KR102325421B1 - 바실러스 서브틸리스 nru0927(kacc92143p), 락토바실러스 플란타럼 crnb-22 (kctc 11931bp) 및 효소제를 포함하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제 - Google Patents

바실러스 서브틸리스 nru0927(kacc92143p), 락토바실러스 플란타럼 crnb-22 (kctc 11931bp) 및 효소제를 포함하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제 Download PDF

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충남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 유용미생물 및 효소를 포함하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제에 관한 것으로, 축산농가에서 발생되는 가축분뇨의 퇴비화를 촉진시키고 악취를 저감시켜 축산농가의 경제에 기여할 수 있다.

Description

바실러스 서브틸리스 NRU0927(KACC92143P), 락토바실러스 플란타럼 CRNB-22 (KCTC 11931BP) 및 효소제를 포함하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제{Livestock manure composing promotion and order reduction agent comprising Bacillus subtilis NRU0927(KACC92143P), Lactobacillus plantarum CRNB-22 (KCTC 11931BP) and enzymes}
본 발명은 바실러스 서브틸리스 NRU0927(KACC92143P), 락토바실러스 플란타럼 CRNB-22 (KCTC 11931BP) 및 효소제를 포함하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제에 관한 것이다.
최근 육류소비량의 증가 추세에 따라, 축산농가 또한 비약적으로 증가하고 있으며, 가축분뇨(livestock excretions) 또한 대량으로 발생되고 있다. 국내에서는 연간 약 51백만 톤의 가축분뇨가 발생되고 있으며, 이 중 약 80%에 해당되는 40백만 톤은 퇴비형태로 자원화되고 있다. 가축분뇨는 일정 과정을 거쳐 퇴비화되어 농업에 유용한 자원으로 활용되고 있으나, 최근 지나치게 많이 발생되는 가축분뇨로 인해 주변에 악취를 발생시키고, 유실되는 경우 인근 하천을 오염시키는 문제가 발생되고 있다.
뿐만 아니라 2020년 3월 25일부터 농가형 퇴비 부숙도 검사 의무화가 시행되고 있다. 즉, 「가축분뇨의 관리 및 이용에 관한 법률(이하 가축분뇨법) 시행규칙」에 따라 신고규모 농가는 연간 1회, 허가규모 농가는 연간 2회 부숙도 검사를 받아야 하며, 가축분 퇴비를 농경지에 살포시 축사면적 1,500 m2이상 농가는 부숙후기 또는 부숙완료, 1,500 m2미만은 부숙중기 이상으로 부숙하여야 한다. 계도기간인 1년 이후, 부숙되지 않은 퇴비 무단 살포로 수계오염(가축분뇨법), 악취민원 2회 이상 발생(악취방지법) 시 지자체장 판단하에 행정처분이 가능해진다. 이때 부숙도 기준을 충족시키지 못하는 농가에게 최대 200만 원까지 과태료를 부과할 수 있게 됨에 따라 축산농가의 퇴비 부숙도 관리 부담이 더욱 늘어날 전망이다. 따라서, 가축분뇨의 퇴비화를 촉진시켜 부숙과정을 단축시키는 기술 개발이 시급한 실정이다.
한편, 가축분뇨의 퇴비화 과정 중 발생하는 악취는 주위환경에 많은 불쾌감을 주며, 생활환경을 열악하게 한다. 특히 가축분뇨 관련 악취는 전체 악취 관련 민원의 약 60%를 차지하고 있어, 축산발전을 막고 있는 현실이고, 악취 대책은 축산환경문제 중 하나로 해결해야 하는 긴급한 과제이다.
이에 따라 미생물 제제를 이용하여 퇴비화를 돕고 악취를 제거하기 위한 기술들이 개발되고 있다. 한국등록특허 제0252469호는 퇴비 제조용 미생물 제제 및 그 제조방법에 관한 문헌으로, 바실러스 서브틸리스, 패니바실러스 마세란스 및 로도슈도모나스 sp.로 이루어진 미생물 제제를 개시하고 있다. 한국등록특허 제1260872호는 미생물 생균제를 유효성분으로 함유하는 축산악취 제거제에 관한 문헌으로, 바실러스(Bacillus)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균, 엔테로코커스(Enterococcus)균, 스트렙토코커스(Streptococcus)균 및 효모(Saccharomyces)균으로 구성되는 미생물 생균제; 및 유산균 배양여액을 유효성분으로 함유하는 축산악취 제거제, 및 이의 제조방법을 개시하고 있다. 한국등록특허 제1914556호는 유기 폐기물의 처리 방법에 관한 문헌으로, 바실루스 종(Bacillus sp.) 미생물들, 슈도모나스 종(Pseudomonas sp.) 미생물들, 비피도박테리움 종(Bifidobacterium sp.) 미생물들 및 락토바실루스 종(Lactobacillus sp.) 미생물들의 적어도 3종류로부터 하나 또는 그 이상의 미생물들에 유기 폐기물을 접촉시키는 단계를 포함하고 있다.
그러나, 상기 기술은 가축분뇨의 신속한 퇴비화를 위하여 효소활성 등이 뛰어난 분해 미생물을 선별하여 미생물제제를 구성함으로써 가축 분뇨의 부숙 전 과정을 미생물 활성에만 의존하는 점에서 부숙 속도 및 악취 저감에 한계가 있었다. 이에 본 발명자는 가축분뇨의 부숙 과정을 보다 신속하게 완료시키면서 분뇨 부숙 과정에서 발생하는 악취를 효율적으로 저감시킬 수 있는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제을 개발하는 과정에서 본 발명을 완성하게 되었다.
한국등록특허 제0252469호, 퇴비 제조용 미생물 제제 및 그 제조방법, 2000. 01. 18. 등록. 한국등록특허 제1260872호, 미생물 생균제를 유효성분으로 함유하는 축산악취 제거제, 2013. 04. 29. 등록. 한국등록특허 제1914556호, 유기 폐기물의 처리 방법, 2018.10.29. 등록.
본 발명의 목적은 유용미생물 및 효소를 포함하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 제공하는 데 있다.
본 발명은 바실러스 서브틸리스 NRU0927(KACC92143P), 락토바실러스 플란타럼 CRNB-22 (KCTC 11931BP) 및 효소제를 포함하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 제공한다.
상기 효소제는 알칼라인 프로테아제 및 셀룰라아제일 수 있다.
상기 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제는 바실러스 서브틸리스 NRU0927(KACC92143P) 및 락토바실러스 플란타럼 CRNB-22 (KCTC 11931BP) 혼합균주 1011 CFU/g 1~2 중량%, 알칼라인 프로테아제(200,000 unit/g) 2.5~5 중량%, 셀룰라아제(20,000 u/g) 1~2 중량% 및 나머지량의 옥수수 말분 또는 소맥분 부산물(Wheat Sorts)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 바실러스 서브틸리스 NRU0927(KACC92143P) 및 락토바실러스 플란타럼 CRNB-22 (KCTC 11931BP) 혼합균주 1011 CFU/g 2 중량%, 알칼라인 프로테아제(200,000 unit/g) 5 중량%, 셀룰라아제(20,000 u/g) 2 중량% 및 옥수수 말분 또는 소맥분 부산물(Wheat Sorts) 91 중량%이다.
본 발명은 가축분뇨의 0.2~1.0 중량% 사용하여 퇴비화 기간을 25~37.5% 단축시키는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 제공한다. 바람직하게는 본 발명은 가축분뇨의 0.5 중량% 사용하여 퇴비화 기간을 25~37.5% 단축시키는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 제공한다. 상기 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제는 가축분뇨 퇴비화 과정에서 악취를 27.1~41.1% 감소시킬 수 있다.
본 발명은 유용미생물 및 효소를 포함하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제에 관한 것으로, 구체적으로는 바실러스속 및 락토바실러스속 균주를 프로테아제 및 셀룰라아제 와 혼합하여 가축분뇨에 적용함으로써 가축분뇨의 부숙을 현저히 촉진시키고, 부숙과정에서 발생하는 악취를 저감시켜 축산농가의 퇴비 부숙도 관리 부담을 경감시키고 악취로 인한 환경문제를 개선시킬 수 있다.
도 1은 부숙 촉진 및 악취 제거의 측정에 사용되는 기기 모습이다. A. Lab-scale 퇴비화 시스템 B. CoMMe-100 측정기 C. NH3, CO2 측정 키트
도 2는 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 투여한 경우 퇴비화 과정 중의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 투여한 경우 퇴비화 과정 중의 함수율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4은 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 투여한 경우 부숙 기간에 따른 미생물의 총균수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5은 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 투여하여 부숙 완료 후 퇴비 모습을 나타낸 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지고, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.
본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제는 2종 의 유용미생물과 2종 이상의 효소제를 포함한다.
종래 가축분뇨의 부숙을 촉진시키기 위한 미생물로는 유기질이 많은 농토의 표층에서 분리된 스트렙토미세스 속(Streptomyces sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 마이크로콕커스 속(Micrococcus sp.), 아크로모박터 속(Achromobacter sp.), 후라보박테리움 속(Flavobacterium sp.), 에쎄리씨아 속(Escherichia sp.) 및 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)이 사용되었다. 특히 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtlis), 페니바실러스 마르세란스(Paenibacillus marcerans), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus amyloliquefaciens), 니트로박터 아길리스(Nitrobacter agilis), 슈도모나스 아에로지노사 등의 균주가 가축분뇨 처리 균주로 각광을 받았다. 이들 균주는 주로 수분 조절 및 악취 저감을 위하여 가축분뇨 처리 시 혼합하며 퇴비의 탄소원으로 이용되는 톱밥, 왕겨, 수피 등에 포함된 셀루로스(cellulose), 헤미셀루로스(hemicellulose), 리그닌(lignin) 및 펙틴(pectin)과 같은 고분자 물질을 분해하는 셀룰라아제(cellulase), 헤미셀룰라아제(hemicellulase), 리그닌 퍼옥시다아제(lignin peroxidase, LIP), 망간 퍼옥시다제(Mn-peroxidase, MNP) 및 라카아제(laccase) 또는 분비효소인 씨엠씨아제(CMCase), 자일라나제(xylanase)와 락타제(lactase) 등을 높은 수준으로 발현하는 균주로 선택되었다.
그러나, 상기와 같은 균주 활성만으로 가축분뇨의 부숙기간을 단축시키고, 특히 부숙 과정 중 증가하는 악취를 저감시키는 데에는 한계가 있었다. 이는 최근 농가형 퇴비 부숙도 검사 의무화에 의한 농가 부담과도 직결되는 문제가 되었다. 이에 본 발명자들은 가축분뇨의 신속한 퇴비화 및 부숙 과정에서의 악취 저감을 목표로, 다양한 토양미생물, 유산균 및 효소를 혼합 실험한 결과, 2종의 유용 미생물과 2종의 효소제를 일정비율로 포함한 조성물이 가축분뇨의 부숙을 신속히 진행하고 부숙과정에서의 악취 또한 현저히 저감시키는 최적화된 조성물임을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
< 실시예 1. Lab-scale 퇴비화 실험전 시료 분석>
본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제의 퇴비화 실험은 기본적으로 실험실 규모에서 진행되었다. 먼저 유용미생물과 효소제가 가축분뇨 퇴비화 및 부숙 촉진에 미치는 영향을 평가하였으며, 악취 저감효과는 관능법에 의한 악취강도로 평가하였다. 부숙도 측정은 산소 소모율(Oxygen uptake rate) 또는 분해열 측정으로 평가하였으며, 또한 퇴비의 부숙 기간에 따른 미생물의 총균수 변화를 모니터링하였다. 도 1에는 본 발명의 부숙 촉진 및 악취 제거의 측정에 사용되는 기기를 보여주는 사진이다.(A. Lap-scale 퇴비화 시스템 B. CoMMe-100 측정기 C. NH3, CO2 측정 키트) 상기 방법으로 본 발명의 부숙 실험에 사용된 가축분뇨 시료를 분석하여 표 1에 나타내었다.
본 연구에서 사용한 가축분뇨는 우분과 돈분을 혼합한 것으로 3부위 이상의 시료를 채취하여 함수율을 측정하였다. 함수율(Moisture content; MC)은 USCC(2002) 및 산소소모율은 Ahn 등(2008)에 의해 제시된 방법을 준용하여 측정하였으며, 악취강도(Oder intensity)는 관능법에 따른 악취강도 판단 시 표 2의 판단 기준을 사용하여 6명의 패널을 대상으로 한 관능법을 이용해 측정하였다.
함수율 (%, w.b.) 악취강도
가축분뇨(우분+돈분) 43.7±0.25 4.3±0.47
악취도 악취수준 각 수준별 설명
0 무취 상대적인 무취로 평상 시 후각으로 아무것도 감지하지 못하는 상태
1 감지취기 무슨 냄새인지 알 수 없으나 냄새를 느낄 수 있는 정도의 상태
2 보통취기 무슨 냄새인지 알 수 있는 정도의 상태
3 강한취기 쉽게 감지할 수 있는 정도의 강한 냄새을 말하며, 병원에서 특유의 크레졸 냄새를 맡는 정도의 상태
4 극심한 취기 아주 강한냄새, 여름철 재래식 화장실에서 나는 냄새를 느낄 수 있는 정도의 상태
5 참기 어려운 취기 견디기 어려운 강렬한 냄새로서 호흡이 정지될 것 같이 느껴지는 정도의 상태
< 실시예 2. 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제 제조>
가축분뇨를 신속하게 퇴비화시키기 위해서는 초기 미생물의 안정된 증식이 필요하다. 가축분뇨의 신속한 퇴비화를 위한 유용미생물은 동일량의 가축분뇨에 미생물 또는 미생물 혼합제를 각각 혼합하고, 분해열을 측정하여 선별하였다. 실험에 사용한 가축분뇨는 우분과 돈분을 동일 중량으로 혼합하여 사용하였다.
하기 표 3과 같이 실험균주를 혼합하고, 퇴비화 초기 분해열을 측정하였다. 퇴비화 과정중 분해열(△T; ℃)측정은 부숙도 변화를 측정하는 방법 중 하나로, 퇴비화 개시 후, 신속하게 분해열이 증가하는 미생물을 선별하였다. 표 1의 가축분뇨 시료 1000g 기준으로 표 2에 기재된 균주를 총 1×1010 CFU이 되도록 각각 혼합하여 도 1A의 Dewar flask에 주입한 후 퇴비화 6, 12, 24, 48시간 후의 초기 분해열을 측정하여 표 3에 나타내었다.
균주 0 시간후
(△T℃)		 12 시간후
(△T℃)		 24 시간후
(△T℃)		 36 시간후
(△T℃)		 48 시간후
(△T℃)
- 26(0) 32(6) 38(6) 41(3) 45(4)
① Bacillus subtilis NRU0927
KACC92143P		 26(0) 36(10) 44(8) 47(3) 49(2)
② Lactobacillus plantarum
CRNB-22 KCTC 11931BP		 26(0) 35(9) 42(7) 44(2) 46(2)
③ Streptococcus thermophilus CNB-11 KCTC 11406BP 26(0) 34(8) 39(5) 41(2) 45(4)
④ Bacillus coagulans NRR1207,
KACC92114P		 26(0) 34(8) 40(6) 42(2) 45(3)
상기 표 3에서 보는 바와 같이, Bacillus subtilis NRU0927 KACC92143P 균주 처리 시, 분해열 증가속도가 가장 빨라 부숙 촉진능력이 뛰어났으며, 다음으로, Lactobacillus plantarum CRNB-22 KCTC 11931BP가 부숙 촉진효과가 높은 것으로 나타났다. 또한 두 균주가 부숙화가 진행되는 가축분뇨의 전체적인 온도 또한 높이는 것으로 나타났다. 하기 실험에서는 부숙속도가 가장 높은 Bacillus subtilis NRU0927 KACC92143P 균주를 중심으로 한 혼합균주 및 효소제 첨가에 의한 부숙 촉진 능력을 확인하였다. 균주 혼합시 각 균주는 5×109 CFU를 혼합하여 최종 1×1010 CFU이 되도록 조정하였다. 이때 효소제는 각 혼합균주 1×1011 CFU/g를 100 중량부로 하여 알칼라인 프로테아제 (Alkaline protease 200,000 unit/g, Nanjing Bestzyme Bio-engeering, Co., Ltd. Chaina) 250 중량부, 셀룰라아제(20,000 u/g) 100 중량부가 되도록 혼합하여 사용하였다. 알칼라인 프로테아제(protease) 및 셀룰라아제(cellulase)는 Nanjing Bestzyme Bio-engeering, Co., Ltd.(Chaina)에서 구입하여 사용하였다.
균주 0 시간후
(△T℃)		 12 시간후
(△T℃)		 24 시간후
(△T℃)		 36 시간후
(△T℃)		 48 시간후
(△T℃)
- 25(0) 31(6) 37(6) 41(4) 45(4)
① + ② 25(0) 37(12) 46(9) 48(2) 50(2)
① + ③ 25(0) 33(8) 40(7) 44(4) 47(3)
① + ④ 25(0) 32(7) 40(8) 43(3) 46(3)
① + ② + emzymes 25(0) 40(15) 48(8) 50(2) 52(2)
① + ③ + emzymes 25(0) 35(10) 41(6) 43(2) 46(3)
① + ④ + emzymes 25(0) 34(9) 40(5) 43(3) 46(3)
상기 표 4에서 보는 바와 같이, 바실러스 서브틸러스 NRU0927 KACC92143P(Bacillus subtilis NRU0927 KACC92143P) 균주 및 락토바실러스 플랜타룸 CRNB-22 KCTC 11931BP(Lactobacillus plantarum CRNB-22 KCTC 11931BP) 혼합 균주가 가축분뇨의 신촉처리에 가장 뛰어났으며, 이는 바실러스 서브틸러스 NRU0927 KACC92143P 나 락토바실러스 플랜타룸 CRNB-22 KCTC 11931BP 단독 처리 시보다 분해열 증가속도가 빠른 것으로 나타났다. 또한 효소제의 투여는 모든 실험군에서 부숙 속도를 증가시키는 것으로 나타났다.
상기 바실러스 서브틸리스 NRU0927(KACC92143P)는 본 발명의 발명자가 낫토로부터 분리한 균주이며, 락토바실러스 플란타럼 CRNB-22 (KCTC 11931BP)는 본 발명의 발명자가 김치로부터 분리한 균주로, 사포닌 분해능력을 가지며 β-글루코시다제 활성이 매우 높은 미생물이다. 본 실험을 통하여 상기 두 균주가 가축분뇨의 부숙 촉진에도 효과를 가지며, 두 균주를 혼합하였을 때 가축분뇨의 부숙이 상승적으로 촉진되는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라, 이 두 종을 혼합하고 여기에 알칼라인 프로테아제(Alkaline protease) 및 셀룰라아제(Cellulase)를 추가하여 가축분뇨에 처리하였을 때 부숙촉진 효과가 뛰어난 것을 확인하였다.
상기의 결과를 기초로 하여 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 제조하였다. 즉, 바실러스 서브틸리스 NRU0927(KACC92143P) 및 락토바실러스 플란타럼 CRNB-22 (KCTC 11931BP) 혼합균주 1011 CFU/g 2 중량%, 알칼라인 프로테아제(200,000 unit/g) 5 중량%, 셀룰라아제(20,000 u/g) 2 중량% 및 옥수수 말분 또는 소맥분 부산물(Wheat Sorts) 91 중량%를 포함하여 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 제조하였다. 옥수수 말분, 소맥분 부산물(Wheat Sorts)은 제분 공정에서 밀가루 또는 옥수수 가루를 분리하고 남은 거친 크기를 가진 부산물이다.
< 실시예 3. 퇴비화 과정 중 온도 변화 측정>
상기 실시예 2에서 제조한 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 중량 기준으로 0%(대조구), 0.25%, 0.5% 첨가한 시료의 퇴비화 과정에 따른 온도 변화를 관찰하고 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 보는 바와 같이, 퇴비화가 시작된 후 첫 주에는 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제(이하 도면 상“크린자임”으로 표기)를 0.5% 첨가한 처리구의 최고온도는 약 55℃로 가장 높은 온도를 보였으며, 0.25% 처리구의 최고온도는 약 53℃로 두 번째로 높은 온도를 나타내어, 약 50℃의 최고온도를 나타낸 대조구와 비교하여 높게 나타났다.
본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제는 가축분뇨의 완전퇴비화를 위하여 2, 4, 6주에 각각 추가 적용되었다. 도 2에서 각 추가 적용 시 그래프를 보면, 대조구(파란색)의 시료 온도가 증가하여 적용 2일째에 피크에 도달하였다가 서서히 감소하였다. 이때, 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 적용한 경우, 퇴비화 초기 급격한 온도 상승을 동반하여 대조구보다 높은 온도의 피크를 형성하며, 피크에 도달하는 시간 또한 빨라지는 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 적용한 경우, 최고 온도에 도달한 이후에는 대조구보다 온도가 더 빨리 감소하여, 가축분뇨의 부숙이 촉진된 것을 확인할 수 있다.
퇴비화가 진행된 후 초기 4주 동안은 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 첨가한 처리구(0.25%, 0.5% 미생물 첨가)의 최고온도는 대조구에 비해 약 1-5℃ 정도 높은 수준을 보였다. 이는 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제가 포함된 가축분뇨의 경우, 부숙에 의한 분해열이 높게 나타나면서 부숙이 촉진되었음을 보여준다. 퇴비화 진행 후 6주째부터는 분해열에 의한 온도 상승현상이 일어나지 않아 대조구와 처리구 모두 최고온도는 30℃ 이하로 낮은 온도를 유지하였으며, 이러한 현상은 퇴비화 미생물과 효소가 가축분뇨에 함유된 분해성 유기물을 모두 분해하였거나 퇴비화 과정 중 수분이 증발됨에 따라 가축분뇨의 수분이 미생물의 활성에 장애를 초래하는 수준까지 감소한 것을 나타낸 것으로 볼 수 있다.
실험구는 대조구에 비해 부숙 완료까지 부숙촉진 효과가 유지되었고 46일 이후는 모든 처리구가 거의 같은 온도로 떨어졌다. 또한 이러한 결과는 도 2와 일치하는 데이터로 실험구의 분해열이 부숙 완료까지 지속되었다.
< 실시예 4. 퇴비화 과정 중 함수율 변화 측정>
본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 중량 기준으로 0%(대조구), 0.25%, 0.5% 첨가한 시료의 퇴비화 과정에 따른 함수율 변화를 관찰하고 그 결과를 도 3에 나타내었다. 대조구와 처리구 모두 초기 함수율을 60%(w.b.)로 조정한 상태에서 8주 동안 퇴비화를 진행한 결과, 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제(크린자임)를 첨가한 처리구의 함수율이 대조구보다 빠르게 감소하는 것을 확인하였다. 「비료관리법」상 상업용 퇴비의 함수율 기준인 함수율 55% 이하 조건은 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 0.5% 첨가한 시료의 경우, 2주가 채 되지 않은 시점에서 만족하였으며, 0.25% 처리구, 대조구 순으로 기준점에 도달하였다. 이는 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제가 대조구와 비교하여 시료 부숙을 촉진시키는 것을 나타낸 것이다. 함수율은 0.25%, 0.5% 처리구가 부숙 2주 후부터 대조구에 비해 부숙 말기까지 지속적으로 낮아졌는데 이는 부숙 기간 동안 미생물과 효소의 활발한 활동으로 분해열이 상승하였기 때문이다. 퇴비화 8주 후, 처리구 및 대조구의 최종 함수율은 36.3~38.4%(w.b.)의 수준을 나타내었다.
< 실시예 5. 퇴비화 과정 중 악취수준 변화 측정>
본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 중량 기준으로 0%(대조구), 0.25%, 0.5% 첨가한 시료의 퇴비화 과정에 따른 악취수준의 변화를 관찰하고 그 결과를 표 5에 나타내었다.
대조구 0.25% 처리구 악취 감소율 (%) 0.5% 처리구 악취 감소율 (%)
착수 시 4.3±0.47 4.3±0.47 0.0 4.3±0.47 0.0
1주 후 5.0±0.0a 4.16±0.4b 16.8 4.0±0.0b 20.0
2주 후 5.0±0.0a 3.83±0.4b 23.4 3.16±0.4c 36.8
3주 후 4.16±0.4a 3.16±0.4b 24.0 2.83±0.4b 31.9
4주 후 3.83±0.4a 3.0±0.0b 21.7 2.27±0.4b 40.7
5주 후 3.45±0.4a 2.7±0.0b 21.7 2.15±0.4b 56.1
6주 후 2.83±0.4a 2.16±0.4b 23.7 1.0±0.0b 35.3
7주 후 2.66±0.47a 1.16±0.4b 43.6 1.0±0.0b 62.4
8주 후 1.83±0.47a 1.16±0.4b 36.6 1.0±0.0b 45.4
평균 26.4 41.1
표 5에서 보는 바와 같이, 8주의 퇴비화 과정을 거치는 동안 0.25%와 0.50% 처리구 모두 악취수준은 대조구와 비교하여 통계적으로 유의하게 감소하였다 (p<0.05). 퇴비화 개시 1~2주 경과 시 대조구의 악취강도는 5(참기 어려운 취기)를 보인 반면, 처리구는 3.16~4.16(강한 취기; 3, 극심한 취기; 4)으로 상대적으로 낮은 악취 수준을 보였으며, 7주 경과 시 대조구의 악취강도는 2.66(보통취기; 2, 강한취기; 3)를 보였으나 처리구의 악취강도는 1.0~1.16(감지취기; 1, 보통취기; 2)으로 현저하게 낮은 수준을 보였다. 특히 0.50% 처리구가 악취 저감에 탁월한 효과가 있는 것으로 확인되었다. 가축분뇨의 악취문제는 퇴비화 기간 전체에 걸쳐 중요한 문제로, 퇴비화를 신속히 하는 동시에 악취가 심화되지 않는 것 또한 매우 중요하다. 대조군의 경우, 퇴비화 과정 중 2주째에 악취가 더욱 심해진 후 점차 감소하는 데에 비하여 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제가 적용된 경우, 부숙 과정 중의 악취증가없이 퇴비화 과정이 진행되는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제 0.25% 처리구는 퇴비화 과정 중 평균 26.4%, 0.5% 처리구에서는 41.1%의 악취 저감효과를 갖는 것을 확인하였다.
또한 대조구의 경우, 퇴비화 8주 후에도 악취수준이 1.83으로 보통취기(2) 정도의 냄새가 났으나, 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제의 0.50% 처리구는 6주후부터 악취수준이 감지취기(1) 상태인 것으로, 가축분뇨의 부숙 속도를 8주이상에서 5~6주로 단축시킴을 알 수 있었다. 즉, 부숙기간을 약 25~37.5% 단축하는 점에서 상기 실시예 3의 결과와도 일치한다.
상기 결과를 통하여 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 가축분뇨에 첨가할 경우 부숙을 기간을 단축할 뿐만 아니라, 퇴비화 과정에서 발생되는 악취를 관리하는데 큰 도움이 될 수 있다.
< 실시예 6. 퇴비화 과정 중 미생물 총 균수 변화 측정>
본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 중량 기준으로 0%(대조구), 0.25%, 0.5% 첨가한 시료의 퇴비화 과정에 따른 미생물 총 균수의 변화를 관찰하고 그 결과를 도 4에 나타내었다. 퇴비의 부숙 기간은 총 8주로 수행하였고 각 시료에서 퇴비화 1주일 간격으로 시료를 채취하여 미생물을 측정하였다. 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제는 2, 4, 6주에 각각 추가 적용하였으며, 일반세균은 시료를 십진희석법으로 희석 후 Plate Counting Agar 배지에 투입 후 37℃ 배양기에서 48시간 배양 후 콜로니의 수를 세었다.
도 4에서 보는 바와 같이, 미생물의 총균수는 0%(대조구)에서는 퇴비화 전 기간에 걸쳐서 6.4×105~1.7×106 CFU/g 수준으로 0.25%, 0.5% 처리구에 비해 10~15배 정도 낮았다. 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제 0.25% 처리구는 퇴비화 시작부터 미생물의 증가폭은 적지만 꾸준히 증가하여 7주째에는 8.8×107 CFU/g를 보였으며, 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제 0.50% 처리구 역시 퇴비화 시작부터 미생물이 증가 폭은 낮지만 꾸준히 증가하여 7주째에는 가장 높은 1.75×108 CFU/g이었다. 퇴비화 8주째는 두 처리구 모두 7주째에 비해 조금 낮아졌다. 이는 퇴비화 8주부터는 퇴비의 부숙 완성으로 미생물이 성장할 수 있는 영양분의 고갈로 서서히 감소되는 것으로 사료된다. 또한 2, 4, 6주에 본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 추가 접종한 경우 미생물 총 균수는 0.25% 처리구의 경우, 각각 2배, 1.2배, 1.6배로 증가하였고, 0.50% 처리구도 동일한 양상을 보였다. 3, 5, 7 주째는 추가 접종하지 않은 3, 5, 7주째 처리구와 동일한 숫자를 보여 미생물이 증식하는 영양 조건에 한계가 있음을 나타낸다고 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 부숙촉진제 첨가에 의한 부숙 촉진 및 악취제거는 유용 미생물의 안정적인 증식 및 효소 활성에 기인하는 것으로 볼 수 있다.
< 실시예 7. 퇴비화 과정 완료 후 퇴비 분석>
본 발명의 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제 (0.25% 처리구)를 처리하여 8주 후 생산된 퇴비(도 5)를 분석하여 표 6에 나타내었다. 상기 퇴비를 COMME-100 측정기를 이용하여 부숙도 측정하였으며, 중금속 등의 유해성분 및 질소량, 수분량을 측정하여 표 6에 나타내었다.
분석항목(단위) 공정규격 성분 함량
규격 유기물(%) 30 이상 47.85
유
해
성
분		 비소(mg/kg) 45 이하 불검출
카드늄(mg/kg) 5 이하 불검출
수은(mg/kg) 2 이하 불검출
납(mg/kg) 130 이하 2.31
크롬(mg/kg) 200 이하 16.10
구리(mg/kg) 360 이하 168.20
니켈(mg/kg) 45 이하 6.57
아연mg/kg) 900 이하 677.17
기타
성분		 유기물대 질소의 비 45 이하 17.78
수분(%) 55% 이하 43.05
부숙도(콤펙법) 부숙 완료 이상 부숙 완료
질소전량 - 2.69
또한, 부숙 완료 후, 퇴비의 부숙도 측정값은 100%로 나타났으며, NH3, CO2는 검출되지 않아 부숙 완료 후 악취는 나지 않음을 알 수 있었다.

Claims (4)

  1. 바실러스 서브틸리스 NRU0927(KACC92143P) 및 락토바실러스 플란타럼 CRNB-22(KCTC 11931BP)을 균주수 기준 1:1로 혼합한 혼합균주 1011 CFU/g 1~2 중량%, 200,000 unit/g인 알칼라인 프로테아제 2.5~5 중량%, 20,000 unit/g인 셀룰라아제 1~2 중량% 및 나머지 량의 옥수수 말분 또는 소맥분 부산물로 이루어진 것을 특징으로 하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제는 가축분뇨의 0.2~1.0 중량%로 사용하여 퇴비화 기간을 상기 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제를 사용하지 않은 가축분뇨와 비교하여 25~37.5% 단축시키는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 부숙촉진 및 악취저감제.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0948685A (ja) * 1995-07-31 1997-02-18 Nisshin Flour Milling Co Ltd 有機質肥料の製造方法
KR100252469B1 (ko) 1998-04-16 2000-04-15 이영하 퇴비 제조용 미생물 제제 및 그 제조방법
KR101260872B1 (ko) 2012-11-13 2013-05-06 참신약품 주식회사 미생물 생균제를 유효성분으로 함유하는 축산악취 제거제
KR101914556B1 (ko) 2010-03-23 2018-11-02 바이오맥스 홀딩스 피티이 엘티디 유기 폐기물의 처리 방법
CN109516845A (zh) * 2018-12-29 2019-03-26 湖南润丰达生态环境科技有限公司 一种畜禽粪污有机肥发酵复合功能包及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0948685A (ja) * 1995-07-31 1997-02-18 Nisshin Flour Milling Co Ltd 有機質肥料の製造方法
KR100252469B1 (ko) 1998-04-16 2000-04-15 이영하 퇴비 제조용 미생물 제제 및 그 제조방법
KR101914556B1 (ko) 2010-03-23 2018-11-02 바이오맥스 홀딩스 피티이 엘티디 유기 폐기물의 처리 방법
KR101260872B1 (ko) 2012-11-13 2013-05-06 참신약품 주식회사 미생물 생균제를 유효성분으로 함유하는 축산악취 제거제
CN109516845A (zh) * 2018-12-29 2019-03-26 湖南润丰达生态环境科技有限公司 一种畜禽粪污有机肥发酵复合功能包及其制备方法和应用

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