한우 깔짚우사에 왕겨 바이오차 적용이 악취 및 온실가스 저감에 미치는 영향

Field study of rice husk biochar for odor and greenhouse gas mitigation in a Hanwoo breeding barn

신진호1, Fufa Abera Jabessa2, 박성준3, 송용우3, Wardhani Riuh2, 박세윤4, 안희권2*

Jinho Shin1, Abera Jabessa Fufa2, Seongjun Park3, Yongwoo Song3, Riuh Wardhani2, Seyoon Park4, Heekwon Ahn2*

1충남대학교 농업과학연구소, 2충남대학교 낙농학과, 3충남대학교 축산환경특성화대학원, 4충남대학교 동물자원과학부

1Institute of Agricultural Science, Chungnam National University, Daejeon, Republic of Korea

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

3Dept. of Livestock Environmental Science & Technology, Chungnam National University, Daejeon, Republic of Korea

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

*교신저자: 안희권(hkahn@cnu.ac.kr)

2023년 기준 국내 가축분뇨 발생량 약 5,004만 톤 중 한육우 분뇨가 약 33%를 차지한다(환경부 2025). 한육우 사육농가의 약 89%는 깔짚을 이용하여 분뇨를 수거하며(통계청 2025), 농림축산식품부에 따르면 한육우 사육농가의 약 68%는 깔짚을 3개월 이상 사용하고 있다. 국내 우사는 대부분 개방형 시설로, 깔짚이 적절히 관리되지 않을 경우 발생된 악취는 쉽게 확산될 수 있다. 따라서 한육우 깔짚 우상에 직접 적용 가능한 악취 저감 방안이 필요하다. 바이오차를 가축분뇨의 퇴비화 과정 중 첨가하면 악취물질 흡착, 미생물 서식 환경 개선 등을 통해 악취 발생을 줄일 수 있으며 온실가스 저감에도 도움이 된다고 알려져 있다. 그러나 깔짚 우사를 대상으로 현장 규모에서 바이오차의 악취 및 온실가스 저감 효과를 평가한 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구는 바이오차의 깔짚우사 악취 및 온실가스 저감 효과를 현장규모에서 68일 동안 평가하였다.

본 연구에서는 54두 규모의 한우 번식우사를 대상으로 왕겨 바이오차의 악취 및 온실가스 저감효과를 평가하였다. 왕겨 바이오차는 Top Lit Up Draft시스템으로 왕겨를 550℃에서 5시간 열분해하여 생산되었다. 깔짚 우상을 동일한 면적의 두 구역으로 나눈 후, 분뇨 발생량이 많은 사료조 인근에 왕겨 바이오차를 깔짚 분뇨 고형물 함량 기준 약 X%(w/w)만큼 첨가하였다. 우상 악취 및 온실가스 발생량은 US EPA에서 제시한 Emission isolation flux chamber(recovery rate: 108.5-110.3%)를 이용해 채취된 시료의 농도와 포집량을 기준으로 평가하였으며, 우사 내부와 부지경계선에서의 악취 및 온실가스 수준도 비교하였다. 바이오차의 악취저감 효과는 Ammonia(NH3), sulfur compounds(H2S, CH4S, C2H6S, C2H6S2), volatile fatty acids(acetic acid, propionic acid, isobutyric acid, butyric acid, isovaleric acid, valeric acid), phenol, p-cresol, indole, skatole과 복합악취 수준을 기준으로 평가하였다. 온실가스 저감 효과는 Nitrous oxdie(N2O)와 Methane(CH4)을 기준으로 평가하였다.

측정된 개별 악취물질 중 우상 NH3 발생량에서만 저감효과가 나타났다. 바이오차 첨가 전 대조구 NH3 발생량은 10.7±1.8mg/m2, 바이오차 첨가 후인 처리구 NH3 발생량은 8.1±0.3mg/m2로 처리구에서 약 24.8% 저감되었다(p<0.05). 또한, Olfactometer로 측정한 우상 복합악취는 중앙값을 기준으로 했을 때 대조구 207, 처리구 24 수준으로, 처리구에서 약 88.4% 저감된 것으로 나타났다(p<0.05). 또한 우사 내부와 부지경계 복합악취 중앙값 수준은 대조구 62, 36, 처리구 17로, 통계적 유의성은 없었으나 복합악취가 우사 내부와 부지경계선에서 각각 72.2%, 51.5% 저감된 것으로 나타났다. 반면 바이오차 첨가에 따른 온실가스 저감효과는 없었다(p>0.05). 이를 통해 바이오차가 한육우 깔짚우상에서 악취 저감에 활용될 수 있는 가능성을 확인하였으며, 향후 경제성 평가와 바이오차가 첨가된 깔짚분뇨의 퇴비화 과정 중 악취와 온실가스 배출 특성에 미치는 영향도 검토할 필요가 있다.

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

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