KR101982274B1 - 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 친환경 톱밥 발효돈사의 바닥 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 친환경 톱밥 발효돈사의 바닥 구조에 관한 것으로, 본 발명의 친환경 축사 바닥은 유용 미생물의 혼합물을 담체화하여 제조한 깔짚재 및 상기 깔짚재에 함유된 호기성 미생물의 증식을 위해 통기를 위한 덕트 골을 포함하여, 상기 덕트 골을 통해 깔집재에 산소를 공급함으로써, 깔짚재에 함유된 유용 미생물의 증식이 잘 이루어지게 한다. 또한, 본 발명의 친환경 축사 바닥 구조는 유용 미생물에 의해 축산 분뇨가 발효되면서 자연 분해되어 별도의 축분 처리 시설이 불필요하며, 축산 분뇨로부터 발생되는 암모니아 및 트리메틸아민을 효과적으로 제거할 수 있어 산업적으로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
Description
본 발명은 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 친환경 톱밥 발효돈사의 바닥 구조에 관한 것이다.
근래 일반적인 축산 돈사 바닥은 고밀도 사육 시스템에 맞춰져 슬러리 돈사의 피트를 시멘트로 하여 콘크리트 타설로 포장되어 있는데, 사육 밀도를 높이고 대량 사육방법에 치우치게 되어 돈사 내 악취 문제, 바이러스성(예컨대 구제역) 또는 세균성 전염병의 문제, 생육 저하 문제, 폐사 문제, 환경 악화 등의 문제로 인해 안전한 먹거리에 위협이 가해지고 생육이 저조하며 안전한 사육을 할 수 없는 지경에 이르렀다.
이런 환경을 완전히 개선하기 위한 친환경적인 방법으로, 본 발명은 무창돈사(windowless)에서 톱밥 및 깔짚재를 바닥에 30~80센티 높이로 깔고 그 위에 가축을 사육하면, 분뇨가 깔짚재와 뒤섞이면서 담채화된 유용 미생물과 혼합되어져 발효가 이루어지고, 발효에 의해 분뇨가 자연소멸되어 바닥 깔짚을 교환하지 않고 돈사 사육 환경을 개선시키며, 동시에 축산 분뇨로부터 발생하는 악취를 제거하여 돼지, 한우, 닭 또는 염소 등의 각종 가축을 친환경적으로 사육할 수 있는 기술을 말한다. 장기적으로는 바람직하게는 축사 바닥에 콘크리트 타설시 골을 파고 공기소통이 이루어질 수 있도록 하여 공기를 주입하고 바닥 깔짚재에 산소를 통과시키면서 유용 미생물이 호기성 발효에 의해 증식을 빠르게 유도하는 기술도 포함된다. 또한, 발효돈사 상부에는 안개분사시설을 설치하여 수분 조절이 가능하여 환경을 개선하고 수분에 의한 미생물 활성을 조절하여 유용 미생물이 빠른 속도로 증식하도록 여건을 맞추는 장치도 포함한다. 또한, 음용수로 공급하는 물 라인에 급수조절 장치나 음수 투약기를 통해서 유용 미생물 또는 미네랄 및 천연물을 첨가하여 돼지 분뇨에서 냄새가 나지 않도록 하며 육질 개선 효과로 맛을 개선시킬 수도 있다.
한편, 한국등록특허 제10-0622437호의 "축사용 항균성 바닥재"에는 가축의 질병 발생 요인인 각종 세균의 번식을 억제하는 항균력을 가지며 적절한 기계적 물성을 나타내는 수지 조성물로 이루어진 축사용 항균성 바닥재를 기재하고 있으며, 한국등록특허 제10-0973845호의 "축사용 바닥판"에는 가축의 분뇨로부터 발생하는 분뇨가스가 축사 내에 유입되는 것을 감소시키거나 방지할 수 있도록 다수의 슬릿이 형성되어 있는 축사용 바닥판 구조를 기재하고 있다. 하지만, 본 발명의 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 친환경 톱밥 발효돈사의 바닥 구조에 대해 아직까지 개시된 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 시멘트 바닥에 덕트 골을 시공하고, 시공되지 않은 시멘트 바닥의 상면에 하단의 수분조절제층과 상단의 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 균주(기탁번호: KCTC 13552BP)를 포함하는 유용 미생물의 혼합물을 담체화한 깔재층으로 이루어진 깔짚재를 깔아주고, 상기 덕트 골의 윗면에 삼각형 형태의 덮개를 설치하여 돈사 바닥을 시공한 후 돼지를 사육하였을 때, 상기 덕트 골 형성으로 인해 깔짚재와 축산 분뇨로 혼합된 혼합물에 산소를 공급함으로써 호기성 유용 미생물의 증식과 활성도를 높여 축산 분뇨의 분해능이 증진되고, 이로부터 발생되는 암모니아 및 트리메틸아민을 제거 효과가 우수한 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 시멘트 바닥(101)에 일정한 간격으로 덕트 골(102)을 시공한 후, 상기 덕트 골(102)이 시공되지 않은 시멘트 바닥의 상면에 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104)를 형성시키고, 상기 덕트 골(102)의 윗면에 삼각형 형태의 덮개(103)를 설치하여 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥(100) 구조를 제공한다.
본 발명의 친환경 축사 바닥은 유용 미생물의 혼합물을 담체화하여 제조한 깔짚재 및 상기 깔짚재에 함유된 호기성 미생물의 증식을 위해 통기를 위한 덕트 골을 포함하여, 상기 덕트 골을 통해 깔짚재에 산소를 공급함으로써, 깔짚재에 함유된 유용 미생물의 증식이 잘 이루어지게 한다. 또한, 본 발명의 친환경 축사 바닥 구조는 유용 미생물에 의해 축산 분뇨가 발효되면서 자연 분해되어 별도의 축분 처리 시설이 불필요하며, 축산 분뇨로부터 발생되는 암모니아 및 트리메틸아민을 효과적으로 제거할 수 있어 산업적으로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 유용 미생물 담체(수분조절제인 숯에 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 균주(기탁번호: KCTC 13552BP)를 포함하는 유용 미생물의 혼합물을 담체화)의 축산 분뇨에 대한 분해 효과를 확인한 사진이다. A는 축산 분뇨의 분해 전 사진이며 B는 축산 분뇨의 분해 후 사진이고, 왼쪽 플라스크는 본 발명의 유용 미생물 담체를 처리한 축산 분뇨이며 오른쪽 플라스크는 유용 미생물 담체를 처리하지 않은 축산 분뇨를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 유용 미생물을 담체화한 깔짚재를 적용시킨 친환경 축사 바닥의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 유용 미생물을 담체화한 깔짚재를 적용시킨 친환경 축사 바닥의 단면도이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 시멘트 바닥(101)에 일정한 간격으로 덕트 골(102)을 시공한 후, 상기 덕트 골(102)이 시공되지 않은 시멘트 바닥의 상면에 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104)를 형성시키고, 상기 덕트 골(102)의 윗면에 삼각형 형태의 덮개(103)를 설치하여 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥(100) 구조를 제공한다.
본 발명의 친환경 축사 바닥 구조에 있어서, 상기 덕트 골(102)은 5~10cm 깊이로 팔 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 삼각형 형태의 덮개(103)로 윗면을 덮어 통기구를 지속적으로 유지 및 확보하게 된다. 또한, 상기와 같은 통기구의 확보를 통해 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104) 내부로 공기를 잘 통하게 해줌으로써, 상기 깔짚재 내부에 함유되어 있는 호기성 유용 미생물의 증식이 잘 이루어지게 하는 특징이 있다.
또한, 상기 시멘트 바닥(101)의 상면에 추가적으로 통나무(105)를 깔고, 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104)를 형성시키는 것일 수 있으며, 바람직하게는 시멘트 바닥(101)의 상면에 추가적으로 마른 통나무(105)를 깔고, 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104)를 형성시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104)는 하단의 수분조절제층(104b)과 상단의 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔재층(104a)으로 이루어진 것을 특징으로 하나, 이에 제한되지 않으며, 축사 바닥용 깔재층(104a)의 단층으로 이루어질 수 있고, 또는 수분조절제층(104b)의 단층으로 이루어질 수도 있다. 단, 수분조절제층의 단층으로 이루어진 경우, 본 발명의 유용 미생물의 혼합물을 축사 바닥에 형성된 수분조절제층에 안개분사하여 축산 분뇨를 분해하고 악취를 제거할 수 있도록 한다.
또한, 상기 안개분사는 지상 위에 안개분사 시스템 기계장치를 설치하여 상기 유용 미생물의 혼합물을 살포하여 축산 분뇨를 분해하고 악취를 제거할 수 있으며, 동시에 수분조절 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에 따른 축사 바닥 구조에 있어서, 상기 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔재층은 축사 바닥의 깔짚용 수분조절제에 유용 미생물 배양물(1×106~8 CFU/ml)을 혼합하고 총 수분 함유량이 25~45%(v/w)가 되도록 조절한 후, 25~35℃에서 24~75시간 동안 발효시켜 수분조절제에 상기 유용 미생물의 배양물이 담지되도록 한 후, 최종 수분 함유량이 10~25%(v/w)가 되도록 조절하여 제조된 것일 수 있으며, 바람직하게는 축사 바닥의 깔짚용 수분조절제인 숯에 유용 미생물 배양물(1×106~8 CFU/ml)을 혼합하고 총 수분 함유량이 30~40%(v/w)가 되도록 조절한 후, 25~35℃에서 24~75시간 동안 발효시켜 수분조절제에 상기 유용 미생물의 배양물이 담지되도록 한 후, 최종 수분 함유량이 16~18%(v/w)가 되도록 조절하여 제조된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 축사 바닥에 이미 사용한 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔재층은 유용 미생물과 재혼합하고 발효하여 담체화한 것을 재활용할 수 있는 특징이 있다.
본 발명에 따른 상기 하단의 수분조절제 및 축사 바닥의 깔짚용 수분조절제는 숯, 톱밥, 왕겨, 미강, 피트모스, 코코피트, 제올라이트, 벤토나이트, 일라이트, 질석, 견운모, 규소, 규조토, 황토 및 도석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 수분조절제는 모두 농업 부산물로서, 발효 가능한 유기물을 의미한다.
본 발명에 따른 상기 유용 미생물은 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 균주(기탁번호: KCTC 13552BP)를 단독으로 사용하거나, 상기 바실러스 코치 균주에 바실러스 사이크로듀란스(B. psychrodurans), 스타필로코쿠스 파스테우리(Staphylococcus pasteuri), 바실러스 벨레젠시스(B. velezensis), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus stearothermophilus) 및 바실러스 진센기후미(B. ginsengihumi)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주를 더 포함하는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 바실러스 코치 균주에 바실러스 사이크로듀란스, 스타필로코쿠스 파스테우리, 바실러스 벨레젠시스, 지오바실러스 스테아로써모필러스, 바실러스 진센기후미, 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(B. amyloliquefaciens), 바실러스 리체니포미스(B. licheniformis), 바실러스 메틸로트로피쿠스(B. methylotrophicus), 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis), 바실러스 서틸리스(B. subtilis), 아세토박터 로바니엔시스(Acetobacter lovaniensis) 및 바실러스 테킬렌시스(B. tequilensis)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주를 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 유용 미생물의 배양 배지로는 통상의 배지가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 물 100 중량부에 대하여 20~50 중량부의 질소원, 10~30 중량부의 탄소원 및 10~20 중량부의 염화나트륨을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 본 발명에 따른 유용 미생물 균주들을 상기 배양 배지에 접종하여 23~35℃에서 92~240시간 동안 배양하여 1×106~8 CFU/ml 이상 농도의 배양물로 준비하는 것이 특징이며, 보다 바람직하게는 상기 배지에 본 발명의 유용 미생물 균주들을 모두 동량 접종한 다음 20~35℃에서 100~120시간 동안 0.05 내지 0.4 vvm(vol/vol/min.)의 통기량과 교반속도 100 내지 200 rpm(rotary/min.), 내압 0.1 내지 1 kgf/㎠의 조건으로 배양할 수 있으며, 상기 배지의 pH는 6.0 내지 9.0 인 것이 가장 적합하다.
본 발명에서, 용어 '배양물'은 특정 미생물을 배양 배지 또는 배양액에서 배양한 것을 의미하며, 상기 배양물은 그 제형이 액체 또는 고체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 축산 분뇨는 돼지, 소, 닭, 오리, 말 및 개로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가축의 분뇨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔짚재를 적용시킨 축사 바닥에서 가축을 사육하였을 때, 깔짚재에 함유되어 있는 유용 미생물에 의하여 분뇨가 자연분해되어 악취가 줄어들고, 세균침투가 억제되며 먹더라도 소화에 용이한 형태로 분해하여 소화를 촉진시킬 수 있어 사료 효율을 높여서 사육기간을 단축시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 축산 바닥 구조는 호기성 유용 미생물에 지속적으로 공기를 제공할 수 있는 덕트 골이 형성되어 있어 바닥제를 뒤엎어주거나 교반할 필요가 없는 장점이 있으며, 상기 덕트 골 형성으로 인해 산소를 공급함으로써 호기성 유용 미생물의 증식이 잘 이루어질 수 있으며 습도 조절이 가능하다. 또한, 겨울철 외부온도가 내려가도 깔짚재층에 함유되어 있는 유용 미생물이 발효되면서 발생하는 열에 의해 내부 온도가 상승되어 축사 내 온도가 외부에 비해 높게 유지되는 장점이 있다.
상기 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재는 축사 바닥에 너무 얇게 깔면 깔짚으로서의 효과가 적고 너무 두껍게 깔면 비경제적이므로, 가축의 종류 및 축사 규모에 따라 당업자가 그 두께를 조절하여 적용할 수 있다.
이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
제조예
1. 유용 미생물 배양물 제조
질소원, 탄소원, 당밀, 소금 및 물로 구성된 배양 배지에 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 (기탁번호: KCTC 13552BP), 바실러스 사이크로듀란스(Bacillus psychrodurans), 스타필로코쿠스 파스테우리(Staphylococcus pasteuri), 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus stearothermophilus), 바실러스 진센기후미(bacillus ginsengihumi), 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 메틸로트로피쿠스(bacillus methylotrophicus), 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis), 바실러스 서틸리스(Bacillus subtilis), 아세토박터 로바니엔시스(Acetobacter lovaniensis) 및 바실러스 테킬렌시스(Bacillus tequilensis)의 유용 미생물들을 동량으로 혼합한 후, 23~35℃에서 90~240시간 동안 배양하여 1×106~8 CFU/ml의 배양물을 준비하였다.
제조예
2. 유용 미생물을
담체화한
깔짚제
제조
수분조절제인 숯에 상기 제조예 1에서 제조한 바실러스 코치 4584(기탁번호: KCTC 13552BP) 균주를 포함한 유용 미생물 배양물(1×106~8 CFU/ml)을 혼합하였으며, 이때 총 수분 함유량은 30~40%가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 이후에, 25~35℃에서 24~75시간 동안 발효시켜 숯의 다공질 속에 상기 유용 미생물 배양물이 담지되도록 하였으며, 최종 수분 함유량이 16~18%가 되도록 건조하여 최종적으로 유용 미생물을 담체화한 깔짚재를 제조하였다.
실시예
1. 본 발명의 유용 미생물을
담체화한
축사
바닥용
깔짚재를
포함하
는 축사 바닥 사용에 따른 축산분뇨의 분해 및 악취감소능 확인
상기 제조예 2에서 제조한 유용 미생물을 담체화한 깔짚재의 축산분뇨 분해 효과를 분석하였다. 동일한 축분(돼지 분뇨)을 대상으로 본 발명의 유용 미생물을 담체화한 깔짚재를 처리한 경우와 처리하지 않은 경우의 축분 분해 정도를 비교한 결과, 본 발명의 유용 미생물을 담체화한 깔짚재가 처리된 실험군에서 효과적으로 축산분뇨가 분해된 것을 확인할 수 있었다(도 1).
또한, 도 2에 개시한 바와 같이 시멘트 바닥에 덕트 골을 시공하고, 시공되지 않은 시멘트 바닥의 상면에 30~80cm의 두께로 톱밥을 충진시키고, 그 윗면에 상기 제조예 2의 유용 미생물의 혼합물을 담체화한 깔재층을 깔아주고, 상기 덕트 골의 윗면에 삼각형 형태의 덮개를 설치하여 제조된 축사 바닥에 돼지를 사육한 후, 상기 돈사 및 일반 돈사에서 각각 공기를 채집하여 축산분뇨의 악취 원인이 되는 암모니아(NH3) 및 트리메틸아민(C3H9N) 가스농도를 확인하였다. 그 결과, 본 발명의 유용 미생물을 담체화한 깔짚재를 포함하는 축사 바닥에서 돼지를 사육하였을 때, 암모니아 및 트리메틸아민의 발생량이 현저히 감소되는 것을 확인할 수 있었다(표 1).
| 암모니아 | 트리메틸아민 | |
| 실시예 1의 유용 미생물을 담체화한 깔짚재를 포함하는 축사 바닥 |
95.0* | 87.5* |
*는 무처리구에 비해 저감된 비율(%)을 나타낸 것이다.
100 : 축사 바닥
101 : 시멘트 바닥
102 : 덕트 골
103 : 덮개
104 : 하단의 수분조절제층(104b)과 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔재층(104a)으로 이루어진 깔짚재
101 : 시멘트 바닥
102 : 덕트 골
103 : 덮개
104 : 하단의 수분조절제층(104b)과 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔재층(104a)으로 이루어진 깔짚재
Claims (8)
- 시멘트 바닥(101)에 일정한 간격으로 덕트 골(102)을 시공한 후, 상기 덕트 골(102)이 시공되지 않은 시멘트 바닥의 상면에 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104)를 형성시키고, 상기 덕트 골(102)의 윗면에 삼각형 형태의 덮개(103)를 설치하여 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥(100) 구조로서,
상기 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104)는 상단의 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔재층(104a)으로만 이루어지거나 또는 하단의 수분조절제층(104b)과 상단의 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔재층(104a)으로 이루어지고,
상기 유용 미생물은 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 균주(기탁번호: KCTC 13552BP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥(100) 구조. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 시멘트 바닥(101)의 상면에 추가적으로 통나무(105)를 깔고, 축산 분뇨의 분해 및 악취 제거용 깔짚재(104)를 형성시키는 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥(100) 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 유용 미생물을 담체화한 축사 바닥용 깔재층은 축사 바닥의 깔짚용 수분조절제에 1×106~8 CFU/ml의 유용 미생물의 배양물을 혼합하고 총 수분 함유량이 30~40%(v/w)가 되도록 조절한 후, 25~35℃에서 24~75시간 동안 발효시켜 수분조절제에 상기 유용 미생물의 배양물이 담지되도록 한 후, 최종 수분 함유량이 16~18%(v/w)가 되도록 조절하여 제조된 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥 구조.
- 제4항에 있어서, 상기 축사 바닥의 깔짚용 수분조절제는 숯, 톱밥, 왕겨, 미강, 피트모스, 코코피트, 제올라이트, 벤토나이트, 일라이트, 질석, 견운모, 규소, 규조토, 황토 및 도석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥 구조.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 유용 미생물은 바실러스 사이크로듀란스(Bacillus psychrodurans), 스타필로코쿠스 파스테우리(Staphylococcus pasteuri), 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis), 지오바실러스 스테아로써모필러스(Geobacillus stearothermophilus) 및 바실러스 진센기후미(bacillus ginsengihumi)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥 구조.
- 제7항에 있어서, 상기 유용 미생물은 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 메틸로트로피쿠스(bacillus methylotrophicus), 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis), 바실러스 서틸리스(Bacillus subtilis), 아세토박터 로바니엔시스(Acetobacter lovaniensis) 및 바실러스 테킬렌시스(Bacillus tequilensis)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 균주를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 축사 바닥 구조.
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