈분뇨 액비 성분분석기 개발을 위한 기초 연구

최동윤,곽정훈,박치호,정광화,김재환,송준익,유용희,정만순,양창범,Choi, D.Y.,Kwag, J.H.,Park, C.H.,Jeong, K.H.,Kim, J.H.,Song, J.I.,Yoo, Y.H.,Chung, M.S.,Yang, C.B. 한국축산환경학회 2007 축산시설환경학회지 Vol.13 No.2

본 시험은 근적외선분광법을 이용한 돈분뇨 액비의 질소, 인산, 칼리, 수분 및 유기물의 분석 가능성을 구명하고, 이를 활용한 분석기의 개발을 목적으로 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 돈분뇨 액비시료는 $400{\sim}2,500nm$ 대역의 근적외선을 시료에 투과하여 측정하였으며, 동일시료에 대한 습식분석 결과, N, $P_2O_5,\;K_2O$, 수분 및 유기물 함량은 각각 1,555mg/l, 302mg/l, 240mg/l, 98.8%, 0.53%로 조사되었다. 2. 근적외선 분광광도법을 이용한 분석에서 N, $P_2O_5,\;K_2O$, 수분 및 유기물에 대한 RSQ ($r^2$, R, Coefficient of determination)는 각각 0.9190, 0.9749, 0.5046, 0.9883 및 0.9777이었고 SEC(Standard Error of Calibration)는 2.1649, 0.5019, 1.9252, 0.1180 및 0.0789였다. 3. 액비에 대한 이화학적 습식분석과 NIR 흡수스펙트럼 측정결과를 비교 분석하여 돈 분뇨 액비에 포함된 질소, 인산, 칼리, 수분 및 유기물 함량을 실시간으로 분석하고 액비 성분량을 자동 계산할 수 있는 알고리즘을 도입한 액비분석 프로그램을 작성하였다. 4. 액비 성분분석 시작기는 근적외선(NIR : Near InfraRed)을 받아들여 실시간으로 액비성분의 흡수율을 측정하는 광검출장치(NIR Spectrometer), 근적외선 Light Source로부터 나오는 빛을 반사시키는 반사경, 액비성분 분석용 시료를 넣어 측정하는 Cell Mount, $400{\sim}2,500nm$ 대역의 가시광선-근적외선을 방출하는 Tungsten halogen lamp, NIR Spectrometer와 Tungsten halogen lamp로 전압을 입력시켜 주는 Power Supply Module 및 전체를 Black Anodizing한 외형으로 구성되었다. 5. 실험결과, 칼리를 제외한 액비내 모든 성분이 광을 흡수하는 강도는 성분의 농도에 비례하였으며 원시 스펙트럼의 중첩 제거 및 빛의 산란보정을 통해 액비의 질소, 인산성분, 수분 및 유기물 함량을 측정하는데 효과적으로 이용할 수 있을 것으로 사료되며, 분광분석법을 이용한 액비성분 분석기 개발이 완료되면 현장에서 신속하고 정확한 분석이 가능할 것으로 판단된다. This study was conducted to measure Nitrogen(N), Phosphate($P_2O_5$), Potassium ($K_2O$), Organic matter(OM) and Moisture content of liquid pig manure by Near Infrared Spectroscopy(NIRS) and to develop an alternative and analytical instrument which are used for measurement of N, $P_2O_5$, $K_2O$, OM, and Moisture contents for liquid pig manure. The liquid pig manure sample's transmittance spectra were measured with a NIRS in the wavelength range of 400 to 2,500 nm. Multiple linear regression and partial least square regression were used for calibrations. The correlation coefficient(RSQ) and standard error of calibration(SEC) obtained for nitrogen were 0.9190 and 2.1649, respectively. The RSQ for phosphate, potassium, organic matter and moisture contents were 0.9749, 0.5046, 0.9883 and 0.9777, and the SEC were 0.5019, 1.9252, 0.1180 and 0.0789, respectively. These results are indications of the rapid determination of components of liquid pig manure through the NIR analysis. The simple analytical instrument for liquid pig manure consisted of a tungsten halogen lamp for light source, a sample holder, a quartz cell, a SM 301 spectrometer for spectrum analyzer, a power supply, an electronics, a computer and a software. Results showed that the simple analytical instrument that was developed can approximately predict the phosphate, organic matter and moisture content of the liquid pig manure when compared to the analysis taken by NIRS. The low predictability value of potassium however, needs further investigation. Generally, the experiment proved that the simple analytical instrument was reliable, feasible and practical for analyzing liquid pig manure.

학술발표회 : 단위영양 ( 포스터발표 ) ; 부실초지에 지표처리 방법이 목초생산성에 미치는 영향

최동윤,이종언,고서봉 한국동물자원과학회 ( 구 한국축산학회 ) 1994 한국축산학회 심포지움자료집 Vol.- No.-

홀스타인 육성우의 계절별 분뇨 배설량 및 특성에 관한 연구

최동윤,곽정훈,박치호,정광화,김태일,김재환,유용희,양창범,최홍림,Choi, D.Y.,Kwag, J.H.,Park, C.H.,Jeong, K.H.,Kim, T.I.,Kim, J.H.,Yoo, Y.H.,Yang, C.B.,Hong, H.L. 한국축산환경학회 2006 축산시설환경학회지 Vol.12 No.3

우리나라에서 사육되고 있는 젖소 육성우의 분뇨배설량을 구명하기 위하여 육성우 6두를 공시하여 축산연구소 낙농우사에서 봄, 여름, 가을, 겨울 등 4계절에 걸쳐 각각 10일간 시험을 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 건물섭취량은 평균 6.7kg으로 봄, 여름, 가을 및 겨울이 각각 4.6, 8.3, 7.1, 6.8kg으로 봄이 가장 낮은 섭취량을 보였으며, 음수량은 평균 $19.3{\ell}$로, 여름이 $21.8{\ell}$로 가장 많았고 봄과 겨울이 $18.3{\ell}$로 낮았으나 계절별 유의차는 보이지 않았다. 2. 분뇨배설량을 계절별로 조사한 결과, 봄 13.7kg, 여름 23.8kg, 가을 25.0kg, 겨울 20.2kg으로 봄이 가장 낮았으며(p<0.05), 전체 평균 분뇨배설량은 20.3kg이였고, 체중대비 분뇨의 비율은 5.6%였다. 3. 체중과 분뇨배설량간($R^2=0.7816$), 체중과 사료섭취량간($R^2=0.7296$)의 상관관계가 비교적 높았으나, 음수량과 분뇨배설량, 사료섭취량과 분뇨배설량간의 상관관계는 비교적 낮았다. 4. 분뇨의 수분 및 pH를 분석해 본 결과, 분의 뇨의 평균 수분 함량은 각각 83.5, 94.6%였으며, pH는 각각 7.4, 7.6 수준이었다. 5. 분뇨중 오염물질 농도는 분의 $BOD_5,\;COD_{Mn}$, SS, T-N 및 T-P는 각각 18,048, 50,114, 119,833, 2,519, $427mg/{\ell}$였고, 뇨는 각각 5,434, 6,550, 825, 3,616, $28mg/{\ell}$였다. 6. 분뇨중 비료성분은 분의 N, $P_2O_5,\;K_2O$가 각각 0.25, 0.10, 0.14%였고, 뇨는 각각 0.36, 0.006, 0.31%였다.도는 3m 지점에서 $446.6\;{\mu}g/m^3$ 이었으나 20 m 지점에서는 $156.3\;{\mu}g/m^3$로 34.9% 수준이었고 PM10 34.9%, PM2.5 48.7%, PM1.0 86.8% 수준이었다. This study was conducted to determine the volume of Holstein heifers manure excreted and its characteristics. The average dry matter intake of heifers was 6.7 kg/head/day. The intake rate was lowest in spring among four seasons. The average dry matter intake rate during spring, summer, fall, and winter was 4.6, 8.3, 7.1, and 6.8 kg/head/day, respectively. The average water intake of heifers was $19.3{\ell}/head/day$. The wale. consumption was highest value ($21.8{\ell}/head/day$) in summer and lowest values ($18.3{\ell}/head/day$) in spring and winter. Values were found not to be statiscally different for the four seasons. The average manure production of heifers (average live weight was 363.1 kg) was 20.3 kg/head/day and it was 5.6% of live animal weight. The manure production during spring, summer, fall, and winter was 13.7, 23.5, 25.0, and 20.2 kg/head/day, respectively. Production during spring was lower than the other seasons (p<0.05). A higher correlation between live weight and manure production ($R^2=0.7816$) and between live weight and feed intake ($R^2=0.7296$) was observed for heifers. Correlations between manure production and water intake and between manure production and feed intake were found to be relatively low for heifers. The moisture content of feces was 83.5% and that of urine 94.6%. The pH of feces and urine were in the ranges of 7.4 and 7.5, respectively. The $BOD_5$, COD, SS, T-N, T-P concentrations of the heifer feces were 18,048, 50,114, 119,833, 2,519, and $427mg/{\ell}$, respectively. Heifer urine showed lower levels of $BOD_5(5,434mg/{\ell})$, COD$(6,550mg/{\ell})$, SS$(825mg/{\ell})$, T-N$(3,616mg/{\ell})$, and $T-P(28mg/{\ell})$ than feces. The fertilizer nutrient concentrations of heifer feces was 0.25% N, 0.1% $P_2O_5$ and 0.14% $K_2O$. Urine was found to contain 0.36% N, 0.006% of $P_2O_5$ and 0.31% $K_2O$.

Pail내 돈슬러리의 메탄 발생량에 관한 연구

최동윤,박규현,곽정훈,조성백,양승학,황옥화,강희설,유용희,Choi, D.Y.,Park, K.H.,Kwag, J.H.,Cho, S.B.,Yang, S.H.,Hwang, O.H.,Kang, H.S.,Yoo, Y.H. 한국축산환경학회 2010 축산시설환경학회지 Vol.16 No.3

본 시험은 혐기조건하에서 돈슬러리로부터 발생하는 온실가스 연속측정 기술을 습득하고, 이를 이용해 온실가스의 일종인 메탄 발생량 및 시간대별 배출량 변화를 알아보기 위한 목적으로 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. TGA의 16 site에서 측정한 값들의 평균값은 2.437 ppm이었으며 표준편차는 0.024 ppm이었다. 각 site에서 평균값과 비교한 표준편차는 10% 이내였다. 따라서 각 site에서 측정된 값은 일정한 농도를 보인다고 할 수 있다. 2. 돈분뇨 액비에서 배출되는 $CH_4$을 측정하기 위해 돈분뇨 액비 저장조에서 액비를 샘플링하여 그것을 들통에 보관하였고, 들통에서 배출되는 $CH_4$ 배출량을 측정하였다. 들통 1, 2, 3의 $CH_4$ 배출량은 각각 413.9, 373.8, 그리고 391.9 ${\mu}g\;m^{-2}\;s{-1}$였고 세 들통의 평균값은 393.2 ${\mu}g\;m^{-2}\;s{-1}$이었다. Many greenhouse gases occur naturally, such as water vapor, carbon dioxide, methane, nitrous oxide, and ozone. Others such as hydrofluorocarbons (HFCs), perfluorocarbons (PFCs), and sulfur hexafluoride ($SF_6$) result exclusively from human industrial processes. Current global warming has been linked to anthropogenic greenhouse gas concentration increases. Methods to quantify greenhouse gas emissions during animal agriculture and the possibility to apply those to circumstance in the world were studied. Various chamber methods with trace gas analyzer (TGA) were used to quantify greenhouse gas emissions from stored manure. Methane fluxes from pails storing liquid swine manure were measured. Methane emissions increased a little with time and mean was 393.2 ${\mu}g\;m^{-2}\;s{-1}$ (standard error : 4 ${\mu}g\;m^{-2}\;s{-1}$).

착유시스템별 세척수 발생량에 관한 연구

최동윤,강희설,곽정훈,최희철,김재환,김태일,이덕수,권두중,한정대 한국축산환경학회 2001 축산시설환경학회지 Vol.7 No.2

This research was carried out to investigate the daily amount and characteristics of wastewater produced from bucket milkers, pipeline, tandem ad herringbone milking system for washing operations after milking included 28 dairy farms. The average amount of wastewater produced from milking system was 9.8l/head/day. The amount of wastewater varied from a low of 8.2 litters/head/day(pipeline milking system) to 13.4 litter/head/day(herringbone milking system). The moisture content, Biochemical Oxygen Demand($BOD_5$), Chemical Oxygen Demand($COD_{Mn}$), Suspended Solids(SS), Total Nitrogen(T-N) and Total Phosphorus(T-P) concentration of wastewater were 99.9%, 394mg/l, 417.3mg/l, 1,201.3mg/l, 3.78mg/l, 0.51mg/l.

기획특집 - 환절기 대비, 우리목장 지키기 - 환절기, 우리목장 환경관리 요령

최동윤,Choe, Dong-Yun 한국낙농육우협회 2012 낙농·육우 Vol.32 No.3

돈슬러리 저장기간 및 깊이에 따른 성분특성 변화

최동윤,전병수,곽정훈,박치호,정광화,김태일,김형호,이덕수,양창범 한국축산환경학회 2002 축산시설환경학회지 Vol.8 No.3

돈분뇨 슬러리의 저장기간 및 깊이별 특성 변화를 조사하기 위하여 본시험을 수행하였다. 돈분뇨 슬러리를 직경 l0m, 높이 3m의 저장조에 저장한 후 6개월 동안 조사한 결과 저장기간이 지날수록 3개 층으로 분리되는 현상이 나타났다. 시험에 사용된 돈분뇨 슬러리의 초기 오염물질 성분인 BO $D_{5}$, CO $D_{Mn}$ , SS 농도는 각각 25,134, 15,840, 23,800mg/$\ell$ 였으며, 비료성분은 N가 0.69%, $P_2$ $O_{5}$ 0.33%, $K_2$O 0.40%로 나타났다. 저장기간이 경과할 수록 표면층의 유기물 함량은 낮아진 반면에 수분 함량은 높게 나타났다. 오염성분과 비료성분은 표면층, 중간층에 비해 바닥층에서 높은 농도를 나타내었다. 저장 6개월 후의 BO $D_{5}$, CO $D_{Mn}$ , SS 농도는 표면층에서 각각 16,040, 8,098, 3,300mg/$\ell$, 중간층에서 각각 15,806, 8,309, 5,900mg/$\ell$, 바닥층에서 각각 39,530, 23,958, 51,000mg/$\ell$로 조사되었다. 또한 N, $P_2$ $O_{5}$, $K_2$O 성분은 표면층에서 각각 0.47, 0.07, 0.46%, 중간층에서 각각 0.43, 0.08, 0.47%, 바닥층에서 각각 0.60, 0.44, 0.40%로 나타났다. 따라서 돈슬러리를 저장조에 6개월 동안 저장할 경우 저장기간이 경과함에 따라 고형성분을 비롯하여 오염성분 및 비료성분 등이 저장조 내에서 서서히 침전하는 것으로 나타났다. This study was carried out to investigate the characteristic change of piggery slurry during the storage time and depth. The Piggery slurry was settled in a 10.0m diameter$\times$3.0m high storage tank for 6 months and then divided into three layers according to the storage time. The pollutants concentration, BODs(Biochemical Oxygen demand), CO $D_{Mn}$ (Chemical Oxygen demand) and SS(Suspended Solids) of the piggery slurry used in this study were 25,134, 15,840, 23,800mg/$\ell$, respectively. The initial fertilizer content of piggery slurry, N(Nitrogen), $P_2$ $O_{5}$(Phosphoric acid) and $K_2$O(Potassium oxide), were 0.69, 0.33, 0.40%, respectively. 6 months later, BO $D_{5}$, CO $D_{Mn}$ and SS of the Piggery slurry were 16,040, 8,098, 3,300mg/$\ell$ in top layer, 15,806, 8,309, 5,900mg/$\ell$ in middle layer and 39,530, 23,958, 51,000mg/$\ell$ in bottom layer, respectively. The fertilizer content of piggery slurry after 6 months, N, $P_2$ $O_{5}$ and $K_2$O, were 0.47, 0.07, 0.46% in top layer, 0.43, 0.08, 0.47% in middle layer and 0.60, 0.44, 0.40% in bottom layer, respectively. Consequently, in course of storage time, the pollutant concentration and fertilizer content were the highest in the bottom layer compared with the top and middle layer.

액비화 처리방법의 최근 동향과 전망

최동윤 대한양돈협회 2004 養豚 Vol.26 No.2

착유시스템 유형별 세척수의 발생량과 특성

최동윤,곽정훈,박치호,정광화,김재환,유용희,정만순,한창배,최홍림,Choi, D.Y.,Kwag, J.H.,Park, C.H.,Jeong, K.H.,Kim, J.H.,Yoo, Y.H.,Jeong, M.S.,Han, C.B.,Choi, H.L. 한국축산환경학회 2008 축산시설환경학회지 Vol.14 No.3

본 시험은 젖소농가에서 보유하고 있는 여러가지 형태의 착유시스템에 대하여 계절별 세척수의 발생량과 이화학적 특성을 알아보고자 바켓식, 파이프라인식, 텐덤식, 헤링본식 등 착유시스템 유형별로 각각 3농가를 선정하여 계절별로 조사를 실시하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1. 착유시스템 유형별 세척수 발생량은 텐덤식과 헤링본식에서 많았으며 바켓식이 적었다 (P<0.05). 2. 착유작업별 세척수 발생량은 착유기 세척에 가장 많은 량의 세척수를 사용하였으며 여름철의 경우 텐덤식 $398.8{\ell}$, 헤링본식 $407.7{\ell}$가 다른 착유시스템보다 많은 세척수를 사용하였다 (p<0.05). 3. 착유과정에서 발생하는 세척수 발생량을 조사한 결과, 평균 $15.4{\ell}$/두였으며, 계절별로는 여름이 $16.4{\ell}$로 가장 많은 세척수가 발생되었다. 4. 착유과정에서 발생하는 세척수의 $BOD_5$는 착유실 세척시 발생하는 세척수가 $906.4mg/\ell$로 가장 높았으며, 유두 세척시 가장 낮은 $212.4mg/\ell$로 나타났다. COD, SS 등도 착유실 바닥세척시 가장 높은 경향을 보였다. 5. 세척수의 이화학적 특성은 pH는 $7.3{\sim}8.2$의 범위로 착유작업 단계에 따라 차이를 나타내었으며, 착유작업 후 착유실 외부로 흘러나오는 배출수의 $BOD_5$, COD, SS, T-N, T-P는 각각 731.2, 479.0, 751.6, 79.1, $14.7mg/\ell$였다. 이상의 시험결과를 종합해 보면 착유시스템 유형별 세척수 발생량은 바켓식, 파이프 라인식, 텐덤식 및 헤링본식이 각각 143.9, 487.9, 914.0, $856.7{\ell}$로 조사되었으며, 착유과정에서 발생하는 세척수량은 착유우 두당 $15.4{\ell}$로 착유시스템 유형 및 착유우 사육두수에 따라 낙농가도 농가실정에 맞는 세척수 처리시설 및 용량을 확보해야 할 것으로 판단된다. The purpose of this study was to determine the effect of milking system type on milking center effluent production through the four seasons. Four different types of milking systems (Bucket, Pipeline, Tandem and Herringbone) were estimated, in duplicate, through the different seasons. The following conclusions can be drawn from this study. 1. The quantity of wastewater produced from Tandem and Herringbone milking systems were significantly larger than Bucket milking system (p<0.05). 2. The main wastewater production was from the washing of milking apparatus. Tandem and Herringbone milking systems produced 398.8 and $407.7{\ell}$/day of wastewater, respectively, for apparatus washing. These values were significantly higher than the other milking systems during the summer (p<0.05). 3. The average wastewater production from the various milking systems was $15.4{\ell}$/head/day. The quantity of wastewater production during summer ($16.4{\ell}$/head/day) season was higher than of the other seasons. 4. The highest level of $BOD_5$ ($906.4mg/\ell$) was produced from the washing of the parlor floor and the lowest level of $BOD_5$ ($212.4mg/\ell$) was produced from the washing of the udders of the cows. 5. The pH of dairy wastewater was in the range of $7.3{\sim}8.2$ and the average levels of $BOD_5$, COD, SS, T-N, and T-P were 731.2, 479.0, 751.6, 79.1, $14.7mg/\ell$, respectively. Following conclusions can be drawn from this experiment. The quantities of wastewater production from Bucket, Pipeline, Tandem and Herringbone milking system were 143.9, 487.9, 914.0, and $856.7{\ell}$, respectively. The average wastewater produced from the milking systems was $15.4{\ell}$/head per day. In order to effectively manage on the wastewater from milking systems, dairy farms need to consider the milking system type and farm size when determining the optimum wastewater treatment system.

기획특집 : 낙농 분뇨 적정 처리 방법을 알아보자 - 젖소분뇨와 착유 세척수의 적정처리를 위한 방안

최동윤,Choe, Dong-Yun 한국낙농육우협회 2012 낙농·육우 Vol.32 No.7