가축분뇨 액상비료·고형비료 허용 기준과 반응조 운전 방법: 자원화 처리 공정 완벽 가이드

 

1. 서론: 가축분뇨 자원화의 시대

기존의 가축분뇨 처리는 폐기 중심이었지만, 최근에는 환경오염 문제와 자원순환의 중요성이 부각되면서 액상비료와 고형비료로의 자원화 흐름이 빠르게 확산되고 있다. 이러한 변화는 단순한 폐수처리가 아닌, 농업과 환경을 연결하는 순환 시스템 구축이라는 관점에서 접근해야 한다. 정부 또한 친환경 인증제도, 퇴비 부숙도 검사 의무화, 액비 살포 규제 강화 등을 통해 기술과 기준을 고도화하고 있다.

따라서 본 글에서는 가축분뇨 처리장에서 실제로 적용되는 액상비료 및 고형비료의 허용 기준, 이를 달성하기 위한 반응조 및 퇴비화 공정의 운전 조건, 환경부와 농림축산식품부의 관련 기준, 그리고 실무에서 반드시 고려해야 할 핵심 사항들을 종합적으로 설명한다.

2. 액상비료(Liquid Fertilizer, 액비)의 정의와 처리 개요

● 정의 및 구성

액상비료는 가축분뇨의 액체 성분을 고액분리한 뒤, 희석 및 처리 과정을 거쳐 작물에 직접 살포할 수 있도록 만든 유기성 비료다. 일반적으로 질소, 인산, 칼륨 성분이 포함되며, 가용성이 높아 식물 흡수율이 빠르다.

● 처리 절차

1. 고액분리기에서 고형물 제거
2. 유기물 농축 후 반응조에서 혐기성 소화
3. 필요 시 호기성 처리 및 살균
4. 저장조에서 성분 안정화 및 숙성

● 현장 이점

• 운송 및 살포 용이성
• 농경지 직살포 가능
• 악취 저감 효과 (부숙 대비)
• 시설투자 대비 빠른 회수율

3. 고형비료(Solid Fertilizer, 퇴비)의 정의와 처리 개요

● 정의 및 구성

고형비료는 분리된 고형분에 유기성 부재료(톱밥, 왕겨 등)를 혼합하여 호기성 조건에서 부숙과정을 거쳐 제조한 퇴비 형태의 비료다.

● 처리 절차

1. 고액분리 후 수분함량 70~80% 수준 고형분 확보
2. 탄소원(C원) 부재료 혼합 (C/N 비 조절 목적)
3. 부숙조 또는 퇴비장 투입 후 1차 고온발효
4. 2차 저온부숙 및 자연건조
5. 입상화 또는 포장 후 출하

● 현장 이점

• 유기물 함량이 높고 토양개량 효과 큼
• 지속성 있는 시비효과
• 냄새 문제 개선
• 친환경 농업 필수 자재

 

4. 액상비료 및 고형비료의 허용 기준치

✅ 공통 환경기준

• 병원성 미생물: 살모넬라, 대장균군 검출 불가
• 중금속: 카드뮴, 납, 비소, 수은 등 규제 기준 이하
• 냄새: 불쾌한 악취 없을 것
• 유해가스: 암모니아, 황화수소 발생량 제한

✅ 액상비료 기준 (환경부 액비 살포지침)

• pH: 5.5 ~ 8.5
• 수분함량: 85% 이상
• 고형물: 3% 이하
• 총 질소: 0.1~1.0% 이하 (지역 농경지 기준 고려)
• C/N 비율: 10 이하
• 살모넬라/대장균: 불검출

✅ 고형비료 기준 (비료관리법 공정규격)

• 부숙도: 60% 이상 (CO2 발생량 < 1.5 mg/g 기준)
• 수분함량: 40% 이하
• 유기물 함량: 30% 이상
• 총 질소: 1.5% 이상
• C/N 비율: 15~25 적정
• 잡초종자/병원균: 불검출
• 중금속 기준: 카드뮴 3mg/kg 이하, 납 150mg/kg 이하 등

 

5. 공정 흐름도 및 주요 설비 구성

● 전체 흐름 개요

1. 원분뇨 유입 → 침사 및 스크리닝 → 고액분리
2. 액상 → 혐기소화 → 호기처리 → 저장조 → 액비
3. 고형 → 퇴비화 조 → 부숙조 → 선별 및 포장 → 퇴비

● 주요 설비 설명

• 스크린: 이물질, 고형물 전처리 제거
• 고액분리기: screw press, belt press 등 적용
• 소화조: 중온·고온 혐기성 반응조
• 부숙조: 통풍형, rotary type, open pile 형식 다양
• 저장조: 혼합 및 살균, 슬러지 제거 기능 포함

6. 반응조 운전 조건 (액상 및 고형 처리)

● 혐기성 소화조 (액상비료용)

• 온도: 35~38 ℃ (중온소화)50~55℃ (고온소화)
• pH: 6.8~7.2
• 체류시간(HRT): 20~30일
• 유기물 제거율: 40~70%
• 메탄 발생량: 0.3~0.5 m3/kg VS
• 슬러지 발생량: 최소화 운영 필요
• 운전 팁: 유입부 하수슬러지 혼합 시 안정화 향상

● 호기성 반응조 (2차 고도처리)

• DO 유지: 1~3 mg/L
• 온도: 25~35℃
• MLSS: 3,000~5,000 mg/L
• SRT: 10~20일
• 제거목표: 암모니아, BOD, 유기물 잔류

● 부숙조 운전 (고형비료 퇴비화용)

• 온도: 1단계 고온(55~65℃) → 2단계 안정화(40℃ 이하)
• 수분함량: 40~60%
• C/N 비율: 25~35 유지
• 발효일수: 40~60일 이상
• 공기공급: blower 또는 퇴비턴너로 산소 공급

 

7. 품질관리 및 검사 포인트

● 부숙도 검사 항목

• 온도 경과 패턴
• CO2 발생량 (mg/g 기준)
• 암모니아 농도
• 냄새 측정

● 성분분석 항목 (액비/퇴비 공통)

• 질소(N), 인산(P), 칼륨(K)
• pH 및 염농도(EC)
• 유기물 함량
• 중금속 농도

● 인증 비료 등록 요건

• 등록신청서 및 성분검사 성적서 제출
• 품질 기준 적합 확인
• 제조기록 및 원료내역 제출

 

8. 실무에서 자주 발생하는 문제와 개선 방안

문제점발생 원인개선 방안

냄새 민원	부숙 부족, 혐기성 잔존	호기공정 강화, 탈취설비 설치
질소 과다	농도 제어 미흡	희석수 혼합, 살포량 제한
병원균 검출	온도 미도달, 부숙일수 부족	발효일수 연장, 추가 살균 처리
C/N 비율 불균형	톱밥 등 탄소원 부족	탄소재 추가 투입, 왕겨 혼합
액비 침전 발생	고형물 잔류	미세여과 및 응집 처리

 

9. 환경부 및 농림축산식품부 기준 요약

✅ 가축분뇨법

• 분뇨처리시설 설계기준 및 운영기준 명시
• 자원화 비율 향상 및 방류수 수질 기준 강화

✅ 비료관리법

• 비료 성분 규격 및 품질기준 제시
• 비료 등록 절차 및 표시사항 의무화

✅ 액비 살포지침 (환경부 고시)

• 액비 살포 전 토양 검사 필수
• 질소 기준 초과 시 살포 제한
• 살포 시기, 거리, 날씨 조건 준수

✅ 자원순환 농업 지침

• 액비 및 퇴비의 농가 공급 절차
• 환경보전과 작물 생육 균형 고려
• 병해충 전파 방지 대책 포함

10. 결론: 순환형 농업의 미래, 기준 준수가 핵심

가축분뇨는 철저한 기준과 기술을 적용할 경우 농업에 매우 유익한 자원으로 탈바꿈할 수 있다. 액상비료와 고형비료의 적절한 품질관리는 환경오염을 예방하고, 토양 건강을 지키며, 농가 소득을 높이는 데 기여한다. 따라서 현장에서는 관련 법규와 기술기준을 숙지하고, 반응조 운전 조건 및 성분검사를 철저히 시행해야 한다.

자원화 설비의 성공은 단순한 설비 도입이 아니라, 사람의 이해도와 운영 수준에 달려 있다. 이 글이 현업 종사자들이 실질적인 업무에 활용할 수 있는 실용적인 기준서로 기능하길 바란다.