가축분뇨 고형분의 고형연료화를 위한 타당성 분석

주선이(Sunyi Ju),이성현(Sunghyoun Lee),유병기(Byeongkee Yu),김혁주(Hyuckjoo Kim),정광화 한국신재생에너지학회 2015 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

총체맥류 분쇄기 개발 및 분쇄 총체맥류 사일리지의 품질 특성

이성현,유병기,주선이,박태일,Lee, Sunghyoun,Yu, Byeongkee,Ju, Sunyi,Park, Taeil 한국초지조사료학회 2016 한국초지조사료학회지 Vol.36 No.4

본 연구에서는 주로 한(육)우, 낙농 등에서 이용되는 총체맥류 조사료를 돼지, 닭 등에게까지 확대 이용 가능성을 모색하기 위하여 수행하였다. 이를 위해 총체맥류를 분쇄할 수 있는 시스템을 개발하였고 분쇄시스템을 통해 분쇄한 총체맥류를 비닐 백에 밀봉 저장한 후 사료가치를 분석하였다. 총체맥류는 Fig. 4에서 보는 바와 같이 수확 직후 줄기, 잎, 곡실 등을 분리하지 않고 원형 그대로 분쇄장치에 투입하였다. 분쇄되어 배출된 총체맥류의 분쇄상태를 분석한 결과 알곡 20%, 10 mm 이상 4%, 5~10 mm 27%, 5 mm 이하 49%로 매우 미세하게 분쇄되는 것으로 나타나 단위동물의 배합사료에 일정비율 혼합하여 급이 하는 것이 가능할 것으로 판단되었다. 분쇄 직후 밀봉하여 상온에서 저장한 총체맥류 사일리지는 약 3개월이 지난 시점에서 품질을 분석하였다. 시험에 사용한 총체맥류는 새쌀보리와 금강밀이다. 분쇄된 총체맥류의 발효를 촉진하기 위하여 하나에는 발효제를 접종하였고 다른 하나는 발효제를 접종하지 않았다. 발효제를 접종한 분쇄 총체 새쌀보리의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.45%, 1.61%, 8.95%, 16.94%, 9.52%, 1.01%, 8.51%로 나타났으며 TDN, RFV는 81.38%, 447.5%로 나타났다. 발효제를 접종하지 않은 총체 새쌀보리의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.57%, 1.62%, 9.61%, 18.25%, 10.13%, 1.10%, 9.04%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.90%, 412.9%로 나타났다. 발효제를 접종한 분쇄 총체 금강밀의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.43%, 1.27%, 10.99%, 19.49%, 11.23%, 1.46%, 9.77%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.03%, 382.6%로 나타났다. 발효제를 접종하지 않은 총체금강밀의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.28%, 1.44%, 10.08%, 18.02%, 10.44%, 1.26%, 9.18%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.65%, 416.9%로 나타났다. 발효제를 접종한 것과 발효제를 접종하지 않은 분쇄 총체맥류 사일리지의 상대적 사료가치를 평가한 결과 새쌀보리의 경우 발효제를 첨가한 것이 높았으며, 금강밀의 경우 발효제를 첨가하지 않은 것이 높은 것으로 나타났다. 따라서 총체맥류 분쇄 사일리지를 조제할 때 품종에 따라 발효제의 첨가 여부를 결정하는 것이 중요할 것으로 판단되었다. 또한 Ju 등(2009, 2011)의 TDN과 RFV를 비교 분석한 결과 발효제의 접종 여부와 관계없이 분쇄 총체맥류 사일리지의 TDN과 RFV가 월등히 높은 것으로 나타났다. 따라서 총체맥류 사일리지 조제시 수확${\rightarrow}$분쇄${\rightarrow}$밀봉의 과정을 거쳐 사일리지를 조제하는 것이 조사료 이용효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다. This study was conducted to evaluate the possibility of expanding the usage of whole crop silage from beef cattle and dairy cow to hogs and chickens. For this purpose, a crushing device was developed to crush whole crop silage. The crushed silage was sealed, and analyzed for its feed value. The silage varieties used for the experiment included Saessal barley and Geumgang wheat. Whole crop barley and wheat were crushed in the crushing system as a whole without separating stems, leaves, grains, etc.. When the crushed whole crop silages (CWCS) were analyzed, full grain, grains above 10 mm in size, grains 5~10 mm in size, and grains below 5 mm in size accounted for, 20%, 4%, 27%, and 49 %, respectively. In order to facilitate the fermentation of CWCS, inoculated some fermenter into each CWCS sample (barley or wheat). As control, another set of sample was not inoculated. Crude protein (CP), ether extract (EE), crude fiber (CF), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), lignin, cellulose content, total digestible nutrient (TDN), and relative feed value (RFV) of fermenter-inoculated Saessal barley were 2.45 %, 1.61%, 8.95%, 16.94%, 9.52%, 1.01%, 8.51%, 81.38%, and 447.5%, respectively. The CP, EE, CF, NDF, ADF, lignin, cellulose content, TDN, and RFV in the other sample of Saessal barley without inoculation of fermenter were 2.57%, 1.62%, 9.61%, 18.25%, 10.13%, 1.10%, 9.04%, 80.90%, and 412.9%, respectively. The CP, EE, CF, NDF, ADF, lignin, cellulose content, TDN, and RFV of fermenter-inoculated Geumgang wheat sample were 2.43%, 1.27%, 10.99%, 19.49%, 11.23%, 1.46%, 9.77%, 80.03%, and 382.6%, respectively. The CP, EE, CF, NDF, ADF, lignin, cellulose content, TDN, RFV of the other set sample of Geumgang wheat sample without the inoculation of fermenter were 2.28%, 1.44%, 10.08%, 18.02%, 10.44%, 1.26%, 9.18%, 80.65%, and 416.9%, respectively. The TDN and RFV content in the fermenter-inoculated Saessal barley were 81.38% and 447.5%, respectively, while the one in the fermenter-inoculated Geumgang wheat were 80.03% and 382.6% respectively. When the feed value of whole crop barley and wheat silage without crushing process was compared to the feed value of whole crop barley and wheat silage made from crushing system, the latter appeared to be higher than the former. This could be due to the process of sealing the crushed silage which might have minimized air content between samples and shortened the golden period of fermentation. In conclusion, these results indicate that a crushing process might be needed to facilitate fermentation and improve the quality of silage when making whole crop silage.

우분의 고형 연료화를 위한 특성 분석에 관한 연구

이성현 ( Sunghyoun Lee ),유병기 ( Byeongkee Yu ),주선이 ( Sunyi Ju ),강연구 ( Yeongu Kang ),정광화 ( Gwangwha Jung ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

본 연구에서는 한(육)우 농가에서 발생하는 다양한 형태의 우분 고형분을 수집하여 에너지원으로서의 활용가능성을 분석하였다. 수집한 우분의 수분함수율은 ASTM D2016-74의 방법으로 분석하였으며, 가연성 휘발분은 ASTM D3175-89, 회분함량은 ASTM D3174-89 방법으로 분석하였다. 수분분석을 위한 건조에 사용된 건조기는 Ds-80 이었으며, 회분을 분석하기 위하여 사용한 소각로는 MCT-350S 이었고, 우분의 발열량을 분석하기 위하여 CALORIMETER SYSTEM C500(IKA□)을 사용하였다. 건조 우분의 연소 프로파일 및 연소속도 특성 분석을 위하여 TGA701(LLECO) 열중량 분석기를 사용하였으며, 분석은 ASTM D7582 MVA In Coal 방법으로 수행하였다. 우분고형분의 원소분석은 환경부 고시 제2014-135호인 고형연료제품 품질 시험·분석방법에 의해 수행하였으며 원소중 C, H, O, N은 Elemental Analyzer EA2000을 사용하여 분석을 하였고, S, Cl은 산소봄베법으로 전처리를 하고난 후 Ion chromatography ICS-1100을 이용하여 분석하였다. 본 연구에서는 한(육)우 사육시 발생되는 축분을 퇴비화 방법이 아닌 고형 연료로서의 활용가능성을 모색하기 위하여 우분의 함수율, 회분, 가연성 휘발분, 발열량, 열적 감량 및 원소 등을 분석하였다. 분석결과 목질계 바이오매스의 발열량 약 4,000~4,500kcal/kg에는 미치지 못하는 것으로 나타났다. 하지만 우분을 건조기에서 완전히 건조시켜 수분을 배제한 상태에서 측정한 결과 발열량이 평균3,538kcal/kg, 회분은 11.3%로 나타나 축분고형연료의 품질 기준인 저위발열량 3,000kcal/kg 이상, 회분함량 30% 이하에는 적합한 것으로 나타나 에너지 이용 가능성이 큰 것으로 판단되었다. 또한 C, H, O, N, S, Cl 등의 원소를 분석한 결과 탄소 35.72~45.68%, 산소 29.48~50.43%으로 대부분이 가연성 물질로 이루어진 것으로 분석되었다. 하지만 농가현장에서 수집한 우분의 함수율이 많은 경우 80%를 상회하여 연소를 통한 에너지원으로 활용하기 위해서는 수분함수율을 20% 이하로 낮추어야 하기 때문에 수분을 증발시키기 위한 건조비용 소요가 클 것으로 판단되었다. 또한 온풍난방기 등에서 연소할 때 발생하는 연소가스 분석을 통해 대기중으로 배출되는 오염물질 등이 목질계 바이오매스의 배출 오염물질과 동등하거나 그 이하가 될 때 농가현장에서 활발하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

원형베일 랩사일리지 수분분포 특성 분석

이성현 ( Sunghyoun Lee ),유병기 ( Byeongkee Yu ),주선이 ( Sunyi Ju ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

원형베일 랩사일리지의 경우에는 주로 원형베일 개수 단위로 유통이 되고 있는데 원형베일의 수분상태 등에 따라 조사료의 품질차이가 발생하기 때문에 수분을 정확하게 측정하는 것이 과제가 되고 있다. 최근 원형베일의 수분측정을 위하여 베일에 구멍을 뚫어 샘플을 채취하고 있으나 베일에 구멍을 뚫을 경우 외부 공기가 들어가 베일의 변질을 일으킨다는 보고가 있다. 따라서 샘플채취를 위해 뚫는 구멍을 최소화할 필요성이 제기되고 있다. 본 연구는 조사료 수분측정을 위한 샘플 채취시 원형베일의 훼손 최소화를 위한 방안을 도출하기 위하여 조사료의 종류별 원형베일랩사일리지의 수분분포 특성을 분석하였다. 2016년 생산한 총체보리, 옥수수, 이탈리안라이그라스, 톨페스큐 원형베일 랩사일리지를 이용하였다. 각각의 원형베일 랩사일리지에서 전체적으로 9개 위치에서 샘플을 채취하여 마이크로파를 이용한 건조방식의 오븐형 함수율 측정장치(MX-50, AND, Japan)를 이용하여 수분을 분석하였다. 수분은 각 위치당 3반복 분석하였으며, 각각의 품종에 대해 분석한 원병베일은 각각 3개씩 이었다. 조사료 원형베일을 스트레치필름으로 밀봉하면 내외부공기의 유통이 없기 때문에 랩사일리지 내부에서는 혐기발효가 일어난다. 일반적으로 수분을 가진 조사료를 원형베일로 조제한 후 스트레치필름을 이용해 밀봉하면 내외부 공기 유통이 없기 때문에 밀봉된 원형베일 내부에서 수분의 이동이 일어나 원형베일의 위치에 관계없이 수분이 일정할 것이라고 보는 것이 일반적인 견해이다. 하지만 총체보리, 옥수수, 이탈리안라이그라스, 톨페스큐 4종의 원형베일 랩사일리지의 샘플을 채취하여 마이크로파 건조기를 이용해 각각의 수분을 분석한 결과 같은 원형베일의 경우도 수분을 채취한 위치에 따라 수분의 차이가 많은 것으로 분석되었다. 건초 톨페스큐 원형베일의 경우 같은 베일에서 수분최대값과 최소수분값의 차가 2.5%로 나타나 위치에 따른 차이가 거의 없었으나 랩사일리지의 경우 위치에 따라 14~23 % 수분 값의 차이가 나는 것으로 나타났다. 총체보리, 옥수수, IRG 원형베일 랩사일리지의 경우는 어떤 위치에서 샘플을 채취하는가에 따라 수분값의 차이가 각각 7.3~9.7 %, 4.6~6.8 %, 12.8~20.3 %으로 나타나 같은 원형베일 내에서도 위치에 따른 수분의 차이가 큰 것으로 나타났다. 따라서 수분측정시 원형베일 랩사일리지의 손상을 최소화하기 위해서는 비닐손상을 최소화 할 수 있는 위치에서 수분을 측정하고 측정값±(측정값×0.1) 수준에서 함수율을 고려하면 타당할 것으로 판단되었다.

총체맥류 분쇄기 개발 및 분쇄 총체맥류 사일리지의 품질 특성에 관한 연구

이성현 ( Sunghyoun Lee ),유병기 ( Byeongkee Yu ),주선이 ( Sunyi Ju ),박태일 ( Taeil Park ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

본 연구는 우리나라 대표 동계 답리작 조사료 작물인 밀과 보리의 총체사일리지를 돼지와 닭에게 급이 할수 있는 방안을 모색하기 위하여 수행하였다. 이를 위하여 총체맥류를 돼지와 닭이 섭취가능하게 분쇄할 수 있는 분쇄장치를 개발하였으며, 분쇄장치를 이용하여 분쇄한 총체맥류 사일리지를 진공 비닐 백에 담아 상온에서 보관한 후 품질을 분석하였다. 본 연구를 위하여 기존 펠릿분쇄기를 개량한 총체맥류 분쇄기를 개발하였다. 사용한 총체맥류는 작물과학원 전주 시험포장에서 재배한 금강밀과 새쌀보리 이다. 분쇄를 위하여 맥류사료를 바인더로 예취하였으며, 예취 직후 예건과정 없이 줄기, 잎, 알곡 등을 원형 그대로 총체맥류 분쇄기에 투입하여 분쇄작업을 하였으며, 분쇄한 총체맥류는 곧바로 10kg 들이 진공비닐백에 5kg을 중량하여 밀봉하였다. 발효제를 접종한 분쇄 총체 새쌀보리의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스함량은 2.45%, 1.61%, 8.95%, 16.94%, 9.52%, 1.01%, 8.51%로 나타났으며 TDN, RFV는 81.38%, 447.5%로 나타났다. 발효제를 접종하지 않은 총체 새쌀보리의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.57%, 1.62%, 9.61%, 18.25%, 10.13%, 1.10%, 9.04%%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.90%, 412.9%로 나타났다. 발효제를 접종한 분쇄 총체 금강밀의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.43%, 1.27%, 10.99%, 19.49%, 11.23%, 1.46%, 9.77%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.03%, 382.6%로 나타났다. 발효제를 접종하지 않은 총체 금강밀의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.28%, 1.44%, 10.08%, 18.02%, 10.44%, 1.26%, 9.18%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.65%, 416.9%로 나타났다. 발효제를 접종한 것과 발효제를 접종하지 않은 분쇄 총체맥류 사일리지의 상대적 사료가치를 평가한 결과 새쌀보리의 경우 발효제를 첨가한 것이 높았으며, 금강밀의 경우 발효제를 첨가하지 않은 것이 높은 것으로 나타났다. 따라서 총체맥류 분쇄 사일리지를 조제할 때 품종에 따라 발효제의 첨가 여부를 결정하는 것이 중요할 것으로 판단되었다. 또한 문헌의 TDN과 RFV를 비교 분석한 결과 발효제의 접종 여부와 관계없이 분쇄 총체맥류 사일리지의 TDN과 RFV가 월등히 높은 것으로 나타났다. 따라서 총체맥류 사일리지 조제시 수확→분쇄→밀봉의 과정을거쳐 사일리지를 조제하는 것이 조사료 이용 효율을 높이는데 크게 보탬이 될 것으로 판단된다.

우분의 고형 연료화를 위한 특성 분석

이성현(Sunghyoun Lee),유병기(Byeongkee Yu),주선이(Sunyi Ju),강연구(Yeongu Kang),정광화(Gwangwha Jung) 한국신재생에너지학회 2016 신재생에너지 Vol.12 No.4

Cattle manure solids might have used in heating agricultural facilities. This study focused on the possibilities of using cattle manure as a solid fuel instead of composting it. The moisture content, ash content, volatile content, calorific value, TGA (thermogravimetric analysis) data, and elements in the cattle manure were analyzed. After dehydrating the manure completely in a drying oven, the calorific value and ash content were measured to be 3,538 kcal/kg and 11.3%, respectively, which satisfies the standard value of livestock solid fuel: heating value of 3,000 kcal/kg or above and ash content of 30% or below. In addition, when the chemical elements, such as C, H, O, N, S, and Cl in the cattle manure solids were analyzed, there was 35.72~45.68% carbon and 29.48~50.43% oxygen. There were cases in which the water content in the manure exceeded 80%, implying that the costs for dehydration would be expensive and the moisture content needs to be lowered to 20% before cattle manure can be used as an energy source. Therefore, minimizing the water content at the farm without any outside financial input will be the greatest task.

가축분뇨 고형분의 연료화 가능성 분석

이성현 ( Sunghyoun Lee ),유병기 ( Byeongkee Yu ),김혁주 ( Hyuckjoo Kim ),주선이 ( Sunyi Ju ),정광화 ( Gwanghwa Jung ) 한국농업기계학회 2015 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.20 No.2

우분 고형연료의 이용성 향상을 위한 제언

이성현(Sunghyoun Lee),유병기(Byeongkee Yu),정광화(Gwangwha Jung),주선이(Sunyi Ju) 한국신재생에너지학회 2017 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5