근적외선 분광분석 기술 활용
분해 없이 초고속 성분 분석
액비 품질 향상·자원화 촉진
가축분뇨 액비는 작물 또는 토양에 알맞은 영양소를 공급시키고 유기성분과 무기성분이 고르게 조성되어 있어 작물 생육에 적당하고 작물재배에 높은 효과로 순환농업에서 필요한 조건을 갖춘 것으로 알려져 있다.
또한 가축분뇨는 작물의 영양소인 비료성분이 풍부하기 때문에 이를 적절한 방법으로 처리하고 활용하면 토양의 물리화학적 성질 및 미생물상이 개선되어 토양개량을 위한 귀중한 자원이 된다. 그래서 국제적으로 가축 분뇨를 액상 비료화해 토양에 적용시키는 방법이 널리 연구되고 있다.
가축분뇨는 버려지고 환경오염을 시키는 것이 아니라 유기질자원으로 식물의 영양소가 되고 그 식물을 동물과 인간이 섭취함으로써 삶을 영위하고 있는 것이다.
그러나 가축분뇨는 유기물과 영양 염류의 함량이 높기 때문에 제대로 사용하지 않으면 오히려 작물의 성장발육의 저하를 초래하고 살포시 발생하는 악취문제와 환경오염을 유발하게 되어 정확한 부숙도 측정 및 성분 분석(질소,인,칼륨)이 액비를 적절하게 이용하기 위한 방법이 될 수 있다.
# 축산원과 3년간 공동연구 상용화
대표적인 가축분뇨액비의 부숙도 측정은 종자발아법이고 성분분석은 총질소 측정법, 켈달법 등을 포함한 이화학적 실험법이다. 그러나 실험실 환경에서 측정해야 하며 분석에 필요한 시간 및 비용이 많이 요구 되는 문제가 있었다. 때로는 부숙도 판정에 있어 색과 악취를 이용한 관능검사를 이용한 주관적 판단으로 분석을 해 측정 정확성이 떨어지는 문제점을 야기되는 경우도 있었다.
농촌진흥청 국립축산과학원은 2008년부터 코리아스펙트랄프로덕츠(주)(KSP)(대표 이창석)와의 3년간 공동연구 끝에 가축분뇨액비 부숙도 측정에 최적화된 ‘기계적 부숙도 측정법’과 ‘액비부숙도판정기’를 개발해 2011년도 상용화에 성공했다.
이번에 개발한 가축분뇨 액비성분 분석기는 근적외선(NIR, Near Infra Red)을 액비에 투과시켜 비료성분을 측정하는 방식으로 기존의 화학적 분해를 통해 액비의 성분을 측정하던 실험실 분석법과는 다르게 액비를 분해하지 않고도 분석할 수 있는 측정 장비로서 기존 2-3일씩 걸리던 분석시간이 1분 이내로 크게 단축할 수 있다.
또한, 이동과 휴대가 간편하도록 포터블 형태로 제작되어 분석 장소에 구애받지 않고 측정이 가능하며, 액비를 사용하고자 하는 농가에 액비성분 결과를 신속하고 편리하게 처방해 줄 수 있어 액비이용을 증대시키고 축산과 경종농업을 연계할 수 있는 자연순환농업의 활성화에 기여하고 있다.
액비성분분석기는 근적외선(NIR) 분광분석 기술을 이용해 적외선, 가시광선 분광광도계(分光光度計)로 성분을 분석하고 액비부숙도판정기는 성분분석기에 가스센서로 악취를 측정해 악취가스 측정부를 이용해 얻은 액비 색도 및 악취가스 농도를 부숙도 판적의 적량적 지표로 사용하고, 분광계 및 악취가스 측정부로부터 얻은 액비의 색도 및 악취가스 데이터를 분류 모델링과 결정 모델리에 적용해 통계적 방법으로 액비의 부숙도를 결정함으로써 액비의 부숙도를 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 방법을 제공해 부숙도를 판정하는 장비이다. 성분분석기와 부숙도판정기 모두 화학적 전처리가 필요 없고 분석에 필요한 물리적 조건 및 전문적 인력이 전혀 요구되지 않아 가축분뇨 자원화 현장 및 농가에서 누구나 쉽게 분석가능해 수분 이내에 성분분석 및 부숙여부를 측정할 수 있는 세계유일의 측정기이다.
# 화학적 전처리 과정 필요없어
공동개발 기업인 코리아스펙트랄프로덕츠(주)(KSP)는 광진단 세계최고 기술력을 가진 기업으로서 세계 유수의 반도체 메이커들에 장비들을 보급해 진단장비로 널리 활용되고 있고 해당 분야의 국산화 원천 기술 개발과 네트워크 구축, 산업계와 학계를 대상으로 한 각종 강연, 교육 등 반도체·디스플레이 MI(metrology & inspection) 시장을 선도하는 기업이다.
특히 적외선 광학발광분석 센서는 KSP가 국내에서 유일하게 상용화했으며 국방 분야 등에 활용되는 중적외선 측정 분광시스템을 만들 수 있는 회사는 KSP가 국내에서 유일하다.
이런 첨단 광분석 기술과 인프라가 국립축산과학원 농축산 분야 기술과 융복합되어 액비성분분석기와 액비부숙도판정기가 탄생되었으며, 2007년도부터 전국 농업기술센터와 공동자원화시설에 보급되어 가축분뇨액비 품질 향상 및 가축분뇨자원화 활성화에 공헌해 왔다.
이런 기술적 성과와 농축산 분야에서의 공로를 인정받음으로써 2014년도 농림축산식품부 장관상을 수여 받은바 있으며 반도체 공정진단 분야에서도 업적을 인정받아 2016년도 한국반도체산업협회장상을 수상했다.
