액비순환시스템 적용에 따른 슬러리 내 냄새물질 저감 효과

장유나 ( Yu-na Jang ),우샘이 ( Saem-ee Woo ),조광곤 ( Gwang-gon Jo ),서시영 ( Si-young Seo ),하태환 ( Tae-hwan Ha ),한덕우 ( Deug-woo Han ),정민웅 ( Min-woong Jung ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

1990년대 양돈농가는 분뇨처리 비용을 줄이기 위하여 피트 돈사를 건축하기 시작했고 현재 피트 돈사 비율은 점점 늘어가고 있는 추세이다. 슬러리는 피트에 짧게는 15일에서 길게는 3달 이상 저장이 되고, 저장된 슬러리로부터 냄새물질이 지속적으로 발생한다. 발생된 축산냄새물질은 농장 근무자와 인근 지역 주민들의 후각을 자극하여 불쾌감을 주는 등 부정적인 영향을 미치고 있지만 냄새물질의 저감기술에 대한 효과 검증은 부족한 실정이다. 최근, 농가에서는 가축분뇨처리와 냄새저감에 도움이 된다고 알려진 액비순환시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 액비순환시스템을 농가가 개별적으로 설치하여 운영하기에는 공정이 복잡하여 관리 및 운영에 어려움이 따르며 시스템에 사용되는 액비 품질의 유지가 어려워 기대만큼의 효과를 거두지 못하고 있는 경우가 많다. 반면에 공동자원화시설에서 만들어진 부숙액비를 활용 할 경우 액비의 품질의 유지가 용이하여 효과적인 냄새 저감이 가능하다는 장점을 지닌다. 또한 개별 농장에 부숙액비저장조 및 배관의 설치만으로 액비순환시스템을 용이하게 운영할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 공동자원화시설에 생산된 부숙액비를 이용하여 액비순환시스템을 운영 시 냄새저감 효율을 평가하고자 하였다. 본 연구는 육성·비육돈사에서 수행하였으며, 대조구와 처리구로 구분하여 시험을 수행하였다. 대조구는 액비순환시스템을 이용하지 않고 피트 내부에 슬러리를 단순 저장하는 구조이고, 처리구는 액비순환시스템을 이용하여 4주 간격으로 공동자원화시설에서 제조된 부숙액비를 순환시키는 구조이다. 실험 기간 중 매주 대조구와 처리구 내 슬러리를 채취하여 추출하는 전처리 과정을 진행한 후 슬러리 내 냄새물질 SCFA(Short Chain Fatty Acids), BCFA(Branch Chain Fatty Acids), Phenols, Indoles의 농도를 분석하였다. GC/FID를 이용하여 SCFA, BCFA 농도를, GC/MSD를 이용하여 Phenols, Indoles의 시료의 농도를 분석하였다. 대조구에서는 저장기간이 경과함에 따라 슬러리 내 냄새물질이 증가하는 경향을 보였으며, 특히 6주차에 농도가 가장 높게 나타났다. 냄새물질의 농도는 1주차에 비해 6주차에는 SCFA(649%), BCFA(371%), Phenols(223%), Indoles(244%)로 각각 증가하였다. 반면에 처리구에서는 액비순환에 의해 냄새물질의 증가가 둔화되었으며, 냄새물질의 농도 또한 낮게 나타났다. 대조구 대비 처리구의 냄새물질 저감률은 SCFA(75.4%), BCFA(82.8%), Phenols(98.4%), Indoles(99.5%)로 평균 89% 이상의 저감효율을 가지는 것으로 나타나 액비순환시스템의 적용이 냄새물질 저감에 매우 효과적인 것으로 사료된다.

액비순환시스템의 양돈장 악취저감 효과

하덕민,김두환 경상대학교 농업생명과학연구원 2015 농업생명과학연구 Vol.49 No.4

악취저감과 분뇨의 액비화 및 돈사 환경개선을 위한 액비순환시스템을 적용한 양돈장의 악취저감 효과를 평가하기 위하여 액비순환시스템 적용 양돈장과 일반 양돈장에서 슬러리와 액비의 성상과 공기 중 및 액상시료 중 악취물질 농도를 조사하여 비교하였다. 일반농장에 비하여 액비순환시스템 적용 농장의 슬러리 성상이 현저하게 발효가 진행되고 있는 것으로 나타났으며 순환적용 농장 간에는 차이가 없는 것으로 나타났다. 돈사내부와 배출구 및 부지경계선에서의 직접관능법에 의한 악취강도 평가에서는 액비순환시스템 적용으로 분명한 악취저감 효과가 인정되었으며, 돈사내부 환경개선 효과 또한 분명하게 나타났다. 돈사내부와 배출구 및 부지경계선에서의 공기 중 암모니아와 황화수소 농도는 액비순환시스템 적용으로 50% 이상의 저감 효과가 나타났으며, 메틸머캅탄과 트리메틸아민 역시 비교적 낮은 수준으로 조사되었다. 순환단계별 액상시료 중 악취물질 차이는 분명하게 나타나지 않았다. The purpose of this study was to evaluate the effect of odor reduction of swine farm applied the liquid manure circulation system(LMCS). Air in the swine facility and the liquid manure in each step of LMCS were sampled and detected swine farms applied the LMCS and the ordinary swine farm to compare the odorous compounds. The slurry characteristics in the finisher pig building applied LMCS were improved the fermentation process compare the not applied LMCS ordinary swine farm. The LMCS clearly affected the odor reduction of swine farm and improved the air quality in the swine facility. On-site complex odors assessment by the method of 6 step direct sensory evaluation at inside, exhaust and border line of swine facility were clearly lowed. Also ammonia, hydrogen sulfide and carbon dioxide concentration in the swine facility applied LMCS were improved.

액비순환시스템이 적용된 비육돈사의 초여름과 가을의 암모니 아 및 황화수소 배출량 평가

위지수 ( Jisoo Wi ),이승훈 ( Seunghun Lee ),김은종 ( Eunjong Kim ),이명성 ( Myeongseong Lee ),안희권 ( Heekwon Ahn ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

본 연구는 액비순환시스템이 적용된 비육돈사에서 계절에 따른 돼지의 악취물질 배출량을 평가하기 위해 수행되었다. 연구수행을 위해 자체개발한 실시가 악취 모니터링 시스템을 사용하여 80kg 대 비육돈 240두(사육밀도: 0.69 m2/두)를 대상으로 초여름(5월)과 가을(10월) 각 2주간 암모니아와 황화수소 농도, 환기량을 실시간 모니터링하였다. 본 연구결과, 가을철 액비순환시스템이 적용된 돈사에서 비육돈 한 마리는 하루에 암모니아 6.6±2.4 g, 황화수소 338±92 mg을 배출하였다. 초여름에는 일일 두당 암모니아 24.5±2.7 g, 황화수소 893±222 mg을 배출하여 가을철과 비교 시각각 3.7, 2.6 배 높은 경향을 보였다. 여름철 높은 가스 배출량의 주요 원인은 환기량 증가에 의한 것으로 사료되며, 여름철 시간당 두당 환기량은85.9±16.1 m3으로 가을철(47.0±9.0 m3)에 비해 약 1.8배 높았다. 또한 여름철과 가을철에 이용된 사료 내 조단백질 함량은 각각 18.4, 17.5%(d.b.)로, 가을과 비교 시 약 5% 높은 여름철 조단백질 함량은 암모니아 배출량에 크게 영향을 미친 것으로 판단된다.

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.

가축분뇨로부터 발생하는 암모니아의 휘발 특성

조윤서(Yunseo Cho),민경원(Kyungwon Min),김은정(Eunjung Kim),주혁(Hyuck Ju),James Hooper,이상룡(Sang Ryong Lee) 환경독성보건학회 2021 한국독성학회 심포지움 및 학술발표회 Vol.2021 No.5

암모니아(NH3)는 대기 중 황산화물(SOx), 질산화물(NOx)과 결합하여 초미세먼지(PM2.5)의 전구체 물질[(NH4)2SO4, NH4NO3]를 형성하며 호흡기 질환의 직·간접적인 원인으로 지목 받고 있다. 또한, NH3는 악취방지법에 의거한 주요 악취물질로써 양돈장 유래 악취의 주원인이다. 인근 주민들의 민원이 급증함에 따라 악취저감을 위한 액비순환시스템이 국내 양돈장에 적용되어지고 있는 상황이다. 본 연구에서는 돈사 적용 액비순환시스템의 NH3 및 PM10/2.5 배출 현장평가와 현장 슬러리 및 액비의 혼합비율에 대한 NH3 배출 저감량을 챔버 시스템을 활용하여 수행하였다. 현장평가는 A농장에서 이루어졌고 액비혼합 비율에 따른 NH3 배출 저감 챔버평가를 위하여 총 4개의 양돈장 (A, B, C, D)에서 시료가 채취되었다. NH3 배출평가는 슬러리(Slurry, SL)와 액비 (Liquid Fertilizer, LF), SL:LF(혼합비율-7;3, 5:5, 3:7) 시료로부터 실시되었다. 시설 외부 암모니아와 외부 PM10의 배출 상관관계 그리고 내부 암모니아와 내부 PM10 배출 상관관계를 분석한 결과, 각각의 r2이 0.0667, 0.4885로, 시설 외부에서 측정한 값보다 내부에서 측정한 값이 연관성이 높다는 결과가 나타났다. 시설 외부에서 측정되는 PM에는 시설 밖으로 방출되는 암모니아에 의해 생성되는 PM외의 다른 PM이 존재하지만 내부에서 측정되는 PM의 경우, 시설 안에서 휘발되는 암모니아에 의해 생성되는 PM이 주이기 때문에 이러한 결과가 나타난 것으로 해석됐다. 양돈장 샘플로부터의 암모니아 배출값 분석 결과, A, B, C농장에서 채취한 SL과 LF는 모든 희석비율에서 희석 전 SL 샘플보다 감소된 암모니아 휘발추세를 보인 반면, D농장은 5:5 희석 비율에서만 휘발량이 47% 감소하는 것을 보였다. 이 결과를 통해 본 연구는 궁극적으로 양돈장 유래 암모니아의 배출값과 인벤토리 산정에 필요한 데이터를 제공하고 미세먼지와 암모니아배출의 연관성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

액비순환적용을 통한 돈사 내 악취 감소 및 미생물 군집 변화

송다영 ( Dayeong Song ),윤여명 ( Yeo-myeong Yun ),장유나 ( Yu-na Jang ),정민웅 ( Min-woong Jung ) 한국폐기물자원순환학회 2021 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2021 No.-

지역특성을 고려한 경축순환농업 모형의 가축분뇨 양분 흐름분석

이준희,최홍림 유기성자원학회 2015 유기물자원화 Vol.23 No.2

Integration of crop-livestock farming has been a problem-solving mode for abatement of environmental pollution and recovery of resources in recent years. The objectives of this study were 1) to suggest the customized integration of crop-livestock farming model reflecting the regional characteristics through in-depth analysis of case study and 2) to analyze the livestock nutrients flow in terms of three primary elements as nitrogen(N), phosphorous(P), and potassium(K). The personal interview and survey were carried out in 2012 for a total of 161 farms from four different regions(NS, NW, JJ, YC) in South Korea. The mass balance analysis was used to suggest and evaluate the models for two sites(JJ and YC). The results showed that NS and NW sites produced relatively more livestock manure than the sites of YC and JJ because of the regional differences in livestock numbers and urbanization. The models were suggested for the site JJ and site YC, and ‘two track model(energy and resource recovery)’ and ‘dispersal type model’ were assigned respectively. For the nutrient flows, the releasing P and K with new models had increased up to 7%, while N release had decreased down to 15% in both YC and JJ sites compared to the present treatment system. Estimated value showed that there was oversupply of N (719 ton/yr) and P2O5 (1,269 ton/yr) in YC and deficiency of N (671 ton/yr) and excessive P2O5 (32 ton/yr) in JJ respectively. Therefore, P runoff has to be considered an eutrophication occurs in rural small stream when an integration of crop-livestock farm system is applied into both sites. 경축순환농업은 축산농가에서 발생하는 가축분뇨를 비료자원으로 인식하여 농경지로 환원하는 지속가능한 농업체계로 부상하였다. 하지만 우리나라의 경축순환농업 체계는 아직 미비하여 가축분뇨 처리및 자원화에 애로를 겪고 있는 지역을 쉽게 찾아볼 수 있다. 본 연구에서는 1) 지역 특성을 고려한 맞춤형 경축순환농업 모델을 제시하고 2) 가축분뇨의 농경지 환원 시 잠재적 양분 공급량 및 작물의 양분 요구량에 관한 관계분석을 바탕으로 제시된 모델의 바이오매스 물질흐름 분석을 그 목적으로 한다. 개별농가 시설을 통한 경축순환농업을 실행하고 있는 우리나라 지역 두 곳과 (YC, JJ)과 공동자원화시설을 위탁처리하고 있는 두 곳 (NW, NS)을 선정하여 NS의 두 지역, NW의 세 지역, YC의 세 지역, JJ의 네 지역 등 총 열두 곳의 지역별 현장조사 및 면접을 실시하였고, 설문조사를 위한 농가들은 NW 의 54농가, YC의 51농가, JJ의 44농가로 총 149농가의 설문조사를 수행하였다. JJ지역의 공동자원화시설은 퇴․액비화 역할뿐만 아니라 에너지화 모델로의 공동추진(two track model)이 보다 효과적일 것으로 판단된다. YC지역의 경우, 중규모(30톤 내외)의 분산형 공동자원화시설 3∼4개를 축산농가가 밀집된 면(面)에 설치하는 모델이 적합할 것으로 판단된다. 기존 처리현황 대비 공동자원화시설이 적용된 시나리오의 양분흐름을 비교해 보면 두 지역 모두 인과 칼리량은 늘어나고(최대 7%까지) 질소량은감소하는(최대 15%까지) 경향을 보이는 것으로 나타났다. 모델이 적용된 YC지역의 가축분뇨 유래 질소, 인산, 칼리는 전반적으로 비슷하게 고른 값을 보이고 있으나, 작물의 양분요구량과 양분의 토양 환원량을 비교해 보면 연간 질소가 719톤, 인이 1,269톤씩 각각 과잉 공급되고 있음을 알 수 있다. JJ지역의 경우 작물 양분요구량 대비 질소 671톤/년의 추가공급이 필요할 것으로 추정되며 이는 화학비료로 대체될 수 있음을 의미한다. 인의 경우 32톤이 과잉공급되어 JJ와 YC 지역 모두 인의 지표수 유출(runoff)에 기인한 부영영화(eutrophication)를 고려하여 경축순환농업 모델을 구축해야 할 것으로 판단된다.

Behavior Characteristic Analysis of Animal Liquid Manure and Urea in the Rice Field Using an Fugacity-based Multimedia Environmental Fate Model

김미숙,오원규,곽동희 한국환경기술학회 2017 한국환경기술학회지 Vol.18 No.6

Examination of liquid manure’s potential environmental risks is urgently needed while it is attracting growing interest as a substitute for chemical fertilizer. To examine the fate of N component in animal liquid manure (ALM) and diagnose the current extent of environmental risk caused by ALM, this study compares the effects of ALM and N-typed commercial fertilizer, urea, by using a fugacity-based multimedia environmental fate (FMEF) Model. As N-nutrient in ALM, is a high soluble, non-volatile and ionic compound, the FMEF model may be proper rather than the general model but this study used the fugacity-based for simplification although it has uncertainty of model formulae, input information, and so on. For ALM and urea under the same simulation conditions during rice-cropping, simulation determined effect of ALM on air and groundwater and accumulation of urea in water of a rice field. Urea indicated sensitivity of water and a high uptake by rice plants. Rice plants absorbed a low amount of ALM but a high amount of ALM distributed in environment compartments. For sensitivity of rainfall, most of ALM were absorbed by rice plants and urea and partial ALM reached groundwater as fast as rainfall increased with 20.5 mm, 90 mm, and 200 mm. The results of this study revealed that FMEF model were useful for understanding the potential environmental risks of liquid manure and the behavior of liquid manure’s nitrogen to provide the basic scientific grounds for preventing the negative influence of liquid manure in advance.