가축분 바이오차 첨가가 한우 깔짚우상 악취 및 온실가스 발생에 미치는 영향 평가

Assessment of livestock manure-derived biochar amendment’s impact on odor and greenhouse gas emissions from Hanwoo bedded pack

신진호1, Wardhani Riuh1, 이주미2, 정윤호3, 안희권3*

Jinho Shin1, Riuh Wardhani1, Jumi Lee2, Yunho Jeong3, Heekwon Ahn3*

1충남대학교 낙농학과, 2충남대학교 축산환경학과, 3충남대학교 동물자원과학부

1Dept. of Dairy Science, Chungnam National University, Daejeon, Korea

2Dept. of Livestock Environmental Science & Technology, Chungnam National University, Daejeon, Korea

3Division of Animal and Dairy Science, Chungnam National University, Daejeon, Korea

*교신저자: 안희권(hkahn@cnu.ac.kr)

한우사 깔짚은 적절히 관리되지 못할 경우 한우 사육환경 뿐만 아니라 악취관리 측면에서 어려움이 있을 수 있다. 바이오차를 가축분뇨의 퇴비화 과정 중 첨가하면 영양분 흡착, 미생물 서식 환경 개선 등을 통해 악취 발생을 줄일 수 있으며 온실가스 저감에도 도움이 된다고 알려져 있다. 그러나 깔짚 우상을 대상으로 바이오차의 악취 및 온실가스 저감 효과를 평가한 연구 결과는 전무하다. 따라서 본 연구는 Lab-scale 시스템을 활용하여 가축분뇨를 원료로 생산된 바이오차 3종의 깔짚우상 악취 및 온실가스 저감 효과를 120일 동안 평가하였다.

본 연구에서는 31L 부피의 Lab-scale reactor 12개(실험구별 3회 반복)를 활용하여 한우 깔짚우상을 모사하였다. 대조구는 바이오차 첨가 없이 한우분뇨와 톱밥이 약 4.6:1의 비율로 혼합된 깔짚분뇨 약 8.0kg만 투입하였되었다. 처리구는 깔짚분뇨 약 8.0kg에 TLUD(Top Lit Up Draft) 바이오차 제조기를 이용하여 생산된 우분 바이오차[Treatment–1(CMTLUD)], 축분 건조기(F-COMB: Flexible Counter Flow Multi Baffle)를 통해 생산된 우분 바이오차[Treatment-2(CMF-COMB)] 또는 돈분 바이오차[Treatment-3(SMF-COMB)]를 깔짚분뇨 건조 중량의 10%만큼 각각 투입하였다. Lab-scale reactor는 내부 Headspace 부피(12.8L)에 해당하는 양만큼의 공기가 시간당 1회 치환되었으며, 1~3주 간격으로 깔짚분뇨를 혼합하여 한우 활동에 의한 깔짚분뇨의 뒤섞임을 모사하였다. 바이오차의 악취저감 효과는 Ammonia (NH3), sulfur compounds (H2S, CH4S; MM, C2H6S; DMS, C2H6S2; DMDS), volatile fatty acids, phenol, p-cresol, indole, skatole 발생량을 기준으로 평가하였으며, 온실가스 저감 효과는 N2O와 CH4 발생량을 기준으로 평가하였다.

악취 물질의 누적 발생량을 대조구와 비교한 결과, NH3는 Treatment-2(CMF-COMB)와 Treatment-3(SMF-COMB)에서 각각 13.2%, 32.4% 저감되었다(p<0.05). DMS는 Treatment-1(CMTLUD)와 Treatment-2(CMF-COMB)에서 각각 48.2%(p=0.05122), 47.9%(p=0.05245) 저감되었다. 반면, 온실가스 발생량의 경우 가축분뇨 저장 및 처리 과정 중 바이오차 첨가에 따른 저감 효과가 있다고 알려진 바 있으나, 본 연구에서 누적 CH4 발생량은 Treatment-3(SMF-COMB)에서 대조구대비 87.9% 많이 발생되었다(p<0.05). 누적 N2O 발생량은 통계적 유의성은 없었으나, Treatment-1(CMTLUD)와 Treatment-3(SMF-COMB)에서 대조구대비 각각 12.9%, 11.6% 많이 발생되는 경향을 보였다(p>0.05).

*키워드(Keywords): 가축분 바이오차, 깔짚 우상, 악취, 온실가스

*사사(Acknowledgment):