가축분뇨의 퇴/액비를 통한 자원화는 경종농가에서의 화학비료 사용으로 인한 양분집적 문제가 발생하고 있다. 따라서 가축분뇨 및 공동자원화시설과 연계한 질소 회수 기술 개발 및 적용을 통해 지역별 양분관리 기술 제공 및 양분총량제에 대응한 가축분뇨 자원화 기술 제공이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 가축분뇨 내에 존재하는 암모니아를 50% 회수함으로써 경제성을 증가 시키고 공정에서 발생하는 악취 문제를 2차적으로 해결함으로써 부가적인 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아수, 황산암모늄 등 암모니아화합물을 제조하여 제품화함으로써 부가가치를 창출할 수 있어 시설 투자비와 운전비 대비 부가가치 창출을 기대할 수 있다. 이에 실험실 규모에서의 50% 암모니아 회수 최적 조건과 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아화합물 생성 최적 조건을 도출하였다.

가축(돈)분뇨는 고농도의 유기성폐기물로서 높은 함수율을 나타내고 있기 때문에 처리에 중점을 두어야 할 부분이 수분 처리 방법이다. 이에 기존 가축분뇨 처리방법으로 고상과 액상을 분리하여 고상은 퇴비화, 액상은 액비화 또는 정화 처리 후 하천에 방류하여 방류수 기준을 만족하는 방법을 사용하고 있다. 하지만 본 연구에서는 기존기술개발의 차별화 및 기존기술의 회피 전략을 위해, 돈분뇨의 유기물을 고온발효미생물에 의해 분해하여 85℃ 이상의 열에너지를 발생시켜 수분을 제거하는 무방류시스템이다. 여기에 유기물 BOD, COD의 농도변화는 발효조 진행방향에 따라 현저하게 감소되어 90%, 80%의 제거효율을 나타내었으며, 질소 성분인 T-N, NH3-N 역시 발효조 진행방향에 따라 각각 72%, 74%의 제거효율을 나타내었다. 뿐만 아니라 고체연료의 발열량을 높이기 위해 무연탄, 코크스, 기름 등의 열량보조제를 첨가하는 기존 방법 대신에 돈분에 적당량의 퇴비를 첨가한 고체연료 제조방법으로 4,500kcal/kg 이상의 높은 발열량을 얻을 수 있었다. 화석연료의 연소 등에 의한 2차 오염을 방지할 수 있으며, 생산 단가가 저렴한 친환경 기술이다. 따라서 본 무방류시스템은 고온발효미생물의 발열반응에 의해 가축분뇨를 저렴한 비용으로 고액 동시에 처리 할 수 있으며, 높은 발열량의 고체연료를 제조할 수 있는 새로운 기술이다.

가축분뇨, 하수슬러지 및 음폐수와 같은 유기성폐기물이 해양투기가 전면 금지되면서 육상처리 및 재활용처리가 관심이 되고 있다. 가축분뇨, 하수슬러지와 음폐수를 육상처리할 뿐만 아니라 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화가 그 처리에 좋은 대안으로 부각되고 있다. 최근 가축분뇨 혐기소화시설에서 음폐수를 병합처리 하는 경향이 늘고 있다. 본 연구에서는 가축분뇨만 혐기소화하는 4개 시설과 가축분뇨 혐기소화시 음식물류폐기물을 병합처리하는 9개 시설을 대상으로 현장조사를 실시하였다. 현장조사의 목적은 병합처리 바이오가스화 시설의 설계 및 운전 기술지침서를 마련하기 위하여 기초자료를 수집하고 시설별 운전시 발생되고 있는 문제점들을 조사하여 개선방안을 마련하기 위한 것이다. 또한 계절별로 가축분뇨 바이오가스화 시설 3개와 병합처리시설 6개에 대하여 정밀모니터링을 실시하였다. 병합처리 바이오가스화는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 별도로 반입되어 각각의 전처리 및 이송설비를 거쳐서 혐기소화 전에 설치되어 있는 중간저장조에서 합쳐지게 된다. 중간저장조에서 혼합된 음식물류폐기물 및 가축분뇨는 두 유입물이 하나로 합쳐져 혐기소화 공정 이후의 공정들을 거쳐서 처리되게 된다. 따라서 본 연구에서는 병합처리 바이오가스화 시설에 대하여 중간저장조 이전 공정들까지는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 별도로 처리 공정을 거치므로 별도의 문제점들과 설계시 가이드라인을 제시하며, 중간저장조부터는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 합쳐진 상태의 공통사항으로 문제점들과 가이드라인을 제시하고 있다.

The purposes of this study were to suggest the methodology to select prior areas in the environmental pollution survey for livestock excreta (EPSLE) as well as to elucidate the validity of the methodology. In this study, the prior areas in the EPSLE were determined by examining the number of compost facilities categorized according to the three levels of size including the basin, the sub-basin and the watershed, respectively, based on the data from “Annual Nation-wide Pollution Sources Survey (2012)”. The results suggested that the list of prior basins were Nakdong, Geum, Youngsan and Han river basins in order. Also, it was examined that the prior sub-basins in the four river basins including Nakdong, Geum, Youngsan and Han rivers were Naesung Stream, Geumgang Gongju, Juam Dam and Namhan Downstream, respectively. The prior watersheds in the sub-basins of Naesung stream, Geumgang Gongju, Juam Dam and Namhan Downstream were Seocheon Downstream, Geum Stream, Gyeombaek Suwipyo and Yanghwa Stream, respectively. The validity of the methodology used in this study was elucidated by analyzing the correlation of the number of compost facilities with the concentrations of T-N and T-P observed in the end-points of sub-basins. The results of correlation analysis showed that the concentrations of T-N and T-P increased with the number of compost facilities. Specifically, there was the stronger correlation between the number of compost facilities and the concentrations of T-N than that for T-P. Consequently, it was proved that the methodology used in this work was valid and rational for the selection of prior areas in environmental pollution survey for EPSLE.

혐기소화공정은 유기물을 안정화시키고 부산물로 메탄을 회수할 수 있으며, 후속처리공정의 부하를 감소시키는 친환경적인 방법으로 알려져 있다. 하지만 고농도 유기물의 경우 난분해성으로 인해 혐기소화 시 소화기간이 길어지고 메탄생성효율 또한 감소하는 것으로 알려져 있다. 이를 해결하기 위해 현재까지 연구된 방법들은 열처리, 효소첨가처리, 화학적처리, 기계적처리, 오존처리, 마이크로파처리, 초음파처리 등이 있으며, 이 중 초음파처리는 유기물을 더욱 효과적으로 가용화시키고 소화공정효율 향상을 가능케 하는 방법으로 최근 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 음식물류폐기물과 가축분뇨의 가용화효율을 높이기 위해 주파수 20kHz, 최대출력 400W, 유효용적 10L의 초음파처리 장치를 제작하여 조사밀도와 조사시간에 따른 시료의 특성변화를 관찰하였다. 그 결과 용해성 유기물질을 나타내는 SCOD 값과 SCOD/TCOD 값이 증가하였고, 이에 따른 가용화효율 또한 증가하였다. 이에 따라 초음파처리가 소화기간 단축을 위한 혐기소화공정의 전처리로 이용가능하다는 결론을 얻었으며, 향후 Lab-scale 규모의 연구를 진행 한다면 보다 효과적인 소화조 운영이 가능할 것으로 사료된다.

Agriculture is not only sources, but also sinks of GHGs through removal or sequestration of carbon and methane. Therehave been many efforts around the world to improve agriculture’s ability to sequester GHGs and to seek ways for economicbenefits through the emissions reduction project. Specially, animal waste management system and biogas plants have beenuseful to environmental policies in agriculture sector. The objectives of this study were to analyze the CDM project currentsituation in agriculture sector and draw a implications from its analysis. As a result of the investigation, strategies andprocedures are suggested to link agricultural policies to the CDM projects to create economics opportunities for the koreanagriculture. So it will be useful, a strategy to raise the economic feasibility of a rural area’s animal waste managementsystem and biogas plant project should consider to develop domestic technologies of biogas digester. Also, localgovernment, local college, rural communities should agree to closely work together to resolve the national’s greenhousegas reduction issue.

고유가 및 국제적 환경규제 강화와 더불어 우리나라는 2013년 온실가스 감축 의무대상국으로의 편입이 가시화되고 있다. 따라서 농업분야의 신재생에너지 사업기반 마련을 위해 가축분뇨를 비롯한 농축산바이오매스의 혐기성소화 방식을 통한 바이오가스 생산 및 에너지화 기술 개발의 필요성이 증대되고 있다. 또한 농업부문의 급속한 시장개방으로 외국산 축산물의 수입이 본격화됨에 따라 국내 축산업의 경쟁력 제고와 축산업 과정에서 필연적으로 발생하는 가축분뇨의 해양배출 금지에 대비한 육상처리시설 기반 확보가 필요하다. 가축분뇨 및 농축산바이오매스의 혐기성소화 기술 적용은 장래 해양배출 금지에 따른 처리시설 기반확보와 동시에 온실가스를 저감하는 환경적 기능, 메탄가스와 같은 재생에너지 생산 그리고 소화슬러지는 퇴･액비화 후 양질의 유기질 비료로 활용하는 등 자원순환 기능을 동시에 달성할 수 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 가축분뇨 및 농축산 바이오매스를 대상으로 회분식 혐기성소화 실험을 통해 각 연구대상 통합시료의 분해속도 및 생분해 특성을 평가하고, 가축분뇨 및 농축산바이오매스의 혐기성통합소화 플랜트 설계 기초자료를 제시하고자 하였다. 혐기성 통합 소화 대상 농축산바이오매스는 동계사료작물 청보리, 하계사료작물 사료용 옥수수, 가축분뇨는 우분을 연구대상으로 하였다. 가축분뇨와 Energy Crop의 혼합비는 VS기준으로 60 : 40이었으며, 식종균은 D시의 하수처리장의 중온혐기성소화균을 채취하여 순응적응시켜 이용하였다. 최종생분해도평가는 Graphical Statistic Analysis Method와 BMP Test를 적용하였다. 실험기간 120일동안 우분의 최종생분해도는 72~73%이었으며 가축분뇨와 사료작물의 혼합비 60:40 조건에서 우분+옥수수 통합시료는 83~85%, 우분+청보리 통합시료는 80%의 최종생분해도를 나타내었다. 우분의 전체 생분해성 유기물 중 빠르게 분해되는 분율(S1)은 78%으로 k1(0.087day-1)의 속도로 25일 안에 빠르게 분해하였으며, 느리게 분해되는 S2 분율은 22%로써 k2(0.004day-1)의 속도로 95일의 긴 시간동안 분해하였다. 우분+사료용 옥수수 통합시료(혼합비 60:40)의 S1은 25일 동안 BVS 중 80%가 0.090day-1(k1)의 속도로 빠르게 분해하였으며, S2는 95일 동안 k2, 0.004day-1의 속도로 BVS의 20%가 분해되었다. 우분+청보리 통합시료(혼합비 60:40)의 S1은 30일 동안 BVS 중 76%가 0.069day-1(k1)의 속도로 빠르게 분해하였으며, S2는 90일 동안 k2, 0.009day-1의 속도로 BVS의 24%가 분해되었다.

가축분뇨는 고농도의 유기성 폐수로서 호기성 처리로는 기술적인 측면에서 제약요인이 많아서 고농도 가축분뇨는 혐기성 소화로서 처리하고 있는데 혐기성 소화법은 호기성 처리에 비하여 고부하의 유기물 분해가 가능하며, 최종 슬러지 발생량과 에너지 요구량이 적을 뿐만 아니라 분해 과정에서 병원성 미생물도 제거 시킬 수 있다는 장점이 있다. 혐기성 소화는 발효과정에서 생성되는 바이오가스의 약 60%이상이 메탄가스라는 점을 감안하면 이를 에너지로서의 활용이 가능하고 처리 후 소화폐액에는 악취가 저감되어 친환경적 처리라 할 수 있고 동시에 청정에너지 자원인 메탄가스의 효과적인 회수가 가능하다. 우리나라는 메탄시설이 분포되어져 있는 기온이 높은 열대 또는 아열대 지역에 비해 1년 중 최저기온이 영하로 떨어지는 기간이 약 5개월 이므로 생산된 에너지를 자체 메탄생산조 온도를 35℃로 유지하는데 많이 소모 될 수밖에 없고 그만큼 비효율적이다. 이러한 국내에서의 가축분뇨를 혐기성 소화공정에 적용하기 위하여 자가 발열 고온호기성 소화(ATAD, autothermal thermophilic aerobic digestion)가 적용이 되어 지고 있다. 고온호기성 소화공법은 유기물의 제거속도가 빠르고 소화시간을 단축시킬 수 있어서 반응조의 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이에 자가발열 고온호기성 소화의 원리를 이용, 자가발열 호기성소화와 혐기성소화의 접합은 혐기성소화에 의한 고농도 및 고부하의 고액분리 처리된 가축분뇨를 처리하고 자가발열 호기성소화에 의한 혐기조의 온도보존 및 오염물질분해의 촉진, 그리고 바이오가스의 발생 효율을 극대화하고자 하였다. 본 공정은 자가발열 호기성소화조와 혐기성소화조를 구조적으로 결합한 새로운 공정으로 그 명칭을 A3소화공정(Autothermal Anaerobic-Aerobic digestion Process)로 명명하였다. 본 연구의 목적은 자가발열공정을 이용한 반응조의 열효율과 발생하는 열을 이용하여 혐기성소화조에 충분한 열을 전달시켜 운전이 가능한 온도가 유지되는 것을 확인하는 것이다. 동절기 외부 최저온도가 -12℃의 조건 하에서 소화조온도가 30℃ 이상 유지되는 것으로 확인됨으로써 신공정을 통한 무가온 시스템으로의 운전가능성을 확인 하였다. 가스 발생량의 경우 Lab Scale 반응조에서는 VS추가량 당 가스발생량은 HRT 15일 일 때 0.277 LCH₄/gVSadded로 나타났으며, 이는 기존 가온바이오가스 공정에서의 0.288 LCH₄/gVSadded와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 본 Pilot Scale 반응조의 VS추가량 당 가스발생량은 0.260 LCH₄/gVSadded로 Lab Sclae 반응조 및 기존 가온 바이오가스 공정에 비해서는 다소 낮게 측정 되었으나, 자가발열에 의한 자체가온만으로 달성해 낸 것으로써, 동절기시 외부열에너지 배제를 통한 무가온 시스템의 실용화 가능을 확인 할 수 있었다.

This study was conducted to estimate Hanwoo carrying capacity when whole crop barley, rye, wheat and tritcale as winter forage crops was grown on different applying sources (chemical fertilizer, cattle or organic fertilizer) and mixed sowing combination with hairy vetch or forage pea during the period of 2011~2012. The experimental plots within whole crop barley or rye were consisted of 7 treatments, which were non-fertilizer, chemical fertilizer (P+K), chemical fertilizer (N+P+K), organic fertilizer, cattle slurry, cattle slurry with hairy vetch, and cattle slurry with forage pea. Each plot was triplicates and experimental treatments were allocated in the randomized complete block design. For whole crop barley, annual mean dry matter (DM) and total digestible nutrients (TDN) yields were the highest in N+P+K plots, but there were no significant differences among organic fertilizer, cattle slurry and mixed sowing with legumes. The TDN were the highest in mixed sowing plots of forage pea plus cattle slurry application. As 450 kg Hanwoo heifers were fed diets included 70% whole crop barley, organic fertilizer, cattle slurry application and mixed sowing plots of forage pea is capable of raising average 2.8 to 3.1 heads/ha a year. For whole crop rye, annual mean DM were the highest in N+P+K plots, but there were no significant differences among cattle slurry. Organic fertilizer application significantly increased TDN and relative feed value (RFV) in comparison with treatments of N+P+K fertilization as chemical fertilizers. In case of 450 kg Hanwoo heifers fed diets included 70% forage rye, it is estimated that cattle slurry application (mixed sowing with legumes) plots can rear average 2.8~3.2 heads/ha a year. For whole crop wheat, annual DM, crude protein, and TDN yields of application groups and mixed sowing treatment with legumes showed 6.90~7.44, 0.53~0.60 and 4.35~5.04 ton/ha, respectively. In case of 450 kg Hanwoo heifers fed diets included 70% forage rye, it is estimated that cattle slurry application (mixed sowing with legumes) plots can rear average 3.1~3.7 heads/ha a year. For Triticale, TDN yield was significantly (P

Animal and crop production systems were integrated on a single farm. This integrated farming system recycled nutrients on the farm. The separation of animal and crop production with the introduction of cheap commercial fertilizers, farms were not used land-applied manure. The on-line manure matching is one of the emerging business in the achievement of recycling and resource recovery. The manure matching actively promotes the reuse and recycling of by-products and manure. This study constructs to manure matching information system to solve the exchange problems between herders and croppers. Manure matching web sites designed. This paper introduces a web-based animal manure matching system. A manure matching service, part of the manure transport, links farmers who produce excess manure with farmers who can use the manure. Farmers registered with the service have requested manure. The manure matching service supports the transport project by linking farmers with excess manure with those farmers who can utilize the manure safely as a nutrient source. The goal of the service is to protect water quality by fostering efficient land application. Benefits to those who use the manure network include reduced disposal costs, lower purchase costs and recycling of manure. The manure matching is based on the principle that ‘one persons waste is another person’s fertilizer.’ It provides a free online matchmaking service for environmentally safe manure recycling management system.

This study was attempted to evaluate the change of microbial community in inoculums, lag, and stationary phase using the community level physiological profiles (CLPP) base on C-substrate utilization. It was to ascertain the characterizing microbial community over time in the enrichment step of microbial fuel cells. Microbial fuel cell is a device that converts chemical energy to electricity with aid of the catalytic reaction of microorganisms using C-substrate included wastewater. Microbial fuel cells enriched by a mixture of anaerobic digestive sludge of the sewage treatment plant and livestock wastewater were used. The current after enrichment was generated about 0.84 ± 0.06 mA. Microbial community in inoculums, lag and stationary phase used amine group, phosphorylated chemical group, and carboxylic acid group (some exclusion). However, phenolic compound did not use by microorganisms in lag and stationary phase. It means that there are not the microorganisms capable of decompose the phenol in microbial fuel cell enriched by livestock wastewater. In case of substrates of amino acid and carbohydrates group, these C-substrates were only used by microorganisms in the stationary phase. It may be that electrochemically active microorganisms (EAM) which we want to know should utilize the better these C-substrates than that of lag phase. This study showed that the electrochemically active bacteria that can be distinguished by electron changes of C-substrate utilization over time could be separated.

In this study, experiments were conducted to determine the effect of different compost teas on plant growth reponses and yield of leaf lettuce. Compost tea is a liquid extract of compost obtained by mixing compost and water for a defined period of time. The pig manure and spent mushroom compost were made by steeping compost in water. Compost tea was aerated from 24 hours and molasses and kelp were added as supplements. The four types of compost were tested growth of lettuce. EC of animal manure compost tea was higher than that of spent mushroom compost tea. Mineral nutrients were significantly higher in animal manure compost tea compared with spent mushroom compost tea. Compost tea contains nutrient and a ranges of different organisms. The beneficial fungi and actinomycetes were prominent in a spent mushroom compost tea. Compost tea from animal manure had the higher numbers of total bacteria. The actinomycetes densities were high in spent mushroom compost tea. But actinomycetes were not founded in animal manure compost tea. The growth characteristics of lettuce in animal manure compost tea were higher than those of spent mushroom compost tea. And also SPAD value in leaf was high in plot treated with animal manure compost tea. The fresh yield of lettuce in animal compost tea was higher by 181 % that of control plot. The effect of compost tea on growth of lettuce was largely attributable to mineral nutrient.

This study was carried out to select a proper forage crop, and to estimate the proper level of application of cattle manure and carrying capacity of organic livestock per unit area. Corns and forage sorghum hybrids were cultivated with different types of livestock manures and different amount of them to produce organic forage. For both corns and forage sorghum hybrids, no fertilizer plots had significantly (p＜0.05) lower annual dry matter (DM), crude protein (CP) and total digestible nutrients (TDN) yields than those of other plots, whereas the N-P-K(nitrogen-phosphorous-kalium) plots ranked the highest yields, followed by 150% cattle manure plots and 100% cattle manure plots. DM, CP and TDN yields of in cattle manure plots were significantly (p＜0.05) higher than those of no fertilizer and P-K (phosphorous-kalium) plots. The yields of in cattle slurry plots tended to be a little higher than those of in composted cattle manure plots. Assuming that corn and forage sorghum hybrids produced from this trial were fed at 70% level to 450kg of Hanwoo heifer for 400g of average daily gain, the carrying capacity (head/year/ha) of livestock ranked the highest in 150% cattle slurry plots (mean 6.0 heads), followed by 100% cattle slurry plots (mean 5.3 heads), 150% composted cattle manure plots (mean 4.7 heads), 100% composted cattle manure plots (mean 4.4 heads), and no fertilizer plots (mean 2.8 heads) in corns (or the cultivation of corns). Meanwhile, in the case of forage sorghum hybrids, 150% cattle slurry plots (mean 6.4 heads) ranked the highest carrying capacity, followed by 150% composted cattle manure plots (mean 4.8 heads), 100% cattle slurry plots (mean 4.4 heads), 100% composted cattle manure plots (mean 4.1 heads), and no fertilizer plots (mean 2.8 heads). The results indicated that the application of livestock manure to cultivated soil could enhance not only DM and TDN yields, but also the carrying capacity of organic livestock as compared with the effect of chemical fertilizers. In conclusion, the production of organic forage with reutilized livestock manure will facilitate the reduction of environmental pollution and the production of environmentally friendly agricultural products by resource circulating system.