방통대 농학과 농업직 공무원 등 관련 농축산환경학 핵심 요약 정리 7. 가축분뇨 관리 및 이용

 제7장 가축분뇨 관리 및 이용

 

*주요용어 ◾가축분뇨(Animal manure) : 가축이 배설한 분뇨가 소량의 허실된 사료나 먼지, 가축의 털 등과 혼합된 것을 의 미한다. ◾퇴비화(Composting) : 호기 미생물이 유기물질을 안정화된 부엽토 형태로 분해하는 것. ◾혐기소화(Anaerobic digestion) : 산소가 없는 혐기상태에서 미생물에 의해 유기물이 분해되는 일련의 과정을 의 미한다. ◾바이오가스(Biogas) : 메탄과 이산화탄소를 주성분으로 하며 미량의 황화수소와 암모니아 등이 혼합된 가스. ◾가축분뇨 고체연료(Animal manure solid fuel) : 가축분뇨를 분리·건조·성형 등을 거쳐 고체상의 연료로 제조한 것.

1.가축분뇨의 특성
(1)가축분뇨의 정의
·가축분뇨
-학문적 의미 : 가축이 배설한 분뇨+소량의 불순물(사료, 먼지, 가축의 털 등).
-법률적 의미 : 가축이 배설한 분뇨+가축 사육과정에서 사용된 물.
(2)가축분뇨의 가치
·작물의 영양성분 공급원
-가축분뇨의 영양성분 함량

·대체에너지원
-건조 상태 가축분뇨 4kg=가솔린 1.1L, 디젤 1.3L.

 

2.가축분뇨 관리의 필요성
(1)국내 축산업의 변화
·축산물 소비량 증가
-1980년 대비 약 3.8배(2013년 기준) 증가.
·가축 사육두수 증가
-1980년 대비 약 4.1배(2015년 기준) 증가.
·축산농가의 전업화/규모화
-소규모, 경작농가→전업화, 대규모화.
(2)가축분뇨 발생현황
·국내 가축분뇨 발생량 변화
-2016년 기준 연간 4,699만 톤의 분뇨 발생.
-1970년(968만 톤/년) 대비 약 485% 증가.

 

3.가축분뇨 퇴·액비화
(1)가축분뇨 퇴·액비화의 장점
·수질오염 방지효과
-수질오염원으로서의 특징
-고농도 오염물질(BOD 2만 ppm 이상 고농도), 전체 오·폐수 발생량의 0.6%, 오염부하 26%.
-자원으로서의 특징
-양분공급원, 토양개량제(유기물 및 각종 미량물질 다량 함유).
·화학비료 대체효과
-화학비료 대체 : 질소 87%, 인산 54%, 칼리 53%.
-가축분뇨의 화학비료 대체 경제적 가치 : 4,206억 원.
·토양의 물리화학적 특성 개선효과
-토양입단 형성 : 통기성, 보수성, 투수성, 이경성 개선→토양비옥도 향상.
-토양의 양이온치환용량(CEC) 개선 : 보비력 향상.
·토양의 생물학적 특성 개선효과
-토양 중 생물상의 활성 유지 및 증진.
-중소생물, 미생물 다양성 증대, 물질 순환기능 증대, 생물적 완충기능 증대, 유해물질의 분해 및 제어.
(2)가축분뇨 퇴비화기술
·퇴비화의 정의
-호기 미생물이 유기물질을 안정화된 부엽토(humus) 형태로 분해하는 것.
·퇴비화의 원리
-호기 미생물에 의한 유기물 분해.

·퇴비화 영향인자
-함수율 : 60~70%.
-온도 : 저온성(30℃ 이하), 중온성(30~55℃), 고온성(55℃ 이상).
-탄질비 : 20~40(탄소는 에너지원, 질소는 미생물의 체성장에 소비).
-산소농도 : 최소 5% 이상.
-pH : 6.0~7.5.
·퇴비화시스템 유형
-퇴적송풍식, 기계교반식, 윈드로우방법.
(3)가축분뇨 액비화기술
·액비화의 정의
-미생물이 액상분뇨를 분해해 안정화된 액상비료를 생산하는 것.
·액비화의 원리
-호기 미생물에 의한 유기물 분해.

 

4.가축분뇨 에너지화
(1)가축분뇨 혐기소화
·혐기소화의 정의 및 원리
-산소가 없는 혐기상태에서 미생물에 의해 유기물이 분해되는 일련의 과정.

 

·가축분뇨 혐기분해 과정

·가축분뇨 혐기소화의 장점
-환경오염 저감(수질, 토양, 대기 등).
-가축분뇨에서 기인하는 악취 저감.
-대체에너지 생산.
-가축분뇨에 함유된 잡초씨 및 병원성균 저감.
-퇴비화 대비 비효성분 손실이 적음.
-작물 이용 가능한 형태로 양분 전환.
-온실가스 저감(1톤 혐기소화 : 온실가스 206kg 저감).
·바이오가스의 특성
-메탄과 이산화탄소를 주성분으로 하며 미량의 황화수소 및 암모니아 등을 함유하고 있는 가스.
-바이오가스의 에너지가 : 메탄 65%인 Biogas의 에너지 약 6.5kW/m³
·축종별 바이오가스 생산 잠재력

·바이오가스의 활용
-전기 생산, 난방에 이용, 연료로 이용.
·혐기소화 잔존물의 활용
-혐기소화 잔존물 : 혐기소화를 거치고 남은 고형물과 액상물.
-소화잔존물은 양질의 비료원으로 활용 가능.
-병원성미생물 감소, 악취 저감, 작물이 이용 가능한 형태로 영양성분이 전환됨에 따른 비료가치의 상승.
(2)가축분뇨 고체연료화
·가축분뇨 고체연료의 정의 및 기준
-가축분뇨 고체연료 : 가축분뇨를 분리·건조·성형 등을 거쳐 고체상의 연료로 제조한 것.
-가축분뇨 고체연료 기준
-수분 : 20% 이하.
-회분 : 30% 이하(화력발전소 연료의 경우 30% 초과 가능).
-황분 : 2% 이하.

-길이 : 40mm 이하.
-성형제품 : 펠릿으로 제조한 것으로 한정.

 

5.가축분뇨 토양 환원
(1)가축분뇨 비효성분
·가축분뇨 비효성분 이용성
-가축분뇨를 시비한 해에 비효성분 전량이 작물에 이용되지는 않음.
-가축분뇨 내 비효성분은 유기 및 무기 형태로 존재함.
-작물에 의해 이용되기 위해서는 무기 형태로 전환되어야 함.
·작물의 N, P, K 이용
-N : 가축분뇨를 시비한 해에 총 질소의 30~70%만 이용됨.
-유기질소 : 30~50% 정도만 이용됨(이용되지 않은 유기질소는 토양 잔류), 유기질소→NH₄⁺→NO₃⁻(질산화).
-무기질소 : 100% 이용 가능, NH₄⁻N, NO₃⁻N.
-P&K : 적정량 시비 시 80~100% 이용 가능.
(2)토양 환원 방법
·액비 살포시기
-살포시기가 부적절한 경우 : 침출, 휘산, 강우에 의한 손실→환경오염.
·액비 살포
-휘산으로 인한 양분 손실 및 악취 민원을 줄이기 위해 지중살포를 하거나 살포 후 경운을 해주는 것이 바람직함.
·퇴비 살포
-농지에 균일하게 살포해야 함.