Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.18 No.2 pp.167-176
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2019.18.2.167

Odor reduction in swine farms during fattening period using probiotics

Yeon Jae Choi, Jae Young Heo*
International Agricultural Development and Cooperation Center, Chonbuk National University
Corresponding author Tel : +82-63-270-5925 E-mail : jyheobio@gmail.com
29/03/2019 12/05/2019 25/06/2019

Abstract


The aim of this study was to evaluate the odor reduction in swine farms by the application of probiotics. A total of five farms were selected from the preliminary survey based on the management scale, odor gas concentration level, and production efficiency. The application of probiotics consisted of feeding swine high concentrations of probiotics, addition of odor-reducing agents in the slurry pit, and the spraying of swine houses. The concentration of probiotics given per pig per day was above 107 cfu/g. The odor was measured before and after probiotics application for 77 days in the swine farms. With the exception of E farm, the odor concentration decreased in four farms with probiotics application. Ammonia and amine concentrations were reduced by 48.24% and 45.37% on average, respectively. The main causes of odor were hydrogen sulfide, p-cresol, and butyric acid. The total odor activity value was the lowest in D farm, followed by B, A, E, and C farms, respectively in increasing order. In the case of C farm, hydrogen sulfide accounted for 92% of the total odor activity value. In order to verify the reliability and effectiveness of probiotics at the farm site, appropriate application and monitoring should be performed continuously on the basis of the product quality evaluation system.



미생물제제 적용에 따른 비육사 악취저감 모니터링 조사

최 연재, 허 재영*
전북대학교 국제농업개발협력센터

초록


    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    우리나라는 1968년 축산진흥정책 장려로 축산업이 활성화되었고 2010년에는 축산물 안전성, 친환경축산, 농가경영 안정, 생산기반 유지 및 미래성장산업화로 정 부정책이 변화되었다. 또한 경제성장과 더불어 삶의 질 추구가 사회전반에 증대되면서 축사 주변 거주민의 쾌 적한 생활환경 보존이 요구됨에 따라 축산업 허가제가 시행되었고 가축사육 제한구역이 설정되었다(Kim et al., 2014). 악취방지법이 2005년에 시행되었고 총 민원 발생건수 대비 축산악취 관련건수가 약 36%로 가장 높았고 축산악취 민원 중 양돈농가에서 발생되는 민원 이 34.6%로 가장 많았다(ACRC, 2018). 악취문제를 포 함한 가축의 생산성저하, 질병, 분뇨처리는 축산 4대 현안으로 대두되고 있으며 돼지의 경우 감염성 질병 및 소모성 질병 증가로 가축의 폐사가 증가함에 따라 생산성이 저하되고 이는 분뇨처리 지연과 돈사 악취발 생을 야기한다. 축산농가에서는 약 60% 농가가 악취 저감 목적으로 미생물제품을 사용하고 있으며(Cheon et al., 2003;Yoon et al., 2009) 거의 모든 양돈농가는 상업용 환경개선제품을 사용하고 있는 실정이다(Kim et al., 2013). 돼지의 경우 미생물을 급여하게 되면 소 화력이 개선되어 분에서 발생하는 암모니아, 황화수소 및 휘발성지방산 등 악취발생량을 감소시키고(Chiang and Hsieh, 1995;Hong et al., 2002;Otto et al., 2003;Lee, 2008) 정상적인 장내 미생물총을 유지하여 증체 량, 사료효율 및 면역력이 개선되어 생산성이 향상된다 (Davis et al., 2007). 또한 환경개선용 미생물을 분뇨에 처리하면 액비화 과정에서 발생되는 악취물질과 잔여 물을 동시에 저감 할 수 있다(Kang et al., 2006;Moon et al., 2011). 이와 같이 가축의 생산성향상, 질병예방, 악취저감 및 분뇨처리 등 미생물을 활용한 다양한 연 구결과가 보고되고 있으며(Dowarah et al., 2017) 국내 에서 약 332개 업체가 축산용 미생물을 취급하고 있고 (KAHPA, 2019;KFA, 2019, KFIA, 2019) 사료첨가용 미생물 제제가 68%로 가장 많이 활용되고 있다(Sung et al., 2017). 미생물이 효과적으로 가축 장내에서 작용 하려면 사료가공에 따른 미생물의 열안전성, 유통기간 에 따른 생균수 안정성, 소화효소와 담즙산 분비에 대 한 생존성, 장 상피세포 부착능력 등이 요구된다. 하지 만 유전자조작, 캡슐화 및 동결건조 등 특별한 제형화 과정 없이 품질의 안정성을 유지하기에는 어려움이 있 는 것이 현실이다(Lim et al., 2001;Lee, 2008). 또한 제품의 취급방법, 유효기간, 보관 및 유통방법에 대한 규정이 미흡하고 제품의 표기정보와 생균수 및 균주가 상이한 제품이 다수 존재하여 상업용 미생물제품의 법 적규정 및 관리강화에 대한 의견이 주장되고 있다(Lee, 2012). 그럼에도 불구하고 사료관리법 규정에 따라 사 용 가능 균주와 최소 생균수가 106 cfu/g 이상 함유되 어 있는 생균제의 효과 평가 또한 매우 중요하다. 따라 서 본 연구에서는 상업용 미생물제제의 품질을 평가하 고 돈사 악취모니터링을 통해 비육돈사의 내부 악취발 생특성 및 악취저감 효과를 조사하였다.

    2. 재료 및 방법

    2.1 농가구성 및 현장평가

    농가현장실증 시험을 위해 악취민원 해결이 시급한 농가, 현장 실증시험에 적극적인 농가, 경영비 및 생산 성적 공유가 가능한 농가의 신청을 받아 사전조사를 실시하였다. 사전조사는 악취민원유무, 돈사 내부 악취 농도, 생산성 및 사육환경 등을 조사하여 악취 민원이 심각한 2농가와 돈사내부 악취농도 상위 3농가를 선정 하여 연구를 수행하였다. 총 5개 농가의 비육사는 강제 환기방식과 슬러리 돈사로 이뤄졌으며 D농가의 경우 액비순환 농가로 구성되었다. 악취방지법에는 복합악 취 측정은 배출구와 부지경계선, 지정악취물질 측정은 부지경계선에서 시료를 채취하도록 되어 있지만 기상 상태, 악취판정요원 객관성, 분석비용 등을 고려하여 악취의 근본적은 배출장소인 비육돈사 내부에서 쉽게 활용 가능한 가스텍을 이용하여 농가선정 및 모니터링 에 활용하였다. 미생물은 3가지 형태로 공급되었으며 배합사료 또는 음수에 미생물제제를 0.5% 수준으로 혼 합하여 최소 돼지 1두당 일일 미생물 섭취가 107 cfu/g 이상 되도록 하였고, 슬러리 악취저감제는 Bacillus sp. 와 올리고당 합제의 Synbiotics 형태로 분뇨배출량 대 비 0.5% 수준으로 일주일에 2회 슬러리피트에 살포하 였고, 돈사 내부 미생물 소독제는 Bacillus sp. 배양액 으로 100배 희석하여 일주일에 2회 살포하였다.

    2.2 제품 품질평가

    상업용 미생물 제품의 품질평가를 위해 생균수와 우 점균주를 평가하였다. 제품의 생균수측정을 위해 매월 농가에 입고되는 제품과 배합사료 또는 음수탱크에 혼 합한 시료를 무작위로 채취하였다. 생균수 측정은 멸균 생리 식염수 27mL에 시료 3 g을 혼합하여 30분 동안 균질한 후 십진희석법으로 희석하여 유산균은 Lactobacilli MRS agar (BD Difco, USA), 바실러스는 Tryptic Soy agar (BD Difco, USA), 효모는 Yeast extract glucose chloramphenicol agar (BD Difco, USA), 대장균군은 Coliform count plate petrifilm (3M, USA)을 이용하여 표준평판배양법으로 측정하였다. 유산균은 혐기적 배양 을 위하여 gas pak (Merck, USA)을 혐기Anaerobic Jar 에 넣어 37°C에서 48시간 배양하였고 바실러스 및 대장 균군은 37°C, 효모는 30°C에서 48시간 동안 배양하여 계수하였다.

    우점균주측정은 Hu et al. (2015)의 평가방법을 변형 하여 실시하였다. MRS agar, TSA agar, YGC agar 생 균수 측정배지의 최고희석배수 plate에서 무작위로 5개 의 콜로니를 선택하여 새로운 배지에 이식하여 배양한 후 colony PCR을 수행하였다. colony PCR은 5% chelex (Bioneer, USA) 100 μl에 콜로니 1 loop를 첨가한 후 100°C에서 10분간 끓여 원심분리한 상층액을 이용하 였다. PCR반응액 조성은 DNA 1 μL, forward primer 10 pmol, reverse primer 10 pmol, D.W 47 pmol을 Accupower PCR premix (Bioneer, USA)에 혼합하여 반응 하였다. primer는 유산균, 바실러스 및 세균으로 추정되 는 균주는 27F primer와 1492R primer를 이용하였고, 효모로 추정되는 균주는 ITS1과 ITS4 primer을 이용하 였다. 16S rRNA PCR 반응 조건은 95°C 5분간 반응 후, 95°C에서 20초 denaturation, 55°C에서 30초 annealing, 68°C에서 90초 extension의 cycle을 30회 반응시켰다. 18S rRNA PCR 반응 조건은 94°C 5분간 반응 후, 95°C 에서 20초 denaturation, 53°C에서 30초 annealing, 72°C 에서 90초 extension의 cycle을 30회 반응시켰다. PCR product는 1.0% agarose gel에 전기영동하여 증폭산물을 확인하였으며 시퀀싱을 의뢰하여 균주를 동정하였다.

    2.3 농가 모니터링

    농가 모니터링은 2018년 7월 25일부터 10월 10일까 지 총 77일 동안 매주 정해진 시간에 방문하여 비육사 내부의 악취농도를 측정하여 평가하였다. 돈사 내부 악 취농도를 측정하기 위해 돈사의 환기팬을 5분간 정지 한 후 돈사중앙 1 m 높이에서 측정하였다. 악취 측정 은 가스텍 GV110S (Gastec, Korea)를 이용하였으며 가스검지관법은 대기 중의 가스성분과 유리관에 특정 가스와 선택적으로 반응하여 색을 발현하는 물질이 충 진된 유리검지관을 이용하여 가스농도를 검출 및 정량 하는 방법으로(Kim et al., 2016) 가스검지관은 암모니 아 3La 검지관, 아민류(모노메틸아민) 180 검지관, 황 화수소 4LT 검지관을 이용하였다. 온도의 보정은 가스 텍 매뉴얼에 따라 Y = -0.015x + 1.88로 측정온도를 보 정하여 결과를 나타내었다. 슬러리의 질소와 인 분석은 가축분뇨 성분분석 실험법(RDA, 2006)으로 분석하였 으며 슬러리의 총 세균수는 QiAmpDNA stool mini kit (Qiagen, USA)를 이용하여 gDNA를 추출하였고 BioRad CFX384를 이용하여 정량 분석하였다. Realtime PCR 반응액은 Template genomic DNA 50 ng, SYBR No-Rox kit 10 μL, forward (ACT CCT ACG GGA GGC AGC AG) 및 reverse primer (ATT ACC GCG GCT GCT GG) 각각 1 μL를 넣은 후 최종 부피 가 20 μL가 되도록 멸균된 3차 증류수를 첨가하여 반 응하였다.

    2.4 악취물질 분석

    악취물질 분석은 77일차에 실시하였고 돈사의 환기 팬 정지 5분 후 돈사 중간지점에서 1 m 높이에서 공기 시료를 채취하였으며 악취물질 종류에 따라 3가지 방 법을 이용하여 채취하였다. 고체흡착관(3-Bed Tube: Carbopacks C, B, X = 70, 50, 50 mg, Supelco, USA) 과 시료채취펌프(MP-Σ30KN2, SIBATA, Japan)를 이 용하여 100 mL/min의 유량으로 총 500 mL 공기를 채 취하고, 이를 저온농축열탈착기(UNITY-xr, Markes, UK)와 GC/MS (6890N+5973N, Agilent, USA)가 연계 한 분석시스템에 도입하여 휘발성지방산, 페놀 및 인돌 류를 분석하였다. 암모니아 및 트리메틸아민의 분석을 위해 5% 붕산용액에 공기 중의 암모니아 및 트리메틸 아민을 흡수시킨 후 이온크로마토그래프(ICS-900, Dionex, USA)를 이용하여 분석하였다. 황화합물 분석 은 저온농축 열탈착장비(TurboMatrix, Perkin-Elmer, USA)와 GC (Clarus 500, Perkin-Elmer, USA)/ PFPD (Model 5380, O.I. Analytical, USA)를 연계한 분석장 비를 이용하여 황화수소를 위시한 황화합물 성분들을 분석하였다. 악취기여도는 악취물질 농도값을 해당 물 질의 악취감지 최소농도(odor detection threshold)로 나 누어서 악취기여도를 산출하였다(Nagata, 2003).

    3. 결과 및 고찰

    3.1 농가현장조사 및 선정

    사전조사를 실시한 10개 양돈장 경영규모에 따라 대 규모, 중규모, 소규모로 분류하였고 악취민원정도, MSY, 돈사내부 악취농도를 측정하여 조사한 결과는 Table 1과 같다. 농장의 경영규모는 800두~18,000두, MSY 17두~26두로 조사되었고 악취민원 심각 2농가, 수시 민원농가 2농가로 조사되었다. 축사 내부에서 미 생물에 의한 분변의 분해과정에서 암모니아, 황화수소, 아민류 및 멜캅탄류 등이 생성된다(You et al., 2012). 암모니아 발생은 양돈시설에 가장 큰 비중을 차지하며 폐렴과 성장지연에 영향이 뚜렷하며(Donham, 1990) 황화수소는 공기보다 무거워 돈사 피트 슬러리 표면에 존재하며 높은 독성을 가지고 있다. 아민류는 독특한 냄새를 유발하는 물질로 아민화합물 중 트리메틸아민 (trimethylamine, TMA)은 환경부 지정악취물질로 지정 되었으며, 메틸아민(methylamine, MTA) 및 다이메틸 아민(di-methylamine, DMA)은 비지정악취물질로 분류 되어 있으며 자극적인 암모니아 냄새 및 비린내를 지 닌 악취물질이다(Kim et al., 2010). 본 연구의 사전조 사에서 암모니아 농도는 농가별로 10 ppm ~ 42 ppm으 로 측정되었으며 평균 27.8 ppm으로 대한한돈협회 (KPPA, 2017)에서 제시한 농장 악취관리 기준을 상회 하였으며 아민 농도는 40 ppm ~ 120 ppm으로 측정되 었고, 황화수소 농도는 1개 농가에서 3 ppm으로 측정 되었다.

    3.2 상업용 제품 품질평가

    농가에 공급되는 상업용 생균제 제품 및 배합사료 또는 음수탱크에 생균제 제품을 0.5% 혼합한 pH 및 생균수 측정 평균결과는 Table 2와 같다. 상업용 생균 제 제품은 대부분 복합미생물제로 판매되고 있으며 유 산균, 바실러스 및 효모의 합제로 미생물이 구성되어있 다(Sung et al., 2017). 본 연구에 공급된 제품의 pH는 4.16~5.58로 음수용미생물 제품의 pH가 4.16로 가장 낮았다. 생균수는 바실러스 2.51~8.13 log10 cfu/g, 유산 균 6.98~8.71 log10 cfu/g, 효모 3.30~7.57 log10 cfu/g, 대장균군 0~2.18 log log10 cfu/g으로 측정되었으며 C농 가의 제품의 생균수가 8.71 log10 cfu/g로 가장 높았다. 생균제 제품을 0.5% 혼합한 사료 및 음수의 pH는 5.36~5.84, 바실러스 3.15~5.74 log10 cfu/g, 유산균 4.04~ 6.20 log10 cfu/g, 효모 2.54~4.28 log10 cfu/g으로 측정되 었다. 비육돈의 일일 사료섭취량이 2.3 kg (NIAS, 2017)으로 일일 미생물 급여량은 제품에 따라 최소 106 cfu/g, 최대 109 cfu/g 미생물이 급여가 되었으며 농 가별로 미생물 최소 1종은 일일 107 cfu/g 이상 급여가 되었음을 확인하였다.

    농가 공급용 생균제의 우점균주를 평가한 결과는 Table 3과 같다. 제품별 미생물 구성은 2종에서 7종까 지 다양하게 분포되었으며 주로 유산균, 바실러스, 효 모로 구성되었다. 사료공정서상 사용가능한 미생물은 Lactobacillus 14종, Pediococcus 3종, Bifidobacterium 4종, Bacillus 8종, Clostridium 1종, Enterococcus 1종, Monascus 1종, Rhodopseudomonas 1종, 효모 및 곰팡 이로 규정되어 있다(MAFRA, 2014). 본 연구에 사용 된 제품에서 허가되지 않은 Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus velezensis, Bacillus paralicheniformis, Pantoea calida 등이 우점균주로 검출되었다. 이는 부형제 유래 미생물로 사료되며 일부 제품에서는 규정되어 있지 않 은 미생물이 존재하여 이에 대한 품질개선이 필요할 것으로 판단된다.

    3.3 돈사 악취모니터링

    가축 생산시설에서 발생되는 악취는 사료, 가축, 분 과 뇨, 슬러리 등에서 유발되며 축사내부, 분뇨 저장시 설 및 퇴비사에서 주로 발생한다. O’Neill and Phillips (1992)는 축산 생산시설에서 168종의 악취 물질을 확 인하였고 주로 황화합물, 휘발성지방산, 페놀 및 인돌, 암모니아, 휘발성 아민류로 분류하였다. 또한 돈사에서 고농도로 발생되는 암모니아가 악취에 미치는 상관관 계에 대해 상반되는 의견(Le et al., 2005)이 주장되어 왔지만 본 연구에서는 돈사내부에서 고농도로 검출되 는 암모니아 및 아민을 대표적인 악취물질로 선정하여 모니터링하였다. 미생물 적용 전 5개 농가의 비육사 암 모니아 농도는 22 ppm ~ 42 ppm, 아민 농도는 78 ppm ~ 120 ppm으로 측정되었다. Kim et al. (2017)의 연구 에 따르면 육성비육사 내부에서 측정된 암모니아는 17.1 ppm, 트리메틸아민 39.1 ppm로 본 연구결과에 비 해 낮은 농도를 측정되었으나 이는 측정 시 환기팬 가 동유무에 따라 차이가 있는 것으로 사료된다. 반면에 본 연구결과와 마찬가지로 암모니아 농도에 비해 아민 류인 트리메틸아민이 높게 측정되었는데 이는 모니터 링 용도인 가스텍을 이용한 분석방법과 지정악취분석 방법인 이온크로마토그래프 분석법에 따라 암모니아와 아민의 농도가 상반되는 결과를 보인 것으로 사료된다. Fig. 1, 2

    미생물 적용 후 7일차 E농가를 제외하고 암모니아 및 아민농도가 감소하였고 암모니아 농도는 8.85 ppm ~13.18 ppm, 아민 농도는 17.7 ppm ~ 32.21 ppm으로 측정되었다. 미생물 적용 후 77일까지 암모니아 및 아 민 농도는 E농가를 제외하고 미생물 적용 전보다 감소 하는 경향을 보였다. 미생물 적용 전 기준으로 77일까 지 A농장은 암모니아 44.24%, 아민 30.83%, B 농장은 암모니아 50.91%, 아민 55.10%, C농장은 암모니아 33.95%, 아민 41.22%, D농장은 암모니아 63.84%, 아 민 54.33% 저감되었다. 미생물 적용 전·후 모니터링 결 과 액비순환시스템 적용농가인 D농장의 악취저감 효과 가 가장 컸으며 C농장의 경우 암모니아 및 아민 농도 가 가장 낮게 유지되었다. E농장을 제외하고는 농가관 행으로 분뇨를 처리하였으며 최대 50%의 슬러리가 항 상 적재되었다. 반면에 E농장은 암모니아 –52.81%, 아 민 –16.69% 저감을 보여 오히려 가스농도가 증가하였 다. E농장의 경우 연구가 진행되는 동안 슬러리피트에 90% 이상 분뇨가 가득 적재되어 수분은 증발하고 고 형물의 비율이 증가함에 따라 돈사내부의 악취저감 효 과가 없었던 것으로 판단된다. 슬러리의 질소 와 인의 함량을 측정한 결과 C농가에서 각 0.08%, 0.10%로 가 장 낮게 측정되었으며 총 세균수는 9.30 log copiecs/g 으로 가장 높아 슬러리 피트에서 미생물 발효가 충분 히 이뤄진 것으로 판단된다. 종합적인 모니터링 결과 미생물 급여, 악취저감제 살포 및 소독용 미생물 살포 에 따라 E농장을 제외하고 미생물 적용 전에 비해 암 모니아 48.24%, 아민 45.37%가 저감 되는 효과를 확 인하였다. Table 4

    3.4 악취물질 평가

    미생물 사료급여 또는 음수급여, 슬러리 악취저감제 살포, 돈사 내부 미생물 소독제를 적용한 5개 농가의 77일차에 지정악취물질을 비교 평가한 결과는 Table 5 와 같다. 축산시설에서 발생하는 황화합물, 인돌 및 페 놀류, 휘발성지방산류는 주요한 악취 구성성분이며(Le et al., 2005) 본 연구의 돈사내부에서도 암모니아, 황화 수소, 아세트산, 프로피온산, 뷰티르산 순으로 주요 악 취물질이 측정되었다.

    휘발성지방산류 중 단쇄지방산류와 이성체지방산류 농도는 97.1%, 2.29%로 단쇄지방산류의 비율이 높았 으며 아세트산 66%, 프로피온산 20%, 뷰티르산 10%, iso 뷰티르산 2%, iso 발레르산 2% ,발레르산 0.45% 순으로 비율을 차지하였다. 슬러리가 저장되는 동안 휘 발성지방산류는 미생물 발효에 의해 생산되는 주요한 물질이며 미생물의 에너지원으로도 쉽게 이용될 수 있 는 물질이다. 특히 단쇄지방산류는 미생물의 에너지원 으로 이용되는 주요한 물질이며 이중 뷰티르산이 대표 적이다(Duncan et al., 2007;Hwang et al., 2018). 페놀 및 인돌류에서는 p-크레졸이 56.62 ppb로 가장 높은 비 율을 차지하였다. p-크레졸은 미생물의 타이로신의 분 해로 생성되거나 뇨에 함유된 글루쿠로나이드가 분 내 â-글루코로나아제에 의해 분해되어 페놀류와 인돌류로 가수분해 되며(Hwang et al., 2018), 돼지 분뇨에서 높 은 농도로 존재하는 악취물질로 액상에서 기상으로 휘 산이 잘되는 특징을 가지고 있다(Iqbal et al., 2014;Hwang et al., 2018). 특히 C 농가에서 휘발성지방산류 와 페놀류가 가장 낮은 농도로 검출되었다. C농가의 돈사 내부에서 휘발성지방산류가 가장 낮은 결과는 미 생물에 의해 발효가 촉진되어 가수분해 물질의 존재가 낮은 것으로 추정되며 또한, 질소와 인의 함량이 낮아 미생물 분해에 의해 휘산되는 p-크레졸의 농도도 낮은 것으로 사료된다.

    황화합물류는 황화수소 99%, 메틸머캅탄 0.61%, 황 화이메틸, 이황화이메틸 0.01% 비율을 차지하였다. Jo et al. (2015)의 보고에 의하면 돈사 측정구간에 따라 황화수소 농도가 2.36~18.0 ppb로 측정되었고 슬러리 액비처리 시설에서 4,542 ppb로 가장 높은 농도를 보 였다. C농장의 경우 돈사 내부에서 황화수소 농도가 3,140 ppb로 높게 검출되어 황화수소에 대한 관리가 필 요한 것으로 판단된다. 황화수소는 공기보다 밀도가 낮 아 바닥층에 정체되며 계란 썩는 악취를 유발하고 일 정농도 이상이면 가축 폐사에 이르는 유독성 물질로 분뇨에 염기성 물질을 첨가하면 황화수소 가스의 휘산 을 저감시킬 수 있다(Zhu, 2000).

    질소화합물류는 암모니아가 주를 이뤘으며 E농장에 365 ppm으로 검출 되었고 B농장이 126 ppm으로 가장 낮았다. 돈사에서 발생하는 대표적인 고농도 물질인 암 모니아는 최근 초미세먼지(PM2.5)의 2차 전구물질로 지목받고 있으며 대기 중의 황산화물, 질소산화물 등과 반응하여 황산암모늄, 질산암모늄 등 대기오염물질을 생성한다는 보고에 따라(Zhang et al., 2015;Shin et al., 2017)암모니아 관리가 시급한 실정이다. 암모니아 저감 방법으로는 분뇨의 pH를 산성으로 조절하면 암 모니아 가스 형태의 휘산을 감소할 수 있지만, 염기성 으로 조절하면 암모니아 가스 농도가 증가하는 경향을 보여 유산균제제나 유기산의 적용 방법이 필요할 것으 로 판단된다(Derikx et al., 1994;Saha et al., 2011;Hwang et al., 2018).

    농가별 각 악취물질 농도 대비 악취기여도(OAV, odor activity value)를 분석한 결과는 Table 6과 같다. 악취기여도는 다양한 악취물질이 혼합된 시료에 각 물 질의 상대적인 중요도를 산출하여 불쾌도를 평가하는 방법이며 악취기여도가 클수록 악취 불쾌도에 높게 기 여하는 것을 추정할 수 있다(Parker et al., 2012;Hwang et al., 2018). 본 연구결과 A농가는 p-크레졸, 뷰트르산, 황화수소 순으로 악취 기여도가 높았고, B농가는 p-크 레졸, 뷰트르산, 메틸머캅탄, C농가는 황화수소, 뷰트 르산, 암모니아, D농가는 황화수소, p-크레졸, 뷰트르 산, E농가는 황화수소, p-크레졸, 뷰트르산 순으로 악 취 기여도가 높았고 총 악취기여도는 C농장이 8,294로 가장 높았고 E농장, A농장, B농장, D농장 순으로 낮았 다. C농장의 경우 황화수소가 총 악취기여도의 92%를 차지하였으며 황화수소를 제외하면 악취기여도가 636 으로 악취 개선 여지가 큰 것으로 사료된다. 돈사 악취 평가항목으로는 복합악취, 지정악취로 분류할 수 있으 며 환경부 악취관리규정으로 부지경계선 또는 배출구 에서 악취물질의 기준이 설정되어 있다. 하지만 국내의 돈사는 사육방식, 돈사환경, 돈사시설 등이 상이하며 일률적으로 농가의 상태를 평가하기 어려운 실정이나 민원이 제기되면 관할 지자체는 현장조사를 실시하여 악취 유발 배출원 확인 및 악취방지시설 설치유무를 조사한다. 악취방지시설이 설치되었음에도 민원이 발 생하였을 경우 악취 배출원과 주거지역 중심으로 악취 물질을 측정한다. 측정결과 배출허용기준치 이상을 경 우 개선명령, 정지처분, 과징금부과, 악취관리지역지정 등과 같은 행정조치를 취하게 된다(Jung et al., 2018). 따라서 근본적인 악취배출원인 돈사내부의 환경을 개 선하기 위해서는 미생물제제를 포함한 생물학적 제제 활용, 제품 품질관리, 모니터링 및 농가별 악취발생 특 성에 따른 맞춤형 악취저감 컨설팅이 실시되어야 할 것으로 판단된다.

    감사의 글

    본 논문은 농촌진흥청 차세대 바이오그린 21 연구사 업(세부과제번호: PJ01322302)의 지원에 의해 이루어 진 것임.

    Figure

    JOIE-18-2-167_F1.gif

    Result of odor emission in the farms applied probiotics.

    JOIE-18-2-167_F2.gif

    Result of odor reduction ration in the farms.

    Table

    General conditions of swine farms in preliminary survey

    Evaluation of quality of probiotics and feed-mixed probiotics

    The composition of dominant bacteria and fungi of probiotics

    Effects of probiotics in the slurry on chemical concentration and total bacteria

    Concentration of odorous compounds in the farm (ppb)

    Odor activity value (OAV) of odorous compounds in the farm

    Reference

    1. Anti-Corruption and Civil Rights Commission (ACRC),2018. Results of livestock housing odor survey.
    2. Cheon, D. W. , Park, M. S. ,2003. Preference analysis on livestock liquid manure. Korean Journal of Agricultural Management and Policy 30(1), 75-87. (in Korean with English abstract)
    3. Chiang, S. H. , Hsieh, W. H. ,1995. Effect of direct-fed microorganisms on broiler growth performance and litter ammonia level. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences 8(2), 159-162.
    4. Davis, M. E. , Brown, D. C. , Baker, A. , Bos, K. , Dirain, M. S. , Halbrook, E. , Johson, Z. B. , Maxwell, C. , and Rehberger, T. ,2007. Effect of direct-fed microbial and antibiotic supplement on gastrointestinal microflora, mucin histochemical characterization, and immune populations of weanling pigs. Livestock Science 108(1), 249-253.
    5. Derikx, P. J. L. , Willers, H. C. , Ten Have, P. J. W. ,1994. Effect of pH on the behavior of volatile compounds in organic manures during dry-matter determination. Bioresource Technology 49(1), 41-45.
    6. Donham, K. J. 1990. Relationships of air quality and productivity in intensive swine housing. Agricultural Science and Practice, 10(6), 15-26.
    7. Dowarah, R. , Verma, A. K. , Agarwal N. ,2017. The use of Lactobacillus as an alternative of antibiotic growth promoters in pigs: a review. Animal Nutrition 3(1), 1-6.
    8. Duncan, S. H. , Belenguer, A. , Hotrop, G. , Johnstone, A. M. , Flint, H. J. , Lobley, G. E. ,2007. Reduced dietary intake of carbohydrates by obeses subjects results in decreased concentrations of butyrate and butyrate-producing bacteria in feces. Applied and Environmental Microbiology 73(4), 1073-1078.
    9. Hu, X. , Hao, W. , Wang, H. , Ning, T. , Zheng, M. , Xu, C. ,2015. Fermentation characteristics and lactic acid bacteria succession of total mixed ration silages formulated with peach pomance. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences 28(4), 502-510.
    10. Hwang, O. H. , Park, S. K. , Jung, M. W. , Han, D. W. , Nho, W. G. , Cho, S. B. ,2018. Effects of pH modulation on the concentrations of odorous compounds from pit slurry of a pig operation building. Journal of Odor and Indoor Environment 17(1), 1-10. (in Korean with English abstract)
    11. Hong, J. W. , Kim, I. H. , Kwon, O. S. , Kim, J. H. , Min, B. J. , and Lee, W. B. ,2002. Effects of dietary probiotics supplementation on growth performance and fecal gas emission in nursing and finishing pigs. Journal of Animal Science and Technology 44(3), 305-314. (in Korean with English abstract)
    12. Iqbal, M. A. , Kim, K. H. , Szulejko, J. E. , Cho, J. W. ,2014. An assessment of the liquid-gas partitioning behavior of major wastewater odorants using two comparative experimental approaches: liquid sample-based vaporization vs. impinge-based dynamic headspace extraction into sorbent tubes. Analytical and Bioanalytical Chemistry 406(2), 643-655.
    13. Jo, S. H. , Kim, K. H. , Jeon, B. H. , Lee, M. H. , Kim, Y. H. , Kim, B. W. , Cho, S. B. , Hwang, O. H. , Bhattacharya, S. S. ,2015. Odor characterization from barns and slurry treatment facilities at a commercial swine facility in South Korea. Atmospheric Environment 119, 339-347.
    14. Jung, J. Y. , Yeon, I. J. , Jung, J. S. ,2018. Analysis of barrier factors in the validity and reliability of odor measurement methods. Korea Environmental Policy and Administration Society 26(1), 175-194. (in Korean with English abstract)
    15. Korean Animal Health Products Association (KAHPA),2019. Members information.
    16. Kang, K. H. , Kam, S. K. , Hu, C. G. , Lee, M. G. ,2006. Comparison of reduction effect of contaminants and odor according to DO change and EM addition in maturation process of piggery slurry. Journal of Environmental Science International 15(6), 563-569. (in Korean with English abstract)
    17. Korean Feed Association (KFA),2019. Feed members information.
    18. Korea Feed Ingredients Association (KFIA),2019. Feed ingredients members information.
    19. Kim, D. H. , Lee, I. B. , Choi, D. Y. , Song, J. I. , Jeon, J. H. , Ha, D. M. ,2013. A survey on current state of odor emission and control from livestock operations. Journal of Animal Environmental Science 19(2), 123-132. (in Korean with English abstract)
    20. Kim, D. H. , Ha, D. M. , Lee, I. B. , Choi, D. Y. , Song, J. I. ,2014. A study on dispersion characteristics of odor from swine farms. Journal of Animal Environmental Science 20(2), 41-48. (in Korean with English abstract)
    21. Kim, H. H. , Ha, D. M. , Lee, J. Y. , Shin, H. S. , Song, J. I. , Kim, D. H. ,2017. Effect of physico-chemical treatment on odor reduction of swine farm. Annals of Animal Resource Sciences 28(2), 64-71. (in Korean with English abstract)
    22. Kim, H. N. , Yim, B. B. , Km, S. T. ,2016. Effect of reducing the odor of food wastes using effective microorganisms. Journal of Korean Society of Environmental Engineers 38(4), 162-168. (in Korean with English abstract)
    23. Kim, Y. H. , Ahn, J. W. , Kim, K. H. ,2010. Detection properties of malodorous amine compounds by the gas chromatography/nitrogen phosphorous detector (GC/NPD) method. Korean Journal of Odor Research and Engineering 9(3), 133-141. (in Korean with English abstract)
    24. Korea Pork Producers Association (KPPA).2017. Pig farm odor reduction and facility verification result.
    25. Lee, E. Y. ,2008. Problems and verification system of probiotics as livestocks –environment improving agent produced and circulated. Microbiology and Biotechnology Letters 36(2), 87-95. (in Korean with English abstract)
    26. Lee, Y. J. ,2012. Characteristics and safety of livestockspecific probiotics marketed in korea. Journal of Preventive Veterinary Medicine 36(4), 175-179. (in Korean with English abstract)
    27. Le, P. D. , Aarnink, A. J. A. , Ogink, N. W. M. , Becker, P. M. , Verstegen, M. W. A. ,2005. Odour from animal production facilities: its relationship to diet. Nutrition Research Reviews 18(1), 3-30.
    28. Lim, Y. B. , Park, N. S. , Kim, Y. M. ,2001. Screening of lactic acid bacteria for the development of the probiotics and the effect of cryoprotectant agents. Korean Journal of Food and Nutrition 14(5), 441-445. (in Korean with English abstract)
    29. Ministry of agriculture, food and rural affairs (MAFRA),2014. Korean feed processing subsidiary feeder guideline. Attach documents 3.
    30. Moon, Y. H. , Lee, K. B. , Kim, Y. J. , Koo, Y. M. ,2011. Current status of EM (Effective Microorganisms) utilization. Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 26(5), 365-373. (in Korean with English abstract)
    31. Nagata, Y. ,2003. Odor intensity and odor threshold value. Journal of Japan Air Cleaning Association 41(2), 17-25.
    32. National Institute of animal science (NIAS).2017. Livestock specification Standard of Pig.
    33. O’Neill, D. H. , Phillips, V. R. A. ,1992. Review of the control of odour nuisance from livestock buildings. Part 3: properties of the odorous substances which have been identified in livestock wastes or in the air around them. Journal of Agricultural Engineering Research 53, 23-50.
    34. Otto, E. R. , Yokoyuma, M. , Hengemuehle, S. , Von Bermuth, R. D. , Van Kempen, T. , and Trottier, N. L. ,2003. Ammonia, volatile fatty acids, phenolics and odor offensiveness in manure from growing pigs fed diets reduced in protein concentration. Journal of Animal Science 81(7), 1754-1763.
    35. Parker, D. B. , Koziel, J. A. , Cai, L. , Jacobson, L. D. , Akdeniz, N. , Bereznicki, S. D. , Lim, T. T. , Caraway, E. A. , Zhang, S. , Hoff, S. J. , Heber, A. J. , Heathcote, K. Y. , Hetchler, B. P. ,2012. Odor and odorous chemical emissions from animal buildings: Part 6. Odor activity value. Transaction of the ASABE 55(6), 2357-2368.
    36. Rural Development Administration (RDA).2006. Experimental methods for animal manure component analysis.
    37. Saha, C. K. , Feilberg, A. , Zhang, G. , Adamsen, A. P. S. ,2011. Effects of airflow on odorants' emissions in a model pig house: A laboratory study using proton-transfer-reaction mass spectrometry (PTR-MS). Science of the Total Environment 410-411, 161-171.
    38. Shin, D. W. , Joo, H. S. , Seo, E. J. , Kim, C. Y. ,2017. Management strategies to reduce PM-2.5 emission: emphasisammonia. Korea Environment Institute 2017(0), 1-89. (in Korean with English abstract)
    39. Sung, H. G. , Cho, S. B. , Lee, S. S. , Choi, Y. J. , Lee, S. S. ,2017. Study on korean commercial additives and agents for reducing odor of manure in animal farm. Journal of Agriculture and Life Science 51(3), 95-104. (in Korean with English abstract)
    40. Yoon, D. H. , Kang, D. W. , Nam, K. W. ,2009. The effect of yeast (Saccharomyces exiguus SJPAF1) on odor emission and contaminants reduction in piggery slurry. Korean Journal of Environments Agriculture 28(1), 47-52. (in Korean with English abstract)
    41. You, W. G. , Kim, C. L. , Lee, M. G. , Kim, D. K. ,2012. Analysis of changing pattern of noxious gas levels with malodorous substance concentrations in individual stage of pig pens for 24 hrs to improve piggery environment. Journal of Livestock Housing and Environment 18(1), 25-34. (in Korean with English abstract)
    42. Zhang, Q. , Quan, J. , Tie, X. , Li, X. , Liu, Q. , Gao, Y. , Zhao, D. ,2015. Effects of meteorology and secondary particle formation on visibility during heavy haze events in Beijing, China. Science of the Total Environment. 502, 578-584.
    43. Zhu, J. ,2000. A review of microbiology in swine manure odor control. Agriculture, Ecosystems and Environment 78(2), 93-106.