KR102567984B1 - 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법에 관한 것으로서, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 부숙을 위해 주기적인 공기의 주입이 가능한 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템과, 그에 의해서 제조된 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물, 및 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법에 관한 것이다.

Description

가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법{FERMENT ORGANIC COMPOUND'S APPARATUS, FERMENT ORGANIC COMPOUND AND FERMENT ORGANIC COMPOUND MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법에 관한 것으로서, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 부숙을 위해 주기적인 공기의 주입이 가능한 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템과, 그에 의해서 제조된 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물, 및 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법에 관한 것이다.

2012부터 가축분뇨와 하수오니의 해양투기가 금지 되었으며, 또 2013년부터는 음식폐기물에서 나온 폐수도 바다에 버리지 못하게 되었다.

이로 인해 가축분뇨와 음식물 쓰레기 등의 처리 방법으로서, 유기질 퇴비나 펠렛화하여 연료로 활용하는 방법, 지렁이를 활용한 자원화 등 다각적인 재활용 방법을 고안해 내고 있다.　

하지만 가축분에 따라서 처리 비용이 비싸고 효율적이 못하며, 생산된 산물 또한 용도에 맞지 못하거나 경제성이 떨어지는 등의 문제가 있는 실정이다.

예컨대, 음식물 쓰레기나 폐수처리 오니의 경우 지렁이를 통한 자원화를 하고 있으나,　지렁이 분변토 등의 산물이 나트륨이나 중금속의 함량이 높아 활용가치가 떨어지는 단점이 있다.

근래에는 동애등에라는 곤충을 활용한 음식물 쓰레기처리 방법이 부상하고 있으나 아직은 초기 단계여서 여러 가지 해결해야 할 문제들이 많이 대두 되고 있다.

가축분뇨는 축종에 따라서 처리 방법이 다르고 자원화 율도 큰 차이를 보인다. 돈분뇨의 경우 대부분 수처리 방식이어서 액비제조 공동자원화 시설이 충분히 갖추어져90%정도의 처리율을 보이는데 반해, 우분뇨와 계분뇨의 경우 자원화 처리율이 10% 내외에 그치고 있다.

가축분뇨와 관련하여, 2020년 3월 25일부터 ‘퇴비 부숙도 검사 의무화’ 제도가 시행되었다. 부숙되지 않은 퇴비의 살포로 발생되는 악취, 수질오염 영향 감소 등의 문제 완화와 퇴비 품질의 향상을 위해 「가축분뇨의 관리 및 이용에 관한 법률」에 따라 배출시설 신고 규모는 년 1회, 허가규모는 6개월에 1회 퇴비 부숙도를 시험기관에 의뢰해 분석해야 하며 검사결과를 3년간 보관하여야 한다.

2020년 3월 25일부터는 가축분뇨를 자가 처리하는 축산 농가 중 가축분뇨배출시설(축사) 면적 1500㎡ 이상의 농가는 부숙 후기 또는 부숙 완료 상태의 퇴비를 살포하여야 하며, 면적 1500㎡ 미만 농가는 부숙 중기 상태 이상의 퇴비를 살포하여야 한다.

부숙도 기준 준수 위반시 최대 200만원 이하의 과태료 처분을 받을 수 있다. 또한 부숙도 검사 결과는 3년간 보관하여야 하며, 퇴액비관리대장 미작성 또는 미 보관시 100만원이하의 과태료 처분을 받을 수 있다.

가축 분뇨로 만든 퇴비에 대해 부숙도 검사를 의무화하도록 한 제도 시행을 앞두고 정부가 계도 기간을 부여하였다. 이에 따라서, 환경부와 농림축산식품부는 2020년 3월 25일부터 시행되는 퇴비 부숙도 검사 의무화 제도에 대해 1년간의 계도 기간을 운영할 방침이라고 밝혔다.

하지만 한우와 육우 젖소 사육농가와 양계, 육계등의 농장에서는 이에 대처할 특별한 방안을 찾지 못하고 있다.　 현재로서는 부숙도를 규정에 맞게 처리 하려면 매우 넓은 부숙 발효 처리장을 확보하거나, 강제 순환 및 교반식 발효설비 혹은 콤포스트 같은 고가의 장비를 구입하거나, 가축분 퇴비 제조업체에 위탁 하여야 하는 실정이지만 위탁의 경우 위 두 축종의 경우 10% 내외의 처리만 가능한 실정이다.

따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있는 수단이 필요하다.

공개특허 제1994-0014268호

본 발명의 목적은, 기존의 가축분 적재장(퇴비장)을 활용하면서 종래의 축분 발효기보다 간단하고 저렴한 장치로 주기적 타공과 공기 주입을 통한 정치 고체 발효 시스템을 갖는 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 종래 기술 대비 더욱 우수한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물을 제공하고, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템은, 가축분 및 유기성 폐기물이 퇴적되는 퇴적장; 및 상기 퇴적장에 공기 및 기타 약제 등을 주입하는 주입 장치를 포함하며, 상기 주입 장치는, 상기 퇴적장 상에 배치되는 가이드 장치, 상기 가이드 장치를 따라서 변위할 수 있는 주입 모듈, 상기 주입 모듈과 연결되고 공기를 공급할 수 있는 에어컴프레셔 및 유압 펌프를 포함하고, 상기 주입 모듈은, 상기 가이드 장치를 따라서 변위 가능한 모듈 바디, 상기 모듈 바디와 연결되며 공기와 약제 등을 공급할 수 있는 노즐, 및 상기 노즐을 상하로 변위시킬 수 있는 다단 유압 실린더를 포함하며, 상기 퇴적장 내의 가축분 및 유기성 폐기물을 상부에서 타공하고 가축분 및 유기성 폐기물에 공기를 주입할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 가이드 장치는, 수평면 상에서 적어도 일 방향으로 연장되는 가이드 라인, 및 상기 가이드 라인 상에서 변위 가능한 액츄에이터를 포함하고, 상기 주입 모듈은 상기 액츄에이터에 연결되어 상기 가이드 라인을 따라서 변위 가능하다.

일 실시예에 의하면, 상기 주입 모듈은, 상기 모듈 바디 하부에 구비되며 상하로 길이 가변한 상하 가변 실린더, 상기 상하 가변 실린더 하부에 구비되는 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디 하부에 구비되며 소정의 길이를 갖고 연장되는 교반용 빔을 더 포함하며, 상기 노즐은 상기 노즐 바디 하부에 구비되고, 상기 노즐 바디는, 상기 상하 가변 실린더를 중심으로 회전 가능한 구성을 갖는다.

일 실시예에 의하면, 상기 주입 모듈은, 상기 모듈 바디 하부에 구비되며 상하로 길이 가변한 상하 가변 실린더, 상기 상하 가변 실린더 하부에 구비되는 노즐 바디를 포함하며, 상기 노즐은 상기 노즐 바디 하부에 구비되고, 상기 노즐은, 측 방향으로 오픈된 오프닝을 포함하고, 회전 가능한 구성을 갖는다.

일 실시예에 의하면, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물로서, 가축분 및 유기성폐기물 70~95중량%, 방선균 배양물 4.5~15중량%, 소맥피 0.2~5중량%, 미강 0.2~5중량%, 키틴질 분말 0.1~5중량% 의 혼합물의 발효물을 포함한다.

일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법은, 가축분 및 유기성폐기물, 방선균 배양물, 소맥피, 미강, 키틴질 분말을 혼합하여 혼합물을 만드는 제1 단계, 및 상기 혼합물을 발효시키는 제2 단계를 포함하며, 상기 제1 단계에서 사용되는 가축분 및 유기성폐기물, 방선균 배양물, 소맥피, 미강, 및 키틴질 분말의 중량% 는, 각각 가축분 및 유기성폐기물 70~95중량%, 방선균 배양물 4.5~15중량%, 소맥피 0.2~5중량%, 미강 0.2~5중량%, 키틴질 분말 0.1~5중량% 이다.

일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법은, 상기 제1 단계에서, 상기 방선균 배양물의 제조 방법은, 미생물 배지를 고온 살균하는 제1-1 단계, 살균된 미생물 배지에 방선균을 접종하는 제1-2 단계, 상기 방선균이 접종된 미생물 배지를 진탕 배양하는 제1-3 단계, 상기 진탕 배양된 미생물 배지를 원심분리하여 농축하는 제1-4 단계, 및 진공동결시키는 제1-5 단계를 포함한다.

일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법은, 상기 미생물 배지는 천연초 줄기 분말, 석류껍질 추출앨을 포함하며, 상기 천연초 줄기 분말과 석류껍질 추출액의 중량% 는, 천연초 줄기 분말 40중량% 및 석류껍질 추출액 60중량% 이고, 상기 석류껍질 추출액은 석류껍질 100중량부에 물 200~300중량부를 가하고 90~95℃에서 3~4시간 동안 가열한 후, 50~100메쉬의 필터로 여과하여 제조된다.

일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법은, 상기 제1-1 단계는, 130℃, 1기압에서 10분 동안 살균하는 형태로 이루어지며, 상기 제1-2 단계는, 살균된 미생물 배지 100중량부에 방선균 4~6중량부를 접종하는 형태로 이루어지며, 상기 제1-3 단계는, 예컨대 30~35℃에서 4~6일 동안 진탕 배양하는 형태로 이루어진다.

일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법은, 상기 제2 단계는, 상기 제1 단계에 의해서 제조된 혼합물을 30~90일 동안 발효시킨다.

본 발명의 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 부숙을 좁은 공간에서 저비용이며 효율적으로 처리할 수 있다.

또한, 본 발명의 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 퇴적장 상부에 주입 모듈이 위치하며, 주입 모듈이 퇴적물을 타공한 상태에서 공기를 제공하므로, 퇴적물의 높이가 비교적 높게(약 2m 전후) 유지될 수 있다. 이와 같이 높이 퇴적된 퇴적물은, 고온발효(약 60℃ 전후)를 유도하여 고온성 방선균을 활용한 부숙이 효과적으로 유도될 수 있다.

또한, 본 발명의 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 기존 시스템의 강제 교반으로 발생되는 축분의 황화합물류, 휘발성 지방산류, 페놀류, 인돌류, 암모니아 및 휘발성 아민류 등의 비산이 발생하지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 가축분뇨 및 유기성 폐기물 등이 퇴적된 상태에서 적정량의 공기를 주입 하는 방식을 가지므로, 폐기물에 포집 되어 있는 악취 성분을 방선균류 등의 영양원으로 흡수 분해 하기 때문에 악취 발생량이 현저히 감소할 수 있다.

또한 본 발명의 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 부숙과정에 배양된 방선균을 활용하여, 이에 의해서 제조된 유기물을 방선균 배양 유기질 퇴비로 사용하는 경우에 방선균류가 토양 병원성 균류를 사멸시킬 수 있다. 특히, 키틴질 분해능을 가지고 있는 방선균류는 외피가 키틴질로 되어 있는 선충유충, 선충알 등을 파괴하여 선충을 방제하는 효과가 있고, 키틴 분해시 발생하는 암모니아가 선충의 유충 표피세포를 녹이고, 길항균이 급격히 증식되어 선충 방제효과를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2 및 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템의 주입 모듈의 일 형태를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 6 은 발효온도의 변화를 나타낸 것이다.
도 7 은 본 발명의 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템을 이용한 흰점박이꽃무지 유충 배양 테스트 결과를 그래프로 나타낸 것이다
도 8 은 본 발명의 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법에 의해서 제조된 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물의 분석 결과를 나타낸 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템은, 가축분 및 유기성 폐기물이 퇴적되는 퇴적장(100), 및 상기 퇴적장(100)에 공기 및 기타 약제 등을 주입하는 주입 장치(200)를 포함한다.

상기 주입 장치(200)는, 상기 퇴적장(100) 상에 배치되는 가이드 장치(210), 및 상기 가이드 장치(210)를 따라서 변위할 수 있는 주입 모듈(220)을 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 가이드 장치(210)는, 수평면 상에서 상기 주입 모듈(220)을 변위시킬 수 있도록, 가로 방향과 세로 방향으로 각각 연장되는 제1 가이드 라인(212)과 제2 가이드 라인(214)이 구비되며, 상기 제1 가이드 라인(212)을 따라서 제2 가이드 라인(214)을 변위시키는 제1 액츄에이터(216), 및 상기 제2 가이드 라인(214) 상에서 변위하는 제2 액츄에이터(218)를 포함할 수 있다.

아울러, 주입 모듈(220)은 일 부분이 상기 제2 액츄에이터(218)에 연결되어 수평면 상에서 변위할 수 있다. 주입 모듈(220)은, 상기 제2 액츄에이터(218)에 연결되는 모듈 바디(222), 공기와 약제 등을 공급할 수 있는 노즐(226), 및 상기 노즐(226)을 상하로 변위시킬 수 있는 다단 유압 실린더(224)를 포함할 수 있다. 여기서, 노즐(226)이 상하로 변위한다 함은, 노즐(226)의 위치가 변위하는 것 외에, 노즐(226)의 길이가 가변하는 것 또한 포함한다.

상기 주입 모듈(220)은 에어컴프레셔(230) 및 유압 펌프(240)와 연결되어, 노즐(226)을 통해서 퇴적장(100)에 공기를 제공할 수 있다. 한편, 약제 공급을 위해서 소정의 약제 공급 장치와 연결될 수도 있다.

상기 주입 모듈(220)은 퇴적장(100) 위에서 수평면 상에서 변위하며 위에서 아래 방향으로 타공을 하며 공기를 주기적으로 공급할 수 있다. 따라서, 호기성 발효를 촉진시킬 수 있다. 특히, 유기성 폐기물을 주로 분해하는 방선균 및 담자균류의 배양을 촉진할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템은, 기존의 시스템에 비해 아래와 같은 효과를 가질 수 있다.

먼저, 기존의 시스템은, 공기 투입 장치가 퇴적장(100) 바닥에 설치됨으로서, 과다 통기로 인한 건조로 발효 진행이 안되는 경우가 발생하였다. 아울러, 기존의 시스템은, 강제 교반에 의해서 고상의 대상물이 흐트러짐으로서 방선균 및 담자균류의 발효가 저해될 수 있었다. 또한, 설비 유지비, 및 운영비가 높은 단점이 있었다.

반면에, 본 발명의 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 부숙을 좁은 공간에서 저비용이며 효율적으로 처리할 수 있다.

또한, 본 발명의 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 퇴적장(100) 상부에 주입 모듈(220)이 위치하며, 주입 모듈(220)이 퇴적물을 타공한 상태에서 공기를 제공하므로, 퇴적물의 높이가 비교적 높게(약 2m 전후) 유지될 수 있다. 이와 같이 높이 퇴적된 퇴적물은, 고온발효(약 60℃ 전후)를 유도하여 고온성 방선균을 활용한 부숙이 효과적으로 유도될 수 있다.

또한, 본 발명의 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 기존 시스템의 강제 교반으로 발생되는 축분의 황화합물류, 휘발성 지방산류, 페놀류, 인돌류, 암모니아 및 휘발성 아민류 등의 비산이 발생하지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 가축분뇨 및 유기성 폐기물 등이 퇴적된 상태에서 적정량의 공기를 주입 하는 방식을 가지므로, 폐기물에 포집 되어 있는 악취 성분을 방선균류 등의 영양원으로 흡수 분해 하기 때문에 악취 발생량이 현저히 감소할 수 있다.

또한 본 발명의 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템은, 부숙과정에 배양된 방선균을 활용하여, 이에 의해서 제조된 유기물을 방선균 배양 유기질 퇴비로 사용하는 경우에 방선균류가 토양 병원성 균류를 사멸시킬 수 있다. 특히, 키틴질 분해능을 가지고 있는 방선균류는 외피가 키틴질로 되어 있는 선충유충, 선충알 등을 파괴하여 선충을 방제하는 효과가 있고, 키틴 분해시 발생하는 암모니아가 선충의 유충 표피세포를 녹이고, 길항균이 급격히 증식되어 선충 방제효과를 가질 수 있다.

도 2a 내지 3b 는 본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템의 주입 모듈의 일 형태를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 의한, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템의 주입 모듈은 예컨대 도 2a 내지 3b 과 같은 구성을 가질 수 있다.

주입 모듈(220)은, 상기 제2 액츄에이터(218)에 연결되는 모듈 바디(310)와, 상기 모듈 바디(310)에 연결되는 상하 가변 실린더(320), 상기 상하 가변 실린더(320)의 하단에 연결되는 노즐 바디(330), 및 상기 노즐 바디(330) 하단에 구비되는 노즐(340)을 구비할 수 있다.

상기 상하 가변 실린더(320)는 화살표 A 와 같이 상하로 길이가 가변할 수 있다.

상기 노즐 바디(330)는, 화살표 R 과 같이 회전할 수 있다. 일 예로, 상기 상하 가변 실린더(320)의 적어도 일 부분이 상기 노즐 바디(330)와 연결되며, 상기 상하 가변 실린더(320)는 일 축을 중심으로 회전 가능함으로서, 상기 노즐 바디(330)의 회전이 이루어질 수 있다. 이를 위해서, 소정의 회전용 액츄에이터가 구비될 수 있다.

상기 노즐(340)은 다단 실린더의 구성을 가질 수 있다. 따라서, 화살표 B 와 같이 상하로 길이가 가변할 수 있다. 상기 노즐(340)을 통해, 공기와 약제 등을 공급할 수 있다.

상기와 같이, 상하로 길이가 가변하는 상하 가변 실린더(320), 및 노즐(340)이 구비됨으로서, 가축분뇨 등에 대해서 깊숙하게 노즐(340)이 침투하고, 공기 및 약제 등을 주입할 수 있다.

한편, 도 2b 를 참조하면, 일 실시예에 의한 주입 모듈(220)은, 상기 노즐 바디(330)의 하단으로 연장되는 교반용 빔(350)을 더 포함할 수 있다. 상기 교반용 빔(350)은 상기 노즐 바디(330)의 하단에 고정되며, 강성을 갖는 재질로 구성될 수 있다. 아울러, 상기 교반용 빔(350)은 단순히 일직선의 빔 형태가 아니라, 단부가 뾰족한 첨부를 갖는 빔일 수 있다.

상기와 같이, 교반용 빔(350)이 구비됨으로서, 가축 분뇨 등에 대해서 노즐(340)을 침투시키고 공기 및 약제 등을 주입할 때, 노즐(340)을 침투시키기 전, 또는 노즐(340)의 침투와 동시에 교반용 빔(350)을 침투시킴으로서 가축분뇨를 깊게 타공할 수 있다. 아울러, 교반용 빔(350)이 가축분뇨에 침투된 상태에서 상기 노즐 바디(330)를 회전시키면, 가축분뇨가 교반되어 뒤섞이며 가축분뇨 사이에 공간이 생길 수 있다. 이어서, 노즐(340)을 통해 공기 및 약제를 주입하면 상기 공간에 공기 및 약제가 주입됨으로서 공기, 약제 주입 효과가 향상될 수 있다.

또한, 상기 교반용 빔(350)은 노즐(340)에 비해 단단한 구조를 가짐으로서, 비교적 점성이 높은 가축 분뇨에 교반용 빔(350)을 침투시키고 회전시킬 때 장치의 파손이 발생하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 시스템 전반의 내구성이 향상될 수 있다.

한편, 도시되지는 아니하였으나, 일 실시예에 의한 상기 교반용 빔(350)은, 단부에 적어도 일 측으로 연장되는 아암을 더 구비하는 것도 가능하다. 즉, 상기 교반용 빔(350)은, 'ㄴ', 또는 'ㅗ', 또는 '↓' 자형 형태를 가질 수도 있다. 이 경우, 가축 분뇨에 침투한 상기 교반용 빔(350)이 회전할 때, 상기 가축 분뇨를 더욱 효과적으로 교반시키고 공기의 침투 효율을 높일 수 있다.

한편, 도시되지는 아니하였으나, 상기 주입 모듈(220)은, 진동 인가 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 진동 인가 장치는, 상기 노즐 바디(330)에 대해 진동을 인가할 수 있는 장치로서, 상기 노즐 바디(330) 내에 탑재될 수 있다.

상기와 같이 진동 인가 장치가 구비됨으로서, 상기 노즐(340) 또는 교반용 빔(350)을 가축 분뇨에 침투시킬 때 원활한 침투가 가능해질 수 있다.

도 3a 및 3b 는 본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템의 주입 모듈의 일 형태를 나타낸 도면이다.

도 3 a 및 3b 에 의하면, 상기 각각의 노즐(340)은 화살표 R 과 같이 개별 회전 가능하다, 아울러, 상기 노즐(340)에는 다수의 오프닝(342)이 구비되어, 상기 오프닝(342)이 개구된 방향으로 약제 및 공기를 분사할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가짐에 따라서, 상기 노즐(340)이 가축 분뇨 등에 투입된 상태에서 회전하며 다양한 방향으로 약제 및 공기를 주입할 수 있다.

또한, 노즐 바디(330) 전체가 회전하지 않으므로, 가축 분뇨 등의 강제적인 교반을 하지 않으며, 장치에 대한 물리적인 부하가 적어질 수 있다.

이때, 일 실시예에 의하면, 상기 오프닝(342)은, 측방향으로 개구될 수 있고, 상기 노즐(340)의 하단부는 막혀 있을 수 있다. 따라서, 노즐(340)을 가축 분뇨 등에 위에서 아래 방향으로 투입할 때, 노즐(340)의 오프닝(342)이 가축 분뇨 등에 의해서 막히는 것이 방지될 수 있다.

단, 이에 반드시 한정하는 것은 아니며, 상기 오프닝(342)이 노즐(340)의 하단부에도 구비되는 것도 가능하다.

아울로, 도 2 및 도 3 에 도시된 실시 형태가 결합되어, 노즐 바디(330)와 노즐(340)이 함께 회전하는 실시 형태 또한 가능함은 물론이며, 교반용 빔(350)도 함께 구비되는 실시 형태도 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물은, 가축분 및 유기성폐기물 70~95중량%, 방선균 배양물 4.5~15중량%, 소맥피 0.2~5중량%, 미강 0.2~5중량%, 키틴질 분말 0.1~5중량% 의 혼합물의 발효물을 포함할 수 있다.

이하에서는, 각 원료가 갖는 효과에 대해서 설명한다.

우분뇨 등의 가축분뇨 및 유기성 폐기물은, 방선균의 탄수화물 공급원이며 질소질 공급원으로 기능한다. 우분뇨 등의 가축분뇨 및 유기성 폐기물은, 방선균의 생장 및 번식의 주 원료로 사용 된다.

우분에는 난분해성 섬유소가 많이 포함되어 있는데, 난분해성 섬유소는 다른 세균류와는 달리 방선균류의 먹이원이 된다. 상기 우분은 70~95중량% 포함되는 것이 바람직하며, 70중량% 미만 포함되면 방선균류의 먹이원이 부족해지는 문제가 있고, 95중량% 초과 포함되면 수분함량이 높아지는 문제가 있다.

방선균 배양물은, 종균의 역할을 한다. 방선균 배양물은 초기에 빠른 균 활착을 위해 접종할 수 있다.

방선균 배양물은 4.5~15중량% 포함되는 것이 바람직하며, 4.5중량% 미만 포함되면 종균량의 부족으로 발효기간이 길어지는 문제가 있고, 15중량% 초과 포 함되어도 발효속도 증진효과를 더 이상 기대할 수 없다.

소맥피, 미강등의 강피류는 발효온도를 높이기 위한 원료로 사용된다. 우분뇨 등의 탄수화물 원료는 리그닌 등 난분해성 원료이다. 따라서, 이러한 난분해성 원료는 방선균류 등이 쉽게 이용을 할 수 없으므로, 발열이 지연될 수 있다. 따라서, 발열 지연을 막기위해 소맥피, 미강 등의 강피류와 같은 쉽게 이용할수 있는 저가의 전분질 등을 공급하면 이러한 발열 지연이 방지되며, 단기간내에 고온으로 발효온도를 높이기 위한 원료로 사용될 수 있다.

상기 소맥피는 밀기울로서, 저렴한 전분질 재료이다. 상기 소맥피는 방선균류가 쉽게 분해 흡수 할 수 있는 탄수화물을 다량 함유하고 있어서 초기 방선균류의 번식을 극대화 하기 위한 필수 영양원인 탄수화물을 공급한다.

상기 소맥피는 0.2~5중량% 포함되는 것이 바람직하며, 0.2중량% 미만 포함되면 사료의 탄수화물 함량이 미흡해지는 문제가 있고, 5중량% 초과 포함되면 발효 속도가 늦어지는 문제가 있다.

상기 미강은 쌀겨로서, 에너지 함량이 높고, 당질, 지방, 단백질 및 비타민 B1, E가 많이 함유되어 있다. 상기 미강은 밀기울과 더불어 방선균류에 유기탄소원을 공급하고 소맥피의 부족 성분을 보충해 준다. 상기 미강은 0.2~5중량% 포함되는 것이 바람직하며, 0.2중량% 미만 포함되면 단기간 내에 방선균류의 초기 균체수를 높이기 위한 유기탄소원과 미량원소가 미흡해지는 문제가 있고, 5중량% 초과 포함되면 발효 속도가 늦어지는 문제가 있다.

게 껍질 분말 등의 키틴질은 방선균 배양에 도움을 주고 키틴분해 능력이 있는 방선균을 선택적으로 배양하기 위한 유도 물질이다. 이러한 게 껍질 분말 등을 가축분뇨 등의 완숙 후 가축분 퇴비로 시비하면 토양에 오염된 선충과 병원성 진균류의 세표벽의 키틴질 분해 효과를 달성할 수 있으므로, 방재효과를 높일 수 있다.

도 2 및 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법은, 가축분 및 유기성폐기물, 방선균 배양물, 소맥피, 미강, 키틴질 분말을 혼합하여 혼합물을 만드는 제1 단계(S1), 및 상기 혼합물을 발효시키는 제2 단계(S2)를 포함한다.

여기서, 상기 제1 단계(S1)에서 사용되는 가축분 및 유기성폐기물, 방선균 배양물, 소맥피, 미강, 및 키틴질 분말의 중량% 는, 각각 가축분 및 유기성폐기물 70~95중량%, 방선균 배양물 4.5~15중량%, 소맥피 0.2~5중량%, 미강 0.2~5중량%, 키틴질 분말 0.1~5중량% 일 수 있다.

상기 제1 단계(S1)에서, 상기 방선균 배양물의 제조 방법은, 미생물 배지를 고온 살균하는 제1-1 단계(S1-1), 살균된 미생물 배지에 방선균을 접종하는 제1-2 단계(S1-2), 상기 방선균이 접종된 미생물 배지를 진탕 배양하는 제1-3 단계(S1-3), 상기 진탕 배양된 미생물 배지를 원심분리하여 농축하는 제1-4 단계(S1-4), 진공동결시키는 제1-5 단계(S1-5)를 포함할 수 있다.

상기 미생물 배지는 천연초 줄기 분말, 석류껍질 추출앨을 포함할 수 있다. 상기 천연초 줄기 분말과 석류껍질 추출액의 중량% 는, 천연초 줄기 분말 40중량% 및 석류껍질 추출액 60중량%일 수 있다.

상기 천연초 줄기 분말은 천연초 줄기를 동결건조기를 이용하여 건조시키고 막자사발과 같은 파쇄 기계 또는 도구를 이용하여 파쇄한 분말일 수 있다. 상기 석류껍질 추출액은 석류껍질 100중량부에 물 200~300중량부를 가하고 90~95℃에서 3~4시간 동안 가열한 후, 50~100메쉬의 필터로 여과하여 제조될 수 있다.

상기 미생물 배지를 고온 살균하는 제1-1 단계(S1-1)는, 예컨대 130℃, 1기압에서 10분 동안 살균하는 형태로 이루어질 수 있다.

살균된 미생물 배지에 방선균을 접종하는 제1-2 단계(S1-2)는, 살균된 미생물 배지 100중량부에 방선균 4~6중량부를 접종하는 형태로 이루어질 수 있다.

상기 방선균이 접종된 미생물 배지를 진탕 배양하는 제1-3 단계(S1-3)는, 예컨대 30~35℃에서 4~6일 동안 진탕 배양하는 형태로 이루어질 수 있다.

상기 제2 단계(S2)는, 상기 제1 단계(S1)에 의해서 제조된 혼합물을 30~90일 동안 발효시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 의한 방선균 배양 효과, 및 우분의 부숙 효과에 대해서 설명한다.

먼저, 방선균 배양 효과에 대해서 설명하기 위하여, 흰점박이꽃무지(꽃벵이) 유충의 먹이 특성에 대해서 설명한다.

일반적인 흰점박이꽃무지 유충의 서식환경에서, 흰점박이꽃무지 유충은 완전히 부숙된 볏집이나 완숙유기물을 먹고 산다.

흰점박이꽃무지 유충을 인공 사육할 경우, 여러 가지 영양물질을 첨가한 활엽수 톱밥의 부숙으로 미생물 수를 극대화 하고 더 이상 발열이나 가스발생이 일어나지 않는 부숙완료에 가까운 유기물을 사료로 제공한다.　

만일, 부숙이 미비한 유기물을 흰점박이꽃무지 유충의 먹이로 공급할 경우, 발열에 의한 고온의 피해가 있다. 그러나, 이러한 발열보다 더 큰 피해는, 부숙이 진행되면서 발생하는 이산화탄소로 인한 유충의 질식사이다.　

따라서, 이러한 피해를 막기 위해서는, 발열과 가스발생의 원인이 해결될 필요가 있다.

예컨대, 유충의 영양원 내의 난분해성 리그닌 성분을 방선균을 이용하여 서서히 분해 흡수할 수 있다. 이 경우, 유충에게 피해를 주지 않을 정도의 미열과 소량의 이산화탄소가 발생하면서, 미생물 단백질의 함량이 높은 상태의 부숙도까지 완숙이 될 수 있다. 또한, 방선균을 이용하면, 방선균이 우점균으로 존재함으로서 곤충에 필요한 단백질뿐만 아니라 키틴질을 공급하면서 병원성 세균들의 방제 효과를 이용한 안정적인 사육 환경을 조성하는 효과도 있다.

따라서 흰점박이꽃무지 유충의 성장 정도를 테스트함으로서, 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템을 통해 부숙된 산물이 가축분뇨 퇴비(유기질비료) 및 자원화의 필수 조건인 완숙에 가까운 부숙도를 갖는지 여부의 확인이 가능해진다.

아울러, 호기적 발효를 통해 가축분뇨를 발효함으로서, 이를 흰점박이꽃무지 유충의 인공먹이로 활용하여 저단가의 곤충 단백질 자원 생산이 가능해질 수 있다.

아래 표 1 은 우분뇨에서 흰점박이꽃무지 유충을 배양할 때, 유충의 먹이의 성분을 나타낸 표이다. 아래 표 1 과 같이, 흰점박이꽃무지 유충의 먹이를 위해서, 우분뇨를 주 성분으로 하는 방선균 배양 배지를 미생물 단백질을 포함하는 주 먹이로 유충에 공급할 수 있다.

(w/w)%	참나무톱밥	왕겨	우분	소맥피	석회석분말	당밀	요소
	14.80%	7.40%	73.90%	3.33%	0.19%	0.34%	0.04%

이때, 방선균 배양을 위해서는, 호기적인 형태를 유지 하면서 통기성이 좋아야 한다. 따라서, 통기성이 좋은 pp포대(두께가 30cm를 넘지 않은 크기)에 우분뇨를 포장하고, 포대 사이에 매쉬망을 넣어서 통기성을 유지한 상태로 호기적 발효를 진행한다. 배양은 6 주 내외의 기간이 소요될 수 있다. 6주 후에 배양이 완료된 한우분뇨 배지는 방선균이 고르게 활착될 수 있다.

도 4 는 발효온도의 변화를 나타낸 것이다. 발효온도는 70℃ 를 넘지 않으며, 따라서 고온에 의한 피해가 발생하지 않음을 확인할 수 있다.

이하에서는, 원료별 방선균 배양 발효 배지별 흰점박이꽃무지 성장 테스트 환경 및 결과를 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 흰점박이꽃무지 유충이 폐사없이 잘 성장하기 위해서는, 흰점박이꽃무지 유충의 먹이가 기본적으로 부숙도중 완숙이 되어야 한다. 아울러, 미생물 단백질을 흡수하여 자라는 흰점박이꽃무지 유충의 특성상 배지의 균농도가 높을수록 성장속도가 빠르다.

각 테스트에 따른 흰점박이꽃무지 유충의 발효먹이 배합비는 아래 표 2 와 같다.

테스트 번호 (w/w)%	참나무톱밥	왕겨	우분	홍삼박	소맥피	석회석분말	당밀	요소	용수
0번(Blank)	77.10%	0%	0%	0%	6.20%	0.20%	0.80%	0.20%	15.50%
1번	74.80%	0%	0%	6.00%	6.00%	0.20%	0.80%	0.20%	12.00%
2번	74.80%	0%	0%	9.00%	3.00%	0.20%	0.80%	0.20%	12.00%
3번	76.00%	0%	0%	10.80%	0%	0.20%	0.80%	0.20%	12.00%
4번(교반배양)	77.10%	0%	0%	0%	6.20%	0.20%	0.80%	0.20%	15.50%
A번(Blank)	77.10%	0%	0%	0%	6.20%	0.20%	0.80%	0.20%	15.50%
B번	14.80%	7.40%	73.90%	0%	3.33%	0.19%	0.34%	0.04%	0%

0번과 A번은 통상적인 흰점박이꽃무지 유충의 인공먹이로서, 발효톱밥을 사용한 것이다. 이 경우, 2회에 걸쳐 발효를 하여 성장 테스트를 진행하였다.

4번의 경우에는 고형 정치 배양이 아닌 교반배양을 하였으며, 나머지는 포대에 넣어 정치배양을 하였다. 아울러, 40마리 흰점박이꽃무지 2령초를 테스트에 사용하였으며, 처음 40마리에 1000ml씩 발효먹이를 공급하고, 10일째 1000ml 발효먹이를 교체공급하고,　20일째 1500ml 발효먹이를 교체공급하였다.

B번의 경우 한우의 분뇨를 주성분으로 하는 흰점박이꽃무지용 방선균배양 인공먹이를 사용하여 성장 테스트를 진행하였다. B 번에서는, 본 발명의 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템을 이용하여 흰점박이꽃무지용 방선균배양 인공먹이를 제조 공급하였다.

아래 표 3 과 도 5 는 각각 테스트 결과를 표와 그래프로 나타낸 것이다. 도 5 에서, 가로축은 배양 기간(일)을 나타내며, 세로축은 개체수를 나타낸 것이다.

주성분 /	No	start(40마리g)	15일(40마리g)	30일(40마리g)
참나무톱밥+소맥피(Blank)	0	18	50	84
참나무톱밥+소맥피+홍삼박	1	18	60	85
참나무톱밥+소맥피+홍삼박	2	16	46	70
참나무톱밥+홍삼박	3	15	32	50
참나무톱밥+소맥피(　 교반발효)	4	15	27	50
참나무톱밥+소맥피(Blank)	A	15	64	88
우분+왕겨+참나무톱밥+소맥피	B	15	66	94

4번의 경우 기존 가축분을 퇴비화 하는 보편적인 부숙 시스템으로 교반에 의한 호기적 부숙 시스템에 의해 테스트를 진행한 결과이다. 이는 로타리식, 엘리베이터식 및 콤포스트 축분발효기의 원리에 의한 것이며 흰점박이꽃무지의 성장 및 증체 속도가 가장 낮게 나타났다. 이는 흰점박이꽃무지 유충의 인공먹이가 되는 방선균이나 기타 미생물 단백질 함량이 낮았다고 유추해 볼 수 있다. 아울러, 발열과 가스발생이 상대적으로 높아서 흰점박이꽃무지 유충의 폐사율이 높고, 그만큼 부숙도가 낮았다고 이해될 수도 있다. 증체가 가장 높은 결과를 나타내는 것은 테스트 B 인 것으로 나타났다.

증체가 높다는 것은, 흰점박이꽃무지 유충의 인공먹이가 되는 미생물 단백질의 함량이 높다는 것을 의미한다. 즉, 호기적 정치배양으로 우분뇨를 부숙 시킴으로서 방선균이 활발히 성장 한다는 의미이며, 우분의 후숙에 적합한 부숙개념임을 증명 하는 것이다.　

또한, 본 발명의 실시예에 의하여, 흰점박이꽃무지가 폐사없이 성장을 하는 것은 물론이며 증체량도 가장 높았다는 것은 통기성을 제공하면서 정치 배양을 함으로서 우분뇨를 완숙할 수 있는 새로운 가축분 자원화 개념을 제공하는 것이라 할 수 있다.

즉, 흰점박이꽃무지 유충의 성장 정도의 테스트를 통해, 본 발명의 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 시스템을 통해 부숙된 산물이 가축분뇨 퇴비(유기질비료) 및 자원화의 필수 조건인 완숙에 가까운 부숙도를 가짐이 증명되었다.

도 6 은 본 발명의 실시예에 의한 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 방법에 의해서 제조된 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물의 분석 결과를 나타낸 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 각종 유해성분이 불검출되거나, 또는 규격 이하만이 검출되었음을 확인할 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 퇴적장
200: 주입 장치
210: 가이드 장치
212: 제1 가이드 라인
214: 제2 가이드 라인
216: 제1 액츄에이터
218: 제2 액츄에이터
220: 주입 모듈
222: 모듈 바디
224: 유압 실린더
226: 노즐
230: 에어컴프레셔
240: 유압 펌프
300: 모듈 바디
320: 가변 실린더
330: 노즐 바디
340: 노즐
342: 오프닝

Claims (10)

1. 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템에 있어서,
   가축분 및 유기성 폐기물이 퇴적되는 퇴적장; 및
   상기 퇴적장에 공기 및 기타 약제 등을 주입하는 주입 장치;를 포함하며,
   상기 주입 장치는,
   상기 퇴적장 상에 배치되는 가이드 장치,
   상기 가이드 장치를 따라서 변위할 수 있는 주입 모듈,
   상기 주입 모듈과 연결되고 공기를 공급할 수 있는 에어컴프레셔 및 유압 펌프를 포함하고,
   상기 가이드 장치는,
   수평면 상에서 적어도 일 방향으로 연장되는 가이드 라인, 및
   상기 가이드 라인 상에서 변위 가능한 액츄에이터를 포함하고,
   상기 주입 모듈은 상기 액츄에이터에 연결되어 상기 가이드 라인을 따라서 변위 가능하고,
   상기 주입 모듈은,
   상기 가이드 장치를 따라서 변위 가능한 모듈 바디,
   상기 모듈 바디 하부에 구비되며 상하로 길이 가변한 상하 가변 실린더,
   상기 상하 가변 실린더 하부에 구비되는 노즐 바디,
   상기 노즐 바디 하부에 구비되며 소정의 길이를 갖고 연장되는 교반용 빔, 및
   상기 노즐 바디 하부에 구비되며 공기와 약제를 공급할 수 있는 노즐을 포함하며,
   상기 노즐 바디는, 상기 상하 가변 실린더를 중심으로 회전 가능하고,
   상기 노즐은 다단 실린더의 구성을 가져서 상하로 길이가 가변하며 측 방향으로 오픈된 오프닝을 포함하고, 회전 가능하며, 상기 퇴적장 내의 가축분 및 유기성 폐기물을 상부에서 타공하고 가축분 및 유기성 폐기물에 공기를 주입할 수 있으며,
   상기 교반용 빔은 강성을 갖는 재질로 구성되며, 단부가 뾰족한 첨부를 갖는 가축분뇨 및 유기성 폐기물의 호기적 고형 정치 부숙 조성물 제조 시스템.
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