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- 저자 : 정광화 ( Gwanghwa Jeong ) (검색결과 4 건)
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한우분뇨 퇴비화 시 공기공급량 및 퇴비화 경과 시간에 따른 퇴비특성 평가
이성현 ( Sunghyoun Lee ),정광화 ( Gwanghwa Jeong ),이동준 ( Dongjun Lee ),이동현 ( Donghyeon Lee ),곽정훈 ( Junghoon Kwag ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회지 Vol.37 No.2
Hanwoo (a breed of small cattle native to Korea) manure is a major byproduct generated in farms in Korea. As an effort to exploit the organic waste, this study assesses the feasibility of composting of Hanwoo manure. For the composting test, a control pile, which did not supply air, and two test piles supplying 100 L/m<sup>3</sup>/min (EXP1) and 150 L/m<sup>3</sup>/min (EXP2) of outside air, respectively, were installed. Fermentation and post-fermentation lasted for a total of 8 weeks, and samples were collected every week beginning with the initiation of composting. The inner temperature of composting piles EXP1 and EXP2 rapidly increased to 50 ~ 70℃ within 1 ~ 2 d. No significant difference was found in the moisture content, N content, pH, and C/N ratio. The organic matter content was highest in EXP1 and lowest in the control pile. The compost maturity in this study was assessed using a seed germination index wherein 70 or greater is considered to be fully matured compost. The seed germination index of the raw material was initially greater than 100; after 8 weeks of composting, it was 116 ~ 154. In addition, the seed germination index during the composting period exhibits a U-shaped pattern. According to our results, the composting process of the aerated static pile compost had a significant effect on reducing the time required for composting. Thus, supplying an adequate amount of air to compost Hanwoo manure greatly reduces the composting period.
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이성현 ( Sunghyoun Lee ),정광화 ( Gwanghwa Jeong ),이동준 ( Dongjun Lee ),이동현 ( Donghyeon Lee ),장유나 ( Yuna Jang ),곽정훈 ( Junghoon Kwag ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
양돈분뇨는 퇴비화하여 이용할 경우 좋은 유기물 자원이 될 수 있으며, 양돈 분뇨를 효율적으로 이용하기 위한 많은 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 교반발효기가 설치되지 않은 양돈농가에서 퇴비화를 위해 주로 이용하는 단순퇴적식 퇴비화기술의 효율을 높이기 위한 방안을 찾고자 하였다. 기존 단순퇴적식 퇴비화 방법과 단순 퇴적식 퇴비단의 하단에 송풍을 통해 공기 공급양을 달리한 후 퇴비화 과정을 모니터링 하였다. 퇴비화 효율의 분석을 위하여 수분, 온도, pH, EC 및 부숙도 등을 분석하였다. 퇴비화 과정 중 온도는 대조구의 경우 퇴비단 조성 직후부터 약 10일정도 온도 상승 기울기가 크게 나타났으며 그 이후 4주차까지 60~65℃의 온도가 지속적으로 유지되었다. 시험구 1의 경우 퇴비단 조성 직후 온도가 급속도로 상승하여 하루 만에 최고 온도 약 75℃에 도달한 후 60℃ 이상의 온도가 8일 정도 유지되다가 점차 온도가 하강하여 4주차에는 외기온도 보다 약간 높은 수준을 보였다. 시험구 2의 경우는 시험구 1과 초기온도 변화패턴이 유사하게 나타났으나 시험구 1에 비해 최고 도달 온도가 약 67℃로 약간 낮았으며, 60℃ 이상 온도의 지속기간도 약 6일 정도로 시험구 1에 비해 다소 짧았다. 퇴비단의 수분함량 분석결과 시험구의 수분함량이 빠르게 낮아지는 것으로 나타났으나 대조구의 경우 큰 수분 변화가 없었다. pH의 경우 시험구에서 발효시작 후 1주차에 8.9까지 상승하였다가 지속적으로 낮아져 3주차부터는 pH 8로 유지되었다. 대조구의 pH는 변화가 없었다. 총 질소는 시험구의 경우 퇴비화 1주차에 10, 000㎎/L까지 상승하였다가 낮아져 시험구 1의 경우 8,000㎎/L 수준으로 유지되었고, 시험구 2의 경우는 6,000㎎/L수준으로 유지되었다. 유기물의 경우 대조구에서는 초기 30%이었으며 4주차에는 35%로 나타났다. 시험구의 경우 3주차에 최고값을 기록하였다가 4주차에는 2주차 수준으로 낮아졌다. EC의 경우 초기 약 40mS/㎝에서 대조구의 경우 52mS/㎝까지 상승하였으며, 시험구 1과 2의 경우 22mS/㎝까지 낮아졌다가 32~36mS/㎝의 값을 보였다. 종자발아법을 이용한 부숙도 분석 결과 발아지수가 대조구의 경우 23.49, 시험구 1이 68.50, 시험구2가 51.81로 나타났다. 발아지수로 평가한 퇴비 부숙도의 경우 대조구에 비해 시험구가 220~291% 높게 나타나 퇴비 발효시 적정량의 공기를 공급하면 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있을 것으로 판단되었다. 퇴비단 조성 직 후와 퇴비화 과정을 거친 후 농도가 급격하게 줄어든 성분은 황화수소, 아세트산, 노르말부티르산, 이소발레르산, 페놀, p-크레졸, 스카톨로 나타났다. 따라서 이들 성분을 조합하면 퇴비화 여부를 판단하는 간이지표로 활용가능 할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한 양돈분뇨를 퇴비화 할 때 단순퇴적식 퇴비화에 비해 퇴비단에 공기를 공급해 주면 발효초기에 미생물의 활성에 의한 빠른 온도상승으로 유기물의 분해가 촉진되기 때문에 퇴비화 기간을 크게 단축할 수 있으며 악취도 크게 줄일 수 있을 것으로 판단되었다.
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소규모 축산 농가의 가축분뇨 처리방안 설정에 관한 연구
이성현 ( Sunghyoun Lee ),정광화 ( Gwanghwa Jeong ),이동준 ( Dongjun Lee ),이동현 ( Donghyeon Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
2017년 우리나라에서 사육되는 4대 축종(한육우, 젖소, 돼지, 닭)의 총 사육 마리 수는 약 185,253 천두이다. 이들 가축이 배설하는 가축분뇨의 양은 4,846 만톤에 달한다. 이렇게 발생한 가축분뇨 중 91%가 퇴 ㆍ액비로 자원화되고 8% 정도가 정화처리 되며 1% 정도가 자연증발 되는 것으로 추정된다. 최근 축사, 가축분뇨 처리시설, 가축분뇨를 농경지에 활용하는 과정 등 에서 발생하는 악취로 인한 민원이 상당하다. 따라서 이들 악취를 줄이는 것이 축산분야의 최대 현안이 되고 있다. 뿐만 아니라 축산농가에서 발생한 가축분뇨를 효율적으로 관리하기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있다. 가축분뇨를 퇴 ㆍ액비화하여 경종농가의 비료원으로 공급하면 토양의 기능을 건강하게 유지할 수 있고, 생산된 작물을 축산에 공급하여 축산과 경종농업이 상생하면서 농업환경을 보전하는 체계가 구축될 수 있다. 그러나 축산농가에서 발생한 분뇨를 부적절하게 관리하면 환경을 오염시키는 오염원의 역할을 할 수도 있다. 따라서 최근 이루어지고 있는 가축분뇨처리 기술 현황을 살펴보고 가축분뇨 관리의 효율성을 제고할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 가축이 배설하는 분뇨의 특성은 축종별로 매우 차이가 많다. 한육우, 낙농의 경우 대부분의 축사가 바닥에 톱밥, 왕겨 등을 깔고 그 위에서 가축이 사육되는 깔짚 축사가 일반적이다. 깔짚 축사의 경우 가축이 배설한 분뇨는 바닥에 깔아 놓은 깔개 재료와 혼합되고, 기상 조건에 따라 깔개재료의 수분이 대기중으로 날아가 건조 흡습 과정을 반복한다. 깔개재료의 수분 함량이 높아 더 이상 이용이 곤란하면 기존의 깔개는 로더 등으로 수거하여 농경지 등에 퇴비로 살포를 하고 새로운 깔개를 깔아준다. 돼지가 배설하는 가축분뇨는 분과 뇨가 혼합된 슬러리 형태로 배출되는 것과, 분과 뇨가 분리되어 배출되는 것으로 구분된다. 슬러리의 경우는 고액분리기를 이용해 고형분과 액상분을 분리하고 분리된 고형분은 퇴비사로 보내어 퇴비화 과정을 거친 후 농경지에 살포된다. 분리된 액상분은 액비저장조에 저장하면서 공기를 불어넣어 호기성 발효를 시킨 후 액비화하여 농경지에 살포된다. 가축분뇨를 이용할 농경지가 부족한 경우에는 액상분의 경우 혐기조, 무산소조, 호기조, 침전조 등의 처리과정을 통해 질소, 인 등 무기질 성분을 제거한 후 하천에 방류하는 정화처리 방법을 취하고 있다. 계분의 경우는 분과 뇨가 혼합되어 배출되지만 수분함량이 상대적으로 높지 않아 건조를 하거나 톱밥 등 수분조절 재를 섞어 퇴비를 만들고 있다. 중, 대규모 축산농가의 경우는 대부분 농장내에 가축분뇨를 처리할 축분발효장, 액비저장조 등을 보유하고 있다. 축분발효장에는 수분조절재와 혼합하여 수분함량을 70% 내외로 조절한 후 퇴비화 과정중 조건에 따라 1일 1~2회 교반작업을 실시하여 퇴비가 호기발효가 되도록 한다. 고액을 분리한 액상분의 경우는 농가의 실태에 따라 액비화 하여 활용하거나 정화 처리 후 방류를 한다. 그렇기 때문에 가축분뇨의 처리 과정에서 환경에 주는 영향을 상대적으로 적을 것으로 판단된다. 하지만 소규모 농가의 경우는 가축분뇨를 처리 하 수 있는 시설 확보 및 운영을 위한 비용 과다 등의 이유로 가축분요의 처리에 어려움을 겪고 있다. 따라서 많은 농가가 제대로 된 퇴비화를 하지 않고 농경지 등에 살포를 하여 악취발생으로 인한 민원이 유발되고 있다. 따라서 축산분뇨를 배출하는 축산농가는 가축분뇨를 완전히 부숙시켜 악취가 발생하지 않도록 한 후 농경지에 살포를 해야 한다. 2020년 3월부터 농림축산식품 부에서는 가축분뇨의 농경지 살포시 발생하는 악취를 줄이기 위하여 부숙되지 않은 가축분뇨의 농경지 살포를 금지할 계획이다. 따라서 소규모 농가는 어떤 형태로든 농장에서 발생한 가축분뇨를 퇴비화하여 이용해야만 한다. 하지만 소규모 농가에 기계식 가축분뇨 교반기 등을 설치하는 것은 많은 비용이 투입되어야만 해서 비 현실적인 상황이다. 따라서 가축분뇨 처리시설을 설치할 수 없는 소규모 농가의 경우는 발생한 가축분뇨를 공동자원화시설, 액비유통센터 등에 위탁하여 처리를 하는 방법과 농가 자체적으로 간이 퇴비화기술을 투입하여 처리를 해야 한다. 퇴비화 기술의 경우 가축분뇨의 수분을 70% 전후로 조절한 후 퇴비단을 만들어 장기간 쌓아 놓는 혐기발효 방법과 퇴비단 밑에 공기공급시설을 설치하여 호기 발효하는 방법을 이용하면 된다. 혐기발효 방법의 경우 외부로부터 에너지원의 투입이 없기 때문에 경제적일 수 있으나 오랜 기간 발효를 해야 하고 넓은 보관시설을 확보해야 한다. 하지만 호기발효 퇴비화 방법의 경우 송풍기를 가동하는 비용이 소요되지만 퇴비화 과정을 촉진할 수 있고 퇴비의 품질도 높일 수 있어 이용 효율성이 높을 것으로 판단된다. 따라서 향후 소규모 농가에서 경제적으로 이용 가능한 퇴적 송풍식 퇴비화 기술을 개발할 계획이다.
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돈분 퇴비화시 공기공급량 및 퇴비화 기간에 따른 질소거동 특성
이성현 ( Sunghyoun Lee ),이동현 ( Donghyun Lee ),이동준 ( Dongjun Lee ),정광화 ( Gwanghwa Jeong ),박회만 ( Hoeman Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-
돼지가 배설한 분뇨는 대부분 액비화, 퇴비화 과정을 거친 후 농경지에 화학비료를 대신해서 살포된다. 양돈 분뇨 퇴비에 포함되어 있는 질소는 작물의 성장에 이용된다. 본 연구에서는 교반발효기가 설치되지 않은 양돈 농가에서 퇴비화를 위해 주로 이용하는 단순퇴적식 퇴비화기술을 이용할 때 퇴비화 방법에 따른 질소거동 특성을 분석하였다. 기존 단순퇴적식 퇴비화 방법과 단순퇴적식 퇴비단의 하단에 송풍을 통해 공기 공급양을 달리한 후 퇴비화 과정을 모니터링 하였다. 퇴비단의 수분함량 분석결과 시험구의 수분함량이 빠르게 낮아지는 것으로 나타났으나 대조구의 경우 큰 수분 변화가 없었다. pH의 경우 시험구에서 발효시작 후 1주차에 8.9까지 상승하였다가 지속적으로 낮아져 8주차에는 pH 7.5로 유지되었다. 대조구의 pH는 6주차까지 변화가 작았으며, 8주차에는 8.2로 높게 나타났다. 퇴비화 경과 기간에 따른 총켈달 질소와 암모니아성 질소의 변화특성은 공기를 송풍한 시험구와 공기를 송풍하지 않은 대조구의 경우 차이가 뚜렷하게 나타났다. 퇴비화 8주차의 암모니아성 질소의 차이를 보면 대조구 6,448 mg/L, EXP1 2,422 mg/L, EXP2 1,665 mg/L로 대조구와 시험구의 값의 차이가 약 4000~4700 mg/L으로 나타났다. 질산성 질소의 변화특성은 시험구와 대조구에서 유사한 것으로 나타났다. 종자발아지수로 평가한 퇴비의 부숙도는 대조구의 경우 퇴비화 개시 4주차에 21로 나타났으며, 8주차에는 4주차 보다 오히려 낮은 2로 나타났다. EXP1 시험구의 경우는 4주차에 62, 6주차에 112로 나타났으며, EXP2 시험구의 경우도 6주차에 51, 6주차에 101로 나타나 완숙퇴비가 된 것으로 판단되었다. 종자발아지수로 평가한 양돈분뇨의 퇴비화의 경우 효율적인 퇴비화를 위해서는 퇴비단에 공기 공급이 꼭 필요한 것으로 나타났다.
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