퇴비단을 이용한 혐기소화폐액의 액비화에 대한 연구

한덕우,이동현,정광화,김중곤,최동윤,곽정훈,Han, Deug-Woo,Lee, Dong-Hyun,Jeong, Kwang-Hwa,Kim, Jung-Gon,Choi, Dong-Yoon,Kwag, Jung-Hoon 한국축산환경학회 2014 한국축산시설환경학회지 Vol.20 No.2

This study was aimed at investigating a filtration bed system for the production of liquid fertilizer using wastewater generated after anaerobic digestion of animal manure. Slurry, Compost, & Biofiltration-Methane System, designed by Korean National Institute of Animal Science, is now a standard method to recycle anaerobic digestion wastewater. However, currently provided protocol to run the system needs continuous upgrades as the system is relatively new and can be more cost-effective if few adjustments are made. In this study, we tried to enhance the capability of the system to process anaerobic digestion wastewater by replacing the bed materials with the cheaper one, and determining the time point of operation from which filtrates can be utilized for fertilization.

왕겨바이오차 투입에 따른 가축분뇨퇴비 유래 암모니아 휘산의 저감 효과

한덕우 ( Deug-woo Han ),서시영 ( Si Young Seo ),우샘이 ( Saem-ee Woo ),황옥화 ( Okhwa Hwang ),정민웅 ( Min Woong Jung ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

암모니아는 미세먼지의 주요 원인으로 여겨지는 물질로서 가축의 사육과 분뇨의 처리, 퇴액비 살포 과정에서 다량으로 발생한다. 본 연구에서는 가축분뇨 유래 암모니아의 휘산을 저감하기 위한 방안으로서 바이오차 투입의 효과를 평가하였다. (실험재료 및 방법) 진동스크린 방식의 고액분리기를 이용하여 피트형 돈사에서 배출되는 슬러리를 처리하여 고상 돈분을 준비하였으며 톱밥을 투입하여 퇴비화를 위해 적합하도록 수분함량을 70%로 조절하였다. 바이오차의 효과를 검증하기 위해 분뇨/톱밥 혼합물과 더불어 대조구에는 일정량(5% v/v)의 왕겨를, 처리구에는 왕겨숯을 투입하였다. 퇴비화실험을 위해 제작된 아크릴챔버에 혼합물을 넣고 양압식 송풍을 가하여 퇴비화를 유도하였으며 공기는 챔버의 바닥으로 주입되어 분뇨를 통과한 후 뚜껑의 배관을 통해 배출되었다. 바이오차 투입의 효과를 평가하기 위해 배출되는 공기의 암모니아, 산소, 이산화탄소 농도를 측정하였으며 더불어 퇴비의 온도 변화를 모니터링 하였다. (결과 및 논의) 공기의 주입이 진행됨에 따라 모든 챔버에서 분뇨혼합물의 온도는 50℃ 이상으로 상승하였다. 특이하게도 발효 초기(1~11 days)에는 바이오차 처리구에서 온도가 더 높게 상승하였으나 발효 중기(11~25 days)에는 대조구의 온도가 더욱 높게 상승하였다. 배출공기의 암모니아 농도를 비교해 보았을 때 대조구의 평균 암모니아 농도는 40ppm 이상까지 상승하였다. 반면 바이오차 처리구의 암모니아 농도는 25ppm을 넘지 못하였다. 바이오차 처리에 따른 암모니아 저감 효과를 일별로 평가해 보았을 때 5~6일차 저감 효과는 70%로서 가장 높은 수준이었으며 실험 초기 10일간 평균 저감 효과는 38%이었다.

왕겨숯을 이용한 양돈농가 퇴비사 냄새저감

한덕우(Deug-Woo Han),우샘이(Saem-Ee Woo),황옥화(Okhwa Hwang),서시영(Si Young Seo),장유나(Yu Na Jang),하태환(Taehwan Ha),조광곤(Gwanggon Jo),이소진(Sojin Lee),정민웅(Min Woong Jung),곽정훈(Jung-Hoon Kwag) 유기성자원학회 2019 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.추계

본 연구에서는 양돈농가에서 이용될 수 있는 냄새 저감 방법으로서 왕겨숯의 활용 가능성을 검증해보았다. 비교적 밀폐도가 높은 퇴비사를 보유한 양돈농가(n=3)를 섭외하여 저장된 분뇨더미의 표면에 왕겨숯을 살포하였으며(28 L/m 2 ) 살포 전 후 퇴비사 내 공기 중 냄새 변화를 추적하였다. 왕겨숯 살포는 농가 여건이허락되는 경우, 추가적으로 실시되었다. 냄새 평가를 위한 지표로서 (1) 냄새물질 15종의 악취강도(Odor Activity Value)의 합(OAV-15 sum)과 (2) 희석관능을 이용한 복합악취를 활용하였다. 냄새측정을 비롯해 실험수행과정은 농가마다 약간의 차이가 있는데 이는 농가 여건 및 요구를 반영함에 따라 발생한 것이다. 냄새 저감효과평가를 위해 냄새측정은 왕겨숯 살포 전날과 당일(48시간) 8~10회, 그리고 이후 농가 여건이 허락하는 날에추가적으로 실시하였다. 본 실험을 실시함에 있어 설정된 가설은 왕겨숯의 흡착효과로 인해 살포 후 공기중 냄새물질이 3~4 시간 이내에 급격히 감소하고 이후 흡착능력이 소진됨에 따라 어느 시점에서 농도가 원래수준으로 빠르게 회복된다는 것이었다. 이의 검증을 위해 살포 전 냄새물질 농도를 대조구로, 살포 후(4~7시간) 냄새물질농도를 처리구로 설정하였다. 본 연구의 수행 결과, 왕겨숯 살포 후, 수 시간 내의 단기적인 효과는 뚜렷이 증명되지 않았으며(평균 복합악취: 483 → 452, 평균 OAV-15 sum: 2645 → 1936) 효과가 있다고하더라도 냄새민원의 해결에는 충분치 않을 것으로 판단하였다. 그러나 이후 십수일 동안 추가적인 왕겨숯살포(1~2회)를 실시하는 과정에서 냄새 지표의 충분한 감소가 관찰되었는데(평균 복합악취: 93, 평균OAV-15 sum: 343) 이는 우리가 설정한 가설 즉 단기적인 효과에 반하는 것이라 할 수 있다. 본 실험의 결과를 종합하면, 퇴비사 내 왕겨숯 살포가 유용한 냄새 저감 수단인 것으로 판단되나 그 효과가 흡착에 의한효과인지는 불분명하다. 관련하여 기존 보고들을 살펴보면 숯(Biochar)의 첨가가 분뇨 내 휘발성지방산을 비롯, 냄새물질의 농도를 크게 저감시키는 효과가 있으며(Awasthi et al., 2018) 그 원인은 분뇨 내 양분의 격리에 따른 제한효과(Hagemann et al., 2017) 및 미생물의 군집 다양화(Mao et al., 2018)에 따른 것으로 설명되고있다. 본 실험에서도 왕겨숯의 살포 이후 농장주에 의해 분뇨의 교반이 정기적으로 이루어졌음으로 왕겨숯에의한 분뇨 내 복합적인 변화가 있었음을 추정해 볼 수 있다. 이에 근거하여 왕겨숯의 현장 활용을 위해서는분뇨, 퇴비, 농경지에 미치는 영향에 대해 좀 더 종합적인 연구의 수행이 필요한 것으로 판단된다.

Vitek 2 Compact System을 이용한 Bacillus licheniformis의 동정 및 NH₃ 저감효과

임정수,한덕우,이상룡,황옥화,곽정훈,조성백,Lim, Joung-Soo,Han, Deug-Woo,Lee, Sang-Ryong,Hwang, Ok-Hwa,Kwag, Jung-Hoon,Cho, Sung-Back 한국축산환경학회 2015 한국축산시설환경학회지 Vol.21 No.3

An attempt to produce more pigs in limited spaces inevitably generalized concentrated feeding operation (CFO). As concentrated pig production practice expanded, concerns on environmental issues grow concurrently. Since odor is the concerned most among those, we attempted to develop means to tackle odor emission from livestock operations. Previously, we excavated few microorganisms from pig manure and, one of them, Bacillus licheniformis was particularly useful to handle odor problem. In this study, we conducted our investigation to further characterize Bacillus licheniformis. Strain identification was conducted using Vitek 2 compact, and the optimal temperature and pH conditions to growth B. licheniformis were searched for by analyzing turbidity on O.D 600 nm. Results of this study can be summarized as these, (1) it was re-verified that the bacterial strain that purified from pig manure was, in fact, Bacillus licheniformis, (2) the bacterial growth was highest when the temperature was kept at $30^{\circ}C$, also (3) growth rate was dependent on media pH as it was high at neutral (6, 7 and 8) but dropped when it was diverged from neutral (4, 5, 9 and 10), and (4) regarding ammonia removal efficiency, B. licheniformis recorded 64% effectiveness after 48 h incubation and reached its highest (80%) at 72 h.

초지 및 농경지에 살포되는 돼지 분뇨의 냄새에 미생물 첨가 및 분뇨 배양온도가 미치는 효과

황옥화,박성권,한덕우,이상룡,곽정훈,조성백,Hwang, Ok Hwa,Park, Sung Kwon,Han, Deug Woo,Lee, Sang Ryoung,Kwag, Jeong Hoon,Cho, Sung Back 한국초지조사료학회 2016 한국초지조사료학회지 Vol.36 No.2

초지 및 농경지에 비료로 살포되는 돼지 분뇨에서 불쾌한 냄새가 발생되면 가축 분뇨의 이용 및 냄새 민원의 발생에 영향을 줄 수 있다. 본 연구는 돼지 분뇨의 냄새를 감소하기 위하여 냄새 저감용으로 많이 이용되는 미생물 3종을 분뇨에 살포한 후 봄 가을($20^{\circ}C$) 및 여름($35^{\circ}C$)에 해당되는 온도에서 2주간 배양한 다음 냄새물질의 농도를 평가하였다. 분뇨를 $20^{\circ}C$에서 배양하였을 때 인돌류와 휘발성 지방산의 농도가 광합성균 처리구에서 낮았다(p<0.05). 분뇨를 $35^{\circ}C$에서 배양하였을 때에는 냄새물질의 농도가 미생물 처리구 간에 유의적인 차이가 없었다(p>0.05). 돼지 분뇨의 배양온도가 $20^{\circ}C$에서 $35^{\circ}C$로 상승되었을 때 냄새물질의 농도가 크게 증가되었다(p<0.05). 이상의 연구결과를 종합하면, 봄 가을($20^{\circ}C$)에는 돼지 분뇨의 냄새를 저감하기 위한 냄새저감 미생물로 광합성균을 이용할 수 있고, 여름 ($35^{\circ}C$)에는 분뇨에 첨가한 미생물의 활성을 높일 수 있는 다른 물질의 개발이 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로, 돼지 분뇨에서 발생되는 냄새를 줄이는 것은 초지 및 농경지에 살포되는 가축 분뇨의 영양학적 가치를 높이고 이용성을 향상시키기 위해서 매우 중요하다. Odor in pig manure affects the distribution of the manure over grass and crop fields as fertilizer. The objective of this study was to investigate the effect of different types of microbes (Saccharomyces cerevisiae, Bacillus subtilis and Rodobacter capsulata) and incubation temperatures ($20^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$) on the levels of odorous compounds in pig manure. Pig manure was incubated with 0.03% microbes (v/v) at temperatures of $20^{\circ}C$ or $35^{\circ}C$. At incubation temperature of $20^{\circ}C$, the addition of Rodobacter capsulata significantly (p<0.05) decreased the levels of indoles and volatile fatty acid (VFA). At incubation temperature of $35^{\circ}C$, the addition of any microbes of the three used in this study did not significantly (p>0.05) affect the levels of odorous compounds. When incubation temperature was increased from $20^{\circ}C$ to $35^{\circ}C$, levels of odorous compounds were significantly (p<0.05) increased. Taken together, these results suggest that Rodobacter capsulata could be utilized to reduce odor from pig manure in the spring and fall when the average temperature is around $20^{\circ}C$. However, alternative odor-reducing technology is needed to be developed to apply onto pig manure during the hot summer season ($35^{\circ}C$).

양돈 농장의 악취 추정을 위한 복합악취 희석배수와 화합물 농도 비교

우샘이(Saem Ee Woo),장유나(Yuna Jang),조광곤(Gwanggon Jo),서시영(Siyoung Seo),이소진(Sojin LEE),황옥화(Okhwa Hwang),정민웅(Minwoong Jung),한덕우(Deug-Woo HAN) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.11

젖소분뇨 퇴비화에 대한 부숙퇴비 혼합 효과

김중곤,곽정훈,정광화,한덕우,유병기,안희권,라창식,Kim, Jung Kon,Kwag, Jung-Hoon,Jeong, Kwang-Hwa,Han, Deug-Woo,Yu, Byeong-kee,Ahn, Hee-kwon,Ra, Chang-Six 한국축산환경학회 2015 한국축산시설환경학회지 Vol.21 No.3

According to the volumetric mixing rate of dairy cow manure (DCM) and moisture control materials such as decomposed manure (DM) and sawdust (S), 6 reactors (DCM only (R1), DCM : DM = 1:1 (R2), DCM : DM = 1.5:0.5 (R3), DCM : DM = 0.5:1.5 (R4), DCM : DM:S = 1:0.5:0.5 (R5) and DCM : S = 1:1 (R6)) were used for composting of dairy cow manure. Among the composting reactors, composting reactor of R5 was shown the highest temperature of the compost as a $66^{\circ}C$ during composting period. After 3 weeks composting, moisture content of R5 and R6 were 51% and 51.3%, respectively. These values were satisfied with the moisture content standard of livestock manure compost of Korea. We concluded that decomposed manure may be a good moisture control material for dairy cow manure composting when it is used in mixture with sawdust. The optimum volumetric mixing ratio of dairy cow manure and moisture control materials was 50% of livestock manure, 25% of decomposed manure and 25% of sawdust.

돈분뇨 슬러리 액비저장조내 침전물 특성 연구

이승훈,정광화,김중곤,곽정훈,한덕우,Lee, Seung-Hun,Jeong, Kwang-Hwa,Kim, Jung-Gon,Khan, Modabber ahmerd,Kwag, Jung-Hun,Han, Deug-Woo 한국축산환경학회 2014 한국축산시설환경학회지 Vol.20 No.4

Liquid fertilization of pig manure slurry is very useful treatment method to recycle organic waste matter as a valuable fertilizer. The solids precipitate and accumulated at the bottom of liquid fertilization tank. The content of nitrogen and phosphate are higher in sediment than pig manure slurry. The pH of sediment was 7.53. S-COD/T-COD ratio of pig manure slurry and sediment were 0.477, 0.29, respectively. The moisture content of sediment of pig manure slurry and sediment were 80.45~83.82%, 97%, respectively. The content of organic matter of sediment was 8.79~10.56%. The content of nitrogen and phosphate of sediment and pig manure slurry were 9,000~11,100 mg/L, 9,100~11,100 mg/L, respectively. The particle size of pig manure slurry was distributed from 2 mm to 0.125 mm. On the other hand. the particle size of sediment was under 0.125 mm.

돈사 내부에서 측정한 냄새 지표들 간의 상관성 분석

우샘이 ( Saem-ee Woo ),조광곤 ( Gwanggon Jo ),서시영 ( Si Young Seo ),하태환 ( Taehwan Ha ),장유나 ( Yu Na Jang ),정민웅 ( Min Woong Jung ),곽정훈 ( Jung-hoon Kwag ),한덕우 ( Deug-woo Han ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

최근 국민소득과 축산물에 대한 수요 증가로 인해 가축사육두수 및 가축 분뇨발생량이 지속적으로 증가하고 있다. 가축의 사육 규모 확대에 따른 주된 부작용은 환경부 통계자료에서 알 수 있듯 축산냄새민원의 증가라고 할 수 있다. 축산냄새민원은 여러 가지 원인에 의해 유발되는데 대표적으로 분뇨의 퇴·액비화, 농경지 환원(퇴·액비 살포), 가축 사육 등을 들 수 있다. 가축을 사육하는 축산농장의 경우, 효과적인 냄새의 관리를 이루기 위해 농장 관리자의 노력이 가장 중요하다고 할 수 있으나, 축산냄새에 지속적으로 노출되는 근로자는 그 냄새에 익숙해짐으로 더 이상 냄새를 감지할 수 없게 된다. 본 연구의 목표는 농장주를 비롯, 축산농장 근무자에게 후각을 대신하여 축산냄새의 강도를 판단하기 위한 수단을 제공함으로서 농장 냄새 관리에 적절한 노력을 기울일 수 있도록 유도하기 위함이다. 양돈농장(6개소) 돈사를 2회 방문하여(여름, 가을) 돈사 내부 공기의 냄새강도를 분석하였다. 악취분석전문기관에 의뢰하여 공기시료의 복합악취와 황화합물을 분석하였으며, 또한 TD-GC-FID를 이용하여 축산냄새의 주요 원인 물질로 알려진 휘발성지방산류, 인돌류, 페놀류를 분석하였다. 돈사 내부 공기 중 농도가 비교적 높은 암모니아 등은 가스검지관을 이용하여 분석하였다. 측정된 지표들 간의 통계적인 상관성을 규명하기 위해 Pearson’s Correlation을 수행하였다. 연구 수행 결과, 돈사 내부에서 희석관능법에 의한 복합악취와 상관성이 높은 지표는 공기 중 황화수소(r=0.678), 스케톨(r=0.61), 페놀(r=0.595)의 농도인 것으로 나타났다. 이에 비해 나머지 물질들의 경우, 복합악취와의 상관성이 높지 않은 것으로 나타났다. 종합해 볼 때 복합악취와의 상관성이 높고 비교적 측정이 용이한 황화수소가 돈사 내부 냄새 강도를 판정하기 위한 지표로서 가장 적합한 것으로 판단된다. 더불어 복합악취와 3종의 냄새물질(황화수소, 스케톨, 페놀) 간의 높은 상관성이 인과관계(원인/결과)를 의미하는 것인지는 확실하지 않으며 이의 입증을 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.

알칼리수(pH10)의 돈사 벽면 휘발성지방산류 세척효과

우샘이 ( Saem-ee Woo ),조광곤 ( Gwanggon Jo ),서시영 ( Si Young Seo ),하태환 ( Taehwan Ha ),장유나 ( Yu Na Jang ),정민웅 ( Min Woong Jung ),곽정훈 ( Jung-hoon Kwag ),한덕우 ( Deug-woo Han ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

휘발성지방산은 산성 냄새물질로서, 축사시설 유래 냄새물질 중 민원을 유발하는 주요 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 산성 물질을 용해시키는 효과를 가진 알카리수(pH10)의 살포 시 돈사벽면에 부착된 휘발성 지방산류가 제거되는 효과를 확인하고자 하였다. 본 연구의 수행을 위해 “돈사 세척제 효능 평가시스템”을 구축하였으며 총 9기의 배양시설로 구성하였다. 각 배양시설은 축산냄새물질을 휘발시키는 돈분뇨슬러리 배양조, 휘발된 냄새물질을 콘크리트 벽에 흡착시키는 장치, 공기의 흐름을 일정하게 유지하는 장치, 콘크리트 면의 냄새물질을 흡착튜브로 포집하는 장치로 구성하였다. 알칼리수의 세척 효능 검증을 위해 평가시스템의 배양시설들(n=9)을 무처리구(무분사, n=3), 중성 세척수(pH7) 처리구(n=3), 알칼리수(pH10) 처리구(n=3)로 구분한 후 세척액을 콘크리트 벽면(30cm* 30cm)에 살포하였다(50ml, 0.5L/m2). 세척액이 다 마른 후(60분) 콘크리트 벽면의 일부(10cm*10cm)에 부착된 냄새 물질들을 플라스틱 솜으로 닦아 채집한 후 흡착튜브에 포집하였으며 휘발성지방산류의 정량 분석을 위해 TD-GC-FID를 이용하였다. 시험 수행 결과 세척제 분무 이후 콘크리트 표면의 휘발성지방산류의 농도가 현저하게 감소하는 경향이 나타났다. 중성 세척수 처리구의 경우, 분무 이후 무처리구에 비해 콘크리트 표면의 휘발성지방산류가 저감되었으며 각각의 지방산에 대해 52%(아세트산), 34%(프로피온산), 41%(이소발레르산) 저감되는 효과가 있었다. 알카리수 처리구의 경우 각 지방산 별로 49%(아세트산), 24%(이소발레르산) 저감되는 효과를 보였고, 프로피온산은 무분사구에 비해 오히려 12% 증가되는 결과를 얻었다.