랜더링된 가축사체 잔류물 시용이 온실가스 및 고추 생육에 미치는 영향

박재혁 ( Jae-hyuk Park ),김동욱 ( Dong-wook Kim ),강세원 ( Se-won Kang ),조주식 ( Ju-sik Cho ) 한국환경농학회 2023 한국환경농학회지 Vol.42 No.4

The rendering residue generated by rendering disposal, an eco-friendly livestock carcass disposal method, is a useful agricultural resource. Methods for recycling this are being actively researched, and this study investigated the impact of applying rendered residue directly to soil on crop productivity and the agricultural environment. The chemical properties of the rendering residue were examined. The pH, OM, T-N, T-P, CaO, K₂O, and MgO content values were 5.47%, 59.8%, 9.22%, 2.96%, 2.16%, 0.51% and 0.10%, respectively. Treatment conditions were divided into control, inorganic fertilizer, and rendering residue, and rendering residue corresponding to 50, 100, and 200% nitrogen content was applied based on the amount of inorganic fertilizer nitrogen input. Greenhouse gases and ammonia were collected during the cultivation period. Rendering residue increased both the yield and growth of peppers and was effective in improving nutrients such as pH and OM of the soil after harvest. However, compared to inorganic fertilizer treatment, it increased emissions of nitrous oxide and methane as well as ammonia. It is judged that the direct agricultural use of rendering residue is difficult, and a utilization method is needed.

왕겨 바이오차 연용이 일반 밭과 시설재배지에서 토양의 물리적 특성 및 봄배추 재배에 미치는 영향

박재혁 ( Jae-hyuk Park ),강세원 ( Se-won Kang ),조주식 ( Ju-sik Cho ) 한국환경농학회 2023 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2023 No.0

바이오차는 바이오매스를 혐기적 조건에서 열분해시킨 탄화물로 비표면적이 크고, 다공성 구조를 가지고 있어 양이온 교환 능력 및 수분보유력 증가를 통해 작물생육에 효과적인 물질로 보고되고 있다. 바이오차의 경우, 바이오매스의 탄소가 안정한 형태로 고정되기 때문에 온실가스로 배출되는 탄소량을 감소하지만 토양에 지속적으로 처리할 경우에 분해되지 않고 토양의 물리적 특성을 변화시키고 작물의 생육에 영향을 미칠 것으로 보여진다. 본 시험은 바이오차 연용이 배추 생육과 토양의 물리적 특성에 미치는 영향을 확인하고자 하였으며, 바이오차 투입량에 따른 재배시험을 수행하였다. 2022년과 2023년에 봄배추를 재배하였으며, 시험장소는 순천시 서면에 위치한 일반 밭작물 재배지와 인근 시설재배지에서 실시하였다. 왕겨 바이오차의 시용수준는 각각 0, 1, 3 및 5 mg ha^-1 수준 (BC0, BC1, BC3 및 BC5)으로 처리하였으며, 무기비료는 처리조건에 상관없이 일반 밭과 시설재배지에서 각각 N-P₂O₅-K₂O를 32-7.8-19.8 및 17.8-3.0-7.3 kg 10a^-1으로 작물별 표준시비량 기준에 준하여 시비하였다. 바이오차 연용에 따른 2022년과 2023년의 봄배추 생체중을 조사한 결과, 일반 밭토양은 각각 1.08~1.39 및 1.51~1.92 kg plant^-1 조사되었으며, 시설재배지에서의 봄배추 생체중은 각각 2.18~2.41 및 1.25~1.71 kg plant-1으로 조사되었다. 연도별 일반 밭과 시설재배지의 수분함량은 각각 23.3~27.4, 19.9~21.6% 및 26.3~33.0, 16.4~19.3% 범위로 조사되었다. 공극률의 경우, 일반 밭에서 2022년과 2023년도 각각 53.4~56.2% 및 52.1~56.9%로 조사되었고, 시설재배지는 61.8~64.4% 및 64.2~66.5%로 공극률이 증가하였다. 바이오차 연용처리에 따라 일반 밭 재배는 배추 생체량이 증가하였으며, 시설재배는 배추 생체량이 감소하였다. 이는 재배일자, 강우, 기상조건 등의 영향뿐만 아니라 바이오차의 연용이 일반 밭의 공극률이 개선과 시설재배지의 공극률 증가를 통한 배추생육의 저하와 같은 부정적인 영향 등의 환경변화에 영향을 주었을 것으로도 보여진다.

동적 모드 분해를 이용한 멀티모달 폭력상황 검출 네트워크

박재혁(Jae Hyuk Park),이지운(Ji Woon Lee),황인창(In Chang Whang),강현수(Hyun Soo Kang) 한국통신학회 2023 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.11

가축사체 랜더링 잔류물의 아미노산 액비화를 위한 단백질 분해효소의 최적분해조건 및 액비의 필수아미노산 분포특성

박재혁 ( Jae-hyuk Park ),강세원 ( Se-won Kang ),윤진주 ( Jin-ju Yun ),조한나 ( Han-na Cho ),이승규 ( Seung-gyu Lee ),김소희 ( So-hui Kim ),조주식 ( Ju-sik Cho ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

랜더링 처리는 가축사체의 친환경적 처리방법으로 처리 후 발생하는 잔류물의 경우, 가축사료로 재활용되고 있다. 그러나 가축사체가 발생되는 작업장의 환경에 따라 가축분뇨, 축사 바닥재, 모래 등의 오염물질이 유입될 수 있으며, 유입정도에 따라 가축사료로써 재활용이 불가능하기 때문에 폐기되고있는 실정이다. 이에 본 연구는 가축사료로써 재활용이 불가능한 저품질의 랜더링 잔류물을 원료로 하는 아미노산 액비를 생산하기 위하여, 랜더링 잔류물의 최적분해조건을 확인하고 이를 통해 생성된 액비의 필수아미노산 분포특성을 확인하였다. 랜더링 잔류물의 분해제는 생물학적 분해를 통해 친환경 액비를 생산하기 위해 단백질 분해효소를 사용하였으며, 분해효소는 Alcalase, Flavourzyme 및 Bromelain을 사용하였다. 효소처리량은 랜더링 잔류물의 무게대비 5, 10, 15 및 20%를 처리하였으며, 50℃ 조건에서 분해하여 분해기간별 아미노산 함량을 조사하였다. 단백질 분해효소 종류에 따른 아미노산 함량은 Alcalase의 경우에 6.24∼16.84% 범위로 조사되었으며, Flavourzyme 및 Bromelain은 각각 3.61∼10.86% 및 6.55∼11.43% 범위로 조사되었다. 효소처리량에 따른 아미노산 함량은 5, 10, 15 및 20%에서 각각 무처리구 대비 4.01∼10.11%, 5.11∼9.58%, 4.59∼10.88% 및 5.07∼10.32% 범위로 증가하였다. 효소 처리량이 증가함에 따라 분해속도에는 약간의 영향을 주었으나, 아미노산 함량과의 관계는 유의하지 않았다. 필수아미노산 분포의 경우, 단백질 분해효소 종류에 상관없이 Glutamic acid, Glycine, Proline, Alanine 및 Aspartic acid 5가지의 아미노산이 가장 많이 분포하였다. 5가지 아미노산 중 Glutamic acid는 효소 종류에 상관없이 함량이 가장 높았으며, 다음으로 Glycine의 함량이 높게 분포하였다. Glutamic acid, Glycine을 제외한 아미노산의 경우, Alcalase는 Proline, Alanine, Aspartic acid 순으로 분포하였으며, Flavourzyme 및 Bromelain은 각각 Proline, Aspartic acid, Alanine 및 Aspartic acid, Proline, Alanine 순서로 함량이 높게 분포하였다. 결과적으로 아미노산 액비 생산을 위한 랜더링 잔류물의 분해조건으로 분해효소는 Alcalase가 효과적이었으며, 20% 처리 후 4일간 분해하는 것이 아미노산액비 생산에 효과적인 조건으로 판단된다. 또한 랜더링 잔류물 아미노산 액비는 Glutamic acid 및 Glycine이 높게 분포하였으며, 이를 통한 작물의 품질개선, 저항성 향상등의 효과를 볼 수 있을 것으로 판단된다.

바이오차 시용수준이 무기태질소 변화에 미치는 영향

박재혁 ( Jae-hyuk Park ),강세원 ( Se-won Kang ),윤진주 ( Jin-ju Yun ),조한나 ( Han-na Cho ),이승규 ( Seung-gyu Lee ),김소희 ( So-hui Kim ),조주식 ( Ju-sik Cho ) 한국환경농학회 2021 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2021 No.-

바이오차는 농업적인 측면에서 온실가스 감축효과가 있는 것으로 평가되고 있다. 바이오차의 시용은 토양 pH의 증가와 토양 통기성을 개선시켜주며, N₂O 환원효소의 활성화 및 NH₄⁺ 고정을 통해 N₂O 발생을 감소시켜준다. 또한 넓은 비표면적을 통한 양분보유능은 토양의 질소손실을 감소시켜 질소시비량을 감축시켜주는 효과가 있다. 이러한 차이는 바이오차의 종류 및 투입량에 따라 변화하며, 다른 토양의 특성을 가진 농경지에 따라서도 이화학적 특성 및 온실가스 배출에 영향을 줄 수 있다. 본 연구는 바이오차 투입량에 따른 무기태 질소의 변화를 통해 온실가스인 N₂O 배출에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하고자 실험이 진행되었다. 본 실험에 사용된 토양은 일반 경작지, 시설 재배지, 개간지, 간척지에서 채취한 토양을 사용하였으며, 바이오차는 유기성 물질 기반의 바이오차 펠렛을 사용하였다. 바이오차 펠렛은 0, 5, 10 및 20 t ha^-1의 시용수준으로 각각 처리하였으며, 포장용수량의 70% 조건에서 2주간 항온 실험을 진행하였다. 토양의 pH는 바이오차 시용수준에 상관없이 일반 경작지 (4.35), 시설 재배지 (5.52), 개간지 (6.49) 및 간척지 (6.71) 토양에서 각각 5.21∼6.04, 6.53∼7.18, 7.13∼7.53 및 7.61∼8.01 범위로 증가하였다. 토양 NH₄⁺는 토양의 종류에 상관없이 바이오차 투입량이 증가할수록 증가하였으며, 1주차에서는 토양의 NH₄⁺ 함량이 증가하였으나, 이후 NH₄⁺함량이 감소하는 경향을 보였다. 토양 NO₃^-는 토양의 종류에 상관없이 바이오차 투입량이 증가할수록 감소하였으며, 일반 경작지, 시설 재배지, 개간지, 간척지 순서로 NO₃^-가 높게 조사되었다. 이는 농경지 토양의 종류에 따른 토양 pH 차이로 인하여 NO₃^-의 차이가 나타났다고 판단된다. 처리 기간에 따른 NO₃^-의 변화를 확인한 결과, 바이오차 시용수준이 10 tha^-1 이하일 경우에 처리 기간이 길어질수록 NO₃^- 함량이 증가하였으며, 시용수준이 20 t ha^-1 조건에서는 2주차 이후부터 NO₃^- 함량이 증가하지 않거나 1주차에 비해 감소하였다. 결과적으로 바이오차 시용은 토양의 종류에 상관없이 토양 질산화 작용 감소로 인한 NH₄⁺의 증가와 NO₃^-를 감소를 통하여 온실가스인 N₂O의 발생을 저감시킬 수 있으며, 바이오차를 20 t ha^-1 조건으로 처리하였을 경우, 온실가스 저감에 효과적이라고 판단된다.

시설재배지에서 바이오차 연용이 토양의 화학적 특성 및 온실가스 배출에 미치는 효과

박재혁 ( Jae-hyuk Park ),김동욱 ( Dong-wook Kim ),강세원 ( Se-won Kang ),조주식 ( Ju-sik Cho ) 한국환경농학회 2023 한국환경농학회지 Vol.42 No.4

Global concern over climate change, driven by greenhouse gas emissions, has prompted widespread interest in sustainable solutions. In the agricultural sector, biochar has emerged as a focal point for mitigating these emissions. This study investigated the impact of continuous biochar application on CO₂ and N₂O emissions during the spring cabbage cultivation period. Greenhouse gas emissions in the biochar treatment groups (soils treated with 1, 3, and 5 tons/ha of rice husk biochar) were compared to those in the control group without biochar. During the spring cabbage cultivation period in 2022, the total CO₂ emissions were in the range of 71.6-119.0 g/m2day, and in 2023, with continuous biochar application, they were in the range of 71.6-102.1 g/m²day. The total emissions of N₂O in 2022 and 2023 were in the range of 11.7-23.7 and 7.8-19.9 g/m2day, respectively. Overall, greenhouse gas emissions decreased after biochar treatment, confirming the positive influence of biochar on mitigating greenhouse gas release from the soil. Nevertheless, further research over an extended period exceeding five years is deemed essential to delve into the specific mechanisms behind these observed changes and to assess the long-term sustainability of biochar’s impact on greenhouse gas dynamics in agricultural settings.

단백질 분해효소를 이용하여 생산된 랜더링 잔류물 아미노산 액비의 옥수수 재배 효과

박재혁(Jae-Hyuk Park),강세원(Se-Won Kang),윤진주(Jin-Ju Yun),조한나(Han-Na Cho),이승규(Seung-Gyu Lee),김소희(So-Hui Kim),조주식(Ju-Sik Cho) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

랜더링 공법은 가축사체 처리방법 중 비교적 환경부하가 적은 처리방법이며, 랜더링 처리를 통해 생성된 잔류물은 단백질 함량이 높기 때문에 이를 효과적으로 분해하였을 경우 아미노산 비료로써 활용이 가능할 것으로 판단된다. 아미노산 비료는 랜더링 잔류물의 처리방법에 따라 친환경 유기농자재로써 작물의 질소 공급에 효과적인 기능을 할 것으로 보여진다. 이에 본 연구는 랜더링 잔류물에 단백질 분해효소를 처리하여 생산한 아미노산 액비가 옥수수 생육 및 수확량에 미치는 효과를 확인하기 위하여 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 랜더링 잔류물 아미노산 액비는 랜더링 잔류물, 증류수, 단백질 분해효소인 Alcalase를 각각 5 : 25 : 1의 무게비로 혼합한 후 8일간 발효하여 사용하였다. 처리조건은 무처리 (CN), 무기질비료 (IF), 무기질비료+시판아미노산 액비 (IF+CMLF), 무기질비료+랜더링 잔류물 아미노산 액비 (IF+RRLF), 유기질비료인 퇴비 (CP) 및 퇴비+랜더링 잔류물 아미노산 액비 (CP+RRLF) 처리구로 각각 나누어 실험을 진행하였다. 아미노산 액비는 유기, 무기질비료의 보조제로 사용하였으며, 액비 처리량은 500 L 10a<SUP>-1</SUP>에 해당하는 양을 1000배 희석하여 월 2회 시비하였다. 액비 처리에 따른 옥수수 식물체 길이 및 생체중은 각각 181 ~ 213 cm plant<SUP>-1</SUP> 및 590 ~ 753 g plant<SUP>-1</SUP> 범위로 조사되었으며, 옥수수 수확량 및 당도는 87.6 ~ 157 g plant<SUP>-1</SUP> 및 8.64 ~ 9.71 brix% 범위로 조사되었다. 옥수수 수확량의 경우 CN 대비 59.8 ~ 79.8% 증가하였으며, 액비를 처리한 IF+CMLF, IF+RRLF 및 CP+RRLF 처리구는 액비를 처리하지 않은 IF 및 CP 처리구보다 각각 6.49%, 8.50% 및 12.5% 증가하였다. 랜더링 잔류물을 이용하여 제조한 아미노산 액비는 옥수수 생육 및 수확량에 긍정적인 효과가 있으며, 랜더링 잔류물은 단백질분해효소 처리를 통하여 아미노산 액비로써 재활용이 가능하다고 판단된다. 또한 랜더링 잔류물 아미노산 액비는 유기질비료와 같이 사용할 경우에 무기질비료보다 옥수수 수확량에 효과적으로 나타났으며, 이는 무기질비료 사용을 저감시킬 수 있는 대안으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Alcalase를 이용하여 생산한 랜더링 잔류물 아미노산 액비의 옥수수 재배 효과

박재혁(Jae-Hyuk Park),강세원(Se-Won Kang),윤진주(Jin-Ju Yun),조한나(Han-Na Cho),이승규(Seung-Gyu Lee),김소희(So-Hui Kim),조주식(Ju-Sik Cho) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

랜더링 공법은 효과적인 가축사체 처리방법으로 고온·고압에서 가축사체를 처리하며, 랜더링 처리시 많은 양의 고형잔류물이 배출된다. 랜더링 처리를 통해 배출되는 잔류물은 높은 단백질 함량과 뼈를 구성하는 성분을 포함하기 때문에 비료의 원료로 활용될 경우 높은 함량의 질소와 다양한 성분을 포함하는 비료생산이 가능할 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 랜더링 잔류물을 단백질 분해효소인 Alcalase 처리를 통해 생산한 아미노산 비료가 옥수수 생육 및 수확량에 미치는 효과를 확인하기 위하여 실험을 진행하였다. 본 실험에 사용된 랜더링 잔류물 액비는 랜더링 잔류물과 증류수를 1:5 비율로 혼합하였으며, 랜더링 잔류물 무게대비 (w/w) 20%의 Alcalase를 처리하여 8일간 발효하였다. 처리조건은 무처리구 (CN), 무기질비료처리구 (IF), 시판액비처리구 (IF+CMLF), 랜더링 잔류물 액비처리구 (IF+RRLF)로 나누었으며, 아미노산 액비는 무기질비료 처리 후 보조제의 역할로 추가 시비하였다. 액비는 월 2회 시비하였으며, 시비량은 500 L10a<SUP>-1</SUP>에 해당하는 양을 1000배 희석하여 시비하였다. 액비처리에 따른 옥수수 식물체 길이 및 생체중은 각각 181 ~ 213 cm plant<SUP>-1</SUP> 및 590 ~ 753 g plant<SUP>-1</SUP> 범위로 조사되었으며, 열매 수확량 및 당도는 87.6 ~ 151 g plant<SUP>-1</SUP> 및 8.64 ~ 9.18 brix% 범위로 조사되었다(열매의 수확량은 OO에서 ~~ g plant로 XX% 증가하였다.). 옥수수의 양분흡수량 (mg plant<SUP>-1</SUP>)은 질소의 경우 OO에서 높았으며, 인과 칼륨은 각각 OO 및 OO에서 높은 것으로 나타났다. 액비시비에 따른 옥수수의 양분이용효율은 (kg kgN-1) 랜더링 처리구는 관행처리구보다 증가하였으나, 시판액비처리보다 낮은 효율을 보였다. 따라서 가축사체의 랜더링 잔류물 액비는 옥수수 생육에 효과적이며, 랜더링 잔류물은 Alcalase 처리를 통해 액비로서 재활용이 가능하다고 판단된다.

Biochar와 유기자원의 시용이 상추의 생육에 미치는 효과

박재혁(Jae-Hyuk Park),강세원(Se-Won Kang),윤진주(Jin-Ju Yun),김소희(So-Hui Kim),백준석(Jun-Seok Beak),이승규(Seung-Gyu Lee),조주식(Ju-Sik Cho) 한국토양비료학회 2020 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2020 No.10

기내 환경이 포도 ‘Campbell Early’의 기외생육과 순화에 미치는 영향

박재혁(Jae-Hyuk Park),손인창(In-Chang Son),김선규(Seon-Kyu Kim) 한국원예학회 2002 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2002 No.6