Korean Journal of
Veterinary Service

축산농가에서 발생하는 심각한 악취는 농가를 기피시설로 여기게 되는 가장 큰 원인이다. 이러한 악취는 인근의 거주자들에게도 피해를 주지만, 농가 내에서 실제로 생활하는 동물에게도 큰 스트레스로 면역력 저하, 만성 질병 감염 등으로 생산성의 저하까지 영향을 준다는 다수의 연구가 보고되고 있다(Almuhanna 등, 2011; Naseem과 Annie, 2018). 이를 개선하기 위해 국내에서는 축산악취개선사업과 연계하여 농가의 악취 원인에 맞는 악취저감시설(안개분무, 액비 순환시설 등), 가축 분뇨처리 시설(퇴비사, 액비 저장조, 정화처리시설) 등을 지원해 줌으로써 이를 개선하고자 하고 있다. 또한 최근에는 친환경적인 방법으로 미생물을 이용한 악취 절감에 대한 관심이 늘어나고 있는 추세이다. 이런 관심 속에서 토탄(peat)가 친환경적인 깔개로 주목받고 있다. 토탄(peat)이란 부패되고 있는 나무, 관목, 이끼나 퇴적물과 미생물들이 섞여 있는 혼합물로, 전체적으로 수분을 많아 진흙과 유사하다. 이러한 토탄은 농업, 정수, 하수처리 등 다양한 곳에서 이용되며, 최근에는 음식물 쓰레기처리 및 분변 처리를 위한 퇴비화 연구가 이루어지고 있다(Choung 과 Ahn, 1994; He 등, 2020). 이를 깔개로 사용하면 대중적으로 사용되는 깔개인 왕겨, 톱밥과 비교하여 수분흡수율이 뛰어나고, pH가 약 4.0 정도로 산성을 띄기에 암모니아 발생을 유발하는 박테리아를 효과적으로 억제하기에 악취 제거에 더 효과적이다. 토탄을 통해 퇴비화를 촉진시켜 악취를 제거하는 과정에는 미생물, 미네랄, 흡착제 등 다양한 요소들이 관여되어 있으며(Zhu 등, 2021), 실제 하수처리 시 악취 제거를 위해 미생물 활성 토탄을 이용해 본 연구보고가 존재한다(Choung과 Ahn, 1994). 본 연구진은 기존의 토탄에서 유익미생물을 활성화시키고, 미네랄을 첨가한 악취 절감에 최적화된 토탄을 연구 및 개발하였으며, 기존에 이용하던 왕겨, 톱밥, 토탄과 악취절감 효과의 차이를 알아보고자 하였다.

Healtha Peat (미생물 활성 토탄) 제조

토탄(peat)는 동유럽의 Certificate for Responsibly Produced Peat (PPP)를 받은 업체에서 pH 4.0 이하의 제품을 구매하여 정제하였다. 정제된 토탄에 외 종합 미생물 분체를 투입하고, 교반기로 300 rpm의 속도로 1차 교반을 실시하였다. 1차 교반 후 쌀겨분, 망간 및 칼륨 외 미네랄(Dooson Chemical Co., Korea)을 투입하고 300 rpm의 속도로 2차 교반을 실시하였다. 각 과정은 솔레노이드 밸브를 사용하여 중앙 컨트롤 박스에서 수분율을 70% 이내로 조절하였다. 생산된 헬사피트(Healtha Peat, 미생물 활성 토탄)은 포장하여 25℃에 보관해 두고 실험에 사용하였다.

실험군의 구성

실험실적 악취도 평가에는 경기도 포천군 군내면 소재의 육계사에서 채취한 축분 시료에 ① 왕겨(rice husk, RH), ② 톱밥(saw dust, SD), ③ 토탄(peat, P), ④ 헬사피트(Healtha Peat, HP), ⑤ 헬사피트 50%+왕겨 50% (HP+RH), ⑥ 헬사피트 50%+톱밥 50% (HP+SD)를 각각 체적 기준 1/2 첨가하고 교반하여 총 6개의 실험군을 구성하였다. 대조군 농장과의 비교평가에서는 A 농장(밀폐형), B 농장(밀폐형), C 농장(개방형), 실험농장(밀폐형)으로 총 3개의 대조군과 1개의 실험군으로 구성하였다. A 농장, B 농장, C 농장은 각 수원대, 안산시, 시흥시의 농장이며, 일반적인 왕겨를 깔개로 사용하는 육계사이다. 실험군의 경우 경기도 포천시 군내면 소재의 약 5만수의 육계를 사육하는 육계사로 헬사피트(미생물 활성 토탄)을 깔개로 사용하였다. 4개의 농장 모두 동일한 육계 전기ㆍ중기ㆍ후기 사료(조단백 18∼20%, 조지방 2∼5%, 조회분 8%, 조섬유 6%, 대사에너지 2,800∼3,000 kcal/kg 구성)를 급여하였다.

실험실적 악취도 저감 효과 및 부숙화 평가

6개의 실험군에 대한 악취도 평가는 휴대용 가스 디텍터(Tiger2000, ENTRON Co., Seoul, Korea)를 사용하였으며, NH₃, H₂S, CH₄S로 3항목에 대해 측정을 실시하였다. 25℃의 온도에서 교반 직후, 1개월 후, 2개월 후, 3개월 후로 총 4회 측정을 실시하였으며, 4인의 연구진이 시료의 이름을 가리고 악취도를 0∼4의 점수를 기준으로 관능검사를 실시하였다.

부숙화에 대한 평가는 육안적인 평가와 현미경을 통한 미생물 관찰을 실시하였으며, 농업기술실용화 재단에 샘플을 발송하여 콤백법(CoMMe-100)을 통하여 부속도를 평가하였다.

야외 농장 악취도 저감 효과 평가

A, B, C 농장은 환경 평가 자료(Assessment of Odor Characterization and Odor Unit from Livestock Facilities by animals) 수치를 이용하였으며, 시험농장에서는 (주)한국종합공해시험연구소에 의뢰하여 수치를 평가하였으며, 헬사피트 적용 전후의 폐사율, 출하일, 28일령의 평균 체중, 악취도를 측정하여 비교하였다. 또한 시험농장에 대해 지정악취물질 22종 검사를 (주)한국종합공해시험연구소에 의뢰하여 축분장과 부지 경계의 악취도를 평가하였다.

실험실적 악취도 저감 효과 평가

축분 시료와 각 시료들의 교반 직후 악취가스 3종의 양은 Table 1과 같았다. 축분 시료(NS)는 환경 기준치인 1 ppm 이하를 넘어서 100 ppm 이상의 NH₃ 수치를 보였으며, 관능검사 시 구토를 유발하는 수준의 악취도를 보였다. HP 군과 HP+RH 군은 NH₃ 수치 0으로 매우 유의적인 감소를 보였으며, P 군과 HP+SD 군 역시 유의적인 감소를 보여주었다. RH 군과 SD 군은 비교적 악취 저감효과가 뛰어나지 못했다.

Table 1 . Laboratory odor reduction effect evaluation immediately after stirring.

	NS*	RH†	SD‡	P§	HP//	HP+RH**	HP+SD***
NH3	100↑	42.5	15.2	0.4	0	0	0.9
H2S	-	-	-	-	-	-	-
CH4S	-	-	-	-	-	-	-
Sensory test	4	4	3	1	0	0	2

*Group mix nothing. ^†Group mix rice husk. ^‡Group mix saw dust. ^§Group mix peat. ^//Group mix Healtha Peat. **Group mix Healtha Peat 50%+rice husk 50%. ***Group mix Healtha Peat 50%+saw dust 50%..

악취도 저감 효과 지속능 평가

3개월간의 악취가스 3종의 양에 대한 변화는 Table 2와 Table 3과 같았고, 교반 직후부터 3개월간의 악취도(NH₃)의 변화는 Fig. 1과 같았다. HP 군과 HP+RH 군의 경우 3개월간 거의 악취가 나지 않는 상태의 유의미한 악취 제거 효과 지속성을 보여주었다. HP+RH 군의 경우 악취가스 수치는 0이나, 관능검사시 약간 특유의 냄새를 보였다. P 군, SD 군, HP+SD 군의 경우 중간 정도의 악취가 발생하였으나, 어느 정도의 악취 제거 효과 지속성을 보여주었다. RH 군의 경우 교반 직후에서 1개월이 지난 후 오히려 악취가스 수치가 2배 이상으로 상승한 모습을 보여주며 악취 제거 효과 지속성이 매우 떨어짐을 보여주었다.

Table 2 . Durability evaluation of odor reduction after stirring.

	NS*	RH†				SD‡				P§
		1M	2M	3M		1M	2M	3M		1M	2M	3M
NH3	100↑	85	92	90		13.3	13	13		3.7	4.3	4.0
H2S	-	-	-	-		-	-	-		-	-	-
CH4S	-	-	-	-		-	-	-		-	-	-
Sensory test	4	4	4	4		3	2	2		2	2	2

*Group mix nothing. ^†Group mix rice husk. ^‡Group mix saw dust. ^§Group mix peat..

Table 3 . Durability evaluation of odor reduction after stirring.

	NS*	HP//				HP+RH**				HP+SD***
		1M	2M	3M		1M	2M	3M		1M	2M	3M
NH3	100↑	0	0	0		0	0	0		5.6	5.5	5.2
H2S	-	-	-	-		-	-	-		-	-	-
CH4S	-	-	-	-		-	-	-		-	-	-
Sensory test	4	0	0	0		0	1	1		2	2	2

*Group mix nothing. ^//Group mix Healtha Peat. **Group mix Healtha Peat 50%+rice husk 50%. ***Group mix Healtha Peat 50%+saw dust 50%..

Figure 1. Comparison of changes in NH₃ level over 3 months. RH, Group mix rice husk; SD, Group mix saw dust; P, Group mix peat; HP, Group mix Healtha Peat; HP+RH, Group mix Healtha Peat 50%+rice husk 50%; HP+SD, Group mix Healtha Peat 50%+saw dust 50%.

1개월 후 부숙도의 변화

1개월 후 시료들의 외관상 변화는 Fig. 2와 같았다. HP 군과 HP+RH 군에서 부숙화가 충분히 진행되고 있는 것을 확인 가능하였다.

Figure 2. Comparison of fertility after 1 month. (A) Group RH, (B) Group SD, (C) Group P, (D) Group HP, (E) Group HP+RH, (F) Group HP+SD RH, Group mix rice husk; SD, Group mix saw dust; P, Group mix peat; HP, Group mix Healtha Peat; HP+RH, Group mix Healtha Peat 50%+rice husk 50%; HP+SD, Group mix Healtha Peat 50%+saw dust 50%.

야외 농장 악취도 저감 효과 평가

대조군 농장과 실험군 농장의 악취가스 양의 차이는 Table 4과 같았다. A, B, C 농장 모두 어느 정도의 악취를 보여주는 반면에 헬사피트를 사용한 실험군 농장에서는 악취가스가 검출되지 않았다. 헬사피트 적용 전후의 악취도, 폐사율, 출하일, 평균 체중의 차이는 Table 5과 같았다. 악취도는 30 ppm에서 0∼3 ppm으로 증감율 90% 이상의 유의미한 감소를 보여주었고, 폐사율 역시 4%에서 1%로 75%의 유의미한 감소를 보여주었다. 평균 체중이 1.53 kg에서 1.8 kg으로 약 18%의 상승을 보여주었고, 체중이 증가함에 따라 출하일도 31일에서 28일로 10% 감소하는 모습을 보여주었다. 이러한 수치는 사육 계절 및 입추 된 병아리 환경에 따라 변동이 가능하며, 실험에 의한 평균 결과치를 서술하였다. 지정악취물질 22종에 대한 측정 결과는 Table 6과 같으며, 축분장과 부지경계선 모두 어떠한 악취물질도 검출되지 않았다.

Table 4 . Comparison of odor gas production between farms.

	NH3	H2S	CH4S	CH3SSCH3
Farm A (closed)	3.3	ND	11.9	-
Farm B (closed)	25.0	11.9	10.7	13.2
Farm C (opened)	15.0	11.7	12.5	8.1
Experimental farm (closed)	-	-	-	-

Table 5 . Comparison of productivity before and after application of Healtha Peat in farm.

	Before	After	Rate of change (%)	Note
Odor (NH3) (ppm)	30	0∼3	90↓
Mortality (%)	4	1	75↓
Shipping date (day)	31	28	10↓
weight (kg)	1.53	1.8	18↑	28 days old

Table 6 . Evaluation of 22 types of designated odor substances in the experimental farm.

	Criteria		Compost center	Site boundary
	Industry	Etc
NH3	2	1	-	-
H2S	0.06	0.02	-	-
CH4S	0.004	0.002	-	-
C2H6S	0.05	0.01	-	-
C2H6S2	0.03	0.009	-	-
C2H4O	0.1	0.05	-	-
Propionic aldehyde	0.1	0.05	-	-
Butyl aldehyde	0.1	0.029	-	-
n-Butyraldehyde	0.02	0.009	-	-
i-Valeraldehyde	0.006	0.003	-	-
Trimethylamine	0.02	0.005	-	-
Styrene	0.8	0.4	-	-
Toluene	30	10	-	-
Xylene	2	1	-	-
Methyl ethyl ketone	35	13	-	-
Methyl isobutyl ketone	3	1	-	-
Butyl acetate	4	1	-	-
i-Butyl alcohol	4.0	0.9	-	-
Propanoic acid	0.07	0.03	-	-
n-Butyric acid	0.002	0.001	-	-
n-Valeric acid	0.002	0.0009	-	-
i-Valeric acid	0.004	0.001	-	-

본 연구는 악취 제거에 효과적이라 알려진 토탄에 유익미생물을 활성화시키고, 미네랄을 첨가한 미생물 활성 토탄을 제작하고, 실험실적으로 축분 시료와 섞었을 때 기존 깔개와의 악취저감효과와 이에 대한 지속능을 비교해 보았다. 나아가, 실제 농장에 적용시켜봄으로써 악취도, 가축의 상태를 관찰하여 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 실험실적 결과를 보았을 때, 기존의 깔개들 중 토탄이 비교적 높은 악취 저감도를 가지고 있으나, 시간이 지날수록 계분의 부패와 더불어 악취가 발생하는 모습을 보였다. 그렇기에 토탄 단 1가지의 재료만으로는 지속적으로 악취를 저감시키기에는 어려움이 있어 보인다. 헬사피트 100% 사용 시 매우 높은 악취 저감도와 지속능을 보여주는데, 이는 토탄 내의 유익 미생물 및 첨가된 미네랄 성분으로 인한 즉각적인 소멸 능력으로 보인다. 또한 교반 1개월 후 부숙화가 90% 이상 진행되었고, 2개월 후에는 100% 부숙화가 이루어졌기에 이러한 장점은 악취를 빠르게 저감시키고, 퇴비화를 진행시켜 주변 악취 제거에 매우 효율적이라고 사료된다. 왕겨를 단독으로 사용하였을 경우에는 악취에 대한 저감효과를 기대하기 힘들고, 오히려 1개월 후 악취가 더 심해지는 현상이 발생하였지만, 왕겨 50%와 헬사피트 50%를 혼합하여 사용 시 높은 악취 저감도와 지속능을 보여주었다. 이는 왕겨가 뭉치지 않고 공간을 만드는 역할을 하여 산소 공급률이 높아져 부숙에 도움을 준 것으로 생각된다. 왕겨와 헬사피트를 섞어 사용할 경우, 장기간 적용 시에 효과가 조금 떨어질 수도 있기에 매월 일정량 보충을 해주면 더욱 장기적으로 사용할 수 있을 것이라 생각된다. 농장에서 적용해 보았을 때, 육계의 평균 체중 증가와 출하일 감소로 인하여 사료비가 절감되며, 폐사율을 낮추어 폐사로 인한 손실을 줄일 수 있을 것이라 생각된다. 또한 다양한 축종에서 토탄을 깔개로 사용할 경우 호흡기 질병이나 발의 건강에 긍정적인 영향을 미친다는 보고(Kaukonen 등, 2017)가 있으며, 추가적인 연구를 통해 이번 실험에서 적용된 육계 외에 소, 말, 돼지 등의 다양한 축종에도 적용 가능할 수 있을 것이다.

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.