계분 재활용 방안 (월간 현대양계, 진주승 전무)

계분, 새로운 농가소득자원으로 급부상!
밀폐형 계분처리기 환경 개선 효과 커

세계적으로 이상기후와 생태파괴 및 환경오염이 가속화되면서, 생태환경의 유지 및 복구에 대한 국민적 요구가 지속적으로 증대되고 있으며 이에 따른 법제화(축산분뇨 해양투기금지, 악취방지법)가 급속도로 진행 중이다. 현재 우리나라 축산업은 기업 규모의 대형화가 급속하게 진행되고 있으며 가축 사육 수의 증가로 가축분뇨 발생량도 증가되어, 가축 분뇨를 자연으로 환원시키기 위한 과다한 처리 비용이 농장 경영의 상당한 압박 요인으로 되어가고 있는 실정이다.
농가에서는 이러한 현실을 극복하기 위해 축분을 자원화하여 고품질의 유기질 비료(퇴비)를 생산하는 등, 축산경영에 보탬이 되는 노력들을 꾸준히 진행하고 있으며, 이와 관련하여 농가에서 발생되고 있는 계분의 효율적
인 처리 방안에 대해 알아보고자 한다.

1. 계분 가치와 특성

계분은 알곡으로 조성된 사료의 의존율이 높으므로 배설물에 소화가 덜된 잔여성분이 다른 축분보다 높아 사료로서 재활용이 가능할 뿐만 아니라 우분, 돈분에 비해 수분함량이 낮으며, 질소 인산칼리의 함량이 높은 편이어서 고품질의 유기질 비료를 생산하기 위한 좋은 원료이다.
가축은 섭취한 사료 중의 영양물질을 100% 전부 다 흡수하지는 못하는데, 이때 소화되지 못하고 남은 영양소가 가축 체내 대사산물과 함께 분뇨형태로 배설된다.
따라서 가축분뇨에는 질소와 인, 칼륨과 같이 식물의 생육에 필요한 주요 영양소가 함유되어 있다.
가축분뇨에는 상기 주요 비료 요소뿐만 아니라 칼슘과 마그네슘 등을 포함한 다양한 미량요소까지 고루 함유되어 있기 때문에 분뇨를 잘 부숙시킨 후 경작지에 뿌려주면 아주 훌륭한 유기성 비료자원이 될 수 있다.




▲ 계분이 농가소득자원으로 부상하고 있다.

2. 계분 처리의 문제점

생계분을 처리업자에게 판매나 의탁처리시 다음과 같은 문제점이 발생된다.

1)계분 차량의 농장 출입으로 인한 차단방역이 어려워 질병 위험에 노출되어 항상 농장은 불안하다.
2)계분의 수요가 계절적(8월∼익년 2월)으로 집중되어 농장 내에 수용 능력을 초과할 정도로 과다하게 발생해 계분 재고를 안고 가야하는 불편함과 함께 위생, 환경문제가 대두된다.
3)가축분뇨 해양투기 금지법령 시행으로 인한 처리비용의 상승으로 경제적인 부담 감과 악취로 인한 민원 문제가 심각하다.
4)생 계분 판매로 인한 작물의 피해는 계분 업자가 책임을 지도록 하였으나 지역에서 해당 농장이 간접적으로 농장 이미지에 손상을 입을 가능성을 배제할 수 없다.

3. 계분 적정 처리 방법

현재 국내의 경제적, 사회적, 기술적 상황을 고려하면 가축 분을 퇴비화나 액비화 또는 에너지화하여 자원으로서 재활용하는 것이 최선의 방법이다.
가축분 중에서 계분은 반 고형으로 배출되기 때문에 퇴비화에 의한 처리가 거의 전부를 이룬다.
그밖에 바이오가스화와 연료화 등에 의한 에너지화 처리방법이 있겠지만 바이오가스화의 경우 계분의 수분함량이 낮으므로 건식 혐기소화기술이 적용돼야 하고, 연료화의 경우는 계분의 낮은 열량가치를 향상시켜야 한다는 과제가 존재하므로 아직까지는 계분처리에 에너지화 방법을 직접 적용하는 것이 쉽지 않다.

1) 계사 내에서의 계분 취급 방법
산란계사의 경우 계분 수거 시에 계분의 수분함량이 낮아질 수 있도록 할 필요가 있다.
계분의 수분증발은 계사 내 공기의 습도에 따라 달라지므로 닭의 주령에 따른 온·습도 허용범위 내에서 계사의 습도를 낮게 유지하도록 조절한다.
이때 유의하여야 할 사항은 계분이 건조될 시에 계사 온도가 높으면 계분 중의 질소가 암모니아(가스형태)로 변화하여 휘산되기 때문에 가급적 온도가 높은 시간대에는 계사 내에 존재하는 계분양이 적어지도록 계분 배출시간을 설정하는 것이 좋다.

2) 계사 외부에서의 계분 취급 방법
계분이 계사 밖으로 빠져나오면서부터 본격적인 계분 처리 절차가 시작된다.
발생된 계분을 퇴비화하는 것이 일반적인 방법이므로 적절한 계분 퇴비화가 진행될 수 있는 조건을 조성해야 한다.
계분 퇴비화는 계분이 미생물에 의하여 분해되어 자연환경에 나쁜 영향을 주지 않을 정도로 안정화되는 부숙과정이라고 할 수 있다.
계분의 적절한 퇴비화과정을 위해서 필요한 사항을 요약하면 다음과 같다.

(1) 수분조절
계분의 수분은 퇴비화 진행 시작단계에서 중요한 요소로 작용한다.
수분함량이 너무 낮으면 퇴비단 중에서 퇴비화가 원활하게 진행되지 못하고 건조되어버리는 현상이 발생한다.
퇴비화 시에는 수분함량을 65% 내외로 조절하는 것이 좋다

(2) 공기공급
퇴비화에 관여하는 미생물은 주로 산소를 필요로 하는 호기성 미생물이므로 퇴비화시 산소공급 조절은 그 무엇보다 중요한 요소가 된다.
공기(산소)공급은 송풍 장치 사용과 교반 및 뒤집기작업 등에 의해서 이루어진다.
특히, 교반은 퇴비단의 혼합효과가 있어서 미생물과 계분과의 접촉을 원활하게 하여 퇴비부숙을 앞당긴다.

(3) 충분한 후숙
1차 부숙된 계분퇴비를 충분한 시간을 두고 후숙시키도록 한다.
후숙기간 중에도 뒤집기를 실시하여 퇴비단 내에 축적된 암모니아 등의 악취유발성 가스를 휘산시켜주면 퇴비시용 시 악취 발생 우려도 줄어들고 경작지에서의 식물에 대한 가스 피해도 경감시킬 수 있다.

4. 계분 이용방법

계분 퇴비화의 궁극적인 목적은 계분을 유기성 비료로 자원화 하여 자연으로 환원하는 것이기 때문에 우리 생활환경과 자연환경에 해가 없고 식물이 쉽게 흡수할 수 있는 상태까지 퇴비화를 진행시켜야 한다.
따라서 앞에서 제시된 사항들을 고려하여 완벽하게 계분을 처리하여 품질 좋은 계분 퇴비를 생산해야한다.
비료를 사용하는 농민들이 질이 좋은 계분을 선호하고 있어서 자연 교반식 계분 보다는 호기성소화로 처리하는 콤포스트에서 생산된 부산물 퇴비를 선호하는 경향이 뚜렷하며 향후에 계분의 에너지 자원화 기술이 더 발전하면 유용자원으로서의 계분의 활용 범위가 더 넓어질 것으로 기대된다.

5. 계분비료의 공정규격과 품질관리

계분을 원료로 하여 부숙시킨 퇴비는 비료관리법의 조항에 따라 제정된 비료 공정규격 설정 및 세부사항에 의해 규정된다.
부산물 비료 중 유기질 비료에 속하는 가공계분과 건 계분의 함량기준은 아래와 같다.
계분은 가금류 분뇨의 특성상 질소함량이 소와 돼지 등 타 축종에 비해 상대적으로 더 높은 수준으로 함유되어있다.
이런 이유로 인해 잘 부숙된 계분 퇴비는 경종농가들에게 인기가 좋다.
반면에 완전히 부숙되지 않았을 경우 냄새와 2차 부숙에 따른 토양과 작물에 대한 환경적인 영향이 발생할 우려가 매우 높다.
따라서 계분은 콤포스트를 통해완전 발효 부숙을 통해 사용하는 것이 시대적인 추세이다.


표 1. 부산물 비료 중 유기질 비료에 속하는 가공 계분의 함량기준

비료종류	규격의 함량	함유할 수 있는 유해성분 최대량	그 밖의 규격	비고
가공계분	1.질소, 인산, 칼리 전량의 합계량 : 6% 2.유기물 : 30%	건물중에 대하여 비소 20mg/kg, 카드뮴 2mg/kg, 수은 1mg/kg, 납 50mg/kg, 크롬 90mg/kg, 구리 120mg/kg, 니켈 20mg/kg, 아연 500mg/kg	1.수분 20% 이하 2.염산불용해물 30% 이하 3.건물중에 대하여 염분 : 0.9% 이하	질소, 인산, 칼리 각각의 성분 함량을 보증

〈출처 : 농촌진흥청 고시 비료 공정규격 설정 및 지정〉



표 2. 부산물 비료 중 유기질 비료에 속하는 가공 계분의 함량기준

비료종류	규격의 함량	함유할 수 있는 유해성분 최대량	그 밖의 규격	비고
건 계분	유기물 : 20%	건물중에 대하여 비소 45mg/kg, 카드뮴 5mg/kg, 수은 2mg/kg, 납 130mg/kg, 크롬 250mg/kg, 구리 400mg/kg, 니켈 45mg/kg, 아연 1,000mg/kg	염산불용해물 30% 이하인 것	__

〈출처 : 농촌진흥청 고시 비료 공정규격 설정 및 지정〉




▲ 가공계분으로 유기비료를 생산하고 있다.

6. 계분처리 기술 현황

1) 로타리 교반기 처리기술
로타리 교반기 처리기술은 계분을 1년 정도 저장시설의 발효장에 산소와 수분조절제를 넣어 통기성을 확보하여, 로타리 교반기를 이용하여 펼쳐줌으로써 발효조건을 형성시키는 공법이다.
이 처리기술은 자연퇴비화방식을 접목한 기술로서 처리과정에서 발효 시간이 오래 소요됨으로 이로 인한 악취가 매우 심하며 넓은 면적의 발효건조장을 구비해야 되므로 농가의 경제적 부담이 문제가 될 수 있다.
이 기술에 먼저 고려할 부분은 악취저감이다.
악취로 인한 민원발생, 넓은 면적의 처리장 필요, 수분 조절제 부담, 이동 제한에 따른 처리장 저장능력 확보 등이다.

2) 콤포스트 고속발효기 처리 기술 수직형 고속발효건조기 처리 기술은 수직 밀폐형 공간에서 외부의 제한을 받지 않으면서 호기성 발효원리를 이용하여 빠른 시간 안에 강제적으로 고속 발효건조를 형성해주는 공법이다.
이 처리 기술의 특징은 산소, 온도, 수분을 강제적으로 공급할 수 있는 장치와 유압구동방식 실린더가 부착된 수직 밀폐형 발효건조기다.
호파승강기 및 콘베어를 이용하여 상부투입구로 매일 7~8톤 투입한다.(정체기간 7~8일, 투입량 약 60~70톤)
투입된 계분에 호기성 미생물 발효의 최적의 환경을 제공하고 자체발열 및 발효가 이루어 질 수 있도록 지속적으로 산소와 온도 공급과 함께 교반이 이루어진다.
미생물에 의해 유기물 분해가 되면서 산하열(65~75℃)이 발생하고 공기 및 산소를 주기적으로 공급하여 수분량이 증발하여 호기성 미생물이 급격한 증식 및 유기물 분해가 반복되며 암모니아(NH3) 발생 및 산도는 pH
7~8로 최적 유지한다.
수직형 발효건조기의 원활한 발효퇴비화 기술은 호기성 고온 발효과정에서 발생하는자체 발열을 사용함으로 대폭적인 에너지절감과 밀폐형 특성상 악취 발생의 환경을 개선하고 청결하고 위생적 안전한 처리 및 퇴비 생산으로 정부의‘가축분뇨를 활용한 자연순환농업 활성대책’일환으로 자원화 연구기술이라고 볼 수 있다.
수직형 급속발효건조 처리 기술은 적은 면적에서 많은 양의 처리가 가능하며 밀폐형 악취 발생을 최소화하면서 장점은 안전한 퇴비생산, 악취에 따른 민원해결, 적은 면적 설치가능, 이동제한에 의한 문제 해결, 부산물 판매로 농가의 수익증대, 축산업의 경쟁력 제고 등이며 단점은 설치비용의 부담감이다.

6. 맺는말

현재 농장에서 배출되는 계분을 슬기롭게 대처하여 좋은 상품으로 개발하지 않으면 환경 오염물질로 낙인찍힐 징조가 곳곳에서 나타나고 있다,
계분도 농장에서 생산되는 계란 다음의 주요한 상품가치가 있어 부가가치를 극대화할 수 있는 방안을 적극적으로 검토하여 계란 이상의 수익 창출원이 될 수 있도록 연구하는 자세가 필요하다.
고품질의 유기질 비료 생산에 필수적 재료인 질 좋은 계분과 효율적인 발효 방법의 개발로 인해 계분 퇴비의 생산은 수직 곡선을 이루고 있다.
그러나 업체 간의 난립 및 과당 경쟁으로 질 좋은 유기질 비료의 수요가 감소하여 경영부실의 결과를 초래하고 있으며 특히, 일부 업체에서 생산단가를 낮추기 위하여 생활폐기물(음식물류), 사업장 폐기물 (퇴비원료로 사용금지)을 사용하는 사례가 발생하여 유기질 비료 활성화에 악영향을 미치고 있다.
한편, 정부에서는 유기질 비료생산에 보조 등의 여러 가지 혜택을 부여하여 활성화를 유도하고 있다.
이러한 노력으로 수요가 증가하여 일부에서는 공급 부족 현상까지 나타나고 있다.
보다 폭넓은 유기질 비료의 보급을 위해 가장 시급한 점은 수요가 요구되는 만큼의 품질의 확보이다.
뿐만 아니라, 여러 조건에 맞는 비료를 다양하게 개발하여 상품의 다각화를 꾀할 수 있다면 농장 경영에 큰 이득을 창출하는데 도움이 될 것이다.
다양한 품목을 개발함으로써 생산자에겐 고단가로 높은 이익 창출과 농가에겐 작목별 비료 사용으로 농작물 피해를 최소한으로 줄이고 이익을 안겨줌으로써 일거양득의 확실한 이익 증대의 아이템이 될 것이다.
이에 대한 연구와 개발을 게을리하지 않고, 정책적인 지원과 여러 가지 측면에서의 시도 들이 더해진다면 보다 안정적인 수입원으로 자리매김할 수 있을 것으로 기대해 본다.


글 | 진주승 전무