[부회장 곽정훈] 냄새 없는 축분뇨, 공익가치 높이자

신선축분·수분조절 65%·공기 공급·교반 4대 조건

가축분뇨·수분조절제 투입량 이용 ‘물질수지’ 계산

퇴비 더미 내 공기주입 충분해야 미생물 활성 증가

환경부 발표에 따르면 축산냄새의 민원발생은 2014년 2천838건에서 2016년 6천398건으로 급증하고 있다(환경부, 2017). 따라서 축산농장에서 축산냄새의 발생 및 저감을 위한 다양한 노력이 필요하지만 <표 1>과 <그림 1>에서와 같이 사료부터 가축분뇨처리시설까지 종합적이고 세부적인 분석과 계획을 통해 축산냄새의 저감에 노력하는 것이 무엇보다도 중요하다.

본 원고에서는 축산농가에서 축산냄새 발생 가능성이 가장 높은 기계교반 퇴비화시설에서의 축산냄새 발생 저감을 위한 방안에 대해 기술하고자 한다.

가축분뇨는 가축이 사료를 섭취하고 소화가 덜된 물질이 몸밖으로 배출되는 것을 말한다. 즉 사료는 가축이 섭취해 소화분해과정을 통하면서 영양분을 섭취해 성장원으로 이용되지만 가축분뇨는 퇴비화과정을 거치면서 퇴비더미내 존재하는 미생물의 먹이로 이용된다. 이때 배설된 분뇨 중에 유기물이 혐기성으로 분해되면 VFA 등 축산냄새의 원인물질으로 발생되며 호기성으로 분해되는 발효열로 나타나게 되는 것이다. 

따라서 가축분뇨 이용 양질 퇴비를 만들면서 축산냄새 발생을 최소화하기 위해서는 ① 신선축분, ② 수분조절 65% ③ 공기공급 150ℓ/㎥/min. ④ 교반 등 4대 조건이 반드시 이루어져야 한다. 

즉, 퇴비화과정은 호기성 미생물에 의한 호기성과정을 거치는 것을 말하며, 퇴비화 과정은 가축분뇨와 혼합원료 중의 유기물이 충분히 부숙되어 생물학적, 화학적, 물리적으로 안정화시키는 것을 말한다. 이때 퇴비화가 진행<그림 2> 중에 가축분뇨 중의 유기물은 호기성 미생물의 먹이로 이용․분해되어 열과 이산화탄소(CO₂)로 방출하게 되며, 퇴비화 과정에서 퇴비단의 온도는 호기성 미생물에 의해 60∼70℃까지 상승하고 증발과 휘산이 일어나는 과정<그림 3>이 일어나는 것이다. 이러한 공정에서 미생물은 퇴비화 초기 단계동안 미생물이 영양물을 소비하고 성장, 증식하므로 신진대사 활동이 급격하게 증가하게 되며 미생물의 활성도는 충분한 영양물, 적절한 수분, 적절한 온도조건이면 계속 증가하는 현상이 발생된다.

이때 미생물이 물질을 분해하기 시작하면 산소요구량이 증가하고 신진대사 활동결과 발생하는 열이 퇴비화물질내 축적되기 때문에 퇴비물질내 온도가 상승하게 되는 것이다. 따라서 미생물 활성이 증가하면 퇴비더미내 공기공급량도 반드시 증가시켜 주어야 하는 것이다. 이를 위해서 수분조절, 공기공급 및 기계교반 등으로 퇴비더미내 산소농도를 높게 유지하기 위한 다양한 노력을 기울이고 있는 것이다. 하지만 많은 교반과 공기공급을 실시한다 하더라도 축분입자 표면부터 유기물이 분해되기 때문에 축분입자의 내부는 혐기성으로 유기물이 분해되기 때문에 퇴비화 과정에서 축산냄새가 발생될 수 밖에 없는 것이다.<그림 4> 

따라서 양축농가에서 기계교반 퇴비화시설을 운영시에 최소한 계절별로 가축분뇨 투입량과 톱밥 등 수분조절제 투입량을 이용해 물질수지를 계산하고 현장에서 최적 퇴비화조건을 설정 및 유지하기 위한 노력이 반드시 필요하며, 이러한 노력을 기울이면 축산냄새의 발생량도 감소할 수 있다.

특히, 가축분뇨 기계교반 퇴비화시설 운영시 교반의 목적이 퇴비화물질 전체에 수분함량을 균일하게 혼합하고 수분함량이 높아 혐기성조건이 된 지역과 너무 건조해진 지역을 혼합하며, 일정기간이 경과된 퇴비화물질을 이동시키고 새로이 유입되는 퇴비화물질을 위한 공간을 만들어 주는 것이다. 돈분 등 유기물을 분해하는 퇴비화물질 전체에 무게에 대해 일정한 비율의 물과 영양물 및 공기를 필요로 한다. 만약 물질이 적절히 혼합되지 않으면 첨가한 물이 퇴비내 골고루 섞이지 못해 그 결과 일부는 너무 젖게 되고 일부는 건조하게 된다. 그리고 퇴비화공정 동안 미생물에 의한 산소소모율이 매우 높으므로 교반과 혼합 공정만으로는 충분히 산소를 공급하지 못한다. 따라서 미생물에 충분한 산소를 제공하기 위해 교반과 혼합공정에 강제송풍도 반드시 병행되어야 한다. 특히 산소가 부족한 상태에서 교반과 혼합은 퇴비더미내에 있는 냄새물질을 공기중으로 노출시키게 만들어서 냄새방출의 원인이 되며, 퇴비더미내의 물질이 적절한 공기공급을 받지 못하면 냄새가 심하다.

환경부(2004) 자료에 의하면 퇴비사에서의 NH3 가스농도는 최대 약 160ppm정도가 발생되는 것으로 되어 있으며, 발생되는 축산냄새를 적정 처리하기 위해서는 물리적·생물학적·화학적 처리가 팩키지화 된 시설의 설치 및 운영이 필요하다. 

가축분뇨가 퇴비화과정에서 유기물이 혐기성으로 분해되지 않도록 교반 및 송풍을 공정별로 최적조건으로 관리하는 것이 곧 축산냄새를 줄이는 가장 기본적이고 필요하며 반드시 실천해야 할 사항이다.

또한 기계교반 퇴비화시설은 퇴비 교반시 다량의 냄새(암모니아) 및 수증기 발생으로 축산냄새 농도가 높게 나타나기 때문에 확실한 밀폐가 매우 중요하고 축산냄새를 포집하기 위해서는 포집풍량을 퇴비의 호기발효에 소요되는 공기량보다 약30% 높게 설계하는 것이 중요하다.

우리나라 축산업이 친환경 축산업으로 발전하기 위해서는 가축분뇨의 적정 처리와 축산냄새 저감은 나, 가족, 이웃, 가축 모두를 위해 반드시 해결해야할 사항이다. 따라서 가축분뇨 퇴비화시설에서의 축산냄새 발생량을 원천적으로 개선하면 작업환경의 개선, 축산농장 내부환경이 개선되어 친환경적인 축산 가능, 쾌적한 농촌환경으로 개선 및 이웃과의 갈등이 해소되고 지역사회와 공존하는 축산업으로 발전할 수 있도록 좀 더 세부적이고 종합적인 계획을 수립해 실천해 나가는 것이 그 어느 시기보다도 중요하다고 생각한다.