[축산신문 박윤만 기자]
원천 기술 바탕 액비성분분석기·부숙도 판정기 보급화로 ‘각광’
AI 딥러닝 기술 적용 제품 업그레이드…축분뇨, 고품질 비료로
암모니아·황화수소 디지털 분석센서 개발…냄새 개선 환경 조성
가축분뇨가 새로운 자원으로 인식이 전환되고 있다. 분뇨를 이용한 화학비료 대체 및 특성물질 추출, 바이오매스의 에너지화, 바이오 차콜의 저탄소 등 다양한 방향으로 전개되고 있다. 최근에는 암모니아를 추출과 처리 과정에서 발생되는 열을 이용한 다양한 분야로 개발에 나서고 있어 새로운 시장으로 확대되고 있다.
코리아스펙트랄프로덕츠(주)(대표 이창석)는 세계 최초 국산 원천 광학 기술을 바탕으로 세계 유수의 반도체·디스플레이를 활용한 액비성분분석기와 액비부숙도판정기를 개발한데 이어 축분뇨 활용성을 높인 제품과 최근 암모니아와 황화수소를 디지털 분석기 센서 개발에도 앞장서고 있다.
농촌진흥청 국립축산과학원과의 협업으로 가축분뇨 액비성분분석기와 부숙도판정기를 공동 개발하여 지난 2008년도부터 공급하고 있다. 최근에 AI 기반의 딥러닝 기술이 적용된 액비성분분석기 3세대, 액비부숙도판정기 2세대를 출시, 국내 축산 계측 분야 선진화를 선도해 나가고 있다. 향후에는 그동안 공급된 제품의 계측 정확도 신뢰를 향상시키기 위해 사용자에게 알림서비스를 강화할 계획이다.
가축분뇨의 87%는 퇴비와 액비로서 작물에 필요한 비료로 사용되고 있으나, 축산시설과 살포지에서의 부적절한 처리로 인해 축산냄새 민원이 2018년 2천705건에서 2022년 1만3천656건으로 약 5배 증가했다. 이를 해결하기 위해 부숙된 퇴액비 살포해야 한다. 가축분뇨 자원화의 11.8%를 차지하는 액비는 수질 오염과 냄새 민원 문제로 인해 부숙도 판정과 성분 분석을 통해 작물 비료로서의 역할을 수행하고 있다.
일반적으로 가축분뇨 액비는 제조 과정에서 고형물과 액체의 고액분리기로 분리로 퇴비와 액비를 미생물 처리로 자연 친화형 비료를 생산하고 있고 이미 상용화됐다.
또한 액비에 대한 관리는 전자인계시스템을 통해 철저히 이뤄지고 있지만 제도적 보완이 이뤄진다면 발생하는 문제점을 해결할 수 있을 것이다.
액비의 품질을 정확히 측정하기 위해 이미 보급되어 활용하고 있는 부숙도 판정기와 성분 분석기를 정기적으로 점검하고 소모성 부품을 교체해 고장 시 신속히 수리할 수 있도록 해야 한다.
환경관리원 한갑수 부장은 “가축분뇨의 자원화 액비의 활용성을 높이기 위해서는 보급된 장비의 정확성을 유지하기 위해 정기적인 교정 작업을 실시하고, 국가 또는 국제 기준을 마련하여 장비의 신뢰성을 확보해야 한다”며 체계적인 데이터 기록 및 분석, 사용자 교육 강화, 제도적 보완 및 기술 활용 등 몇 가지를 지적하고 있다.
한 부장은 “체계적인 데이터 기록 및 분석으로 측정 데이터를 체계적으로 기록하여 장비 성능을 모니터링하고, 정책 결정에 필요한 정확한 통계 자료를 수집해 데이터를 분석한다. 품질 관리와 정책 개선에 유용한 정보 제공을 선제적으로 하고 사용자 교육 강화로 장비 사용자에게 정기적인 교육을 실시, 올바른 사용법을 숙지시킨다. 문제 발생 시 신속히 대처할 수 있는 능력을 배양, 전문 지식을 위한 실습 중심의 훈련 프로그램을 개발하여 사용자들이 장비의 작동 원리와 문제 해결 방법을 잘 이해하도록 해야 해야 한다”고 조언했다.
한 부장은 이어 “제도적 보완 및 기술 활용으로 ‘가축분뇨 관리 및 이용에 관한 법률’을 개정해 액비 부숙도 판정기 및 성분 분석기의 검증 주기를 2년으로 설정하고, ‘계량에 관한 법률’제24조와 유사한 절차를 통해 검정 유효기간 만료 전에 재검정을 받도록 해야 한다”고 덧붙였다.
한 부장은 “액비 성분과 부숙도의 측정기에 ICT와 IoT 기술을 활용해 기존 전자관리시스템에 통합하고, 실시간으로 부숙도 적합 여부를 확인할 수 있는 시스템을 도입하여 손쉽게 적절한 살포를 하기 위해 액비 살포 차량에서 실시간으로 부숙도와 성분을 모니터링할 수 있는 방안을 마련해야 한다”며 “이러한 시스템이 도입되면 우리나라의 가축분뇨 액비 제도적 관리에 대한 국제적 신뢰를 얻을 수 있으며, 장기적으로 동남아 외 해외 시장 진출의 계기를 마련할 수 있을 것으로 전망된다”고 강조했다.
한 부장은 특히 K-스마트 축산 사업에 가축분뇨 액비 부숙도 판정기와 성분 분석기를 포함시키고, 국가별 맞춤형 장비를 개발하여 해외 수출을 확대할 수 있을 것으로도 내다봤다.
한편, 이런 상황을 볼 때 가축사육이 증가하고 있는 중국, 베트남, 태국, 캄보디아 등에 적합한 액비 검사 장비를 개발하여 해외 수출을 추진하고, 휴대용 측정기를 개발해 해외 현지에서 간이 및 정밀 검사를 위한 실용성을 높일 수 있을 것으로 기대되고 있다.
이러한 품질 관리 방안과 제도 개선을 통해 가축분뇨 액비 활용을 최적화하고 환경 오염을 방지하며, 국내외 시장에서의 경쟁력을 강화할 수 있을 것으로 전망된다.
코리아스펙트랄프로덕츠(주)에서 개발 공급 중인 액비 성분 분석기는 노지에 과다 살포시 작물피해(도복, 도열병 등) 및 토양오염을 유발하기 때문에 살포전에 반드시 액비의 성분을 정확히 파악하여 최적량을 시용해야 할 필요가 있어 개발한 장비로 예전에는 가축분뇨 액비의 성분분석은 실험실에서 화학적 습식분석법(Wet chemistry)에 의해서 이뤄지고 있었다. 화학적 습식분석법은 많은 시간(2~3일)과 노동력이 소요되어 액비 살포를 위한 검사 의뢰를 신청하면 시일이 걸리면서 살포 시기가 늦어 애로점이 많았었다.
가축분뇨 액비의 비료 성분을 단시간 내에 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 비파괴분석법인 근적외선분광분석법으로 신속한 분석이 가능하게 됐다. 근적외선분광법은 1960년대초 미국 농무성의 Karl Norris에 의해 농업분야에서 처음으로 실용화된 후에 응용범위가 점차 확대되어 농업, 식품 및 사료분야 뿐만 아니라 화학, 생화학, 화장품, 의학, 석유화학, 제약, 고분자, 제지, 섬유, 반도체 분야까지 널리 보급되어 그 진가를 발휘하고 있다. 절대 정량분석법이 아닌 상대 정량분석법이며 화학량 뿐만 아니라 일반적인 물리량도 측정할 수 있다. 근적외선을 이용한 시료분석시 장점은 비파괴분석, 신속한 분석(45초이내), 실시간 분석, 다성분 동시분석, 고도의 정확도 및 기체나 액체, 고체를 상태로 분석할 수 있다는 점이다.
3세대 액비성분분석기
3세대 가축분뇨 액비를 큐빗에 담아 기기에 넣고 작동하면 1~3분 이내에 액비의 3대 영양소인 질소(N), 인산(P), 칼륨(K)을 분석하여 결과를 모니터를 통해 디스플레이 되며 가축분뇨의 성분을 검사하는 데 따른 측정의 번거로움을 해소할 수 있게 됐다.
액비가 경종 농가에서 화학비료 대체로 인기를 얻고 있는 가운데 시설원예에서는 관비로 사용하면서 친환경 저탄소 농산물로 인기를 얻고 있으나 액비는 질소(N), 인산(P), 칼륨(K)이 식물마다 요구율이 달라 정확한 분석을 통해 공급해 줘야 한다.
공동자원화에서 생산된 액비라도 성분의 균일성이 유지되어야 사용하는 경종 농가도 작목의 성장에 따라 필요한 액비를 조제, 사용하기 위해서는 축산농가와 경종 농가에서도 꼭 필요한 장비이고 액비를 상품화하기 위해서는 필요한 장비이다.
기존 검사 방식은 총질소 측정법, 켈달법, ICP법 등의 이화학적 실험법을 이용하는데 시간과 비용이 많이 소모되어 액비 이용 현장에서 가축분뇨 살포시, 액비시방서를 받기 위해서 비수기에 2~3일, 성수기에 15일 이상 분석 시간이 소요됐으나 액비성분분석기를 이용하면 1~3분 이내로 분석 시간을 단축하고 최근 개발된 3세대 분석기는 측정 정확도가 보다 향상되고 이용이 간편함으로써 액비 이용률 극대화에 새로운 전기를 마련할 수 있게 됐다.
2세대 액비부숙도판정기
2세대 LMQ3000액비의 부숙 유무를 빠른 시간 안에 효과적으로 측정할 수 있는 액비 부숙도 측정장치는 하이브리드 광원부와 고성능 분광계로 구성된 UV-VIS Spectrophotometer와 고성능 악취가스 측정부를 이용, 액비의 색도 및 악취가스 농도를 부숙도 판정의 정량적 지표로 사용하기 위한 판정기이다.
액비 자원화에 신속하게 대응 가능할 수 있어 분석의 어려움을 경감시키고 사용 방법의 간편화로 분석 비용이 기존과 비교하면 획기적으로 절감, 축산농가와 경종농가 현장에서 광범위하게 사용할 수 있다.
미부숙 축분을 부숙시키지 않은 상태로 농지에 살포한 경우에는 가축분뇨에서 발생하는 냄새와 유해가스로 인해 오히려 토양 오염과 농작물의 생장을 저해하게 되고 생태계를 오염과 냄새로 인한 민원의 대상이 된다.
가축분뇨 액비를 토양에 환원시켜 식물이 영양분으로 이용할 수 있도록 하기 위해서는 가축분뇨 액비의 부숙도를 판단해야 한다.
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