Burials for the rapid disposal of carcasses have diverse and profound effects on the rural living condition, natural environment, and local economy throughout construction, management and final destruction of burials. In this study, possible residue excavated from standard burials, storage using FRP (Fiberglass Reinforced Plastic) tanks, and microbial-treated burials are characterized as carcasses, contaminated soil by leachate, and wasted plastic film. Treatment technologies for volume reduction of the residue including composting, rendering, and thermal hydrolysis were investigated. If the solid and liquid residues generated during volume reduction treatment are directly transferred to the environmental facilities, it may cause disorder due to high concentrations of organics, antibiotics, and lipid. Benefits and drawbacks of composting as a volume reduction techniques are extensively investigated. We also discussed that proper treatment of excavated soils and the reusing the treated soil as agricultural purpose. For the protection of public health and worker’s hygiene, treatment criteria including produced residue qualities, and quality standards for the treated soil as agricultural use are required. In addition, Scientific manual for the proper treatment of residues is required. It is necessary to consider the establishment of a pretreatment facility to the occurrence of large-scale residue treatment.

Burial sites are constructed for the purpose of controlling air-born livestock diseases such as avian influenza and foot-and-mouth outbreak. As most of the burial sites are located in the agricultural land use, public concerns are mounting about soil and groundwater contamination. During precipitation events, contaminated baseflows are released from the burial sites into surface waters. Baseflow are therefore required to be managed properly, by monitoring and even by remediation means. We propose each burial sites should be regarded as a point source possibly degrade groundwater, thus be managed in watershed scale for the purpose of surface water quality conservation.

Methyl mercaptan (MT) is one of the 22 legal designated odorous compounds in Korea. It has been reported as the main malodorous compounds of odor problems found from foot-and-mouth disease in 2012. This study on the removal of MT using the pallet-type activated carbon fiber (ACF) was carried out to get an optimum inflow loading rate and an optimum residence time required for the effective ACF odor removal device. As a result of the study, if the loading rate of MT runs at or below 0.5 g-S/kg dry ACF/d, MT removal rate by ACF could reach about 95%. However, based on the effect of Dimethyl Disulfide (DMDS) which is the reaction product of MT partial oxidation, it was estimated that the deodorizer of ACF should keep the optimum loading rate of MT less than or equal to 0.2 g-S/kg dry ACF/d. When ACF deodorizers were processed with Space Velocity (SV) at 600 h-1, the effect of DMDS was found, even though MT was not detected at the outlet. Therefore, in order to meet the outlet gas of the odor concentration which is less than or equal to 100 D/T, it is recommended that the optimum values of SV and EBRT were less than 300 h-1 and more than 12 seconds, respectively.

Biochemical methane potential (BMP) of residual wastes from transesterification was tested to safely recycle carcass via rendering process. The carcass was obtained from a buried site for avian influenza (AI) infected poultry. Rendered lipid generated by a pilot-scale high-pressure rendering process was the main source of transesterification for biodiesel recovery. To test the feasibility of waste-to-energy approach for AI infected carcass, we compared the BMPs of various fractions of rendered materials from the carcass. BMP and specific methanogenic activity results indicate that transesterification waste shows better digestibility than that of rendered lipid, and the digestion performance was comparable to that of liquid residue. Biogas yields of glycerol, rendered lipids, and liquid residue were estimated as 0.11 L/g chemical oxygen demand (COD), 0.06 L/g COD, and 0.17 L/g COD, respectively. Regression analysis support that biogas production rate of glycerol (21 mL/g COD/d) was much faster than that of lipid (7 mL/g COD/d) while that of liquid residue was similar (24 mL/g COD/d). In summary using transesterification waste as a bioresource for bioenergy conversion can be a viable and sustainable option for the complete termination of burial site.

국내의 구제역은 2000년대 이후 4 번 발생하였으며, 2010년 11월 경상북도 안동시에서 발생한 구제역은 5번째로 전국적으로 총 11 개 시도와 75 개 시군구로 확산되어 4,790 개소의 매몰지가 설치되었고, 347만 마리의 소와 돼지가 살처분되었다. 국내의 경우 구제역 발생시 많은 양의 가축사체를 매몰처리 하였지만 그에 따른 환경영향과 오염물질에 대한 자료가 부족하고 국외에서는 영국, 미국, 캐나다를 중심으로 가축사체 처리기술, 매몰지 환경영향평가, 매몰지 처리방법, 가축사체 분해정도, 환경 모니터링 등 관련 분야에 대한 연구가 활발히 추진되었다. 따라서 우리나라에서도 매몰지 가축사체의 유기물 분해 특성, 침출수 처리, 지하수, 토양의 환경영향, 악취물질, 발생가스, 사체 분해정도 등 신뢰성 있는 자료 확보가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 이러한 배경 및 필요성에 따라 축종비교를 위해 돼지와 소의 사체를 매몰하여 우리나라에서 가장 넓게 분포되어 있는 사양질 토양과 식양질, 사질 토성별로 파일럿 규모 가축 매몰지 5 기를 과학원 연구단지내 설치(‘12.2월)하여 약 3년(2012.2∼2015.2) 동안 매몰사체의 유기물 분해특성, 가스발생, 악취물질, 침출수 발생량, 침출수 농도 변화, 사체분해정도 등을 조사하여 가축 매몰지로 인한 환경영향 및 매몰지 환경관리지침 개선 방안을 마련하고자 연구를 추진하였다. 연구결과 CH4, H2S의 농도는 매몰을 시작한 후 6개월 뒤인 2012년 8월부터 급속하게 발생한 뒤 꾸준히 발생하였다. 특히 사양질 토양에 소를 매몰한 매몰지에서 상대적으로 높은 농도로 나타났다. As, Cd 등 대부분의 중금속은 불검출로 나타났으며, 축종 및 토양에 따른 분해정도를 비교한 결과 소의 경우가 돼지보다 빠르게 분해가 있어났고 시간이 경과함에 따라 사질 〉식양질 〉사양질 토양 순으로 분해가 이루어지는 것으로 판단된다.

우리나라에서는 매몰지 가축사체의 유기물 분해 특성, 침출수 처리, 지하수, 토양의 환경영향, 악취물질, 발생가스, 사체 분해정도 등 신뢰성 있는 자료 확보가 필요한 실정이다. 또한, 가축 매몰지로 인한 2차 환경오염 발생 가능성에 대한 언론 및 국회에서의 문제제기 등 환경영향 저감 방안 필요성, 가축 매몰지의 사체분해와 관련된 ‘용도제한 3년’ 의 적정성 여부, 매몰지 조기안정화를 위한 국내의 환경적 특성에 맞는 자료의 확보, 매몰지 사후관리계획 수립을 위한 안정화 방안, 매몰지 설계 및 환경관리지침 개선, 악취조사항목 설정을 위해 자료 확보가 필요하다. 이에 본 연구에서는 돼지와 소의 사체를 매몰하여 우리나라에서 가장 넓게 분포되어 있는 사양질 토양과 식양질, 사질 토성별로 파일럿 규모 가축 매몰지 5기를 연구단지내 설치하여 약 3년(2012.2∼2015.2) 동안 매몰사체의 발생가스 농도변화, 악취물질 등을 조사하여 악취조사항목 설정 등 가축 매몰지역 환경조사지침 등 개선방안을 제시하고 구제역으로 인한 소와 돼지의 살처분 매몰지에서 시간 경과와 매몰지 토양의 성상에 따라 어떤 악취물질이 발생하는지, 발생농도는 어느 정도인지 모니터링하여 향후에 발생할 수 있는 민원발생에 대비하기 위한 기초자료를 제시하고자 한다. 분석결과에서는 토양특성과 매몰 가축의 종류에 따라 배출되는 악취물질의 농도가 뚜렷한 경향을 나타내지 않았다. 대부분의 지점에서 Sulfurs(5종)의 농도가 높았으며, 다음으로는 Ketones(7종), Aromatics(4종), Aldehydes(5종), Alchols(8종) 순으로 검출되었다. 이후 시간이 지남에 따라 후기 시료에서는 Sulfurs(5종)의 농도가 급격히 증가하여 조사 대상시료 전체농도의 90% 이상을 차지하는 것으로 나타났다.

가축매몰지 인근 지하수 수질은 지하수 이용과 관련하여 많은 관심이 집중되고 있다. 한국 환경부에서는 지하수 수질 감시를 위하여 지하수 수질을 직접 측정하는 방법을 제시하고 있다. 이 방법은 수질분석에 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에 관측지점이 수백개 이상인 경우에는 효율적인 모니터링이 어려울 수 있다. 금회 연구에서는 지하수의 전기 전도도를 매몰지에서의 지하수 수질 지표로 사용하는 방안을 제안하였다. 지하수 수질 수준을 판별하기 위하여 가축 매물지 근방의 장기적인 지하수 수질 측정자료를 통계학적인 방법으로 분석하여 지하수 수질 지표와의 상관관계를 도출하였고, 무선 통신망을 이용한 원격 모니터링 기법을 이용하여 보다 신속하게 지하수 상태를 감시할 수 있는 가능성을 제시하였다.

2010년 11월 경상북도 안동시에서 시작된 구제역으로 경상북도에서는 약 300만 마리의 가축이 매몰 처분되었으며, 매몰된 가축의 사체에서 생성된 침출수가 인근 하천이나 토양, 지하수 등에 침투해 2차 오염을 유발할 위험에 따라 수질 관리에 대한 관심이 높아졌다. 가장 민감한 부분은 식수로 사용하는 지하수의 오염이 매우 우려되나, 매몰지는 대부분 마을 및 지하수 관정과 300m정도 떨어져 있어 지하수 오염 우려는 없는 것으로 보인다. 그러나 침출수의 지하수 오염 및 하천 유입을 방지하기 위해서는 적절한 조치가 필요하여 본 연구에서는 구제역의 확산 방지 및 조기종식을 위하여 본 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 현재 업무에 활용중인 3차원 지리정보시스템을 기반으로 매몰지 정보를 구축하여 매몰지 관리뿐 아니라 주변 환경분석을 통하여 환경오염을 최소화하며, 매몰지의 체계적 관리를 위하여 GIS(Geographic Information System) 분석 기법을 활용한 축산관련정보, 방역정보, 매몰처리 현황 정보를 이용하여 보다 정확한 매몰지 정보 제공으로 효율적이고 체계적인 매몰지의 사후 관리가 가능하리라 기대된다.

Six lab scale reactors were designed having the height of 1/20 scale of real burial site and each reactors contained aleachate collecting system. Cattle and pigs were buried in these reactors, and leachate was collected to determine theconcentration of antibiotics. Leachate samples were collected periodically over a period of 24 weeks along with the trendof temperature and decomposition degree. Sulfachloropyridazine was detected in the initial leachate (4 and 8 weekssamples) from the cattle 1 and cattle 2 reactors, as 56µg/L and 312µg/L respectively and thereafter it was not detectedin leachate (16~24 weeks samples). Most of the antibiotics concentration were detected higher in leachate released inbetween 4~8 weeks. However, sulfadimidine was detected throughout 24 weeks in cattle 1 reactor, with the range of2.2~17.5µg/L. As a result of comparison with different aqueous environment, improper management of carcass burialsites may result in both surface water and groundwater contamination. To protect public health and to prevent/minimizethe negative impacts of contamination by antibiotics, proper environmental monitoring of leachate before and after carcassdisposal is necessary.

전국적으로 구제역 및 AI의 일시적, 대량발생으로 인해 한정된 인원이 여러 개의 매몰지를 설치함에 따라 규정에 맞지 않게 설치, 살아있는 가축을 매몰하거나, 한계이상의 가축사체가 매몰되는 등 급조된 매몰지가 일부 설치되었다. 이에 지하수, 토양, 주변 하천의 오염, 매몰지 붕괴, 악취발생 등 2차 환경오염이 우려되고 있어 가축사체의 유기물 분해 특성, 침출수 처리, 지하수 토양의 환경영향, 악취물질, 병원성 미생물 거동특성 등 신뢰성 있는 자료 확보가 요구되고 있다. 본 연구에서는 축종별, 토성별 파일럿 매몰지 5기를 설치하여 매몰사체에서 발생한 침출수의 배출특성을 알아보았다. 연구를 통해 가축 매몰지 침출수 발생량, 침출수 농도 등에 대한 기초 데이터 확보 및 침출수에 대한 환경 영향을 사전에 예측하는데 활용될 수 있다. 침출수는 매몰지 1번을 제외하고 2 ~ 5번의 경우 매몰지 바닥에 침출수 유공관을 설치하였고, 총 4곳에 설치된 침출수 배출관을 통해 침출수를 샘플링 하였다. 산업내시경을 사용하여 침출수 배출관을 통해 침출수의 발생여부를 관찰하였고, 발생된 침출수는 연동 펌프(Peristaltic pump)를 사용하여 침출수 배출관에서 샘플링 하였다. 매몰지 설치 후 지속적으로 침출수 발생여부를 확인하고 있으며 51주까지 샘플링한 시료의 수는 총 48건으로 14회에 걸쳐 샘플링 하였다. 가축사체 분해의 주요 환경인자인 온도를 2012년 2월부터 1년간 5분 간격으로 모니터링한 결과 5기의 매몰지에서 분해 초기(2월) 사체층 평균온도 9.5 ~ 16.6℃가 복토층 평균온도 8.8 ~ 13.6℃ 보다 높게 나타났다. 점차 시간이 지나 8월에 이르러 사체층의 평균온도는 30.0 ~ 32.4℃, 복토층의 평균온도는 30.4 ~ 35.5℃로 나타났으며 1년이 지난 2013년 2월의 매몰지 평균온도는 사체층이 12.3 ~ 17.1℃, 복토층이 12.0 ~ 21.0℃로 전년도 2월과 비교하여 상대적으로 높은 평균온도를 보였다. 파일럿 매몰지의 온도는 겨울과 여름의 온도변화와 유사한 경향을 보이고 있어 외부 온도 변화에 영향을 받고 있는 것으로 판단된다. 침출수의 지방산분석 결과 시간에 따라 불포화탄화수소(C16:1, C18:1, C18:2, C20:4)의 구성 비율은 줄어들고, 포화탄화수소(C16:0, C18:0, C20:0)의 구성 비율은 증가하였으며 이는 시간이 지남에 따라 지방산은 포화탄화수소 중심(90% 이상)으로 구성되어 지방산을 분석함으로써 매립 시간 경과여부의 정보를 제공할 수 있는 것으로 나타났다.

2000년부터 10년에 걸쳐 국내에서 총 5차례의 구제역이 발발하였다. 특히, 지난 2010년에 발생한 구제역은 전국적으로 약 340만 마리의 가축을 살처분 후 매몰하여 처분하였다. 가축 사체를 매몰하는 경우 매몰 초기에는 매몰지 내 산소를 이용하여 유기물을 분해하는 호기성 분해단계를 거쳐 잔류 산소가 소모된다. 매몰지의 경우 사체의 유기물로 인해 산소의 소모가 급격하게 이루어진다. 자연적 또는 인위적으로 산소를 유입하지 않는 경우 혐기성 상태로 치환되며 장기간 유지한다. 국내의 경우 2010년에 발생한 구제역으로 전국적으로 4,000여개소 이상의 매몰지가 조성되었으며 매몰지의 규모 및 매몰 두수는 지역별로 상이하다. 구제역 긴급행동지침에 따르면 500 m3 규모의 적정 매몰 두수는 돼지 550두로 제시되어 있다. 그러나 매몰지 내 유기물의 경우 일반적으로 고농도로 존재하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서는 혐기성 생분해도 실험인 BMP(Biochemical Methane Potential) assay를 통해 매몰지내 유기물 농도에 따른 생분해도 특성을 평가하였다. 기질은 돈육을 이용하였으며 기질의 농도에 따른 최종 메탄 수율, 최대 메탄 발생율 및 저해 특성을 평가하였다. 또한, 원소분석을 통해 기질의 농도에 따른 생분해도를 평가하였다. 비선형 저해 방정식을 이용하여 기질 농도에 대한 저해 영향을 평가한 결과에 따르면 생분해도 및 최종 메탄 수율에 비해 상대적으로 최대 메탄 발생율이 민감하게 반응한 것으로 나타났다.

This study analyzed concentration and characteristics of hazardous substances in treatment of leachate from carcass burial areas by using high temperature thermal desorption (HTTD). Concentrations of pollutants emitted from HTTD treatment of leachate contaminated soil of carcass burial sites satisfied the emission standards for 11 pollutants from domestic waste incineration facilities. Dioxin concentration was 0.0060 ng I-TEQ/Sm3 and 0.0061 (0.0055-0.0070) ng ITEQ/ Sm3 in the normal operation condition and the experimental condition, respectively, which are much lower than the MSWI Standard of 0.1ng I-TEQ/Sm3. As a result, it was considered that leachate from carcass burial areas could be treated by high temperature thermal desorption (HTTD).