기체 농도 계측 센서 적용 퇴비 부숙도 측정 장치 개발 = Development of compost maturity measuring device applied with gas sensor
저자
이현동 ( Hyun Dong Lee ) ; 유병기 ( Byeong Gi Yu ) ; 허정욱 ( Jeong Wook Heo ) 연구자관계분석
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2020
작성언어
-주제어
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학술저널
수록면
181-181(1쪽)
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유기질 비료(퇴비)의 부숙도는 퇴비 원료가 미생물의 발효 과정을 거쳐 식물과 토양에 대해 반응을 나타내는 정도를 측정한 값이며, 유기질 비료(퇴비) 품질의 중요한 요소이다. 미부숙 퇴비를 사용할 경우 퇴비 원료의 기질을 분해하는 미생물의 산소 소비로 인하여 권근부의 용존 산소가 부족해 지고 식물체의 뿌리에 손상을 가져와 작물에 피해을 입히게 된다. 퇴비액비화 기준 중 부숙도 기준등에 관한 환경부 고시에 따라 축산농가에서는 축산 분뇨 유래 퇴비의 부숙도를 규모에 따라 6개월 또는 1년에 한번 의무적으로 측정 하도록 하고 있다. 국내에서는 퇴비에 존재하는 미생물 발효 산물인 이산화탄소(CO2)와 암모니아(NH3) 기체의 발생량을 측정하는 원리에 기반한 퇴비 부숙도 판정법을 사용하고 있다. 관행 측정법은 퇴비와 측정 키트를 밀폐용기에 넣고 일정시간 동안 발생한 기체와 키트가 반응하여 변색하는 정도를 수치로 계량화 하여 부숙도를 판정하고 있다.
본 연구에서는 기체 센서를 이용하여 퇴비에서 미생물 발효에서 발생하는 이산화탄소와 암모니아의 발생 농도를 측정하고 단위시간과 중량에 대한 속도와 관행 솔비타 비색 키트를 이용한 측정값을 비교하는 실험을 수행하였다. 계측장치는 항온가능한 이중재킷 구조의 밀폐용기와 NDIR기반의 이산화탄소 측정 센서(GMP251, Vaisala, Finland)와 전기화학 기반의 암모니아센서(CR-1000, Membrapor, Switzerland)로 구성하였다. 시판 퇴비 3종에 대하여 이산화탄소, 암모니아 발생속도를 기존 솔비타 측정법과 비교하였다. 시판 퇴비의 부숙단계는 8단계 중 5단계 부숙진행 중으로 판정 되었고, 25℃, 15분 측정 기준 이산화탄소 발생량은 솔비타 키트 5~7단계의 퇴비는 시료량 30g 기준 243.1 ~ 360.5ppm/gㆍhr수준, 65g 기준 197.2 ~237.9ppm/gㆍhr수준, 100g 기준 157.0 ~170.7 ppm/gㆍhr수준으로 나타났다. 암모니아 발생량은 솔비타 키트 2~4단계의 시료에 대하여 시료량 30g 기준 10.7~176.9ppm/gㆍhr수준, 시료량 65g기준 4.4~105.1ppm/gㆍhr수준, 시료량 100g기준 3.0~77.2ppm/gㆍhr으로 나타났다. 동일한 용적의 밀폐용기에서 측정된 이산화탄소와 암모니아 발생량이 측정 시료량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 측정시간에 따라서 10분 ,15분, 20분 측정 시간이 길어 질수록 발생량으로 환산하였을 때 감소하는 경향도 관찰되었다. 이러한 경향은 이산화탄소와 암모니아는 수증기에 대한 용해도가 높은 기체인데, 시료량이 증가할수록, 측정시간이 길어 질수록 퇴비에서 휘발하는 수분이 밀폐용기 내부의 수증기 농도를 높이고 기체시료의 용해로 인하여 발생하는 현상으로 해석되었다. 이상의 결과에서 기체센서를 적용하여 퇴비의 기체발생량을 측정하기 위해 측정장치의 용적, 시료량, 측정 시간을 부숙도 단계에 따라 발생량 차이가 발생하는 조건을 설정하는 연구가 추가되어야 할 것으로 판단되었다.
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