서 론

축산업은 동물성 단백질을 공급하는 중요한 산업이지만 최근 탄소 배출, 가축분뇨의 처리 문제 및 축산냄새 등의 다양한 문제점의 원인으로 지목되고 있다. 국내에서는 도시가 확장함에 따라 축산 농가와의 거리 감소로 인해 축산 악취 민원이 매우 빠르게 증가하고 있으며 (Choi and Lee, 2015; Ha and Kim, 2015), 전체 악취 민원 중 축산악취가 차지하는 비중을 30% 이상으로 보고하고 있다 (Min et al., 2019).

악취는 사람이나 동물의 후각을 자극해 혐오감과 불쾌함을 주는 냄새로 다양한 자극성이 있는 물질에서 기인한다 (MALODOR PREVENTION ACT, 2019). 주요 악취물질로는 암모니아, 황화합물, 질소화합물, 휘발성 지방산, 페놀류, 인돌류 등으로 구분할 수 있으며, 환경부에서 악취물질을 22종으로 지정하여 관리하고 있다 (Ministry of Environment, 2012). 국내 악취물질 발생에 대한 평가 및 규제는 지정악취와 함께 공기희석관능법을 통한 복합악취 희석배수를 통해서 평가하고 있다. 현행 기준으로 농장의 부지경계를 기준으로 하여 10배 이상을 초과할 경우 벌금 또는 범칙금을 부과하고 있다.

국내 한우 및 젖소의 우사는 운동장 형태로 동물의 안락성을 확보하기 위해서 톱밥이나 왕겨를 이용하는 깔짚 우사가 다수이다. 대부분의 깔짚 우사는 환기가 용이하도록 개방되어 있고 깔짚과 가축분뇨가 혼합되어 배출되는 형태로 되어있다. 개방되어 있는 우사의 특성에 따라 우사의 악취를 제어하는 것은 매우 어렵고, 적용 가능한 악취 저감 기술이 제한적이다. 따라서, 혼합되는 깔짚이 매우 중요한 역할을 할 수 있다.

커피는 석유에 이어 세계에서 2번째로 많이 거래되는 무역품이다 (Machado et al., 2012). 국내에서 매일 300톤의 커피 가루가 소비되고 있고, 매달 7만 톤 이상의 커피 부산물이 폐기 되고 있으며, 매년 12만톤 가량의 인스턴트 커피찌꺼기가 발생하고 있다 (Choi et al., 2018). 국내에서 발생하는 커피찌꺼기는 식물성 잔재 폐기물 (폐기물관리법 내 51-17-29)로 분류되며, 대부분이 폐기되고 있고 매우 적은양이 재활용되고 있다. 이러한 이유로, 커피찌꺼기를 재활용하기 위해 사료화, 벽돌의 원료, 방향제 원료 및 고체연료 원료 등으로 활용하는 다양한 연구가 수행되었다 (McNutt, 2019). 국내에서 하루에 폐기되는 커피찌꺼기의 양과 재활용률을 볼 때, 커피찌꺼기의 재활용 활성화는 환경 및 경제적 측면에서 충분한 가치를 가질 것으로 사료된다. 최근 많은 양의 커피찌꺼기를 반추동물의 사료로 이용하는 사업이 시도되고 있으나, 이는 원두 커피찌꺼기를 대상으로 하며, 인스턴트 커피찌꺼기는 처리할 수 있는 효율적인 방법은 부족한 실정이다.

국내에서 발생하는 인스턴트 커피찌꺼기는 고온, 고압 및 산성 환경에서 커피를 추출 후 배출된다. 고온, 고압의 환경에서 커피의 영양물질은 복합체인 멜라노이딘이라는 물질로 변하며, 이렇게 발생한 복합체는 매우 낮은 단백질 분해율을 나타낸다 (Choi et al., 2019). 또한, 인스턴트 커피찌꺼기는 산성 물질을 활용하여 커피를 추출한 후 배출되기 때문에 4~6가량의 낮은 pH를 보인다 (Seo et al., 2015; Choi et al., 2018). 가축분뇨에서 발생하는 암모니아 또는 아산화질소와 같은 악취물질은 단백질 유래이며, 인스턴트 커피 찌꺼기는 매우 낮은 단백질 소화율을 보이기 때문에 깔짚 원료로 충분히 사용 가능할 것으로 사료된다. 낮은 pH는 가축분뇨에서 유래하는 질소 유래 및 다양한 악취물질 저감에 효과적으로 작용할 것으로 사료된다 (Strik et al., 2006). 그러나, 인스턴트 커피찌꺼기가 우분의 악취 저감에 미치는 영향에 대한 연구는 수행된 바가 없다.

따라서, 본 연구는 버려지는 인스턴트 커피찌꺼기를 가축용 깔짚으로 재활용하기 위하여 깔짚 우사에서 악취 발생에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행하였다.

재료 및 방법

1. 인스턴트 커피찌꺼기 및 한우분

본 연구에서 사용한 인스턴트 커피찌꺼기는 매일유업 커피음료 공장 발생한 커피찌꺼기를 폐기물 처리업체를 통해 수거하여 실험에 사용하였다 (Figure 1 및 Table 1). 한우 농가에서 현장 실험에 이용한 커피찌꺼기는 당일 발생된 커피찌꺼기를 대량으로 수거하여 이용하였다.

실험에 이용한 한우분은 정읍 서우목장의 비육사 가축분뇨를 수집하여 이용하였으며, 실험실 규모 연구 전까지 -20°C에 냉동보관 하였다.

2. 시험설계

인스터트 커피찌꺼기가 톱밥 깔짚 우사 내 악취 발생에 미치는 영향을 알아보기 위해서 실험실 규모 연구를 진행한 후 한우사 현장 실험을 수행하였다. 두 연구에서 사용한 깔짚은 현장에서 가장 많이 이용하는 톱밥 (건물, 89.67±1.08%; 겉보기등급, 109.6±3.75 kg/m³)을 사용하였다. 인스턴트 커피찌꺼기 혼합시 한우분뇨에서 발생하는 수분흡수율, 보수력 및 악취에 미치는 영향을 알아보기 위하여 처리구로 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합비율을 0, 25, 50, 75 및 100%로 하여 3반복으로 건국대학교 동물자원과학과 공동실험실 내에서 7일간 실험을 수행하였다 (Figure 1). 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합비율이 증가함에 따라 수분흡수율 및 보수력에 미치는 영향을 알아보기 위해 동일한 처리구의 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 톱밥 1.0 kg DM에 가수하여 최대한 흡수 가능한 수분함량 측정하여 계산하였다. 인스턴트 커피찌꺼기 혼합이 한우분에서 발생하는 악취에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행한 실험은 4.0 L polyethylene 밀폐용기 (가로 × 세로 × 높이 cm, 26.0 × 18.6 × 12.8 cm)에 커피찌꺼기 혼합 톱밥 1.0 kg DM과 우분 200 g (Wet basis)을 투입하여 연구를 수행하였다. 인스턴트 커피찌꺼기와 깔짚이 혼합된 깔짚은 실험시작시 1회 투입 후 추가 투입은 실시하지 않았다. 인스턴트 커피찌꺼기 혼합이 한우분에서 발생하는 악취에 미치는 영향을 알아보기 위해서 밀폐용기 측면 상단에 에어벨브 (튜브 내경 1.0 mm, 나사 외경 13.08 mm)를 장착하여 악취물질이 포함된 기체를 포집하여 악취에 대한 측정을 실시하였다. 실험실 내 실험은 0, 7 및 30일에 기체 샘플을 채취하였다. 우사의 환경과 유사하게 유지하기 위해서 샘플링을 실시하지 않는 동안에는 밀폐용기를 개방해 두었으며, 기체 포집을 위해서 밀폐 직후 악취에 대한 측정을 실시하고 밀폐 후 10분 뒤에 악취물질을 추가로 실시하였다.

인스턴트 커피찌꺼기 혼합시 한우분에서 발생하는 악취에 미치는 영향을 알아보기 위하여 처리구로 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합비율을 0, 25, 50 및 75%로 하여 처리구당 3 반복으로 상주시 소재 한우농장 (우길농장; 위도, 36.467376; 경도, 128.048347) 내 비육사에서 30일간 실험을 수행하였다. 한우의 단위면적당 사육두수는 두당 7.5 m²/두이며, 한우는 볏집과 배합사료를 하루 2회 무제한 급여하였으며, 물은 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다. 투입된 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 깔짚은 무게를 측정하고 크레인을 사용하여 톤백 상태로 1차 투입 후 스키드로더와 수작업을 통해 평탄화 작업을 실시하였다. 깔짚의 두께는 축사표준설계도를 참고하여 초기 투입두께를 최소 5 cm 이상으로 하였으며, 인스턴트 커피찌끼기의 혼합에 따라 겉보기 등급이 낮아지기 때문에 동일하게 우방당 300 kg DM의 깔짚을 투입하였다. 실험기간 동안 인스턴트 커피찌꺼기-톱밥 혼합 깔짚은 초기 1회 투입 후 추가 투입은 실시하지 않았다. 인스턴트 커피찌꺼기 혼합시 한우분뇨에서 발생하는 악취에 미치는 영향을 알아보기 위하여 우사를 교반 후 분뇨를 포집하여 함수율 및 일반성분분석을 실시하였으며, 복합악취희석배수를 측정하기 위해서 교반 후 우분 깔짚 혼합물을 평탄화하여 Modified Flux chamber 방법 (Rosenfeld et al., 2001)을 이용하여 악취 기체를 포집하였다. 샘플링은 인스턴트 커피찌꺼기 깔짚 투입 후 0, 7 및 30일에 실시하였으며, 복합악취의 측정은 정확도를 위해서 24시간 이내에 분석을 수행하였다.

Figure 1.

A picture of the mixture of the spent instant coffee ground and sawdust inner the polyethylene box equipped with an air valve. (a), Total treatments; (b) 100% spent instant coffee ground; (c), 75% spent instant coffee ground; (d), 50% spent instant coffee ground; (e) 25% spent instant coffee ground; (f), only sawdust (0% spent instant coffee ground).

3. 조사항목 및 방법

(1) 일반성분분석 및 pH

시료는 AOAC (2005)의 일반 성분분석 방법에 따라 건물 (DM, dry matter; AOAC official method 930.15), 조회분 (Ash; AOAC official method 930.15), 조단백질 (CP, crude protein; AOAC official methods 930.15 and 990.03), 조지방 (EE, ether extract; AOAC official methods 930.15 and 2003.05), 중성세제불용성 섬유소 (NDF, neutral detergent fiber; AOAC official method 942.05) 및 산성제제불용성 섬유소 (ADF, acid detergent fiber; AOAC official methods 930.15 and 973.18)을 분석하였다. 산성세제불용성 섬유소를 분석 후 남은 잔여물을 이용하여 조단백질 (AOAC official methods 930.15 and 990.03)을 측정한 후 6.25로 나누어 산성세제불용성질소 (ADIN, acid detergent insoluble nitrogen)을 계산하였다. pH는 glass electrode pH meter (Orion Dualster-F, Thermo fisher scientific, Waltham, USA)를 이용하여 측정하였다. 고형분의 경우 Thermo fisher scientific 측정 가이드라인에 따라 3점 측정법을 사용하여 측정 후 평균값을 이용하였다.

(2) 겉보기 등급, 수분흡수력 및 보수력

보수력은 초기 샘플 (Wet basis)을 비커에 넣은 후 물을 넣고 1~2일 소킹 후 여과지에 하루동안 증발이 되지 않는 거른 후 건조 전/후 무게 차이를 이용하여 계산하였다 (Ahn et al., 2008). 겉보기 등급은 Ahn et al. (2008)의 방법을 이용하여 측정을 실시하였다.

(3) 악취강도 및 복합악취희석배수

악취 강도 (Odor intensity)는 휴대용 악취 측정기 (SKY2000-M4, Locus Airtech, Suwon, South Korea)를 사용하여 측정하였다. 가스 측정에 사용된 고무 연결관은 일정한 길이로 하여 매번 측정시 마다 교체하였다. 본 연구에서 이용한 악취 강도는 휴대용 악취 측정기를 통해서 측정한 암모니아와 황화수소를 바탕으로 모델링하여 도출된 수치이다. 0~7일의 실험 기간동안 매일 측정한 악취강도 값을 바탕으로 도출된 추정식의 면적을 정적분으로 계산하여 7일간 발생한 악취물질의 강도의 합을 계산하였다.

복합악취의 측정은 Transitional Measures concerning Official Methods to Test Malodor (2019)에 따라 공기희석관능법을 이용하여 측정하였다. 공기희석관능법에 의한 복합악취의 분석은 5인 이상의 판정요원을 선별한 후 악취강도 인식시험 및 판정요원테스트에 합격한 판정요원을 통해서 실시하였다. 악취강도의 인식시험은 악취단계 (1~5도)에 따라 노르말부탄올 (n-Butanol, CAS No. 71-36-3, 순도 99.5%이상)을 희석한 후 냄새를 인식시켜 이를 구분할 수 있는지 평가한다. 무취는 무취공기제조장치 (OA-301A, Top trading ENG, Seoul, South Korea)를 이용하여 만든 무취 가스를 이용하여 기준으로 활용한다. 악취의 판정도는 총 6단계로 구분되며 Table 3에 나타내었다. 시료의 복합악취는 미리 제조된 3 L 용량의 무취공기희석용 냄새주머니에 가스 타이트 실린지 (S15-53-216, SHSigma, Suwon, South Korea)를 이용하여 각 희석배수에 적합한 시료를 주입하고 판정을 실시하였다. 판정은 시료의 냄새를 인식시키고 5분간 휴식한 후 다시 실시하였으며, 희석배수는 각각 10, 30, 100, 300, 1,000, 3,000, 10,000, 30,000 및 100,000배로 구성하였다. 희석배수의 계산은 최소값과 최대값을 제하고 나머지 판정요원의 최종 희석배수를 기하평균을 취하여 결과를 얻어 사용하였다.

4. 통계분석

온도, 건조시간 및 수분조절제의 효과에 대한 통계분석은 SAS 9.4 (2013, release. 9.4version, SAS inc., Cary, NC, USA)의 PROC MIXED procedure를 이용하였다. 모델 모형은,

모델에서 μ는 평균값, T_i는 인스턴트 커피찌꺼기 혼합효과 및 E_ji는 실험오차를 나타낸다. 모델의 고정 변수는 인스턴트 커피찌꺼기 혼합비율이며, 임의 변수는 고려하지 않았다. 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합 비율에 따른 결과를 비교하기 위하여 CONTRAST 옵션을 이용하여 직교다항비교 (orthogonal polynomial contrast) 및 repeated measurement를 수행하였고 (Littell et al., 1998), 유의성은 P < 0.05 수준에서 검정하였다. 제시된 모든 평균은 최소자승평균 (least square means)을 사용하였다.

결과 및 고찰

1. 실험실 규모 시험

(1) 수분 및 보수력

톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 비율에 따른 수분흡수율 및 보수력을 Figure 2에 나타내었다. 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합량이 증가함에 따라 수분흡수율은 선형적으로 감소하였으며, 보수력의 경우 위로볼록한 이차곡선의 모양으로 감소했다 (Figure 2). 인스턴트 커피찌꺼기가 갖는 보수력은 약 86% 가량으로 나타났고 (Table 1과 Figure 1), 인스턴트 커피찌꺼기를 50%까지 혼합했을 때 보수력에서 큰 차이를 나타내지 않았다. 인스턴트 커피찌기는 대략 65% 내외의 수분함량으로 배출된다 (Choi et al., 2018). 인스턴트 커피찌꺼기가 배출될 때 갖는 수분함량이 높기 때문에 보수력에 도달할 수 있는 수분흡수율에 차이가 낮아져 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합비율이 증가할수록 수분흡수율은 낮아지는 것으로 사료된다. 깔짚의 초기 수분함량이 너무 높으면 바닥재로 사용할 때 수분 흡수 가능량이 낮아 바닥재로서의 가치가 낮다. 따라서, 인스턴트 커피찌꺼기를 많은 양을 우사에 투입하면 바닥재 수분조절 측면에서 단점이 있을 것으로 사료된다.

Figure 2.

Change of moisture absorption and water holding capacity by spent instant coffee ground percentage compared with sawdust. ○, Moisture absorption ability (y=-0.5533×x+88.963,r2=0.9912,p<0.001); ×, Water holding capacity (y=-0.0008×x2+0.489×x+86.404,r2=0.9645,p=0.001).

(2) 악취강도

톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 비율에 따른 악취강도 변화를 Table 2에 나타내었다. 우분이 투입된 깔짚의 0일째 악취강도는 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합비율이 증가할수록 선형적으로 낮게 나타났고 (p < 0.001), 우분과 톱밥 혼합물의 7일째 악취강도는 25%에서 가장 낮게 나타났으며 (p = 0.016), 시간이 지남에 따라 자연스럽게 발생하는 악취강도는 약해졌다. 우분과 깔짚이 혼합된 박스를 밀폐 후 10분이 경과한 뒤에 측정한 악취강도는 초기와 유사하게 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합비율이 증가할수록 선형적으로 낮게 나타났고 (p < 0.001), 우분과 톱밥 혼합물의 7일째 악취강도는 인스턴트 커피찌꺼기의 비율이 증가함에 따라 2차적으로 증가했다 (p = 0.015). 실험기간 동안 발생한 초기 악취강도의 총합은 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기의 혼합비율이 증가할수록 선형적으로 낮게 나타났고 (p = 0.001), 우분과 깔짚이 혼합된 박스를 밀폐 후 10분이 경과한 뒤 측정한 실험 기간동안 악취강도의 합은 아래로 볼록한 2차곡선의 형태를 나타냈고 (p = 0.002), 인스턴트 커피찌꺼기25% 처리구에서 가장낮게 나타났다 (p < 0.05). 우분과 깔짚이 혼합된 박스의 10분간 발생한 악취강도 합의 차이는 인스턴트 커피찌꺼기 25% 처리구에서 가장낮게 나타났다 (p < 0.05). 본 연구에서 사용된 인스턴트 커피끼꺼기는 pH가 4.83±0.11로 매우 낮으며 (Table 1), 이전 연구에서도 인스턴트 커피찌꺼기의 pH를 5.57~6.59로 보고하고 있다 (Seo et al., 2015; Choi et al., 2018). 가축분뇨에서 심각한 악취물질을 만들어내는 미생물은 Clostridium 균이 많으며, 이는 pH 6.5~7.0과 30~37°C의 온도에서 최적의 성장성을 나타낸다 (Zhu, 2000). 또한, 이러한 심각한 악취물질을 생산하는 미생물은 pH가 낮은 상태에서 성장에 저해가 발생한다. 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기의 비율이 증가하면 우사 내 깔짚의 pH가 빠르게 낮아지며 이러한 효과로 초기에 발생하는 악취강도가 낮게 나타난 것으로 사료된다. 또한, 낮은 pH는 분뇨에서 발생하는 암모니아의 발생을 줄이는데 매우 효과적이며 (Strik et al., 2006), 낮은 pH의 영향으로 초기 악취 강도 값이 인스턴트 커피찌꺼기의 함량이 증가함에 따라 선형적으로 감소한 것으로 사료된다. 특히, 우분, 인스턴트 커피찌꺼기 및 톱밥을 혼합해 배치 후 밀폐하여 10분뒤 측정한 악취강도 결과에서 인스턴트 커피찌꺼기의 함량이 증가함에 따라 낮게 나타났다. 그러나, 시간이 지남에 따라 악취강도는 유사한 수준으로 낮아지는 것으로 나타났다. 이는 발생한 가축분뇨가 충분히 분해되어 악취물질이 공기중으로 비산되어 표면에서 발생하는 악취물질이 낮아진 결과로 여겨진다. 본 연구에서 사용한 전자식 악취측정장치는 암모니아와 황화수소 센서를 활용하여 악취강도를 모델링하여 그 수치를 제시해준다. 따라서, 가축분뇨에서 발생하는 암모니아와 황화수소의 수치에 따라 악취강도가 결정된다. 암모니아는 물에 매우 쉽게 녹을 수 있는 악취물질이며, 본 연구에서 사용한 인스턴트 커피찌꺼기는 높은 수분함량을 가지고 있기 때문에 많이 혼합할수록 깔짚의 수분함량을 높인다. 이러한 이유로 초기 악취강도의 결과는 깔짚의 수분함량 차이가 영향을 복합적으로 미쳤을 것으로 사료된다. 또한, 본 연구의 악취강도가 각 시간대에 발생하는 암모니아와 황화수소의 발생량을 통해 모델링하였기 때문에 시간별 악취강도의 추정식을 정적분을 통해서 면적을 계산할 경우 실험 기간동안 발생한 악취물질을 계산할 수 있다. 이렇게 계산된 악취강도의 합을 비교해보면 인스턴트 커피찌꺼기 25% 처리구에서 15.85로 가장 낮은 값을 나타냈고, 인스턴트 커피찌꺼기의 혼함량이 50%보다 많은 처리구에서 악취강도 값이 0% 처리구와 차이가 나지 않았다. 인스턴트 커피찌꺼기 50, 75 및 100% 처리구의 수분함량은 각각 41.93, 53.16 및 64.47로 높은 편이며, 가축분뇨의 수분이 혼합되면 이보다 높아지고 수분함량이 높아질수록 시간이 지남에 따라 혐기화로 인해 다양한 악취물질이 추가로 생성될 여지가 높아진다 (D’Imporzano et al., 2008). 그리고, 실험의 환경이 높이가 12.8 cm로 높은 PE박스 내 깔짚은 공기가 잘 통하지 않는 상태가 유도될 수 있으며, 우분의 혐기화를 촉진했을 가능성이 있다. 이러한 이유로, 인스턴트 커피찌꺼기를 50% 이상 포함한 실험실 규모 연구에서는 인스턴트 커피찌꺼기의 악취저감 효과가 낮게 나타난 것으로 사료된다.

2. 현장규모(우사) 시험

(1) 분뇨의 화학성분

톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 비율에 따른 우사 내 분뇨의 화학성분 변화를 Table 3에 나타내었다. 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 비율이 증가함에 따라 초기 깔짚의 조단백질과 조지방함량이 유의적으로 증가하였으며 (p = 0.002), 조섬유와 유기물 함량은 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 모든 처리구에서 0일에서 30일까지 시간이 지남에 따라 조단백, 조지방, 조섬유 및 유기물의 함량이 유의적으로 감소하는 결과를 나타냈다 (p < 0.01). 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 비율과 시간의 효과 사이에 상호작용은 유의적인 차이를 나타내지 않았다.

(2) 복합악취 희석배수

톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 비율에 따른 우사 내 분뇨의 복합악취희석배수 변화를 Table 4에 나타내었다. 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 비율 75% 처리구에서 가장 높은 복합악취희석배수를 나타냈으며 (p = 0.002), 0%와 25% 처리구간에는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 30일째 복합악취희석배수는 톱밥 대비 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 비율 25% 처리구에서 가장 결과를 보였고, 50% 처리구가 다음으로 낮게 나타났으며, 0% 처리구와 75% 처리구간에는 유의적인 차이가 나타나지 않았다 (p < 0.001). 인스턴트 커피찌꺼기가 혼합되지 않은 0% 처리구는 시간이 지남에 따라 복합악취희석배수가 높아지는 결과를 나타냈고, 25% 처리구는 증가했다 감소하는 결과를 보였으며, 50%와 75% 처리구는 시간이 지남에 따라 복합악취희석배수가 감소하는 결과를 나타냈다 (p = 0.001).

인스턴트 커피찌꺼기는 10% 가량의 조단백질과 조지방을 포함하고 있으며 (Choi et al., 2019), 그 중 조단백질의 대부분은 고온 고압추출로 인해 멜라노이딘 중함체로 변하여 반추동물에서 분해가 되지 않는 특성이 있다 (AFZ, 2011). 본 연구에서도 화학적 성분을 분석 결과에서 인스턴트 커피찌꺼기의 함량이 증가함에 따라 단백질과 지방의 함량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 인스턴트 커피찌꺼기 내의 단백질 함량의 변화량은 유의적으로 처리구간에 차이가 나타나지 않았고 (Table 3; p = 0.319), 깔짚으로써 단백질 유래 악취물질을 증가시키는 원인으로 작용하지는 않을 것으로 사료된다. 다만, 지방의 경우 인스턴트 커피찌꺼기의 함량이 증가함에 따라 지방함량은 증가하였고, 30일째 지방함량에 유의적인 차이가 나타나지 않은 것으로 보아 인스턴트 커피찌꺼기 내의 지방이 미생물의 영양원으로 사용된 것으로 사료된다. 한우사 내에 인스턴트 커피찌꺼기가 함유된 깔짚을 도포하여 30일간 악취물질의 변화를 측정한 실험에서 실험실 규모로 평가한 결과와 유사한 결과를 나타냈다. 그러나, 실험실 규모에서 평가한 연구와 다른점은 커피찌꺼기를 50% 포함한 처리구에서 시간이 지남에 따라 깔짚과 우분 혼합물의 표면에서 발생한 악취물질의 복합악취희석배수가 인스턴트 커피찌꺼기가 포함되지 않은 깔짚 처리구 (0% 처리구)의 복합악취 희석배수보다 유의적으로 낮게 나타났고, 인스턴트 커피찌꺼기를 함유한 처리구에서 모두 시간이 지남에 따라 깔짚과 우분 혼합물의 표면에서 발생한 악취물질의 복합악취희석배수가 감소하는 결과를 나타냈다는 점이다. 인스턴트 커피찌꺼기가 혼합된 깔짚의 0일째 샘플의 복합악취는 커피찌꺼기 함량이 높을수록 높게 나타났는데, 복합악취 희석배수의 평가가 화학적인 수치로 평가하는 것이 아니라 무취가스 대비 맡을 수 있는 냄새의 정도를 나타내기 때문에 인스턴트 커피찌꺼기의 증가가 다양한 냄새 물질의 증가 요인으로 작용한 것으로 사료된다. 커피찌꺼기에서는 다양한 휘발성 냄새물질을 배출하며 (Sampaio et al., 2013), 이러한 냄새 물질은 관능 평가에서 악취로 평가될 여지가 있다. 따라서, 인스턴트 커피찌꺼기 혼합 깔짚의 초기 복합악취희석배수는 이러한 영향을 받았을 것으로 추측된다. 실험실 규모의 평가에서 50% 이상의 커피찌꺼기 함유는 깔짚의 수분 함량을 높이고 혐기화를 촉진해 악취물질의 증가를 야기할 수 있는 가능성을 보였다. 그러나, 현장에서 수행한 연구에서는 높은 커피찌꺼기의 함량에도 불구하고 인스턴트 커피찌꺼기 50% 이상 처리구에서 초기 복합악취희석배수 대비 시간이 지남에 따라 점차 감소하는 결과를 보인 것은 한우사의 환경이 지속적으로 공기가 통하는 개방우사이며, 지속적으로 팬을 활용해 바닥에 바람을 공급하여 혐기화를 늦추고 건조한 환경을 유지하기 위한 환경의 차이가 영향을 미친 것으로 사료된다. 다른 연구에서 커피찌꺼기를 바닥재료 활용할 경우 다양한 악취물질이 감소되는 연구결과를 보고하였고 (Kim et al., 2021), 최근 국내에서도 커피찌꺼기를 혼합하여 퇴비화 및 바닥 깔짚으로활용하고자 하는 시도가 늘어나고 있다. 또한, 현장에서 연구를 수행하는 동안 농가주와 연구원은 인스턴트 커피찌꺼기를 혼합한 깔짚을 사용할 경우 우사 주변에서 기분좋은 커피향이 2주간 지속적으로 감지된다는 의견을 제시하였다. 따라서, 적절하게 인스턴트 커피찌꺼기를 활용한다면 깔짚을 이용하는 반추가축 사육농가에서는 악취발생을 저감하는 보조제로서 충분한 가치를 갖는 것으로 사료되며, 우사 바닥의 관리를 고려하여 톱밥 대비 25~50%를 혼합하는 것이 좋을 것으로 사료된다.

결 론

본 연구에서 25~50%의 인스턴트 커피찌꺼기를 함유한 톱밥을 반추가축의 우사 바닥에 깔짚으로 사용할 경우 우사 내에서 발생하는 악취저감에 충분히 기여할 수 있을 것으로 사료된다.