가. 퇴비 원료의 특성
퇴비 원료의 선택은 제조된 퇴비의 품질에 직접 영향을 미치기 때문에 주의하지 않으면 안된다. 과거에 사용하던 볏짚류는 퇴비제조에 유해물질의 혼입 가능성이 없으나 최근에 사용하는 퇴비원료들은 가축분을 포함하여 산업폐기물과 도시폐기물까지 확대되고 있다.
환경분야에서는 가급적 처리하기 힘든 유기성 폐기물을 퇴비화하여 처리부담을 경감시키기 위한 노력을 기울이고 있다. 그러나 농업분야는 퇴비제조 이용의 목적이 폐기물 처리가 아니고 양질의 퇴비를 사용하여 토양의 질을 향상시키고 우수농산물을 생산하기 위한 것이다. 따라서 양질의 원료를 선택적으로 이용하는 지혜가 필요하다.
1). 퇴비 원료 종류별 특성
가) 농산부산물
농산부산물은 비료가치는 낮고 유기물 함량이 높은 것이 특징이다. 물량이 많은 대표적인 농산부산물은 볏짚과 왕겨로서 볏짚은 칼리함량이 비교적 높아 1.84%에 달하지만 C/N율은 50정도로서 높은 편이다. 왕겨는 3요소 성분이 모두 낮은 뿐만 아니라 조직구조가 미생물 분해에 저항성을 갖고 있어 팽화 등 가공과정을 거쳐야 퇴비로 활용이 가능하다. 농산부산물은 퇴비화의 주원료보다는 가축분뇨 등 유기성 폐기물 퇴비화의 팽화제(bulkiog agent)로 활용이 가능한 자원으로 평가되고 있다.
나) 임산부산물
대표적인 임산부산물은 톱밥이며, 톱밥은 흡습성과 통기성이 좋기 때문에 함수율이 높은 재료의 퇴비화에 보조재로 활용되고 있다. 그러나 톱밥은 C/N율이 500∼1,000 정도로 높아 분해가 늦고 비료성분도 낮아 함수율이 높은 재료의 흡습제로서의 기능 이외에 퇴비의 품질에는 좋은 영향을 주지 못하는 문제점이 있다.
종 류 |
T-C |
T-N |
P2O5 |
K2O |
시 료 수 |
--------------(건물 %)-------------- |
농가퇴비 |
21.05 |
1.22 |
1.39 |
1.43 |
23 |
볏 짚 |
33.50 |
0.68 |
0.29 |
1.84 |
38 |
왕 겨 |
44.20 |
0.47 |
0.16 |
0.83 |
9 |
톱 밥 |
55.20 |
0.06 |
0.03 |
0.26 |
2 |
계 분 |
42.80 |
5.10 |
4.84 |
1.45 |
14 |
돈 분 |
44.80 |
3.68 |
5.99 |
0.77 |
15 |
우 분 |
41.50 |
2.06 |
2.80 |
0.45 |
14 |
섬 유 |
30.83 |
3.73 |
1.51 |
0.29 |
42 |
약 품 |
31.38 |
1.80 |
0.70 |
0.32 |
13 |
우 유 |
43.29 |
5.86 |
4.68 |
0.55 |
22 |
지방 유지 |
37.14 |
1.47 |
0.70 |
0.23 |
7 |
장 유 |
43.13 |
4.56 |
0.94 |
0.62 |
15 |
제 당 |
30.21 |
1.97 |
0.92 |
0.42 |
15 |
주 정 |
38.43 |
4.28 |
1.18 |
0.99 |
70 |
음 료 |
41.75 |
4.05 |
2.03 |
0.56 |
14 |
담 배 |
38.08 |
1.65 |
0.85 |
2.72 |
7 |
제 지 |
30.67 |
0.48 |
0.17 |
0.30 |
45 |
수 산 |
27.46 |
2.69 |
3.50 |
0.59 |
13 |
피 혁 |
14.91 |
2.71 |
0.06 |
0.05 |
23 |
분뇨잔사 |
32.26 |
2.72 |
7.31 |
0.35 |
34 |
하수오니 |
26.86 |
2.05 |
2.58 |
0.38 |
22 |
다) 가축분뇨
가축으로부터 발생하는 가축분뇨는 연간 34,904천톤에 달하고 있다.
가축분은 오래 전부터 퇴비원료로 활용되어 온 전통적인 유기자원이다. 축종에 따라 C/N율은 다소 차이가 있어서 계분은 8.4, 돈분은 12.2, 우분은 20.1로 나타나 있다. 인산은 계분, 돈분, 우분이 각각 4.84, 5.99, 2.80%이며, 칼리는 각각 1.45, 0.77 및 0.45%로서 다른 유기성 폐기물과 비교하여 인산함량이 높은편이다. 반면에 중금속 함량은 다른 산업 및 도시폐기물과 비교하여 현저히 낮은 값을 나타내고 있다.
나. 수분조절제의 특성
퇴비원료로 이용되는 재료 중에는 퇴비화 전에 수분 공급이 필요한 볏짚, 왕겨 등도 있다. 그러나 최근에 퇴비원료로 가장 많이 사용되고 있는 가축분뇨, 식료품 부산물 등은 수분함량이 높아 반드시 수분조절제 이용이 필요하다. 수분 조절제로는 톱밥이 가장 일반적으로 활용되고 있고 최근에는 왕겨, 산업부산물 및 무기재료까지 이용이 검토되고 있다.
1). 톱 밥
톱밥은 국내 가축분 퇴비의 수분조절제와 팽화제로 가장 많이 사용되는 재료이다. 톱밥은 C/N율이 높고, 입자가 크며, 수분 흡수량이 높기 때문에 퇴비화를 위한 부자재로 적합하다.
<표 8-3> 부재료 종류별 상대 흡수율 비교 |
톱밥 |
왕겨 |
팽화왕겨 |
절단볏짚 |
Vermiculite |
제지박 |
Fly ash |
ALC |
100 |
49 |
96 |
119 |
81 |
54 |
7 |
10 |
※ Fly ash : 화력발전소 연탄재, ALC : 폐경량기포콘크리트
그러나 톱밥은 리그닌 함량이 높기 때문에 잘 분해되지 않는 특성이 있다. 따라서 톱밥은 가축분 등 이분해서 유기재료와 혼합 퇴비화 후에도 유기물로서 또는 비료 대체원으로 효과는 기대하기 어렵다. 가축분 등 수분함량이 높고 C/N율이 낮은 재료와 혼합하여 퇴비를 제조 이용하기 때문에 톱밥의 특성이 제약 요인은 되지 않지만 톱밥이 퇴비원료로 다량 혼합되는 것은 바람직하지 못하다.
셀 룰 로 스 |
헤미셀룰로스 |
리 그 닌 |
기 타 |
50∼60 % |
10∼20 % |
침엽수 : 20∼30 % |
회분, 조지방, 탄닌, 색소 등 |
활엽수 : 20∼40 % |
2). 왕 겨
왕겨는 입자의 크기와 형태로 보아 함수율이 높은 재료의 팽화제로는 적합하지만 수분 흡수율이 낮아 수분조절제로는 톱밥보다 능력이 떨어진다. 최근에는 왕겨의 수분 흡수율 향상을 위하여 팽연화 또는 마쇄왕겨를 이용하는 퇴비 공장도 있다. 팽화왕겨는 수분흡수율이 톱밥과 유사하며 C/N율 및 화학적 조성이 톱밥보다 우수하다.
왕겨는 팽화시켜 돈분 퇴비화의 부재료로 사용할 경우 퇴비제조 후에 톱밥과 비교하여 차이가 없을 뿐만 아니라 부분적으로는 톱밥보다 질적인 측면에서 우수하다. 제조가격도 톱밥 제조비용의 절반 수준으로서 경제성도 우수한 것으로 평가되고 있다.
가 공 형 태 |
가비중 (g/㎤) |
비중 (g/㎤) |
최대흡수율(%) |
생 왕 겨 |
1.10 |
1.66 |
151.06 |
팽화왕겨 |
0.17 |
1.66 |
315.64 |
마연화왕겨 |
0.18 |
1.55 |
282.21 |
펠렛화왕겨 |
1.18 |
1.65 |
116.58 |
<표 8-6> 돈분 퇴비화 부재료 종류별 퇴비의 품질 |
성 분 |
전발효(1차발효) |
후발효(2차발효) |
톱 밥 |
팽화왕겨 |
톱 밥 |
팽화왕겨 |
수분(%) |
23.2 |
23.5 |
17.0 |
18.1 |
pH(1:5) |
8.5 |
8.4 |
8.4 |
8.2 |
OM/N |
43.2 |
39.2 |
44.3 |
40.3 |
T-N(%) |
1.88 |
1.87 |
1.80 |
1.88 |
유기물(%) |
81.3 |
73.5 |
79.8 |
77.4 |
EC(9dS/m) |
43.3 |
46.4 |
41.9 |
44.2 |
무씨 발아율(%) |
73.8 |
76.8 |
100 |
100 |
3). 볏 짚
볏짚은 수분흡수율이나 팽화제로서 기능이 우수하지만 가밀도가 너무 낮아 다루기가 불편하여 전문 퇴비제조 업체에서 활용이 어렵다. 그러나 자급퇴비 제조에는 톱밥이나 왕겨보다 볏짚을 절단하여 이용하는 것이 가장 이상적인 퇴비제조 수단이 될 수 있다.
구분 |
장 점 |
단 점 |
기 타 |
짚류 |
○ 통기성 개량효과가 큼 ○ 분해가 비교적 용이
|
○ 수집시기 제한 ○ 수집에 많은 인력 소요 ○ 절단작업 필요 |
○ 사료 이용량 많음 ○ 수확작업시 절단 살포
|
왕겨 |
○ 통기성 개량효과 큼 ○ 분쇄된 왕겨는 흡습성이 큼(톱밥과 유사함) |
○ 분해가 어려움 ○ 가공에 인력과 경비소요
|
○ 1톤당 가공비요 : 50,000원(`96년)
|
톱밥 |
○ 통기성 개량효과 큼 ○ 흡습성이 큼 |
○ 지속적 수요량확보 곤란 ○ 분해가 더딤 ○ 작물생육 저해물질 함유 (미부숙시) |
○ 1톤당 가공비용 : 107,000원(`96년)
|
다. 퇴비화 방법
퇴비화 방법은 크게 퇴적식과 교반방식으로 구분한다. 퇴적식은 퇴비원료를 충진하고 인위적으로 뒤집기를 할 수 있는 기계시설을 설치하지 않는 퇴비화 방식이다. 교반식 퇴비화 시설은 퇴비화 시설 내부에 교반기를 설치하고 동력으로 퇴비를 1일 1∼2회씩 뒤집어 줄 수 있도록 고안된 방법이다.
1). 퇴적방식 퇴비화 방법
퇴적식 퇴비화 방법의 가장 일반적 형태는 농가에서 발생되는 두엄이나 농산 부산물 등을 퇴비장에 쌓아두고 부숙시켜 다음해 농사에 사용하던 우리의 전통 퇴비화 방식이다. 최근에는 퇴비장 바닥은 콘크리트, 지붕은 비가림 시설, 그리고 바닥은 공기를 공급할 수 있는 통풍시설을 설치한 개량형 간이 퇴비화시설이 이용되는 곳도 있다.
퇴적식 퇴비화 방법의 가장 개량된 형태는 통기를 하는 상자혀 퇴비화시설로서 일명 고정 통풍식 퇴비화시설이라고도 한다. 고정 통풍식 퇴비하장치는 폭 2.5m×3.8∼5m×높이 2m의 사각형 시설을 설치하고 시설바닥에 공기공급을 위한 통기시설을 설치한 형태이다.
2). 교반식 퇴비화 방법
교반방식은 형태에 따라 개방 무통기형, 개방 통기형 및 밀폐ㅔ 통기형으로 구분한다. 개방형 교반식 퇴비화시설은 국내에 직선형 교반식과 원형 교반식 퇴비화시설로 알려져 있으며 직선형 교반시설이 원형교반식 시설보다 대규모 처리에 적합하다.
구 분 |
명 칭 |
비 고 |
퇴비화 |
퇴적방식 |
무통기형 |
간이퇴비화 시설(야적) |
비가림 시설 없음 비가림 시설 있음 속성발효기 등 |
간이퇴비화 시설(실내) |
간이퇴비화 장치 |
통기형 |
간이퇴비화 시설(실내) |
|
상자형 통기 퇴비사 시설 |
|
구분 |
명칭 |
비고 |
퇴비화 |
교반방식 |
개방·무통기형 |
직선형 퇴비화 시설 |
직선형 교반시설 원형 교반시설 |
원형 퇴비화 시설 |
개방 통기형 |
직선형 퇴비화 시설 |
직선형 교반시설 원형 교반시설 |
원형 퇴비화 시설 |
밀폐 통기형 |
종형 퇴비화 시설 |
탑형 교반시설 통로형 교반시설 |
횡형 퇴비화 시설 |
축사 |
→ |
수분 조절제와 혼합 함수율 조정 |
→ |
발효조 (1∼2회 교반/일) (호기성 발효) |
→ |
퇴비화 (완숙퇴비화) |
라. 퇴비화 촉진방법
1). 퇴비부숙 촉진제
퇴비 원료중에는 다양한 종류의 미생물이 존재하기 때문에 조건만 알맞으면 퇴비화 1∼2일 이내에 퇴비화에 적합한 미생물이 자연적으로 확보된다. 퇴비 부숙촉진을 위하여 초기에 인위적으로 분리 배양한 미생물을 접종하는 경우도 있다. 그러나 퇴비제조를ㄹ 위한 미생물 접종은 현실적으로 효과를 기대하기 어렵다. 미생물 접종이 필요한 경우라면 잘 부숙된 퇴비를 퇴비원료의 1/100 정도 혼합시켜 주는 것이 현실적이다.
2). 원료의 혼합
퇴비제조에 이용되는 원료는 종류에 따라 수분함량, C/N율, 입자밀도, 입자크기 등이 각기 다르다. 따라서 퇴비제조는 단일원료를 사용하는 경우보다 2가지 이상의 원료를 혼합하여 사용하는 경우가 많다. 원료의 혼합이 균일하면 균일할수록 퇴비화 기간을 단축시킬 수 있다.
3). 퇴비더미는 너무 낮으면 퇴비 발효열 손실이 크고, 너무 높으면 통기성이 나빠지고 퇴비부숙이 불균일 해진다. 퇴적높이는 자연 퇴적식은 60㎝, 기계식 퇴비화 장치는 200㎝정도가 적당하다.
4). 통기 및 교반
통기는 퇴비화 공정이 호기성이기 때문에 반드시 필요하다. 송풍기를 사용하지 않는 퇴비화시설은 가축분 등 수분함량이 많은 재료를 퇴비화 할 때 톱밥, 수피(나무껍질), 왕겨와 같은 조직이 거칠은 재료와 충분히 혼합하여 퇴비더미내 자연통기가 되도록 할 필요가 있다.
겨울철 외부온도가 낮은 계절에 연속 송풍은 퇴비 중 온도를 낮추는 요인이 되므로 퇴비더미의 발효온도를 감안하여 조절을 할 필요가 있다.
마. 퇴비화 기간
퇴비 부숙온도와 부숙기간은 퇴비의 부숙도를 결정하는 가장 중요한 사항이다. 가축분 퇴비의 경우 부재료로 사용되는 재료의 특성과 관계없이 3개월 이상의 퇴비화 기간은 거치는 것이 사용측면에서 안전하다고 생각된다.
퇴비원료는 퇴비화가 진행됨에 따라 유기물이 분해되므로 무게가 감소한다. 감소율은 재료에 따라 다르지만 가축분(우분, 계분)을 톱밥과 혼합하여 퇴비화 할 경우 부숙 3개월 후에 약 30%가 감소되고 유기물은 30∼40%가 분해된다.
안정화에 필요한 기간은 자연조건에서 퇴적하여 퇴비화 하는 경우는 약 6개월의 기간이 필요하다. 그러나 기계식 퇴비화 장치를 이용하는 경우는 최소한 전발효 20일, 후발효 60일 정도의 기간을 유지하는 것이 바람직 하다.