서 론
재료 및 방법
1. 발효액비 및 여과액비 시료의 수집
2. 시료의 분석
결과 및 고찰
1. 액비 형태별 이화학적 성상 및 비효성분 분석
2. 액비 형태별 중금속 및 병원성미생물 분석
3. 액비 형태별 미량영양소, Bacillus sp. 분석 및 부숙도 평가
결 론
서 론
우리나라 축산업의 성장은 양질의 단백질 등 필수 영양소의 공급이라는 공익적 가치와 함께 축산분야의 전후방 산업을 통해 국가 경제에 크게 기여해 왔다 (Lee et al., 2019). 가축 생산의 필연적 결과인 가축분뇨의 발생은 전통적으로 작물 생산을 위한 귀중한 양분 공급원 및 토양 개량제로서 이용되어 왔으나, 농업 시스템에서 양분 수용 가능량을 고려하지 않은 부적절한 가축분뇨 관리는 농축산업의 지속 가능성에 부정적 영향을 미친다 (Rayne and Aula, 2020). 2020년 기준으로 우리나라의 주요 경제가축 (한우, 젖소, 돼지, 닭)의 총 사육두수는 198,567 천두이며, 가축분뇨 발생량은 50,170 천톤/년으로 산출된다 (Gong et al., 2022). 가축분뇨의 지속적인 증가는 악취, 수질오염, 토양 양분관리 등의 환경적 문제에 직면하여 축산분야에 대한 사회적 갈등이 야기되고 있다. 더욱이 지구온난화 및 기후위기가 시급한 이슈가 되면서 축산업에 대한 규제 강화와 함께 탄소중립형 축산업 실현을 위한 사회적 요구가 증대되는 실정이다. 그동안 우리나라는 가축분뇨의 안정적인 처리와 자원화 촉진을 위해 많은 정책적 노력을 추진해 왔다. 2006년에는 경종과 축산이 연계되는 “가축분뇨를 이용한 자연순환농업” 활성화 정책이 제시되었으며, 2007년에는 돼지분뇨 액비화 위주로 일일 처리 100톤 규모의 가축분뇨 공동자원화시설 설치 사업을 시·군 지역단위로 추진해왔다 (Kim et al., 2013; MAFRA, 2013). 2021년 기준으로 가축분뇨 공동자원화시설은 전국에 86개소가 운영되고 있으며, 축산농가로부터 수거한 가축분뇨를 처리하여 기존의 퇴·액비화 뿐만 아니라 바이오에너지화까지 부분적으로 연계되고 있다 (Lee et al., 2022).
한편, 천혜의 자연경관을 가진 제주도는 세계적으로도 손꼽히는 한국의 대표 관광지이다. 제주의 양돈산업은 관광지, 화산섬, 온화한 기후 등 지역적·환경적 특성과 차별화된 산업구조 내에서 제주지역 축산업의 매우 큰 비중을 차지한다 (Hong et al., 2022). 제주지역의 가축분뇨 액비는 과거부터 오랫동안 중산간 초지의 목초 생산성 향상을 목적으로 이용되었으나, 일부 지역에 가축분뇨 액비의 살포가 집중되면서 지하수 오염 등의 가능성이 지속적으로 제기되어 왔다 (Kim et al., 2019). 2017년 기준 제주지역 돼지 사육두수는 557,703두 (농가수 294호)로, 총 1,038 천톤/년의 양돈분뇨가 발생하고 있다 (Kim et al., 2018a; KEI, 2020). Kim et al. (2018a)에 따르면, 2017년 기준 제주지역 가축분뇨 액비의 살포면적은 7,435 ha, 액비 살포량은 연간 842 천톤이었으며, 액비 살포량의 86.4%인 약 728 천톤이 5개 읍면 (애월읍 221 천톤, 한림읍 138 천톤, 안덕면 129 천톤, 표선면 122 천톤, 구좌읍 118 천톤)에 집중적으로 살포되었다 (Figure 1). 제주지역은 대부분 화산회 토양으로서 공극율이 높으며, 투수성 지형의 경우 지표오염물질이 대수층으로 쉽게 유입될 수 있으므로 가축분뇨 액비의 살포 시에는 각별한 주의가 필요하다 (Kim et al., 2020). 2019년 기준 제주지역 양돈분뇨는 가축분뇨 공동자원화시설 8개소에서 1,630톤/일 (53%), 액비 살포를 대행하는 재활용업체가 960톤/일 (31%), 가축분뇨 공공처리시설 2개소에서 400톤/일 (13%), 에너지화시설 95톤/일 (3%)로 구분되어 처리되고 있다 (Hong et al., 2022). 이처럼 제주지역 공동자원화시설은 가축분뇨의 적정 처리 및 도내 경축순환의 중추적인 역할을 하고 있음에도 불구하고 공동자원화시설에서 생산되는 액비의 품질 조사에 관한 연구는 많지 않은 실정이다.
본 연구에서는 제주지역 가축분뇨 공동자원화시설에서 생산된 액비 형태별 품질 특성을 파악하고자 공동자원화시설 8개소를 대상으로 액비 샘플을 수집하여 비효성분의 조성, 이화학적 성상, 병원성미생물, 중금속 함량, 부숙도 등을 분석하였다. 본 연구에서 사용된 시료는 발효액비와 여과액비인데, 비료공정규격 상 가축분뇨발효액을 “발효액비” (또는 액비)로 지칭하였으며, 발효액비에 대하여 침전 또는 분리막 등을 통해 부유물질을 제거하고 관비 등 점적호스에 막힘이 없이 사용할 수 있는 액비를 “여과액비”라 지칭하였다. 제주지역 가축분뇨 공동자원화시설의 액비화 생산공정은 육지부와 크게 다르지 않다 (Figure 1). 일반적으로 양돈분뇨 수거, 고액분리, 호기성 액비화 시설, 발효액비 생산, 액비 저장조, 액비의 농지 살포 순서로 구성되어 있다. 일부 사업장에서는 호기성 액비화 시설 후단에 분리막 시설 (침지형여과막 시스템, 세라믹여과 시스템 등)을 연계하여 부분적으로 여과액비를 생산하고 한다. 발효액비는 대개 목초지에 살포되고 있으며, 여과액비는 부분적으로 골프장에 살포되고 있다 (Figure 2).
재료 및 방법
1. 발효액비 및 여과액비 시료의 수집
본 연구에서는 제주지역 가축분뇨 공동자원화시설에서 생산되는 형태별 액비 품질 특성을 조사하기 위하여 2022년 6월~10월 동안 제주지역 공동자원화시설 7개소의 발효액비 7점 및 여과액비 4점의 샘플을 수집하였다. 액비 샘플은 비료관리법 상 비료정규격설정 (가축분뇨발효액) 항목으로 규정된 질소 (N)·인산 (P2O5)·칼리 (K2O) 성분 합계량, 중금속 (비소 (As), 카드뮴 (Cd) 수은 (Hg), 납 (Pb), 크롬 (Cr), 구리 (Cu), 니켈 (Ni) 아연 (Zn)), 병원성미생물 (E. coli (O157:H7), Salmonella spp.), 염분 (NaCl), 수분을 분석하였으며, 그 외에도 pH, 전기전도도 (EC), 암모늄태질소 (NH4-N)/질산태질소 (NO3-N) 비, 미량영양소 (석회 (CaO), 고토 (MgO), 붕소 (B2O3), 망간 (MnO), 철 (Fe), 몰리브덴 (Mo) )및 고초균 (Bacillus sp.)를 분석하였다.
2. 시료의 분석
액비 시료의 분석은 「비료의 품질검사방법 및 시료채취기준」을 준수하여 분석하였다. TN, NH4-N, NO3-N은 각각 황산법, 증류법, 데바루다합금법으로 측정하였다. P, K, As, Cd, Pb, Cr, Cu, Ni, Zn, Ca, Mg, Fe, Mo, Mn, B는 마이크로웨이브 (QWave1000, Questron Technologies, USA)로 산 가수분해 후 ICP (Spectro Blue, SPECTRO Analitical Instruments, Germany)로 각각 측정하였으며, Hg는 마이크로웨이브 (QWave1000, Questron Technologies, USA)로 산 가수분해 후 수은분석기 (RA-5, NIC, Japan)를 이용하여 측정하였다. 염분 농도는 ICP (Spectro Blue, SPECTRO Analitical Instruments, Germany) 로 정량한 후 NaCl로 환산하여 계산하였다. 부숙도는 암모니아와 색도을 이용한 기계적 부숙도 측정 방법 (LMQ2000, KSP, Korea)으로 측정하였으며, 병원성미생물인 E. coli (O157:H7), Salmonella spp.은 미생물시험법으로 분석하였다. 그 외 pH와 EC는 각각 수질다항목측정기 (YSI-556MPS, Xylem,USA)를 이용하여 측정하였으며, Bacillus sp.는 희석평판법에 의거하여 3반복으로 접종한 후 평판배지에 형성된 콜로니 중 Bacillus sp.로 확인된 콜로니를 계수하여 1 ㎖ 당 CFU (colony forming unit)로 측정하였다.
결과 및 고찰
1. 액비 형태별 이화학적 성상 및 비효성분 분석
(1) pH, EC, NaCl, 수분의 함량
본 연구에서 조사된 발효액비 및 여과액비의 pH, EC, 수분, NaCl의 함량은 Table 1과 같다. 발효액비의 이화학성상 평균값은 pH 8.12, EC 17.83 mS/cm, NaCl 0.18%, 수분 98.23%로 나타났으며, 여과액비는 pH 7.56, EC 14.65 mS/cm, NaCl 0.17%, 수분 99.16%로 나타났다. 여과액비의 경우 pH는 발효액비 보다 중성에 가까웠으며, EC의 평균값도 비교적 낮았다. 그 외 NaCl은 큰 차이를 나타내지 않았다.
Table 1.
Chemical properties of liquid manure fertilizer and filtered liquid manure fertilizer.
| pH |
EC (mS/cm) |
NaCl (%) |
MC5 (%) | ||
| LF1 (n=7) | Mean | 8.12 | 17.83 | 0.18 | 98.23 |
| Min3 | 6.88 | 12.82 | 0.15 | 97.59 | |
| Max4 | 9.04 | 23.74 | 0.24 | 98.72 | |
| Standard deviation | 0.74 | 3.56 | 0.03 | 0.35 | |
| FLF2 (n=4) | Mean | 7.56 | 14.65 | 0.17 | 99.16 |
| Min | 7.11 | 12.70 | 0.16 | 99.24 | |
| Max | 7.94 | 17.43 | 0.17 | 99.02 | |
| Standard deviation | 0.33 | 1.75 | 0.01 | 0.08 | |
| Official standard of commercial fertilizer | - | - | ≤ 0.3 | ≥ 95 | |
(2) TN, P2O5, K2O의 함량 및 각 성분의 합계량
발효액비 및 여과액비의 TN, P2O5, K2O 및 NPK 합계량 (TN+P2O5+K2O)은 Table 2와 같다. 발효액비의 비료성분 평균값은 TN 0.20%, P2O5 0.09%, K2O 0.28% 및 NPK합계량은 0.58%로 나타났으며, 여과액비는 TN 0.15%, P2O5 0.03%, K2O 0.26% 및 NPK합계량은 0.43%로 나타났다. 여과액비 내 TN과 P2O5 농도는 발효액비에 비해 다소 낮았으나 K2O의 경우는 큰 차이를 나타내지 않았다.
Table 2.
N, P2O5, and K2O properties of liquid manure fertilizer and filtered liquid manure fertilizer.
| N | P2O5 | K2O | N+P+K | ||
| -------------------------------------------------- (%) -------------------------------------------------- | |||||
| LF1 (n=7) | Mean | 0.20 | 0.09 | 0.28 | 0.58 |
| Min3 | 0.12 | 0.05 | 0.21 | 0.38 | |
| Max4 | 0.29 | 0.17 | 0.47 | 0.79 | |
| Standard deviation | 0.06 | 0.04 | 0.08 | 0.11 | |
| FLF2 (n=4) | Mean | 0.15 | 0.03 | 0.26 | 0.43 |
| Min | 0.12 | 0.01 | 0.21 | 0.35 | |
| Max | 0.19 | 0.07 | 0.29 | 0.54 | |
| Standard deviation | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.07 | |
| Official standard of commercial fertilizer | - | - | - | ≥ 0.3 | |
Kang et al. (2017)에 따르면 부숙으로 판정된 가축분뇨 액비 46개를 분석한 결과 TN 847 mg/L, TP 193 mg/L, K 2,557 mg/L로 액비 내 질소와 인은 칼륨에 비해 상대적으로 농도가 낮게 분포하는 특성을 나타낸다고 하였으며, Ahn et al. (2021)이 보고한 가축분뇨 액비 29개 분석 결과에서는 TN 0.22%, TP 0.06%, K 0.33%로 조사되었다. 이는 본 연구의 결과에서도 유사한 경향으로 나타났으며, 비료공정규격 상 가축분뇨발효액 기준인 질소전량+인산전량+칼리전량 성분합계량이 0.3% 이상이 되어야 하는 기준에 대해서도 발효액비 (0.58%) 및 여과액비 (0.43%) 각각 비료공정규격의 기준을 만족하였다.
(3) NH4-N, NO3–N의 함량 및 NH4-N/NO3–N 비
발효액비 및 여과액비의 NH4-N, NO3-N의 함량 및 NH4-N/NO3-N 비은 Table 3과 같다. 발효액비의 NH4-N, NO3-N 평균값은 각각 583 mg/L, 536 mg/L로 나타났으며, NH4-N/NO3-N 비는 1.09로 분석되었다. 여과액비의 NH4-N, NO3-N 평균값은 각각 160 mg/L, 662 mg/L로 나타났으며, NH4-N/NO3-N 비는 0.24로 분석되었다 (Table 3).
Table 3.
NH4-N, NO3-N, and NH4-N/NO3-N ratio properties of liquid manure fertilizer and filtered liquid manure fertilizer.
|
NH4-N (mg/kg) |
NO3-N (mg/kg) |
NH4-N/ NO3-N ratio | ||
|
LF1 (n=7) | Mean | 583 | 536 | 1.09 |
| Min3 | 90 | 127 | 0.14 | |
| Max4 | 1,885 | 1,071 | 14.86 | |
| Standard deviation | 596 | 312 | 4.98 | |
|
FLF2 (n=4) | Mean | 160 | 662 | 0.24 |
| Min | 121 | 484 | 0.18 | |
| Max | 225 | 849 | 0.27 | |
| Standard deviation | 42 | 134 | 0.04 | |
양돈분뇨 내 유기성질소는 호기성 폭기 처리를 통해 약 5~35%가 NH4+-N으로 전환되어 상당량이 암모니아로 휘산되고, 액상 내 pH나 온도 조건 등의 환경이 갖춰지면 질산화세균 (Nitrosomonas 및 Nitrobacter)에 의해 NH4--N→NO2-→NO3-로 질산화 과정을 거치게 된다 (Cheng and Liu, 2001; Westerman and Bicudo, 2002; Vanotti and Hunt, 2000; Ge et al., 2015). 한편, 가축분뇨 퇴비화에서 NH4-N, NO3-N의 함량의 변화 및 NH4-N/NO3 –N 비는 퇴비의 안정성 및 부숙 정도를 추정하는 지표 인자로 이용되기도 하는데, Bernal et al. (1998)은 다양한 유기성폐기물 유래의 퇴비의 NH4-N/NO3–N 비에 대해 0.16 이하를 부숙 (완숙) 평가지표로 도출한 바 있다.
Jeon et al. (2012)의 연구에 따르면 가축분뇨 액비 150개를 분석한 결과 NH4-N, NO3-N 평균 농도는 부숙액비의 경우 각각 517 mg/L, 151 mg/L, 중숙액비는 1,830 mg/L, 82 mg/L, 미숙액비는 2,285 mg/L, 60 mg/L로 조사되었다. 이를 NH4-N/NO3-N 비로 분석하면 부숙액비는 3.42, 중숙액비는 22.32, 미숙액비는 38.08로 부숙액비 일수록 NH4-N/NO3-N 비가 낮아지는 경향을 나타냈다. 부숙액비 46개를 분석한 Kang et al. (2017)의 연구에서는 NH4-N, NO3-N 평균 농도는 각각 317 mg/L, 170mg/L로 나타났으며, 이를 분석하면 NH4-N/NO3–N 비는 1.86인 것을 알 수 있다. Jeon et al. (2012)과 Kang et al. (2017)이 보고한 부숙액비와 본 연구에서 분석된 발효액비와의 비교 시 NH4-N의 농도 (583 mg/L)는 비슷하거나 다소 높았으며, NO3-N 농도 (536 mg/L)는 상대적으로 높았다. 여과액비의 경우 NH4-N의 농도 (160 mg/L)는 낮았으며, NO3-N 농도 (662 mg/L)는 상대적으로 높았다. 또한 NH4-N/NO3-N 비는 발효액비 (1.09) 및 여과액비 (0.24)에서 모두 비교적 낮은 것으로 조사되었다.
2. 액비 형태별 중금속 및 병원성미생물 분석
비료공정규격에서는 가축분뇨발효액 내 중금속의 허용 가능 최대량을 As 5 mg/kg, Cd 0.5 mg/kg, Hg 0.2 mg/kg, Pb 15 mg/kg, Cr 30 mg/kg, Cu 50 mg/kg, Ni 5 mg/kg, Zn 130 mg/kg로 규정하고 있다. 또한 병원성미생물인 E. Coli (O157:H7)와 Salmonella spp.도 검출되지 않아야 한다. 본 연구에서 조사된 발효액비의 중금속 함량 분석 결과 As, Cd, Hg는 각각 불검출, Pb 0.85 mg/kg, Cr 0.01 mg/kg, Cu 15.14 mg/kg, Ni 0.19 mg/kg, Zn 64.08 mg/kg로 측정되었다. 여과액비의 경우는 Pb 0.25 mg/kg, Cu 5.53 mg/kg, Ni 0.47 mg/kg, Zn 0.20 mg/kg로 측정되었으며, As, Cd, Hg, Cr은 각각 불검출로 나타났다 (Table 4).
성장 촉진 등의 목적으로 가축사육에서 사료에 첨가되는 Cu, Zn, As, Mn, Fe 등의 미량원소들은 일부 분뇨로 배출되는데 (Ko and Kim, 2016; Sims and Wolf, 1994), 특히 양돈분뇨 유래 퇴비 내 Cu, Zn의 함량이 비교적 높은 것으로 보고되고 있다 (Ko and Kim, 2016). 가축분뇨 액비 내 중금속 함량 특성을 분석한 몇몇 연구자에 따르면 액비의 Cu는 20.4~27.39 mg/kg, Zn은 79.8~88.56 mg/kg의 함량 분포를 나타내고 있으며 (Ahn et al., 2021; Kang et al., 2017), 본 연구에서 분석된 발효액비의 경우 Cu (15.14 mg/L)와 Zn (64.08 mg/L) 함량은 유사하거나 비교적 낮은 것으로 조사되었다. 또한 여과액비의 Cu, Zn 함량은 발효액비에 비해 각각 약 64%, 99% 저감된 수준으로 나타났으며, 발효액비와 여과액비는 비료공정규격에서 제시하는 중금속 모든 항목에서 허용 기준치 이내인 것으로 조사되었다. 그 외 본 연구의 발효액비 및 여과액비의 모든 샘플에서는 병원성미생물인 E. coli (O157:H7), Salmonella spp.은 검출되지 않았다.
Table 4.
Characteristics of heavy metals contents and detection of pathogenic bacteria in liquid manure fertilizer and filtered liquid manure fertilizer.
| As | Cd | Hg | Pb | Cr | Cu | Ni | Zn |
Pathogenic bacteria6 | ||
| ----------------------------------------- (mg/kg) ----------------------------------------- | ||||||||||
| LF1 (n=7) | Mean | ND5 | ND | ND | 0.85 | 0.01 | 15.14 | 0.19 | 64.08 | ND |
| Min3 | - | - | - | ND | ND | 5.54 | ND | 26.06 | - | |
| Max4 | - | - | - | 1.67 | 0.07 | 28.75 | 1.16 | 109.44 | - | |
| Standard deviation | - | - | - | 0.58 | 0.02 | 6.94 | 0.40 | 26.54 | - | |
| FLF2 (n=4) | Mean | ND | ND | ND | 0.25 | ND | 5.53 | 0.47 | 0.20 | ND |
| Min | - | - | - | ND | - | 4.49 | ND | ND | - | |
| Max | - | - | - | 1.01 | - | 6.79 | 1.88 | 0.79 | - | |
| Standard deviation | - | - | - | 0.44 | - | 0.96 | 0.81 | 0.34 | - | |
| Official standard of commercial fertilizer | ≤ 5 | ≤ 0.5 | ≤ 0.2 | ≤ 15 | ≤ 30 | ≤ 50 | ≤ 5 | ≤ 130 | ND | |
3. 액비 형태별 미량영양소, Bacillus sp. 분석 및 부숙도 평가
식물의 성장을 위해서는 최소한의 미량원소들은 필수적이며, 광합성을 포함하여 식물의 다양한 대사 기능에 영향을 미친다 (Ku et al., 2020). 또한 토양미생물은 작물의 양분공급, 생장촉진, 병해충 방제 등 다양한 작용을 통해 생물의 직간접적인 영향을 미치는데, Bacillus 등은 작물의 생육 증진과 방제에 도움을 주는 세균으로 잘 알려져 있다 (Kim et al., 2018b).
조사대상 액비의 형태별 미량영양소의 함량 및 Bacillus sp.의 특성을 파악하고자 분석한 결과, 발효액비의 미량영양소 평균값은 CaO 929.25 mg/kg, MgO 246.73 mg/kg, B2O3 52.35 mg/kg, MnO 19.52 mg/kg, Fe 100.35 mg/kg, Mo 1.96 mg/kg으로 나타났다. 여과액비의 경우 CaO 146.63 mg/kg, MgO 127.78 mg/kg, B2O3 50.56 mg/kg, MnO 5.97 mg/kg, Fe 32.34 mg/kg, Mo 1.82 mg/kg로 나타났다 (Table 5). Bacillus sp.는 발효액비 7개 샘플에서 1.1×104 ~ 1.2×106 CFU/㎖의 범위로 나타났으나, 여과액비에서는 4개의 샘플 중 1개 샘플만 1.3×102 CFU/㎖로 검출되었고 그 외의 샘플 3개에서는 각각 불검출로 나타났다 (Table 6).
한편, 액비의 기계적부숙도측정방법은 액비샘플링, 색도분석, 가스분석 (NH3, H2S), 통계처리, 분류모델링 적용한 후 항목별 점수를 합산하여 부숙 정도에 따라 부숙 (완숙), 중숙, 미숙의 등급으로 액비의 부숙 여부를 신속하게 측정한다 (Jeon et al., 2012). 본 연구에서는 기계적부숙도측정방법을 이용하여 발효액비와 여과액비의 부숙도를 평가하였으며, 그 결과 발효액비와 여과액비 모든 샘플에서 “부숙”으로 판정되었다 (Table 5).
Table 5.
Micronutrients contents properties and maturity degree of liquid manure fertilizer and filtered liquid manure fertilizer.
| CaO | MgO | B2O3 | MnO | Fe | Mo | Maturity5 | ||
| ----------------------------------------- (mg/kg) ----------------------------------------- | ||||||||
| LF1 (n=7) | Mean | 929.25 | 246.73 | 52.35 | 19.52 | 100.35 | 1.96 | Mature |
| Min3 | 493.68 | 88.77 | 47.82 | 11.18 | 69.07 | 1.49 | - | |
| Max4 | 1,247.18 | 654.00 | 60.44 | 26.47 | 137.50 | 3.17 | - | |
| Standard deviation | 284.66 | 194.21 | 4.73 | 5.75 | 25.01 | 0.55 | - | |
| FLF2 (n=4) | Mean | 146.63 | 127.78 | 50.56 | 5.97 | 32.34 | 1.82 | Mature |
| Min | 113.77 | 47.36 | 45.27 | 5.32 | 27.07 | 1.48 | - | |
| Max | 181.74 | 331.10 | 54.03 | 6.60 | 36.26 | 2.38 | - | |
| Standard deviation | 29.47 | 118.20 | 3.66 | 0.48 | 3.84 | 0.34 | - | |
| Official standard of commercial fertilizer | - | - | - | - | - | - | Mature | |
Table 6.
Characteristics of Bacillus sp. population in liquid manure fertilizer and filtered liquid manure fertilizer.
| LF1 (n=7) | ||||||||
| Bacillus sp. (CFU/㎖) | Sample-1 | Sample-2 | Sample-3 | Sample-4 | Sample-5 | Sample-6 | Sample-7 | |
| 1.2×106 | 7.0×104 | 4.2×104 | 6.7×104 | 6.8×104 | 1.1×104 | 2.0×105 | ||
| FLF2 (n=4) | ||||||||
| Bacillus sp. (CFU/㎖) | Sample-8 | Sample-9 | Sample-10 | Sample-11 | ||||
| ND | ND | 1.3×102 | ND | |||||
결 론
본 연구에서는 제주지역 가축분뇨 공동자원화시설에서 생산된 액비 형태별 품질 특성을 파악하고자 공동자원화시설 8개소를 대상으로 발효액비 (n=7) 및 여과액비 (n=4)를 수집하여 비효성분의 조성, 이화학적 성상, 병원성미생물, 중금속 함량, 부숙도 등을 분석하였으며, 분석 결과의 요약은 다음과 같다.
1.발효액비의 이화학성상 평균값은 pH 8.12, EC 17.83 mS/cm, NaCl 0.18%, 수분 98.23%로 나타났으며, 여과액비는 pH 7.56, EC 14.65 mS/cm, NaCl 0.17%, 수분 99.16%로 나타났다.
2.발효액비의 비료성분 평균값은 TN 0.20%, P2O5 0.09%, K2O 0.28% 및 NPK합계량은 0.58%로 나타났으며, 여과액비는 TN 0.15%, P2O5 0.03%, K2O 0.26% 및 NPK합계량은 0.43%로 나타났다. 발효액비와 여과액비 내 질소와 인은 칼륨에 비해 상대적으로 농도가 낮게 분포하는 특성을 나타냈으며, 비료공정규격 상 가축분뇨발효액 기준인 “질소전량+인산전량+칼리전량 성분합계량을 0.3% 이상” 기준에 만족하였다.
3.부숙액비 일수록 NH4-N/NO3-N 비는 낮아지는 경향을 나타내는데, 발효액비의 NH4-N, NO3-N 평균값은 각각 583 mg/L, 536 mg/L로 나타났으며, NH4-N/NO3-N 비는 1.09로 분석되었다. 여과액비의 경우 NH4-N, NO3-N 평균값은 각각 160 mg/L, 662 mg/L로 나타났으며, NH4-N/NO3-N 비는 0.24로 분석되었다.
4.발효액비의 중금속 함량은 As, Cd, Hg는 각각 불검출, Pb 0.85 mg/kg, Cr 0.01 mg/kg, Cu 15.14 mg/kg, Ni 0.19 mg/kg, Zn 64.08 mg/kg로 측정되었다. 여과액비의 경우는 Pb 0.25 mg/kg, Cu 5.53 mg/kg, Ni 0.47 mg/kg, Zn 0.20 mg/kg로 측정되었으며, As, Cd, Hg, Cr은 각각 불검출로 나타났다. 여과액비의 Cu, Zn 함량은 발효액비에 비해 각각 약 64%, 99% 저감된 농도 수준의 특징을 나타냈다. 발효액비와 여과액비는 비료공정규격에서 제시하는 중금속 모든 항목에서 허용 기준치 이내였으며, 병원성미생물인 E. coli (O157:H7), Salmonella spp.도 검출되지 않았다.
5.발효액비의 미량영양소 평균값은 CaO 929.25 mg/kg, MgO 246.73 mg/kg, B2O3 52.35 mg/kg, MnO 19.52 mg/kg, Fe 100.35 mg/kg, Mo 1.96 mg/kg으로 나타났다. 여과액비의 경우 CaO 146.63 mg/kg, MgO 127.78 mg/kg, B2O3 50.56 mg/kg, MnO 5.97 mg/kg, Fe 32.34 mg/kg, Mo 1.82 mg/kg로 나타났다.
6.Bacillus sp.는 발효액비 7개 샘플에서 1.1×104~1.2×106 CFU/㎖의 범위로 나타났으나, 여과액비에서는 4개의 샘플 중 1개 샘플에서만 1.3×102 CFU/㎖로 분석되었다.
7.기계적부숙도측정방법을 이용하여 발효액비와 여과액비의 부숙도를 평가한 결과 모든 샘플에서 “부숙”으로 판정되었다.
본 연구 결과 제주지역 가축분뇨 공동자원화에서 생산되는 발효액비와 여과액비의 품질은 비료공정규격 기준에 모두 만족하는 것으로 평가되었으며, 미량영양소나 Bacillus sp.와 같은 유용 미생물도 풍부한 것으로 조사되었다. 최근 가축분뇨 액비화 관련 처리기술 수준이 높아짐에 따라 액비의 생산 품질도 고도화되고 있다. 따라서 다양한 형태의 액비가 광범위한 농업 현장에서 연중 활용되기 위해서는 액비 형태별·작물별 시범사업이나 품질 인증에 대한 정책·제도적 개선 연구 등이 연속성을 가지고 이루어질 필요가 있다.
