본 연구는 가축분뇨의 처리형태별 시용수준에 따른 목초의 생산성과 질소의 이용효율 및 질소의 용탈에 의한 환경오염에 미치는 영향을 파악하기 위하여 화학비료, 톱밥발효돈분, 무톱밥발효돈분 및 액상발효돈분을 100, 200, 400kgN/ha 수준으로 시용했을 때의 연구 결과는 다음과 같다. 1. 화학비료와 분뇨의 처리형태별 목초의 생산성과 사료가치 및 N 생산량에 미치는 시용효과는 화학비료 ＞ 액상발효돈분 ＞ 무톱밥발효돈분 ＞ 톱밥발효돈분의 순이었다(건물수

본 연구는 가축분뇨의 시용수준과 이의 효과를 증진시키기 위한 추가적인 화학비료 시용수준이 사료작물의 생산성과 이에 의한 환경오염에 미치는 영향에 대한 것으로써, lysimeter에서 옥수수에 대한 액상발효우분 시용수준과 추가적인 요소N의 시용수준에 따라 질소의 이용효율과 함께 NO의 용탈에 의한 환경오염에 미치는 영향을 정확히 규명, 가축분뇨의 자원화는 물론 가축분뇨에 의한 환경오염 방지대책 수립을 하고자 수행하였는데 그 결과는 다음과 같다. 1. 옥수

To establish the recycling system of animal manure(AM) for environmental preservation and improve the utilization of AM, this study was to investigate the effects of the types and nitrogen application rate of AM on herbage productivity, efficiency of nitr

This study was conducted to investigate the effects of application levels of swine manure fermented with sawdust(SMFS) and degree of the slope on productivity of corn, and nitrogen and organic matter runoff in corn cultivation soil. Main plots were consis

유휴 논토양에 reed canarygrass를 재배하였을 때, 예취빈도와 액상구비의 시용수준의 차이가 연간 건물수량과 주요 영양성분의 변화에 미치는 영향을 검토하여reed canarygrass의 잠재 생산성을 증대시키기 위한 경제적이고도 합리적인 예취빈도와 액상구비의 적정 시용수준을 추정하고자 하였다. 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 예취빈도별 연간 건물수량에 대한 예취번초의 상대수량은 3회와 4회 예치ㅜ구에서 3번초, 5회 예취구에서는 4번

The groundwater quality through livestock excreta survey based on “Act of the management and use of livestock excreta” was investigated by selecting sampling sites within 1 km of the farmland without considering hydrogeological units. However, these sites can be affected by various pollution sources such as chemical fertilizers and livestock excretions. Additionally, the effects of pollution sources on groundwater quality in the sites cannot be clearly distinguished from naturally occurring backgrounds. In this study, a method was developed to select the sampling sites for groundwater quality through livestock excreta survey in order to understand the effects of pollution sources especially livestock excreta. First, the concentrations of nitrate within the radius of 200 m, 300 m, 500 m and 750 m, respectively, from the farms regarded as pollution sources in hydrogeological units were compared in 2016-2017. All the nitrate concentrations at 200 - 500 m from the farms exceeded a background concentration, 13.3 mg/L. Those at 750 m and the background concentrations measured by the Ministry of Environment were comparable. Therefore, the appropriate radius was suggested as 500 m for livestock excretions survey. In this study, the areas within 500 m from the farms could be considered under the influence of livestock excretions, while those beyond 500 from the pollution sources as background in hydrogeological units. The developed method was validated by applying it to the sites selected based on both administrative divisions and watersheds for livestock excretion survey. The average densities for the developed method were 0.82 and 0.39 points/km2, respectively, which were considered as appropriate levels according to those of the European Environmental Agency.

Livestock manure treatments have become a more serious problem because massive environmental pollutions such as green and red tides caused by non-point pollution sources from livestock manures have emerged as a serious social issue. In addition, more food wastes are being produced due to population growth and increased income level. Since the London Convention has banned the ocean dumping of wastes, some other waste treatment methods for land disposal had to be developed and applied. At the same time, researches have been conducted to develop alternative energy sources from various types of wastes. As a result, anaerobic digestion as a waste treatment method has become an attractive solution. In this study has three objectives: first, to identify the physical properties of the mixture of livestock wastewater and food waste when combining food waste treatment with the conventional livestock manure treatment based on anaerobic mesophilic digestion; second, to find the ideal ratio of waste mixture that could maximize the collection efficiency of methane (CH4) from the anaerobic digestion process; and third, to promote CH4 production by comparing the biodegradability. As a result of comparing the reactors R1, R2, and R3, each containing a mixture of food waste and livestock manure at the ratio of 5:5, 7:3, and 3:7, respectively, R2 showed the optimum treatment efficiencies for the removal of Total Solids (TS) and Volatile Solids (VS), CH4 production, and biodegradability.

본 연구는 가축분뇨 액비와 양분을 조정한 맞춤액비의 관비처리가 시설 하우스 재배에서 가지 생육, 토양 화학성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행되었다. 시험구처리는 가축분뇨액비(LM), 가축분뇨액비에 화학비료를 첨가한 양분조정 맞춤액비(LM+CF), 가축분뇨액비에 양분과 아인산 첨가 맞춤액비(LM+CF+PA) 처리구와 화학비료 관행처리구(CCF)를 두었다. 가지의 과장, 과폭, 과중은 LM 처리구가 LM+CF, LM+CF+PA 및 CCF 처리구에 비해 유의적으로 낮았다. LM+CF, LM+CF+PA 및 CCF 처리구 간에 과장, 과폭 및 과중의 유의적 차이는 나타나지 않았다. 가지 주당 수량은 CCF 처리구(27.9 kg)에 비하여 LM 처리구(26.2 kg)에서 6% 낮았다. 가지의 생체중은 CCF와 LM+CF 및 LM+CF+PA 간에 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다. 가지 주당 상품수량은 LM 처리구에서 가장 낮았으며, CCF 처리구(24.1 kg)에 비하여 LM+CF+PA 처리구(26.6 kg)에서 8% 증가하였다. 토양의 화학성은 CCF 처리구가 다른 처리구에 비하여 전반적으로 높은 경향이었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 화학비료의 관행시비에 비하여 가축분뇨 액비에 화학비료를 첨가한 맞춤액비에 의한 관비가 가지의 상품생산성 향상 및 토양의 화학성 개선에 유리한 시비방법으로 생각된다.

런던협약에 따라 2012년부터 해양투기가 전면 금지 됨에 따라 가축사육과정에서 발생하는 가축분뇨 처리에 있어서 환경적, 경제적인 문제를 보완할 수 있는 효율적 처리기술이 필요하다. 최근 농가당 가축사육 머리수가 증가하고 있어 가축사육수는 급격하게 증가하며, 이로 인해 사육과정에서 발생되는 가축분뇨 발생량은 계속 증가할 전망이다. 가축분뇨는 가축사육 특성에 다라 저장･관리 방법에 따른 뇨와 분을 분리하여 발생하는 액상(Liquid Phase) 및 고상(Soild Phase)으로 구분되며, 분뇨가 세척수와 혼합된 상태로 발생하는 슬러리상(Slurry Phase)으로 구분하여 처리하고 있다. 처리하는 가축분뇨는 수분함량이 높은 경우 퇴비화 시 톱밥등의 수분조절재가 과다로 투입되어 경제성이 낮아지고, 수분함량이 낮은 경우에 액비화시 공정수의 추가 및 희석하는 공정을 별도로 설치해야 되는 경제적인 문제가 발생할 수 있다. 또한 환경공단 악취관리센터 보도자료(2016)에 의하면 2015년도 전국 악취 민원은 15,573건 발생하였으며, 이 중에 농축산시설의 악취민원수가 4,323건(28%)로 높은 비중을 차지하고 있다. 본 연구에서는 가축분뇨를 처리하기위해 환원제로 이용할 경우 실제 SNCR공정에서 상용되고 있는 환원제와 비교하여 NSR비에 따른 NOx의 특성을 알아보고자 하였다.

환경부에서 발간한 2016 환경백서에 따르면 2016년도 말 현재 주요축종(한육우, 젖소, 돼지, 닭･오리)의 경우 10만 5천여 축산농가에서 19,190만 두의 소, 돼지 등을 사육하고 있는데, 가축사육 두수가 증가됨에 반해 축산농가는 감소하고 있어 전업화, 기업화 추세가 지속되고 있는 중이다. 주요 축종의 가축분뇨 연간 발생량은 46,988천 톤이며, 가축 분뇨의 처리는 발생량 중 약 90.6%는 자원화시설에서 퇴비･액비화 하고 있으며, 8.2%는 개별시설이나 공공처리시설을 통해 정화처리하고 있다. 그러나, 가축사육두수의 증가에 따라 일부 지역에서의 지역 내 수용할 수 있는 환경용량을 넘어서는 양의 가축분뇨가 발생되면 일부 불량한 품질의 가축분뇨가 유통되어 악취 등 생활환경 문제를 야기함과 함께 살포지를 확보하지 못하고 생산된 퇴비･액비가 수요가 없어 지속적으로 쌓이게 되고 저장할 공간 및 시설부족에 따라 퇴비·액비가 강우 등에 노출되어 인근 유역에 유입됨에 따라 수질에 중대한 영향을 미치는 상태가 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 가축분뇨를 고압착 필터프레스를 이용하여 고 함수율(80%내외)의 1차 탈수슬러지를 60% 내외의 저 함수율 탈수케이크로 전환하는 고효율 재탈수공정 후 진공감압 가열건조 함으로써 에너지 소비를 절감하고 Dies 형태의 성형장치를 이용한 펠렛 형태의 고체연료를 생산하는 기술을 개발하고 실증화 실험을 수행(고체연료 10ton/일 생산)하였다. 고압착 필터프레스를 이용하여 고액분리 시 가축 분뇨는 유기물 함량이 높아 난탈수성이므로 탈수율을 증가 시킬수 있는 효과적인 탈수 보조제의 종류 및 함량의 변화에 따라 나타나는 차이를 분석 해석을 실시하였다. 또한 건조 시 저온에서도 물의 증발이 원활히 이루어질 수 있도록 진공상태를 부여하고, 고압착 필터프레스로 건조 시작 지점을 점착성 단계를 지나 입자화 단계에서 진행함에 따라 건조 속도 및 건조열효율의 효과를 알아보고자 하였다. 건조 후 Dies 형태의 성형장치를 이용하여 펠렛 형태로 성형된 가축분뇨 고체연료가 가축분뇨 고체연료시설의 설치 등에 관한 고시의 가축분뇨 고체연료 기준에 만족하는지에 대하여 알아보고자 하였다.

미생물연료전지(MFC)는 폐기물 속에 포함된 유기물을 전기로 전환하는 시스템으로 스케일업(scale-up)과 전압 및 전류 향상을 위해서는 미생물연료전지의 스택(stack)이 필요하다. 미생물연료전지의 전압을 향상시키기 위해서는 직렬연결, 전류를 증가시키기 위해서는 병렬연결이 필요하며 각 연결방법에 따른 유기물 제거와 전력생산의 관계는 폐기물 처리와 에너지 전환 효율적인 측면에서 중요한 인자이며 이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구는 2개의 미생물연료전지(MFC 1, 2) 셀을 미연결, 직렬 연결, 병렬 연결하였을 때 유기물 변화와 전류 발생량을 모니터링한 후 이에 따른 쿨롱효율을 분석하여 각 연결에 따른 유기물 변화와 에너지 전환 효율에 따른 효과적인 스택 방법을 제시하고자 한다. 미연결된 미생물연료전지(MFC unit 1, 2), 직렬 연결된 미생물 연료전지(MFC 1-2), 병렬연결된 미생물연료전지(MFC 1//2)의 하루 동안 변화된 화학적 산소 요구량(COD)는 각각 163mg, 213mg, 194mg으로 직렬 연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 유기물 제거율을 보였다. 이 때 발생된 평균 전류는 각각 2.13mA, 2.83mA, 4.14mA로 병렬 연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 전류 값을 보였으나 유기물 제거량과 전류 발생량으로부터 계산된 쿨롱효율은 각각 19.8%, 10.5%, 15.2%로 미연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 쿨롱효율 값을 나타났다. 비록 각기 다른 유기물 변화, 전류 생산, 쿨롱효율 값을 보였지만 각 연결에 따른 미생물연료전지의 성능을 측정하였을 때 비슷한 전력 값이 생산된 것을 확인할 수 있었으며 이는 각 연결 방법에 따른 에너지 손실이 다르다는 것으로 추측할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 미생물연료전지 스택시 병렬연결 방법이 폐기물 내에 유기물 처리와 에너지 전환 효율 적인 측면에서는 가장 효과적인 방법이라고 판단된다.

폐기물 해양투기 방지를 위한 국제협약인 런던협약･의정서에 따라 2012년 가축분뇨의 해양배출이 전면금지 되었으며, 국내 가축분뇨 발생량은 2011년 128,621 ㎥/일에서 2014년 175,651 ㎥/일로 점차 증가하고 있는 실정이다. 또한 가축분뇨를 육상처리 시 발생하는 메탄가스로 인한 악취문제나 처리되지 못한 영양염류 및 고농도의 유기물이 하천으로 배출되어 부영양화를 일으키는 등의 문제가 대두되고 있다. Biochar는 혐기성 상태의 환경에서 분뇨와 같은 바이오매스를 열분해 시켜 생성한 고형물질이다. 최근 연구에 따르면 Biochar를 토양에 적용할 경우 주변의 이산화탄소를 장기간 저장하고 중금속을 흡착하며 토양 내 수분보유능력을 증가시키는 등 친환경 소재로써의 가치가 평가되고 있다. 따라서 본 연구에서는 수분함량이 높아 재활용이 어려운 가축분뇨를 열수가압탄화반응(Hydrothermal Cabonization, HTC)방법으로 Biochar를 제조하여, 중금속 흡착제로서의 사용가능성을 평가하고자 하였다. Biochar는 Stainless재질의 500 mL 용량의 반응기를 사용하였으며 온도, 반응시간, 입경에 따른 생성수율을 도출하고 각각의 원소분석, 삼성분 및 중금속 함량분석 등의 물리·화학적분석을 통한 특성분석을 수행하였다. 이 결과 원료와 비교하여 Biochar의 탄소성분은 약 25 % 증가했고 중금속 함량은 감소하는 경향을 보였다. 또한 흡착능력을 알아보기 위해 요오드 흡착성능을 분석한 결과, 원료 대비 약 52.4 %의 흡착성능 증가를 확인하였다.

This study evaluated the feasibility of recovering and recycling nitrogen (N) and phosphorus (P) from livestock excreta as struvite (MgNH4PO4·6H2O) in South Korea. Our experimental results showed that struvite precipitation was a very effective way to recover N and P from livestock excreta. Moreover, our study demonstrated that struvite precipitates from livestock excreta (SPL) contain higher concentrations of N, P, and magnesium (Mg) as compared to compost and liquid manure from livestock excreta. In addition, although SPL contain high concentrations of copper (Cu) and zinc (Zn), they meet the fertilizer criteria for concentrations of heavy metals. In South Korea, SPL cannot currently be used as a fertilizer due to legal constraints. Legal permission for SPL use would offer greater choice in livestock excreta management. In conclusion, recovery and recycling of N and P from livestock excreta as struvite can be an effective tool for managing nutrients in livestock excreta.

Livestock manure treatments have become a more serious problem because massive environmental pollutions such as green and red tides caused by non-point pollution sources from livestock manures have emerged as a serious social issue. In addition, more food wastes are being produced due to population growth and increased income level. Since the London Convention has banned the ocean dumping of wastes, some other waste treatment methods for land disposal had to be developed and applied. At the same time, researches have been conducted to develop alternative energy sources from various types of wastes. As a result, anaerobic digestion as a waste treatment method has become an attractive solution. In this study has three objectives: first, to identify the physical properties of the mixture of livestock wastewater and food waste when combining food waste treatment with the conventional livestock manure treatment based on anaerobic mesophilic digestion; second, to find the ideal ratio of waste mixture that could maximize the collection efficiency of methane (CH4) from the anaerobic digestion process; and third, to promote CH4 production by comparing the biodegradability. As a result of comparing the reactors R1, R2, and R3, each containing a mixture of food waste and livestock manure at the ratio of 5:5, 7:3, and 3:7, respectively, R2 showed the optimum treatment efficiencies for the removal of Total Solids (TS) and Volatile Solids (VS), CH4 production, and biodegradability.

가축분뇨내 함유된 총 질소 농도는 3,000~6,000 mg/L 수준이며 이중 80%이상이 암모니아성 질소로 존재하기 때문에 호기성 액비화 과정에서 질산화 처리시간이 길고 탈질과정에서 탄소원의 부족 현상이 발생하여 정화처리가 용이하지 않다. 공동자원화 설비에서 현재 운영 중인 가축분뇨의 질소 변화특성을 살펴보면 농도 변화폭이 크고 이에 따른 대응 가능한 처리 및 회수 기술이 필요하다. 기존 암모니아 탈기법은 전통적인 암모니아 회수방법이나 pH를 10.5이상 유지시키면서 20℃에서의 공기요구량이 2,400 m³-air/m³-water 필요하여 운전비용이 15,000원/톤을 초과하기 때문에 경제성이 낮다. 최근 이온교환율이 높은 흡착제를 이용하는 회수기술이 개발 중이나 가축분뇨에 함유된 암모니아의 농도가 높기 때문에 흡착제를 재생하는 과정에서 16,000 원/톤 이상의 재생약품비용이 소비된다. 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 규모 및 pilot 규모에서의 50% 암모니아 회수 최적 조건과 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아화합물 생성 최적 조건을 도출하였으며 이를 토대로 30 톤/일 규모의 실증플랜트 설계를 최적화하였다.

최근 축산업은 육류 소비량 증가 및 정부의 장려 축산정책으로 발전하고 있으며 소규모 축산농가에서 집단화 및 대형화되어 고소득 향상 사업으로 변해가고 있다. 하지만 소득향상이라는 이점 외에 가축사육과정에서 배출되는 분뇨에 의해 각종 민원뿐만 아니라 인근 수계로의 노출로 인한 수질오염과 2차 토양오염, 가축전염병, 해충번식, 폐기물 등 가시적인 환경오염이 발생하고 있다. 따라서 정부는 가축분뇨의 체계적인 관리를 위해 “가축분뇨 관리 및 이용에 관한 법률”을 제정하여 시･군 지역의 가축분뇨관리세부계획을 수립하도록 하였다. 본 연구는 괴산군의 가축분뇨관리세부계획 수립을 위한 것으로 괴산군 지역의 가축사육 및 분뇨발생량 현황을 분석하였고 축종 및 사육두수 분포특성을 확인하기 위해 GIS(Geographic Information System)를 이용하여 분석하였다. ArcMap ver. 9.3을 사용하여 가축사육 주소지를 좌표 변환하였으며, 축종별 사육두수 범위별 분포현황을 조사하였다. 또한 최소자승법과 로그함수법으로 축종별 사육두수 및 가축분뇨 발생량을 예측하여 괴산군 가축분뇨관리세부계획 수립에 적용하고자 하였다.

국내 가축분뇨의 저리 및 자원화문제는 퇴비화, 액비화, 정화처리 등의 단순한 기술적 문제뿐만 아니라 이종 사업간의 협력이 없으면 해결되기 어려운 복합적인 특성을 가지고 있다. 따라서 지속가능한 친환경축산업의 활성화를 위해서는 가축분뇨 관리에 대한 개념을 새롭게 설정하고, 특히 가축분뇨 액비 품질규격에 대한 종합적인 대책마련이 필요한 실점이다. 이에 본 연구에서는 선행된 “액비품질인증제도 (Liquid Fertilizer Quality Certification : LFQC)” 의 연구결과를 기초로 하여 가축분뇨 규격액비 액비품질인증을 도출하였다. 규격액비 품질인증기준은 중심이 되는 4가지 목표요소 ①비효성(N농도, N-P-K 성분합계량), ②위해성(병원성미생물, 중금속), ③안정성(부숙도, 악취), ④균질성(총고형물, 전기전도도, 염분) 및 그 밖의 규격(원료의 종류, 성분표시)로 구분하여 각각의 목표요소에 대한 평가요소(정량목표)의 품질규격을 만족하도록 하였다. 또한 규격액비 품질인증기준은 혐기소화액의 이용을 포함시킨 개념으로서 국내실정에 맞는 현장 이용성을 고려하여 최소의 품질규격을 제시하였다. 향후 규격액비 품질인증기준은 국내 가축분뇨 유통액비 및 혐기소화액의 최소 품질규격인증과 액비 부숙도 평가지표 설정 및 매뉴얼 개발의 기초 자료로서 활용 될 것으로 기대된다.

발아지수는 퇴･액비의 부숙도와 식물에 대한 안정성을 최종적으로 동시에 평가할 수 있는 유용한 생물학적 검정방법이며 가장 정확한 수단으로 평가받고 있다. 그러나 현재 국내의 종자발아법은 퇴비를 기준으로 하는 분석방법만 제시하고 있어 액비에 대하여 식물독성을 평가하기에는 다소 부족하다 사료된다. 이에 액비발아지수(Liquid Fertilizer Germination Index)를 제시하여 부숙을 판정할 수 있는 발아지수 값을 제시하여 액비의 고품질화 및 안정성 있는 액비를 생산하고자 하는 것에 목적으로 두고 실시하였다. LFGI법은 앞서 말한바와 같이 액비에 대한 뚜렷한 종자발아법이 없으므로 농촌진흥청에서 고시한 퇴비의 “종자발아법” 을 토대로 하였다. 2013년, 전국 가축분뇨 공동자원화시설 및 액비유통센터 66개소의 유통액비 샘플을 이용하였으며, 채취된 액비샘플은 1차적으로 ｢액비부숙도측정기(기계적 부숙도 측정방법)｣에 의해 부숙도를 측정한 후 부숙도에 따른 발아지수를 확인해 보았다. 그 결과 부숙액비의 경우 LFGI 방법에 따른 발아지수가 평균 90 의 값을 나타내었으며 중숙액비는 평균 25, 미숙액비는 평균 5의 값을 나타내었다. 본 연구는 향후 액비의 시용을 위해 액비 부숙도에 맞는 종자발아법에 대한 제도적 평가방법을 구축하는 것에 있어 기초자료로서 활용할 수 있다고 사료된다.