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이슈

친환경 축산, 실천이 답이다 / 코리아스펙트랄프로덕츠

액비성분분석기·부숙도판정기

[축산신문 박윤만  기자]


성분분석 쉽고 빠르게…액비 고품질화 기여


축산원 기술이전 상용화…250여 개소 보급

근적외선 분광법 이용 화학적 전처리 없이

현장에서 즉석 1분 이내 분석…‘세계 유일’


가축분뇨는 유기물과 영양 염류의 함량이 높으므로 적절하게 사용하지 않으면 오히려 작물의 성장발육 저하를 초래하고 살포시 발생하는 수질오염과 냄새문제로 환경오염원이 될 수도 있다. 

지속가능한 자원의 재활용 측면과 가축분뇨를 효율적 자원으로 사용하기 위해서는 정확한 부숙도 판정 및 성분 분석(질소, 인, 칼륨)과 부숙이 완숙된 축분뇨 처리가 필요하다.

코리아스펙트랄프로덕츠(주)(대표 이창석)은 2007년 농촌진흥청 국립축산과학원은 가축분뇨액비의 성분분석을 현장에서 신속하고 편리하게 분석할 수 있는 기술을 이전받아 2007년 ‘액비성분분석기’ 상용화에 성공하여 현재까지 약 250개소에 보급하고 있다.

액비부숙도판정기는 2008년부터 국립축산과학원과의 3년간의 공동연구 끝에 액비부숙 유무와 색도·가스와의 상관성을 밝혀내어 가축분뇨액비 부숙도 측정에 최적화된 기계적 부숙도 측정법을 체계화하여 2011년도 상용화에 성공했다.

기술적 성과와 농축산 분야에서의 공로를 인정받아 2014년도 농림축산식품부 장관상과 반도체 공정 실시간 모니터링 기술 개발을 통해 반도체 산업 발전에 기여한 공로를 인정받아 2016년도 한국반도체산업협회장상, 2018년도 산업부 장관표창 및 2021년 NNFC상생협력(반도체 소부장)우수상을 수상했다. 


◆ 액비성분분석기 

종래의 액비성분분석은 총 질소 측정법, 켈달법, ICP법 등의 이화학적 실험법을 이용한다.

근적외선분광법(Near-Infrared Spectroscopy) 기술을 이용하여 질소, 인, 칼륨을 별다른 전처리 없이 1분 이내 분석 가능한 세계 유일의 장비이다.

근적외선 분광법이란 1㎛ ~ 2.5㎛ 파장 대역에서 광 에너지에 의해 분자의 진동(vibrational) 및 회전(rotational)운동에 대한 정보를 얻으며 각 운동에 필요한 에너지가 파장에 따라 방출되는 광 특성(Spectrum)이 달라 이에 따른 분자 구조를 확인하고 정량분석을 할 수 있는 원리이다.

근적외선 분광법은 비파괴 분석법이며 시료의 전처리가 필요치 않다. 또한, 푸리에 변환 적외선 분광법 (FT-IR 장비)에 비해 수분 영향을 적게 받고 반복 재현성이 우수하여 측정 정확도가 높은 장점이 있다.

이 제품은 2007년도 제품 출시 후 현재까지 꾸준하게 성능 개선 작업을 진행하여 2022년 현재 3세대 장비까지 출시되어 있다.

주요 업그레이드로는 PbS (lead sulfide) 및 InGaAs (Indium gallium arsenide) 등 근적외선 영역 감지를 위한 검출기 기술을 국산화하여 측정 감도 확보 및 정확도를 확보했고 측정 시료용 샘플러(Sampler)를 새로 개발하여 측정 편의성을 향상시켜왔다.

3세대에 걸쳐 오랜시간 누적된 방대한 가축분뇨액비의 질소, 인, 칼륨 데이터베이스에 최신 빅데이터 처리 기술인 기계학습(Machine Learning) 신경망 회귀학습 알고리즘(neural network regression model)이 적용되어 보다 정확한 분석 정확도 확보가 가능하다. 


◆ 액비부숙도판정기

액비부숙도 측정법은 가축분뇨법 내에 종자발아시험법이 있으나 액비 이용 현장에서 적용하기 어려움이 있었다. 

‘액비부숙도판정기’는 자외선·가시광선 분광광도계 (UV/VIS Spectrophotometer)와 가스센서로 색도와 냄새(암모니아, 황화수소)를 측정하여 부숙도를 판정하는 장비로 화학적 전처리가 필요 없으며 분석에 필요한 물리적 조건과 전문적 인력이 요구되지 않기 때문에 가축분뇨 자원화 현장 및 농가에서 누구나 쉽게 분석할 수 있다. 

세계에서 유일하게 수 분 이내에 기계적 방법으로 가축분뇨의 부숙도 분석이 가능한 측정기다.

색도 측정을 위한 자외선·가시광선 분광광도계는 American Society for Testing and Materials (ASTM) 방법에 따라 평가되어 제작되며 액비부숙도판정기에 적용된 색측정용 광센서는 LCD display의 LED 광 특성 전수 검사용 테스터 장비 및 측광량(photometry) 및 방사량(radiometry) 검사장비 센서 기술로도 활용되고 있으며 또한 대한민국 KOICA ODA 사업 에 참여하여 방글라데시 국립박물관에 고대유적 색 측정 장비로 지원된 실적이 있다.

냄새 측정을 위한 가스센서는 암모니아와 황화수소 두 종의 가스를 실시간으로 측정 가능하며 온도, 습도 센서를 이용한 가스 센서 감도 보정 및 샘플링 안정성을 확보하기 위한 플로우 펌프를 적용하여 가스 측정 정확도 향상을 위한 구성으로 돼 있다.      

축산신문, CHUKSANNEWS


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