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.

여재순환장치를 이용한 돈분뇨 슬러리의 오염물질 및 악취제거 효율

최동윤,곽정훈,정광화,박규현,허미영,김재환,강희설,전경호,박치호,정종원,Choi, D.Y.,Kwag, J.H.,Jeong, K.H.,Park, K.H.,Huh, M.Y.,Kim, J.H.,Kang, H.S.,Jeon, K.H.,Park, C.H.,Jeong, J.W. 한국축산환경학회 2009 축산시설환경학회지 Vol.15 No.3

1. 여재순환장치는 사각프레임 형태로 설계 제작하였으며, 고액분리장치, 여재순환구 동축 및 날개, 압축공기 분사장치와 여재 및 액비배출장치로 구성되었다. 2. 고액분리한 돈슬러리를 장치에 투입하여 가동을 한 결과, 톱밥을 여재로 이용했을 때 $BOD_5$는 52.8, $COD_{Mn}$ 57.3, SS 26.9, T-N 71.0, T-P 30.9% 수준으로 감소하는 것으로 나타났으며, 왕겨를 이용한 경우에도 톱밥과 비슷한 경향을 나타내었다. 3. 5회까지 순환시켜 침출된 액비의 비료 성분은 질소의 경우, 원슬러리에 비해 2/3 수준, 인산은 1/3 수준으로 줄어드는 경향을 나타냈으나, 칼리는 거의 변하지 않는 것으로 나타났다. 4. 침출액비의 악취 (암모니아, 황화수소)는 초기에 비해 상당한 수준으로 저감되었으며, 톱밥이 왕겨에 비해 비교적 효과가 높은 것으로 나타났다. 5. 여재순환장치 가동 전후의 돈슬러리내 미생물을 조사한 결과, 총세균과 부숙에 관여하는 것으로 추정되는 바실러스균은 증가하는 경향이었으며, 살모네라균은 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 6. 이상과 같은 결과로 볼 때, 악취저감 균질액비 생산장치를 이용하여 액비를 생산할 경우, 오염물질, 악취물질, 병원성세균 등이 감소하고, 부숙관여 유용미생물이 증가한 악취저감 균질액비 생산이 가능한 것으로 판단된다. The pig slurry is one of important fertilizer source for production of crops in recent years, but it has many controversial points of utilization such as offensive odor, lack of spread equipment and farmland possession, respectively. This study was carried out in order to remove water pollutants and malodor of pig slurry using biofiltration system. The biofiltration system consists of pig slurry separator, mixing shift and attached blade for sawdust or ricehull, air injection nozzle and outlet for pig slurry and sawdust or ricehull. The characteristics pH, $BOD_5$ (Biochemical Oxygen Demand), $COD_{Mn}$ (Chemical Oxygen Demand), SS (Suspended Solid), T-N (Total Nitrogen), T-P (Total Phosphorus) of the untreated pig slurry used in this study were 7.2, 34,450, 24,604, 71,000, 4,194, $1,631\;ml/{\ell}$, respectively. The $NH_3$ (Ammonia) and $H_2S$(Hydrogen Sulfide) concentration were 70.0, 9.6 ppm, respectively. The initial total microorganisms of pig slurry were $5.0{\times}10^3\;cfu/ml$, and Salmonella, Bacillus were $5.8{\times}10^2$, $1.1{\times}10^3\;cfu/ml$, respectively. The filtration system was very effective on removal of water pollutants of pig slurry. The removal efficiency of the offensive odor of ammonia and hydrogen sulfide in sawdust was higher than those of ricehull. The total microorganisms and bacillus of pig slurry are on the increase by sawdust and ricehull, but Salmonella showed a tendency to decrease in number after that time. Accordingly, the filtration system was very effective to produce a good quality pig slurry.

축산분야 ICT 융복합 확산사업 동향

최동윤 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

홀스타민 착유우의 분뇨배설량과 이화학적 제특성

최동윤,강희철,최희철,곽정훈,김태일,김재환,한정대,최홍림 한국축산환경학회 2001 축산시설환경학회지 Vol.7 No.3

축산기술연구소 유우사에 있는 계류식 우사에서 홀스타인 착유우 6두를 공시하여 1998년 9월 2일부터 9월 11일까지 10일간 개체별로 계류하여 배합사료를 NRC 사양표준에 기준하여 급여하고 조사료로 옥수수 싸일 레지 및 목건초를 자유채식토록 하여 분뇨배설랑과 특성을 조사하였다. 시험기간중 착유우의 평균체중은 550.0kg 이었으며 평균 사료섭취량은 건물기준 16.7 kg이었다. 산유량은 평균 24.4kg이었으며, 음수량은 85.4l였다. 분뇨배실량은 평균 63.5 kg으로, 분이 42.3, 뇨가 21.2kg이있다. 분뇨의 특성에서 분과 뇨의 수분 함량은 각각 83.9, 96.9%였고, pH는 각각 6.6, 7.6으로 나타났다. 분의 $BOD_5,\;COD_{Mn}$, SS, T-N, T-P는 각각 16,560, 40,329, 78,500, 2,854, 577mg/$\ell$였고, 뇨의 $BOD_5,\;COD_{Mn}$, SS, T-N, T-P는 각각 4.580, 7.575, 370, 4,164, 7mg/l로 나타났다. 분뇨중의 중금속 함량은 상당히 낮은 수준으로 나타났다. This research was carried out to investigate the quantity of Holstein milking cow manure excreted and their characteristics. The average body weight of the Holstein milking cow during experiment was 550.0kg, and fried intake(DM basis), water consumption, milk yield was 16.7, 85.4, 24.4k7/day/head, repectively. The average manure production of Holstein milking cow was 63.5kg/day/head(feces 42.3, urine 10.2kg). The average moisture content of feces and urine was 83.9%, 96.9%, respectively. Wastewater pollutant concentration of $BOD_5$(Biochemical Oxygen demand). $COD_{Mn}$ (Chemical Oxygen demand), SS(Suspended Solids), T-N(Total Nitrogen) and T-P(Total Phosphorus), excreted from Holstein milking cow was 16,560, 40,329, 78,500, 2,854, 577mg/ l in feces and 4,580, 7,575, 370, 4,164, 7mg/ l in urine, repectively.

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

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

가시광선을 이용한 돈분뇨 액비 부숙도 측정장치 개발에 관한 연구

최동윤,곽정훈,박규현,송준익,김재환,강희설,한창배,최성원,이창석,Choi, D.Y.,Kwag, J.H.,Park, K.H.,Song, J.I.,Kim, J.H.,Kang, H.S.,Han, C.B.,Choi, S.W.,Lee, C.S. 한국축산환경학회 2010 축산시설환경학회지 Vol.16 No.3

본 시험은 가시광선을 이용한 돈분뇨 액비의 부숙여부를 구명하고, 이를 활용한 측정 장치의 개발을 목적으로 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다.가. 돈분뇨 액비 저장기간이 경과함에 따라 pH는 증가하고 EC는 낮아졌으며, 액비를 폭기처리하므로서 무처리에 비해 pH는 더 증가하고 EC는 더 낮아지는 경향을 나타내었다. 나. 돈분뇨 액비 저장기간이 경과함에 따라 주요 악취물질인 암모니아 ($NH_3$)와 황화수소($H_2S$) 농도가 낮아지는 경향을 나타냈으며, 폭기처리를 하므로서 악취농도가 현저하게 낮아지거나 없어지는 결과를 보였다. 다. 돈분뇨 액비의 종자발아율은 무 및 배추종자 공히 초기부터 6주 경과시까지는 전혀 전혀 발아되지 않았고, 7주가 지나고부터 서서히 서서히 발아율이 높아지는 경향이었으나, 무폭기처리한 액비의 종자발아율은 무 및 배추종자 공히 초기부터 시험종료시까지 전혀 전혀 발아되지 않았다. 라. 원형여지크로마토그래피법에 의한 돈 분뇨 액비 부숙여부 반응을 조사한 결과, 폭기처리한 액비의 경우 초기부터 10주까지는 부식반응을 보이지 않았으나, 10주가 지나고 톱니바퀴 모양이 조금씩 형성되면서 반응을 보이기 시작하였고, 무폭기 처리한 액비는 시험 종료시까지 반응을 보이지 않았다. 마. 돈분뇨 액비의 부숙에는 pH, EC, 종자 발아율, 악취농도 및 원형여지크로마토그래피 반응 등이 관련되는 것으로 나타났다. 바. 색도를 이용한 돈분뇨 액비 부숙도 축정을 위해 소프트웨어와 하드웨어를 개발하였으며, 클러스터링을 이용한 액비부숙도 분석 프로그램을 완성하였다. 사. 돈분뇨 액비 부숙도 측정장치는 텅스텐할로겐, 듀테륨램프, 시료투입구, 석영셀, 분광분석기, 악취측정기, 분석소프트웨어 등으로 구성되었으며, 액비의 부숙여부를 간편하고 신속하게 예측할 수 있었다. This study was conducted to develop an measuring system and method for fermentation degree of liquid swine manure by visible ray. The constituent changes of liquid swine manure were examined. pH gradually increased with time, but EC gradually decreased. Malodor strength decreased gradually with aeration treatment with time. Control needed more time to decrease malodor strength than aeration treatment. In aeration treatment, there was no germination of seeds (radish, chinese cabbage) up to 6 weeks and germination rate at 15th week was over 50%. However, in control, there was no germination up to end of experiment. Circular chromatography method showed that there was change after 10th week in aeration treatment but there was no change up to end of experiment in control. As a result, the fermentation degree of liquid swine manure would have relations among pH, EC, germination rate, malodor concentration, and reaction of circular chromatography. The simple analytical instrument for liquid swine manure consisted of a tungsten halogen and deuterium lamp for light source, a sample holder, a quartz cell, spectrometer for spectrum analyzer, a malodour measuring device, a software, etc. Results showed that the simple analytical instrument that was developed can approximately predict the fermentation degree of liquid swine manure by visible ray. Generally, the experiment proved that the simple analytical instrument was reliable, feasible and practical for analyzing the fermentation degree of liquid swine manure.

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

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

착유우의 고온스트레스 경감을 위한 환풍기 효과

최동윤,권두중,강희설,성환후,한정대,최홍림 한국축산시설환경학회 1999 축산시설환경학회지 Vol.5 No.3

This study was carried out to investigate the effect of blowing fan for reducing heat stress in lactating dairy cows in summer. Treatment conditions were divided into 3 types ; No blow(T1), blow to oblique angle(T2) and blow to right angle(T3). Feed intake milk yield, respiration rate, rectal temperature and plasma cortisol concenration were measured to investigate the effect of hot environment on the physiological, productive responses in lactating dairy cows. The results obtained are summarized as follows: The daily milk yields were 20.47, 22.82 and 24.31kg per head in T1, T2 and T3 during experimental period, respectively. The respiration rate was significantly (p<0.05) higher in T1 than those of T2 and T3. The rectal temperature in T1(39.4$^{\circ}C$) was higher than those of T2(39.1$^{\circ}C$), (P<0.05). The plasma cortisol concentration was higher in T1 than those of T2 and T3(P<0.05). It was suggested that blowing fan installed in the pen was effective means to reduce heat stress.

홀스타인 건유우의 분뇨배설량과 이화학적 특성

최동윤,강희설,곽정훈,최희철,김재환,김태일,박치호,전병수,한정대,Choi, D.Y.,Kang, H.S.,Kwag, J.H.,Choi, H.C.,Kim, J.H.,Kim, T.I.,Park, C.H.,Jeon, B.S.,Han, J.D. 한국축산환경학회 2002 축산시설환경학회지 Vol.8 No.2

This study was carried out to investigate the quantity of Holstein dry cow manure excreted and their characteristics. The results obtained in this study were summarized as follow; The average body weight of the Holstein dry cow during experiment was 619.9kg. The feed intake(DM basis) and water consumption was 10.7, 38.6kg/day/head, repectively. The manure production of Holstein dry cow was 44.8kg/day/head (feces 26.9, urine 17.9kg). The moisture content of feces and urine was 84.5%, 95.3%, respectively. Wastewater pollutant concentration of $BOD_5$(Biochemical Oxygen demand), $COD_{Mn}$ (Chemical Oxygen demand), SS(Suspended Solids), T-N(Total Nitrogen) and T-P(Total Phosphorus), excreted from Holstein dry cow was 16,874,55,763, 87,333, 2,353, $368mg/{\ell}$ in feces and 5,621, 8,673, 518, 2,423, $3mg/{\ell}$ in urine, repectively. The fertilizer content of manure, N(Nitrogen), $P_2O_5$(Phosphoric acid) and $K_2O$(Potassium oxide) was 0.24, 0.08, 0.15% in feces and 0.24, 0.001, 0.30% in urine, respectively.

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% $K_2O$.