대두피 과산화효소 첨가가 Lab-scale 젖소 깔짚우상 악취 및 온실가스 발생에 미치는 영향

The effect of soybean hull peroxidase supplementation on odor and greenhouse gas emissions from lab-scale dairy cattle bedding systems

김동여1, 신진호2, Wardhani Riuh2, 박세윤3, Fufa Abera Jabessa2, 김수현2, 송용우1, 박성준1, 안희권3*

Dongyeo Kim1, Jinho Shin2, Riuh Wardhani2, Seyoon Park3, AberaJabessa Fufa2, Suhyun Kim2, Yongwoo Song1, SeongJun Park1, Heekwon Ahn3*

1충남대학교 축산환경학과, 2충남대학교 낙농학과, 3충남대학교 동물자원과학부

1Dept. of Livestock Environmental Science & Technology, Chungnam National University, Daejeon, Korea

2Dept. of Dairy Science, Chungnam National University, Daejeon, Korea

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

*교신저자: 안희권*(hkahn@cnu.ac.kr)

국내 축산업의 성장에 따라 가축분뇨 및 악취로 인한 사회적 비용과 민원이 증가하고 있으며, 이에 따른 지역사회와 축산농가 간 갈등이 심화되고 있다. 2023년 기준, 국내 가축분뇨 발생량은 약 5,100만 톤에 달하며, 축산 악취민원은 2016년 대비 2022년에 약 113% 증가하였다. 가축분뇨는 부적절하게 관리될 경우, 암모니아(NH3), 황화수소(H2S)와 같은 악취물질뿐만 아니라 메탄(CH4), 아산화질소(N2O) 등의 온실가스를 배출하여 환경 문제를 야기할 수 있다. 또한, 가축의 사육 및 분뇨처리 과정에서 휘발성 지방산(VFA), 페놀, 인돌, 스카톨 등 200여 종 이상의 휘발성 유기화합물(VOC)이 발생하며, 이들은 혐기성 조건에서 분뇨가 미생물에 의해 분해되는 과정에서 생성된다. 국내 젖소 및 한우 사육농가의 대부분은 깔짚 우상을 이용하고 있으나, 깔짚을 적절히 교체하지 않을 경우 우상 내 분뇨 축적으로 인해 악취가 발생될 수 있으며, 개방형 축사의 구조적 특성상 이러한 악취가 외부로 쉽게 확산되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위한 다양한 방법 중 본 연구에서는 식물성 부산물인 대두피에서 유래한 천연 산화효소인 대두피 과산화효소(Soybean Peroxidase, SBP)를 우상에 첨가하는 기술을 평가하였다. SBP는 페놀계 및 아민계 악취물질을 산화·분해하는 기능을 가지며, 친환경적이고 악취 저감시설 설치에 비해 경제적인 악취저감 소재로 활용 가능성이 높다. 선행 연구에 따르면, SBP(2.28kg/m2)와 CaO2(4.2%,w/w)를 혼합하여 돈분뇨 표면에 처리한 결과, 디메틸디설파이드 및 메틸메르캅탄은 36.2-84.7%, p-크레졸은 53.1-89.5%, 스카톨은 63.2-92.5%, NH3는 14.6-67.6%까지 저감되었으며, CH4, CO2, N2O 역시 각각 6.3%, 3.0%, 9.4% 감소하는 경향을 보였다.

이에 본 연구에서는 대두피 과산화효소와 CaO2를 젖소 깔짚 분뇨에 투입하여 악취 및 온실가스 발생 저감률을 실험실 규모의 우상 시스템에서 평가하였다. 본 연구는 대조구와 두 개의 처리구(Treatment1: SBP/CaO2 표면살포, Treatment2: SBP/CaO2 혼합)로 구분하여 각각 3반복으로 실험을 수행하였다. 모든 실험실 규모 우상 시스템에는 젖소분뇨와 톱밥을 혼합하여 투입하였으며, 처리구에는 SBP와 CaO2를 각각 표면살포 및 혼합하는 방식으로 첨가해 주었다. 실험실 규모 우상 시스템의 온도를 28±2℃로 유지하였으며, 시간 경과에 따라 악취(NH3, 황화합물, VFA, VOC)와 온실가스(N2O, CH4, CO2) 발생 특성을 평가하였다. 대두피 과산화효소를 활용한 방식은 젖소 깔짚 우상에서 발생하는 악취를 저감함으로써 악취 민원 완화에 기여할 수 있으며, 기존 설비 기반 악취저감 기술에 비해 농가의 비용 부담을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

*키워드(Keywords): 대두피 과산화효소, CaO2, 악취, 온실가스, 젖소 깔짚우상 시스템

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