왕겨 바이오차 첨가가 젖소 깔짚우상에서의 악취와 온실가스 발생 저감에 미치는 영향

Evaluation of rice husk biochar addition in mitigating odor and greenhouse gas emissions from dairy cattle bedded pack.

신진호1, 김동여2, Wardhani Riuh1, 송용우2, 이주미2, 이태구2, Fufa Abera Jabessa3, 안희권4*

Jinho Shin1, Dongyeo Kim2, Riuh Wardhani1, Yongwoo Song2, Jumi Lee2, Taegu Lee2,

Abera Jabessa Fufa3, Heekwon Ahn4*

1충남대학교 낙농학과, 2충남대학교 축산환경학과, 3충남대학교 낙농식품 및 생명과학과,

4충남대학교 동물자원과학부

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

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

3Dept. of Dairy food and Biotechnology, Chungnam National University, Daejeon, Korea

4Division of Animal and Dairy Science, Chungnam National University, Daejeon, Korea

*교신저자: 안희권(hkahn@cnu.ac.kr)

2022년 농림축산식품부 「농림어업조사 결과」에 따르면, 국내 한육우 사육농가의 85%는 깔짚을 이용하여 분뇨를 수거하고 있다. 한우는 개방형 또는 부분 개방형 한우사에서 주로 사육되고 있으므로, 깔짚이 적절히 관리되지 않을 경우 사육환경뿐만 아니라 악취관리 측면에서 어려움이 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 왕겨 바이오차의 악취 및 온실가스 저감 효과를 평가한 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구는 Pilot-scale 시스템을 활용하여 왕겨 바이오차 첨가가 젖소 깔짚우상 악취 및 온실가스 발생에 미치는 영향을 35일간 평가하였다.

본 연구에서는 100L 부피의 Pilot-scale reactor를 활용(실험구별 3회 반복)하여 젖소 깔짚우상을 모사하였다. 젖소분뇨는 착유우사 내 분뇨 저장조에서 채취하였다. 젖소분뇨와 톱밥은 적정 가축사육기준과 젖소분뇨 배출원단위, 젖소 깔짚우상 적정 깔짚 높이를 고려하여 깔짚교체 후 5주가 경과된 시점을 기준으로 혼합되었다. Reactor에 투입될 대조구와 처리구 젖소분뇨와 톱밥은 한꺼번에 혼합되었으며, 왕겨 바이오차는 처리구 혼합물 건조 무게의 10%만큼 혼합된 후 투입되었다. 악취 및 온실가스 발생량은 US EPA에서 제시한 Emission isolation flux chamber (recovery rate: 108.5-110.3%)를 이용해 채취된 시료의 농도와 포집량을 기준으로 평가하였다. 바이오차의 악취저감 효과는 Ammonia (NH3), sulfur compounds (H2S, CH4S; MM, C2H6S; DMS, C2H6S2; DMDS), volatile fatty acids (acetic acid, propionic acid, isobutyric acid, butyric acid, isovaleric acid, valeric acid), phenol, p-cresol, indole, skatole의 발생량을 기준으로 평가하였으며, 온실가스 저감 효과는 Nitrous oxdie (N2O)와 Methane (CH4) 발생량을 기준으로 평가하였다.

악취물질 중 NH3 발생량은 대조구 227±12μg/m2/kg‧TS, 처리구 160±8μg/m2/kg‧TS으로 처리구에서 약 30% 저감되었다(p<0.05). Sulfur compound 발생량은 대조구 49±11ng/m2/kg‧TS, 처리구 29±3ng/m2/kg‧TS으로 약 41% 저감되었다(p<0.05). 또한 Total volatile fatty acid는 대조구 0.7±0.0μg/m2/kg‧TS, 처리구 0.6±0.0μg/m2/kg‧TS으로 처리구에서 약 12% 저감된 것으로 나타났다(p<0.05). n-butanol 농도를 악취강도대조군으로 이용하였을 때, 본 연구의 악취강도 수준은 대조구 17.8±1.1ppm, 처리구 13.1±1.1ppm으로, 대조구대비 처리구에서 약 18% 저감되었다(p<0.05). 온실가스의 경우 CH4 발생량 저감효과는 없었으며, N2O 발생량은 대조구 12.9±0.6μg/m2/kg‧TS, 처리구 8.9±1.3μg/m2/kg‧TS으로 처리구에서 약 31% 저감된 것으로 나타났다(p<0.05).

*키워드(Keywords): 왕겨 바이오차, 젖소분뇨, 악취, 온실가스, 깔짚우상

*사사(Acknowledgment): 본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 축산현안대응산업화기술개발사업의 지원을 받아 연구되었음(RS-2021-IP321088).