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[기고}오니를 이용한 친환경적 부숙 ‘농심원 조경토’ 개발
[465호] 2017년 10월 17일 (화) 17:16:45 정용조 교수 smilejung@smu.ac.kr
   
▲ 정용조 상명대 교수

Ⅰ. 제품개발의 배경과 필요성
토양은 수목이 뿌리를 내려 정착할 수 있는 지지기반이며, 수목에 양분과 수분을 공급해주는 생육기반이다. 인위적인 토양에 식재되어 있는 수목은 주기적으로 시비를 해야 하며, 시비란 수목의 생장을 촉진하기 위해 비료성분을 공급하는 것을 말한다(권영휴 외, 2013).

비료는 식물에 영양을 공급하거나 식물재배를 돕기 위하여 흙에 화학적 변화를 줄 목적으로 토지에 베푸는 물질을 말한다. 비료는 단순히 작물의 양분이 될 물질을 함유하고 있을 뿐만 아니라 토양의 이화학적 성질을 개선하며, 토양 중의 유용 미생물의 번식을 돕고, 토양중의 양분을 식물이 흡수하기 쉬운 상태로 만드는 물질을 말한다. 즉 간접적으로 식물이 잘 생장하도록 돕는 물질들을 말한다(농림계전문대학교재편집위원회, 1988).

비료는 크게 무기질비료와 유기질비료로 나눈다. 무기질비료에는 단일비료와 복합비료 등이 있으며 비료성분이 무기화합물의 형태로 함유되어 있는 비료를 말한다, 유기질비료는 자연산 유기물을 발효시켜 만든 비료를 의미하며 가장 흔히 사용하는 유기물은 부엽토, 가축분뇨, 톱밥, 퇴비, 어분, 해초 등으로 질소성분이 가장 많다. 유기질 비료의 특징으로는 첫째, 충분히 발효가 된 후 비료로서의 역할을 한다. 둘째, 발효 전에는 오히려 유기물의 발효미생물이 주변 토양의 양분을 빼앗아 갈 수 있다. 셋째, 유기질비료는 어떤 경우든 충분히 발효된 후에 사용하여야 한다. 넷째, 유기질 비료를 사용할 경우 토양의 물리적, 화학적, 생물학적 성질을 개량하기 때문에 화학비료보다 더 바람직하며, 과다한 사용에 의한 피해가 나타나지 않는다(이승원, 2013).

비료는 식물이 자라는데 필수적인 영양분을 공급하는 중요한 매개체임에도 불구하고, 친환경적이면서 완숙된 유기질비료의 연구·개발은 미비한 실정이다. 그래서 정용조 상명대 교수와 농심원 영농조합법인(대표 남창현)이 산학협력으로 오니를 이용한 친환경적 부숙 조경토를 연구·개발하게 되었다.

이번 상명대 정용조 교수와 농심원 영농조합 법인 남창현 대표는 산학협력으로 오니를 이용한 친환경적 부숙 조경토의 기능과 효과, 사용용도 등을 이론적 고찰과 시험분석을 통하여 성능을 평가하고, 산성화된 토지를 알카리성으로 바꿔주고, 환경부가 요구하는 환경기준 요건을 충족시키면서 친환경적이고 양질의 부숙 조경토를 개발·생산하여 환경보호에 기여하는 등 조경 및 환경산업발전에 크게 기여할 것으로 기대되어 이를 소개하고자 한다.

Ⅱ. 분석 및 기대효과
1. 이론적 고찰

오니는 하수 혹은 폐수처리과정에서 액체로부터 고형물이 분리되어 형성되는 물질을 일반적으로 오니라고 부르며, 이들은 별도로 처리 및 처분된다. 오니의 토지시용 및 경제적 사용에 영향을 미치는 것에는 유기물함량, 영양염류, 병원균, 중금속, 독성유기물 등이 있다. 토양개량제로서의 오니는 질소, 인, 칼륨 등이 함유되어 있으므로 비료로서의 가치를 지닌다(한국토양비료학회. 2012).

2, 성분분석
1) 부숙토 성분분석
부숙토에 대해 시험전문기관인 에이티분석센타(주)에 의뢰하여 시험분석해본 결과 표 1와 같이 유해물질과 유기물, 유기물대 질소비, 염분, 부숙도 등에서 환경부에서 요구하는 부숙토 제품기준의 기준치에 적합한 것으로 나타났다.

표1. 부숙토에 대한 시험결과 분석
분석항목 부숙토 제품기준 분석결과 비고
유해
물질
비소(mg/kg) “가“ 등급 50 이하 불검출 규격: 환경부 고시
제 2016-259호(부숙토 제품기준)
카드뮴(mg/kg) 5 이하 1.14
크롬(mg/kg) 300 이하 61.97
구리(mg/kg) 500 이하 190.42
납(mg/kg) 150 이하 10.48
수은(mg/kg) 2 이하 불검출
유기물(%) 25 이상 39.26
유기물대 질소비 50 이하 24.23
염분(Nacl, %) 1 이하 0.26
부숙도(콤백법) 부숙완료 이상 부숙완료

2)오니 성분분석
오니에 대해 시험전문기관인 에이티분석센타(주)에 의뢰하여 시험분석해본 결과 표 2과 같이 유해성분에서 비소, 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 수은 등이 공정규격 기준치에 적합한 것으로 나타났다.

표2. 오니에 대한 시험결과 분석
분석항목(단위) 공정규격 분석결과 비고
유해성분 비소(mg/kg, 건물중) 50 이하 2.9 규격: 환경부 고시 제 2016-259호(부숙토 원료기준)
카드뮴(mg/kg, 건물중) 5 이하 1.35
크롬(mg/kg, 건물중) 300 이하 30.55
구리(mg/kg, 건물중) 500 이하 197.59
납(mg/kg, 건물중) 150 이하 5.24
수은(mg/kg, 건물중) 2 이하 불검출

3. 제조과정
1)주요시설

   
▲ 주요시설

2) 제조공정
공정순서는 1)사전 성분분석을 실시 한 후 합격한 원료를 반입한다. 2)로우더 장비를 이용하여 톱밥과 미생물을 배합한다. 3)바로크 에어(공기)로 부숙 및 미생물을 살포하여 1차 발효시킨다. 4)교반기를 통해 교반 부숙 및 미생물을 살포하여 2차 발효시킨다. 5)유기물 분해 및 안정화 공정을 거쳐 제품을 보관한다. 6)전자동 포장시설 및 로봇팔 시스템(ABBA)을 거쳐 포장한다. 7)방수 및 차양포장을 적용하여 출하한다.
종합적으로 정리하면 발효실과 후숙장 등 완벽한 생산시설을 갖추고 하수오니를 톱밥, 미생물과 배합한 후 발효과정을 통해 유기물을 분해하고 후숙·숙성 및 선별공정을 거쳐 부숙 조경토로 완성시킨다.

   
▲ 제조공정

3) 전자동 포장라인
포장라인은 1)원료를 투입한다. 2) 컨베이어 벨트를 통해 이동한다. 3) 선별기를 통해 이물질을 제거한다. 4) 분배기를 통해 분배한다. 5) 정량을 개량하여 포장지에 넣는다. 6) 실링기를 통해 바느질 밀봉하여 공기를 차단한다. 7) 로봇팔을 이용하여 파레트에 적재한다. 8) 20kg × 80개 단위로 포장 및 랩핑한다. 9) 지게차를 이용하여 창고에 보관 후 출하한다.

   
▲ 포장라인

4) 주요장비
페이로다, 굴삭기, 지게차, 스키로다 등의 장비가 필요하다.

   
▲ 주요장비

4. 기능 및 효과
1) 식물에 지속적으로 질소를 공급할 수 있다.
부숙토에 포함된 질소는 토양 내에서 서서히 분해되므로 식물에 지속적으로 질소를 공급할 수 있게 된다.

2) 토양의 보수력과 물리성 향상
퇴비 속의 유기물은 토양 내에서 미생물의 작용에 의해 부식질을 형성한다. 이 부식질은 토양의 보수력을 증가시키고 토양의 물리성을 향상시켜 토양의 경운을 쉽게 한다.

3) 토양의 보비력 증가
부숙토는 보비력을 증가시키고 토양의 산성화를 억제한다.

5. 사용용도
1) 정원, 조경, 가로수 등 토지개량, 2) 산림토양복원과 임야 토지개량, 3) 도로절개지 및 매립시설 복토용, 4) 골프장 토양복원, 5) 화훼단지 지력향상

Ⅲ. 결론

   
▲ 농심원 조경토

상명대학교 교수 정용조와 농심원 영농조합 대표 남창현이 산학협력을 통해 개발한 오니를 이용한 친환경적 부숙 조경토를 대상으로 평가한 결과는 다음과 같다.

첫째, 하수 혹은 폐수처리과정에서 액체로부터 고형물이 분리되어 형성되는 물질을 일반적으로 오니라고 부르며, 이들은 별도로 처리 및 처분된다. 오니의 토지시용 및 경제적 사용에 영향을 미치는 것에는 유기물함량, 영양염류, 병원균, 중금속, 독성유기물 등이 있다. 토양개량제로서의 오니는 질소, 인, 칼륨 등이 함유되어 있으므로 비료로서의 가치를 지닌다.

둘째, 제품에 대해 시험전문기관인 에이티분석센타(주)에 의뢰하여 시험분석해본 결과 유해물질과 유기물, 유기물대 질소비, 염분, 부숙도 등에서 환경부에서 요구하는 부숙토 제품기준의 기준치에 적합한 것으로 나타났다.

셋째, 발효실과 후숙장 등 완벽한 생산시설을 갖추고 하수오니를 톱밥, 미생물과 배합한 후 발효과정을 통해 유기물을 분해하고 후숙·숙성 및 선별공정을 거쳐 부숙 조경토로 완성시킨다.

넷째, 부숙토에 포함된 질소는 토양 내에서 서서히 분해되므로 식물에 지속적으로 질소를 공급할 수 있게 하며, 퇴비 속의 유기물은 토양 내에서 미생물의 작용에 의해 부식질을 형성한다. 이 부식질은 토양의 보수력을 증가시키고 토양의 물리성을 향상시켜 토양의 경운을 쉽게 한다. 또한 부숙토는 보비력을 증가시키고 토양의 산성화를 억제하는 기능을 가지고 있다.

다섯째, 부숙 조경토의 사용용도로는 정원, 조경, 가로수 등 토지개량, 산림토양복원과 임야 토지개량, 도로절개지 및 매립시설 복토용, 골프장 토양복원, 화훼단지 지력향상 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.

이상에서 본바와 같이, 화학비료의 사용으로 인하여 토양오염이 심각한 현실에서 여러 가지 오니를 이용한 친환경적 유기물 비료를 연구 개발하여 환경보호에 기여하고자 하였으며, 앞으로 하수슬러지로 만든 폐자원의 활용도를 극대화하는 기술을 개발하고, 악취저감 방법 등에 관해 지속적으로 연구, 식물이 자랄 수 있는 최적의 토양을 만들어 푸른숲, 깨끗한 공기로 아름다운 환경, 건강한 미래, 행복한 삶을 만들기 위해 앞장서고자 한다.

참고문헌 
1. 권영휴 외(2013) 정원관리 매뉴얼. 푸른행복. p.76.
2. 농업계전문대학교재편집위원회(1988) 비료학. 학문사. p. 11.
3. 이승원(2013) 조경기사·산업기사, 성안당, p6-36.
4. 한국토양비료학회(2012) 토양비료 용어사전.
 

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