KR102181530B1 - 유용 미생물을 이용한 가축의 폐사체 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유용 미생물을 이용한 가축의 폐사체 처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 가축의 폐사체 처리장치는, 상부에 폐사체가 투입되는 유입구가 형성되고 내부공간이 형성된 함체 형상의 바디부; 상기 내부공간으로 유용미생물 배양액을 공급하도록 상기 바디부 일측에 설치된 미생물 공급부; 상기 내부공간으로 산소를 공급하도록 상기 바디부 일측에 설치된 산소 공급부; 상기 내부공간으로 투입된 폐사체와 영양배지용 고형물을 파쇄하고 공급된 유용 미생물 배양액과 혼합발효하도록 상기 내부공간에 회전 가능하게 설치된 파쇄 혼합부(400)와,; 상기 내부공간으로 투입된 폐사체의 무게를 감지하도록 상기 바디부 하부에 설치된 하나 이상의 로드셀; 및, 상기 로드셀로부터 수신된 폐사체의 무게에 따라 상기 미생물 공급부, 산소공급부 및 파쇄 혼합부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 특징이다.
본 발명에 의해, 가축 폐사체 처리시 악취 발생을 최소화하고 소멸성을 향상시켜 신속하게 가축의 폐사체를 처리할 수 있는 유용 미생물을 이용한 가축의 폐사체 처리장치가 제공된다.
본 발명의 가축의 폐사체 처리장치는, 상부에 폐사체가 투입되는 유입구가 형성되고 내부공간이 형성된 함체 형상의 바디부; 상기 내부공간으로 유용미생물 배양액을 공급하도록 상기 바디부 일측에 설치된 미생물 공급부; 상기 내부공간으로 산소를 공급하도록 상기 바디부 일측에 설치된 산소 공급부; 상기 내부공간으로 투입된 폐사체와 영양배지용 고형물을 파쇄하고 공급된 유용 미생물 배양액과 혼합발효하도록 상기 내부공간에 회전 가능하게 설치된 파쇄 혼합부(400)와,; 상기 내부공간으로 투입된 폐사체의 무게를 감지하도록 상기 바디부 하부에 설치된 하나 이상의 로드셀; 및, 상기 로드셀로부터 수신된 폐사체의 무게에 따라 상기 미생물 공급부, 산소공급부 및 파쇄 혼합부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 특징이다.
본 발명에 의해, 가축 폐사체 처리시 악취 발생을 최소화하고 소멸성을 향상시켜 신속하게 가축의 폐사체를 처리할 수 있는 유용 미생물을 이용한 가축의 폐사체 처리장치가 제공된다.
Description
본 발명은 돼지, 닭, 소, 오리와 같은 가축의 폐사체를 처리하기 위한 폐사체 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축산과정에서 폐사(斃死)로 인해 발생된 가축 폐사체 처리시 유용 미생물을 적용하여 악취 발생을 최소화하고 소멸성을 향상시켜 신속하게 가축의 폐사체를 처리할 수 있는 유용 미생물을 이용한 가축의 폐사체 처리장치에 관한 것이다.
닭, 소, 오리, 돼지 등 가축을 사육하는 축산과정에서 자연사, 각종사고 및 전염병의 발생 등으로 인한 가축의 도살처분 또는 다른 원인으로 가축의 폐사체가 흔히 발생되고 있다.
상기와 같이, 발생된 가축의 폐사체는 일반적으로 매몰처리 또는 소각처리 등의 방법으로 처리하게 되는데, 매몰처리의 경우 매몰지 선정이 어려울 뿐만 아니라 매몰된 가축이 부패되는 과정에서 필연적으로 악취를 유발함에 따라 전염병 발생을 방지하기 위한 방역을 별도로 진행해야하고, 침출수로 인한 수질 및 토양오염이 발생되지 않도록 매립후 장기간 동안 사후관리가 요구되는 문제점을 가지고 있다.
한편, 소각처리의 경우에는 혐오시설로 취급되어 시설의 유치가 어렵고 소각시설의 부족으로 인하여 폐사 가축의 수가 많은 경우 즉시 처리가 어려운 문제점을 가지고 있으며, 소각 과정에서 다이옥신, 분진 및 악취 등이 발생되는 문제점을 가지고 있다.
최근에는 이러한 상기 문제점을 해결하기 위해 매몰처리 및 소각처리 방식에 보다 친환경적인 기술을 적용하는 것이 선호되고 있는 실정이며, 본 발명자들 역시 친환경적 기술로써 여러 연구 끝에 유용 미생물을 이용한 수산생물 폐사체 처리장치를 개발한 바 있다.
그러나, 선개발한 수산생물 폐사체 처리장치는 내수면 어종 등을 대상으로 한 것이며, 가축들은 수산생물과 달리 몸체의 크기가 클 뿐 아니라 뼈 가 단단하여 상기 수산생물 폐사체 처리 장치를 가축 폐사체 처리에 단순 적용하게 되면 가축의 폐사체 처리 효율이 저하되는 문제점을 갖게 된다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가축의 폐사체 처리시 유용 미생물을 이용함과 동시에 별도의 초파기장착 없이도 몸체가 크고 단단한 가축의 폐사체를 바로 적용하여 처리할 수 있도록 함에 따라 악취 발생을 최소화하고 가축 폐사체의 소멸성을 향상시켜 신속하게 처리할 수 있는 가축 폐사체의 처리장치를 제공하는데 있다.
또한, 유용 미생물 발효 효율을 향상시킬 수 있는 가축의 폐사체 처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 폐사체 처리장치는, 상부에 폐사체가 투입되는 유입구가 형성되고 내부공간이 형성된 함체 형상의 바디부; 상기 내부공간으로 유용미생물 배양액을 공급하도록 상기 바디부 일측에 설치된 미생물 공급부; 상기 내부공간으로 산소를 공급하도록 상기 바디부 일측에 설치된 산소 공급부; 상기 내부공간으로 투입된 폐사체와 영양배지용 고형물을 파쇄하고 공급된 유용 미생물 배양액과 혼합발효하도록 상기 내부공간에 회전 가능하게 설치된 파쇄 혼합부(400)와,; 상기 내부공간으로 투입된 폐사체의 무게를 감지하도록 상기 바디부 하부에 설치된 하나 이상의 로드셀; 및, 상기 로드셀로부터 수신된 폐사체의 무게에 따라 상기 미생물 공급부, 산소공급부 및 파쇄 혼합부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 산소 공급부는, 산소 탱크; 상기 내부공간의 산소 농도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 전송하는 산소 센서 및, 상기 내부공간으로 공급되는 산소의 량을 조절하도록 상기 산소 공급부에 설치되는 산소 밸브;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 내부공간이 사전에 설정된 기준 산소 농도 범위를 유지하도록 상기 산소 센서로부터 실시간으로 수신되는 상기 내부공간의 산소 농도에 따라 상기 산소 밸브의 작동을 제어하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 폐사체 처리장치는, 상기 내부공간의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 전송하는 온도 센서 및, 상기 바디부에 설치되어 상기 내부공간으로 공급되는 온도를 조절하는 하나 이상의 발열체;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 내부공간이 사전에 설정된 기준 온도 범위를 유지하도록 상기 온도 센서로부터 실시간으로 수신되는 상기 내부공간의 온도에 따라 상기 발열체의 작동을 제어하는 것이 바람직하다.
상기 파쇄 혼합부는, 상기 바디부의 길이 방향을 따라 연장되어 상기 내부공간에 회전 가능하게 설치된 회전축; 상기 회전축에 회전력을 제공하도록 상기 회전축 일측에 연결된 모터; 상기 내부공간에 수용된 폐사체를 교반하도록, 상기 회전축의 둘레면에 나선 방향으로 감긴 나선 블레이드 및, 상기 나선 블레이드와 상기 회전축을 연결하는 복수 개의 지지바;를 포함할 수 있고, 상기 제어부는 투입되는 폐사체의 종류에 따라 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 파쇄 혼합부는, 단면이 상기 회전축을 따라 회전되는 나선 블레이드에 대응되는 곡률을 갖는 호 형상으로 형성된 파쇄 플레이트; 상기 파쇄 플레이트의 평면에 상방으로 돌출되도록 결합된 복수 개의 고정 블레이드 및, 인접하는 한 쌍의 고정 블레이드 사이로 삽입될 수 있도록, 상기 나선 블레이드의 외주면에 돌출 결합된 복수 개의 회전 블레이드;를 더 포함할 수 있다.
상기 로드셀은 상기 파쇄 플레이트 하부에 설치된 것이 바람직하다.
상기 미생물 공급부는, 유용 미생물을 넣고 배양하여 배양액을 제조하는 배양 탱크; 상기 배양 탱크에서 제조된 배양액이 유입되는 배양액 탱크 및, 상기 배양액 탱크에서 상기 내부공간으로 공급되는 배양액의 량을 조절하는 배양액 밸브;를 포함할 수 있다.
본 발명에 의해, 가축의 폐사체 처리장치가 제공됨에 따라 가축의 폐사체 처리시 적체현상을 최소화함과 동시에 일부 소멸되고 미세분말 형상으로 남겨진 잔재물은 농업용 아미노산 비료 등으로 재활용 할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 유용 미생물을 함께 이용하여 가축의 폐사체를 처리함으로써 소멸성을 향상시켜 신속하게 가축의 폐사체를 처리할 수 있게 되며, 악취 저감효율도 나타내는 효과가 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유용미생물을 이용한 가축의 폐사체 처리장치를 보여주는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 블레이드와 회전 블레이드의 관계를 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 플레이트 설치를 보여주는 측단면도이고,
도 4는 호열성 확인을 위해 유용미생물 중 하나인 Bacillus amyloliquefaciens을 대상으로 고온(90℃, 100℃)에서의 생존율을 나타낸 사진(시험군: 유용미생물 접종한 후 배양한 상태, 음성대조군: 유용미생물 접종하지 않고 배양한 상태)이며,
도 5는 호열성 확인을 위해 유용미생물 중 하나인 Bacillus methylotrophicus을 대상으로 고온(90℃, 100℃)에서의 생존율을 나타낸 사진(시험군: 유용미생물 접종한 후 배양한 상태, 음성대조군: 유용미생물 접종하지 않고 배양한 상태)이고,
도 6은 상기 도 4 및 도 5의 동종균주로 유용미생물 중 하나인 Bacillus subtilis(왼), Bacillus subterraneus(오른)를 대상으로 고온(100℃)에서의 생존율을 나타낸 사진(비교군)이며,
도 7은 상기 도 4 및 도 5의 동종균주의 동종균주로 유용미생물 중 하나인 Bacillus firmus(왼), Bacillus infantis(오른)를 대상으로 고온(100℃)에서의 생존율을 나타낸 사진(비교군)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 블레이드와 회전 블레이드의 관계를 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 플레이트 설치를 보여주는 측단면도이고,
도 4는 호열성 확인을 위해 유용미생물 중 하나인 Bacillus amyloliquefaciens을 대상으로 고온(90℃, 100℃)에서의 생존율을 나타낸 사진(시험군: 유용미생물 접종한 후 배양한 상태, 음성대조군: 유용미생물 접종하지 않고 배양한 상태)이며,
도 5는 호열성 확인을 위해 유용미생물 중 하나인 Bacillus methylotrophicus을 대상으로 고온(90℃, 100℃)에서의 생존율을 나타낸 사진(시험군: 유용미생물 접종한 후 배양한 상태, 음성대조군: 유용미생물 접종하지 않고 배양한 상태)이고,
도 6은 상기 도 4 및 도 5의 동종균주로 유용미생물 중 하나인 Bacillus subtilis(왼), Bacillus subterraneus(오른)를 대상으로 고온(100℃)에서의 생존율을 나타낸 사진(비교군)이며,
도 7은 상기 도 4 및 도 5의 동종균주의 동종균주로 유용미생물 중 하나인 Bacillus firmus(왼), Bacillus infantis(오른)를 대상으로 고온(100℃)에서의 생존율을 나타낸 사진(비교군)이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 유용 미생물을 이용한 가축의 폐사체 처리장치를 보여주는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 폐사체 처리장치는 내부공간(110)이 형성된 바디부(100)와, 내부공간(110)으로 유용 미생물 배양액을 공급하는 미생물 공급부(200)와, 내부공간(110)으로 산소를 공급하는 산소 공급부(300)와, 내부공간(110)에 수용된 폐사체와 영양배지용 고형물을 파쇄하고 공급된 유용 미생물 배양액과 혼합발효하도록 상기 내부공간에 회전 가능하게 설치된 파쇄 혼합부(400); 파쇄 혼합부(400)와, 내부공간(110)에 투입된 폐사체의 무게를 감지하는 로드셀(500) 및 작동을 제어하는 제어부(600)를 포함하는 것을 특징으로, 이를 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
바디부(100)는 상부에 폐사체가 투입되는 유입구(120)가 형성되고 내부에 폐사체가 수용되는 내부공간(110)이 형성된 함체 형상으로 마련된다.
이때, 바디부(100)는 내부공간(110)을 선택적으로 외부와 격리하도록 유입구(120)를 개폐하는 덮개를 더 포함하는 것이 바람직한데, 그 이유는 유용 미생물을 이용하여 폐사체 처리시 내부공간(110)의 환경변화를 최소화하여 폐사체 처리를 돕고 악취발생을 최소화할 수 있기 때문이다.
미생물 공급부(200)는 내부공간(110)으로 폐사체 처리에 필요한 유용 미생물 배양액을 공급하도록 바디부(100)의 일측에 설치된다.
보다 구체적으로, 미생물 공급부(200)는 유용 미생물 배양액을 제조하는 배양 탱크(210)와 배양 탱크(210)와 인접하게 설치되어 배양 탱크(210)에서 공급받은 유용 미생물 배양액을 수용하는 배양액 탱크(220) 및 바디부(100)와 배양액 탱크(220)를 매개하는 배양액 유로에 설치되어 내부공간(110)으로 공급되는 배양액의 량을 조절하는 배양액 밸브(230)를 포함한다.
이러한 배양 탱크(210)는 유용미생물을 최적조건에서 배양시키기 위한 것으로써 23~35℃에서 90~240시간 동안 배양하여 1×107 CFU/㎖ 이상 농도의 유용미생물의 배양액을 제조한 뒤 배양액 탱크(220)로 공급하도록 하며, 상기 온도조절을 위해 별도의 배양 온도센서 및 배양 발열체를 더 포함하여 마련될 수 있고, 제어부(600)는 배양 온도센서에서 실시간으로 수신되는 배양 탱크(210)의 온도에 따라 배양 발열체의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 배양 효율을 향상시킬 수 있도록, 배양 탱크(210)에 산소를 공급하는 배양 산소 공급부를 더 포함하여 마련될 수 있다.
또한, 상기 유용미생물로는 폐사체 처리효율을 높이기 위해 높은 온도에서도 살아남는 호열성 균주를 사용하는 것이 바람직하다. 다시말해, 폐사체의 소멸능을 높이기 위해 하기 파쇄 혼합부 처리시 내부 온도를 40~95℃로 상승시켜야 하는데 이때 고온에서도 살아남는 호열성 균주가 필요하게 된다. 이에 본 발명에서는 본 발명자가 한국생명공학연구원(KRIBB)에 2018년 06월 20일에 기탁하여 받은 호열성 균주인 바실러스 코치(Bacillus kochii)를 포함하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 상기 바실러스 코치(Bacillus kochii)균주 외 바실러스 코리코치(Bacillus horikoshii), 바실러스 메틸로트로피커스(Bacillus methylotrophicus), 바실러스 아밀로리퀴파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens) 중 어느 하나이상을 더 포함하는 것이 좋으며, 이때 동량 혼합하여 사용하는 것이 가장 적합하다.
산소 공급부(300)는 내부에 산소가 충전되는 산소 탱크(310)와 내부공간의 산소 농도를 실시간으로 측정하여 제어부(600)로 전송하는 산소 센서(320) 및 산소 탱크(310)와 바디부(100)를 매개하는 산소 유로에 설치된 산소 밸브(330)를 포함하여 마련된다.
이때, 제어부(600)는 산소 센서(320)로부터 수신되는 내부공간(110)의 산소 농도가 사전에 설정된 기준 산소 농도 범위를 유지하도록, 산소 밸브(330)의 작동을 제어하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 미생물 발효는 미생물이 증식되는 호기성 발효로 산소를 필요하기 때문에, 내부공간(110)을 미생물 발효가 원활히 발생되도록 내부공간(110)의 산소 농도를 제어함으로써 내부공간(110)에 수용된 폐사체의 처리 효율을 향상시킬 수 있고, 내부공간(110)으로 공급된 산소는 폐사체가 혼합되는 과정에서 분해 및 소멸 처리시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 2는 도 1 "A"를 확대한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 블레이드와 회전 블레이드의 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 플레이트 설치를 보여주는 측단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 혼합부(400)는 내부공간(110)에 회전 가능하게 설치되어 내부공간(110)에 수용된 폐사체 및 영양배지용 고형물을 일정 크기로 파쇄함과 동시에 상기 미생물 공급부(200)을 통해 공급된 유용미생물 배양액과 함께 혼합발효시킴으로써 폐사체의 소멸능을 향상시킨다.
다시 말해, 상기 폐사체의 파쇄처리로 인해 폐사체 처리속도가 빨라지고 추가된 영양배지용 고형물로 인해 공급된 유용미생물 배양액의 수분함수율이 조절되면서 발효되어 가축의 폐사체 소멸능이 향상됨으로써 가축 폐사체의 적체현상이 최소화되고, 더 나아가 일부 소멸되고 미세분말 형상으로 남겨진 잔재물은 농업용 아미노산 비료 등으로 재활용 할 수 있는 효과가 있게 된다.
이때, 상기 유용미생물의 배양능을 높여주기 위해 상기 영양배지용 고형물로 부식토, 휴믹산, 풀빅산, 숯, 미강을 포함한 고형물을 사용하는 것을 특징으로 더욱 바람직하게는 부식토(산들친환경), 휴믹산(일광비티), 풀빅산(유바이오텍), 숯(일광비티), 미강(한정미강)를 적용하는 것이 가장 좋으며, 이때, 고형물 전체 중량을 기준으로 상기 부식토는 10~30 중량%, 상기 휴믹산은 10~30 중량%, 상기 풀빅산은 10~30 중량%, 상기 숯은 10~30 중량%, 상기 미강은 5~20 중량%로 포함되는 것이 가장 좋다.
다시 말해, 상기 고형물은 상기 유용미생물의 수분함수율을 조절하여 폐사체 소멸능을 높여주는 것으로써 상기 중량범위를 벗어날 경우 유용미생물들의 성장이 더디게 되거나 pH가 맞지 않아 미생물의 생존율이 떨어지게 되는 등 폐사체 처리가 원활하게 이루어지지 않게 될 우려가 있게 된다.
또한, 상기 고형물에는 상기 호열성 미생물을 고형물 전체중량을 기준으로 5~20 중량%로 더 포함되어 구성되기도 하며, 이는 상기 미생물 공급부(200)를 통해 미생물이 별도로 공급되지 않을 경우 사용되는 형태로써 이때, 상기 호열성 미생물로는 상기 미생물 공급부(200)에 기재된 미생물을 적용한다. 이렇게 구성된 상기 미생물이 포함된 고형물은 보관상태에서는 미생물의 휴먼상태를 유지하며, 폐사체 처리과정에서만 미생물이 활성화될 수 있도록 하기 위해 상기 미생물이 포함된 고형물을 23~35℃에서 90~240시간 동안 발효하고 건조시켜 수분함수율 14~17%를 갖는 고형물로 제조하여 사용하기도 한다.
또한, 상기 파쇄 혼합부(400)는 바디부(100)의 길이 방향으로 연장되어 내부공간(110)에 회전 가능하게 설치된 회전축(410)과, 회전축(410)을 회전시키는 모터(420), 회전축(410)의 둘레면에 나선 방향으로 감긴 나선 블레이드(430) 및 나선 블레이드(430)와 회전축(410)을 연결하는 복수 개의 지지바(440)로 이루어진다.
이때, 제어부(600)는 사전에 입력되는 폐사체의 종류에 따라 모터(420)의 회전 속도 및 시간을 조절하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 본 발명에서 나선 블레이드(430)는 폐사체, 영양배지용 고형물, 그리고 유용미생물 배양액을 함께 혼합하면서 폐사체를 절단할 수 있도록 회전방을 따라 전면에 칼날부가 마련되는 것이 바람직하며, 이로 인해 별도의 초파기 설치 없이도 가축 폐사체의 통 분쇄가 호퍼내에서가능하게 되는 것이 특징이다.
이에, 모터(420)가 회전함에 따라 내부공간으로 유입된 폐사체 및 상기 영양배지용 고형물이 나선 블레이드(430)에 의해 파쇄가 이루어짐과 동시에 유용 미생물로 인한 발효가 함께 이루어짐으로써 폐사체의 처리 효율을 보다 향상시키고 처리 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
이러한 상기 파쇄 혼합부(400)의 내부공간(110)에는 먼저 상기 부식토, 휴믹산, 풀빅산, 숯, 미강을 포함하는 영양배지용 고형물과 유용미생물 배양액을 30~40 부피% 정도로 채워넣되 상기 고형물과 상기 유용미생물 배양액은 8~9:1 중량비로 넣고, 나머지 폐사체를 채워 넣도록 하는 것을 특징으로, 상기 고형물과 유용미생물 배양액의 함량이 내부공간의 40부피%를 초과할 경우에는 그 함량이 너무 많아 상대적으로 폐사체의 함량이 적게 함유되는 바, 비경제적이게 되며 오히려 잔존하는 유용미생물의 배양액으로 인해 악취가 발생할 우려가 있게 되며, 30 부피%미만으로 함유될 경우에는 그 함량이 너무 적을 경우 폐사체의 분해가 제대로 이루어지지 않아 비료로 사용 자체가 불가능 하게 되게 된다.
또한, 상기 영양배지용 고형물 대신 유용미생물 배양액이 혼합된 상태로 구성된 휴먼상태의 고형물을 적용할 경우에는 그 고형물이 내부공간의 30~40 부피% 정도로 채워넣고 나머지는 폐사체를 채워 넣도록 한다.
이러한, 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 혼합부(400)에는 내부공간(110)의 하면을 형성하는 파쇄 플레이트(450)와 파쇄 플레이트(450)의 평면에 돌출 결합된 복수 개의 고정 블레이드(460) 및 나선 블레이드(430)가 회전함에 따라 서로 인접하는 한 쌍의 고정 블레이드(460) 사이로 삽입되도록 나선 블레이드(430)의 외주면에 돌출 결합된 복수 개의 회전 블레이드(470)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 소, 돼지 등 가축의 폐사체는 나선 블레이드(430) 만으로 절단되지 않는 뼈를 포함하고 있는데 이러한 뼈는 회전 블레이드(470)와 고정 블레이드(460) 사이로 유입되면서 일정 크기로 절단시킬 수 있기 때문이다.
이에, 폐사체를 일정 크기 이하로 파쇄함으로써, 미생물 발효 시간을 단축시킬 수 있으며 나아가 폐사체의 처리효율을 향상시키는 효과가 있다.
보다 바람직하게, 고정 블레이드(460)와 회전 블레이드(470)의 갯수는 폐사체의 종류에 따라 달라질 수 있다.
또한, 파쇄 플레이트(450)는 나선 블레이드(430)의 회전에 간섭되지 않도록, 단면이 나선 블레이드(430)에 대응되는 곡률을 갖는 호 형상으로 마련되어 내부공간(110)의 하부에 바디부(100)의 길이 방향을 따라 연장 형성되고, 로드셀(500)은 파쇄 플레이트(450) 하부에 배치되어 내부공간(110)으로 유입된 폐사체의 무게를 실시간으로 감지하여 제어부(600)로 전송한다.
이에, 제어부(600)는 로드셀(500)로부터 실시간으로 폐사체의 무게 정보에 따라 요구되는 산소량 및 배양액 량을 산출하고, 그에 따라 내부공간(110)으로 투입되는 배양액 및 산소의 량을 제어하도록 배양액 밸브(230) 및 산소 밸브(330)에 작동신호를 전송하며, 폐사체의 무게에 따라 파쇄 및 혼합 시간을 산출하여 모터(420)에 작동신호를 전송하도록 구성된다.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 발효를 이용한 가축의 폐사체 처리장치는 내부공간(110)의 온도를 실시간으로 측정하여 제어부(600)로 전송하는 온도 센서(710)와 내부공간(110)의 온도를 조절하도록 바디부에 설치된 하나 이상의 발열체(720)를 더 포함한다.
이에, 내부공간(110)을 미생물 발효가 활발히 발생될 수 있는 온도로 자동 조절해줌으로써 미생물 발효를 이용한 폐사체 처리 효율을 향상시키고 처리 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 실험예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실험예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실험예 1]
아래와 같이, 실험예 1을 통하여 폐사체 분해능 확인하였다.
1. 실험방법
일 실시예로 상기와 같이 마련된, 배양 탱크(210)에서 제조되는 유용 미생물 배양액을 이용한 폐사체의 분해능을 확인하기 위해, 바디부(100)의 내부공간(110)에 300㎖의 음용수 및 0.2%(v/v) 이산화염소를 투입하고 24시간 후에 공기를 주입하여 공기 중에 이산화염소를 날리는 단계를 수행하였다.
이때, 고형물로 부식토 20 중량%, 휴믹산 20 중량%, 풀빅산 20 중량%, 숯 20 중량%, 미강 10 중량%, 그리고 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584 (기탁번호: KCTC 13552BP) 액상 배양액 10 중량%로 구성된 고형물을 23~35℃에서 90~240시간 동안 발효하고 건조하여 수분함수율 14~17%인 휴먼상태의 고형물을 준비하였다.
그 다음 바디부(100)의 내부공간(110)에 상기 고형물을 넣되 내부공간의 2/5가 채워지도록 넣은 후, 나머지 공간에 가축의 폐사체를 투입한 후, 80℃에서 1일 동안 폐사체의 미생물 발효를 실시하였으며, 그 이후 잔존물을 100~200 메쉬(mesh)에 거른 후 메쉬에 남아있는 잔류랑을 측정하였다.
이때, 1단계로 6시간 동안 산소를 공급하고, 2단계로 1시간 마다 10분씩 산소를 공급하는 과정을 반복하여 실시하였다.
2. 실험결과
상기 실험결과 하기 표 1과 같이 나타났다.
| 발효물 처리 여부 | 폐사체 무게 (㎏) |
잔류량 (㎏) |
| × | 250 | 150 |
| ○ (부식토 20 중량%, 휴믹산 20 중량%, 풀빅산 20 중량%, 숯 20 중량%, 미강 10 중량%, 유용미생물 배양액 10중량%) |
250 | 34 |
| ○ (부식토 40 중량%, 휴믹산 30 중량%, 풀빅산 10 중량%, 숯 5 중량%, 미강 5 중량%, 유용미생물 배양액 10중량%) |
250 | 100 |
| ○ (부식토 20 중량%, 휴믹산 30 중량%, 풀빅산 35 중량%, 숯 5 중량%, 유용미생물 배양액 10중량%) |
250 | 110 |
상기 표 1에 개시한 바와 같이, 고형물 및 미생물을 처리하지 않은 경우에 잔류물이 대부분 그대로 남아있었지만, 본 발명의 일 실시예에 따라 고형물 및 미생물을 함께 처리하였을 때에는 폐사체가 대부분 발효 소멸되어 잔류물이 거의 남아 있지 않은 것을 확인할 수 있었다.
아울러, 영양배지용 고형물의 조성 비율에 따라서도 유용미생물의 생장능이 달리 나타나 잔류량이 다르게 나타나게 됨을 확인한 바, 폐사체의 소멸성을 높이기 위해서는 고형물 전체중량을 기준으로 상기 부식토는 10~30 중량%, 상기 휴믹산은 10~30 중량%, 상기 풀빅산은 10~30 중량%, 상기 숯은 10~30 중량%, 상기 미강은 5~20 중량%로 구성되는 것이 가장 좋음을 확인하였다.
[실험예 2]
아래와 같이, 실험예 1을 통하여 유용 미생물의 동종균주별 호열성 확인하였다.
1. 실험방법
Bacillus kochii 균주, Bacillus horikoshii 균주, Bacillus amyloliquefaciens 균주, Bacillus methylotrophicus 균주, Bacillus subtilis 균주, Bacillus subterraneus 균주, Bacillus firmus 균주, Bacillus infantis 균주 총 7균주를 대상으로 각각을 Nutrient Broth (NB) 5 ml에 각각 접종하여 35℃에서 16시간동안 진탕 배양한 후, 배양된 균주 배양액들을 25℃에서 1시간 반응시켰다. 1시간 반응시킨 배양액을 2개의 튜브에 각 1 ml씩 첨가한 후, 배양액 1 ml가 첨가된 2개의 튜브 중 한 튜브는 25℃에서 3시간 반응시키고, 다른 한 튜브는 90℃에서 3시간 반응시켰다.
25℃와 90℃에서 3시간 반응시킨 튜브의 배양물을 Nutrient medium agar plate에 각각 도말 한 후 35℃에서 16시간 동안 배양하였다. 배양된 Nutrient medium agar plate를 사진촬영하여 CFU (Colony Forming Unit)를 측정하였다.
위와 동일한 방법으로 25℃, 75℃, 90℃, 100℃ 조건으로도 시험을 진행하였다.
음성대조군의 시험 또한 균을 접종하지 않고 위와 동일한 방법으로 25℃와 100℃ 조건으로 시험을 진행하였다.
2. 실험결과
상기 실험결과, 하기 표 2 및 도 4 내지 7과 같이 나타났다.
| 구 분 | 25℃에서의 생존율(%) | 75℃에서의 생존율(%) |
| Bacillus kochii 균주 | 100 | 100 |
| Bacillus horikoshii 균주 | 100 | 100 |
| Bacillus amyloliquefaciens 균주 | 100 | 100 |
| Bacillus methylotrophicus 균주 | 100 | 100 |
| Bacillus subtilis 균주 | 100 | 50 |
| Bacillus subterraneus 균주 | 100 | 50 |
| Bacillus firmus 균주 | 100 | 30 |
| Bacillus infantis 균주 | 100 | 30 |
상기 표 2에 나타나 있듯이 Bacillus kochii 균주, Bacillus horikoshii 균주, Bacillus amyloliquefaciens 균주, Bacillus methylotrophicus 균주 모두 25℃ 및 75℃에서는 100%의 생존율을 나타내었으며, 도 4 및 도 5에 나타나 있듯이 Bacillus amyloliquefaciens 미생물은 90℃에서도 90%의 생존율, 그리고 100℃에서 40%의 생존율을 나타내었으며, Bacillus methylotrophicus 미생물은 90℃에서 90%의 생존율 및 100℃에서는 10%의 생존율을 나타내는 바, 본 발명과 같은 70℃이상의 고온의 발효분해공정이 적용되는 경우에는 호열성을 갖는 Bacillus horikoshii, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus methylotrophicus 균주들이 적합함을 알 수 있다.
이에 반면, 상기 표 2에 나타나있듯이 도 6 및 도 7에 나타나 있듯이, 동종균주인 Bacillus subtilis와 Bacillus subterraneus는 25℃에서는 100%의 생존율을 나타내었지만, 75℃에서는 50%의 생존율, 100℃에서 5%의 생존율을 나타내었으며, bacillus firmus과 Bacillus infantis 역시 25℃에서는 100%의 생존율을 나타내었지만, 75℃에서는 30%의 생존율, 100℃에서 0%의 생존율을 나타내는 바, 바실러스 속 균주 모두 호열성을 나타내는 것은 아님을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 바디부 110: 내부공간
120: 유입구 200: 미생물 공급부
210: 배양 탱크 220: 배양액 탱크
230: 배양액 밸브 300: 산소 공급부
310: 산소 탱크 320: 산소 센서
330: 산소 밸브 400: 파쇄 혼합부
410: 회전축 420: 모터
430: 나선 블레이드 440: 지지바
450: 파쇄 플레이트 460: 고정 블레이드
470: 회전 블레이드 500: 로드셀
600: 제어부 710: 온도 센서
720: 발열체
120: 유입구 200: 미생물 공급부
210: 배양 탱크 220: 배양액 탱크
230: 배양액 밸브 300: 산소 공급부
310: 산소 탱크 320: 산소 센서
330: 산소 밸브 400: 파쇄 혼합부
410: 회전축 420: 모터
430: 나선 블레이드 440: 지지바
450: 파쇄 플레이트 460: 고정 블레이드
470: 회전 블레이드 500: 로드셀
600: 제어부 710: 온도 센서
720: 발열체
Claims (7)
- 상부에 폐사체가 투입되는 유입구가 형성되고 내부공간이 형성된 함체 형상의 바디부; 상기 내부공간으로 유용미생물 배양액을 공급하도록 상기 바디부 일측에 설치된 미생물 공급부; 상기 내부공간으로 산소를 공급하도록 상기 바디부 일측에 설치된 산소 공급부; 상기 바디부의 내부공간으로 투입된 폐사체를 파쇄하고 상기 미생물 공급부로부터 공급된 유용 미생물 배양액과 혼합 발효하도록 상기 내부공간에 회전 가능하게 설치된 파쇄 혼합부; 상기 내부공간으로 투입된 폐사체의 무게를 감지하도록 상기 바디부 하부에 설치된 하나 이상의 로드셀; 및 상기 로드셀로부터 수신된 폐사체의 무게에 따라 상기 미생물 공급부, 산소공급부 및 파쇄 혼합부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 산소 공급부는 산소 탱크; 상기 내부공간의 산소 농도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 전송하는 산소 센서; 및 상기 내부공간으로 공급되는 산소의 량을 조절하도록 상기 산소 공급부에 설치되는 산소 밸브;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 내부공간이 사전에 설정된 기준 산소 농도 범위를 유지하도록 상기 산소 센서로부터 실시간으로 수신되는 상기 내부공간의 산소 농도에 따라 상기 산소 밸브의 작동을 제어하고,
상기 내부공간의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부로 전송하는 온도 센서; 및 상기 바디부에 설치되어 상기 내부공간으로 공급되는 온도를 조절하는 하나 이상의 발열체;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 내부공간이 사전에 설정된 기준 온도 범위를 유지하도록 상기 온도 센서로부터 실시간으로 수신되는 상기 내부공간의 온도에 따라 상기 발열체의 작동을 제어하고,
상기 파쇄 혼합부는 상기 바디부의 길이 방향을 따라 연장되어 상기 내부공간에 회전 가능하게 설치된 회전축; 상기 회전축에 회전력을 제공하도록 상기 회전축 일측에 연결된 모터; 상기 내부공간에 수용된 폐사체를 교반하도록, 상기 회전축의 둘레면에 나선 방향으로 감긴 나선 블레이드 및 상기 나선 블레이드와 상기 회전축을 연결하는 복수 개의 지지바;를 포함하고, 상기 제어부는 투입되는 폐사체의 종류에 따라 상기 모터의 회전 속도를 조절하고,
상기 파쇄 혼합부는 단면이 상기 회전축을 따라 회전되는 나선 블레이드에 대응되는 곡률을 갖는 호 형상으로 형성된 파쇄 플레이트; 상기 파쇄 플레이트의 평면에 상방으로 돌출되도록 결합된 복수 개의 고정 블레이드; 및 인접하는 한 쌍의 고정 블레이드 사이로 삽입될 수 있도록 상기 나선 블레이드의 외주면에 돌출 결합된 복수 개의 회전 블레이드;를 더 포함하고,
상기 로드셀은 상기 파쇄 플레이트 하부에 설치되고,
상기 미생물 공급부는 유용 미생물 배양액을 제조하는 배양 탱크; 상기 배양 탱크에서 제조된 배양액이 유입되는 배양액 탱크; 및 상기 배양액 탱크에서 상기 내부공간으로 공급되는 배양액의 량을 조절하는 배양액 밸브를 포함하고,
상기 바디부의 내부공간에는 영양배지용 고형물이 투입되고,
상기 파쇄 혼합부는 폐사체와 영양배지용 고형물을 파쇄하고 폐사체 분해능을 갖으면서 75℃에서 100%의 생존율을 갖는 호열성인 바실러스 코치(Bacillus kochii) 4584(기탁번호:KCTC 13552BP) 균주를 포함하는 유용 미생물 배양액과 혼합 발효하며,
상기 영양배지용 고형물은 고형물 전체 중량 기준 부식토 10~30 중량%, 휴믹산 10~30 중량%, 풀빅산 10~30 중량%, 숯 10~30 중량%, 미강 5~20 중량%를 포함하는, 유용 미생물을 이용한 가축의 폐사체 처리장치.
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