• 생명과학회지
• /
• 제22권9호
• /
• pp.1187-1193
• /
• 2012

본 연구는 할로겐 화합물의 첨가가 in vitro 상의 반추위 발효성상과 메탄생성에 미치는 영향에 대한 효과를 규명하고자 실시하였다. Italian rye grass 및 배합사료를 6:4의 비율로 급여한 반추위 cannula가 시술된 홀스타인에서 반추위액을 채취하여 사용하였고, 채취된 반추위액은 분쇄된 timothy (대조구; C)에 bromochloromethane (BCM구), 2-Bromoethanesulfonic acid (BES구), 3-Bromopropanesulfonic acid (BPS구), chloroform (CLF구) 및 Pyromellitic diimide (PMDI구)의 5가지 할로겐 화합물을 각각 1 ppm씩 첨가하여 in vitro 배양하였다. pH는 6.72에서 6.25 정도로 배양시간이 경과함에 따라 낮아지는 경향을 나타내었고, 배양 48시간에는 처리구간 차이가 없었다. 배양 48시간 후의 총 가스 발생량은 처리구간 유의적인(p<0.05) 차이는 없었고, BPS구를 제외한 모든 처리구에서의 메탄 발생량은 대조구에 비해 유의적으로(p<0.05) 감소하였다. 배양 12시간에서의 총 휘발성 지방산 및 propionic acid의 발생량은 처리구가 대조구에 비해 유의적으로(p<0.05) 높았다. 본 실험의 결과, 할로겐 화합물의 첨가는 반추위 내의 pH, 건물 소화율, 미생물 수 및 총 가스 발생량의 발효 성상에는 영향을 주지 않으면서 메탄의 발생량이 감소 되었다. 실험 결과를 종합해 보면, 할로겐 화합물 첨가는 반추위 내 pH, 가스 발생량, 반추위 미생물 성장량 및 propionic acid 모두 증가하였으며, 반추위내 메탄생성을 억제하였다. 앞으로 할로겐화합물과 다른 메탄억제 물질과 혼합하여 반추위 내 메탄생성 억제에 관한 구체적인 연구가 필요한 것으로 생각된다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.147-151
• /
• 1987

메탄발효폐액(醱酵廢液)의 시용(施用)이 목초(牧草)의 화학성분(化學成分), 가소화건물수량(可消化乾物收量) 및 에너지가치(價値)에 미치는 효과구명(效果究明)을 위하여 Orchardgrass, Tall fescue, Kentucky bluegrass 및 Ladino clover가 혼파(混播)된 초지(草地)에서 수행(遂行)된 시험결과(試驗結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 메탄발효폐액시용(醱酵廢液施用)으로 목초(牧草)의 조단백질(粗蛋白質) 및 조회분함량(粗灰分含量)은 증가(增加)되었으나 가용성무질소물(可溶性無窒素物)(N-free extracts)은 약간(若干)의 감소(減少)가 있었다. 조지방(粗脂肪) 및 조섬유함량(粗纖維含量)은 시비방법(施肥方法)에 따라 큰 차이(差異)를 나타내지 않았다. 2. 목초(牧草)의 NDF (Neutral Detergent Fiber) 및 ADF (Acid Detergent Fiber)는 폐액시용량(廢液施用量)이 증가(增加)됨에 따라 감소(減少)되는 경향(傾向)이었다. 폐액시용(廢液施用)으로 Cell-Wall Constituents 중(中) Cellulose가 감소(減少)된 반면(反面) Hemicellulose는 약간(若干)의 증가(增加)를 보였다. 3. 초지(草地)에 대한 폐액적량(廢液適量)은 42 MT/10a으로 이때의 가소화건물(可消化乾物)은 405.0 kg/10a을 생산(生産) 3요소표준시비(要素標準施肥) (233.8 kg)에 비해 현저(顯著)히 높았다. Starch value 및 Net energy lactaction 수량(收量)에서도 각각(各各) 291.3 KStE 보다 및 3450 MJ-NEL/10a를 생산(生産) 3요소표준시비(要素標準施肥) 보다 각각(各各) 70% 및 64%가 증가(增加)되었다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.41-49
• /
• 1993

본(本) 연구(硏究)는 저온기(低溫期)의 농축산(農畜産) 폐기물(廢棄物) 처리를 위한 혐기발효(嫌氣醱酵) 효율(效率)을 증진(增進)코저 저온(低溫)에 내성(耐性)을 갖는 메탄 생성균주(生成菌株)를 개발(開發)하여 발효(醱酵) 모균(母菌)으로 이용하려 하였다. 시험(試驗)에 사용한 시료(試料)는 북위(北緯) $34.8{\sim}37.4$ 도(度)의 국내(國內), 북위(北緯) 41.4도(度) 지역(地域)인 미국(美國)의 중북부(中北部) 및 북위(北緯) $54.5{\sim}56.9$ 도(度)의 카나다 아한대(亞寒帶) 지역(地域)의 토양(土壤), 늪지 퇴적물(堆積物), 수중(水中) 퇴적물(堆積物) 및 유기물(有機物) 퇴적층(堆積層) 등을 채취(採取)하여 사용하였다. 채취(採取)된 시료(試料)는 저온조건(低溫條件)에서 메탄 생성량(生成量)의 측정(測定), 저온내성(低溫耐性) 메탄 생성균(生成菌)의 생태적(生態的) 특성(特性)을 조사(調査)하였으며 그 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 저온(低溫)에서 메탄 생성량(生成量)은 Cellulose 배지(培地)가 Methanol 배지(培地)보다 더 높았다. 2. 저온(低溫)($8^{\circ}C$)에서의 $CH_4$ 발생량(發生量)은 아한대(亞寒帶) 지역(地域) 늪지 퇴적물(堆積物)에서 30일 동안에 $15{\sim}19\;{\mu}\;moles/ml$ 로 높았으나 온대지역(溫帶地域) 시료(試料)에서는 검출(檢出)되지 않았다. 3. 아한대(亞寒帶) 지역(地域) 시료(試料)(카나다, $54.5\;^{\circ}N$)의 집적 배양액(培養液)에 메탄 생성균에 영향을 주지 않는 $40\;{\mu}g/ml$의 Streptomycin + Vancomycin 또는 Ampicillin + Oleandomycin 처리로 $CH_4$생성량(生成量)이 $57{\sim}67%$ 억제(抑制)되었다. 4. 온대지역(溫帶地域) 시료(試料)에는 고온(高溫)에 내성(耐性)을 갖고 있는 메탄 생성균주(生成菌株)가 있으며, 아한대(亞寒帶) 지역(地域)의 시료(試料)에는 고온성균(高溫性菌)이 존재(存在)하지 않는 반면에 $8{\sim}13^{\circ}C$ 의 저온(低溫)에 내성(耐性)을 갖는 메탄 생성균주(生成菌株)의 존재를 확인할 수 있었다.

• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제49권5호
• /
• pp.657-666
• /
• 2007

본 연구에서는 caprylic acid와 cyclodextrin과의 complex(CA-CD complex)의 첨가수준이 in vitro 반추위 발효 성상과 메탄 생성에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. CA-CD complex 무첨가구를 대조구로 설정 하였으며, 처리구로는 CA 20mg 단독 첨가구(T1), CD 830mg 단독 첨가구(T2), CA-CD complex 425mg 첨가구(T3, CA 함량 10mg), CA-CD complex 850mg 첨가구(T4, CA 함량 20mg), CA-CD complex 1700 mg 첨가구(T5, CA 함량 40mg)이며, 3반복으로 4, 8, 12시간의 배양 실험을 수행하였다. 모든 시험구에서 배양 12시간까지 pH가 지속적으로 감소하였다. 특히, 배양 8시간 후부터 T2, T3, T4, T5 처리구에서 대조구보다 유의적으로 감소하였다(P<0.05). Total VFA 농도는 대조구에 비해 T2, T3, T4, T5구들이 8시간과 12시간에서 유의적(P<0.05)으로 감소하였다. Propionate 농도는 배양 8시간에서만 다른 처리구보다 T4, T5 처리구가 유의적(P<0.05)으로 높게 나타났다. Acetate:Propionate(A/P) 비율은 모든 배양시간에서 처리구간 유의적인 차이가 없었다. 암모니아 농도는 대조구에 비해 T2, T3, T4, T5 처리구에서 배양 4시간부터 대조구보다 암모니아 농도가 유의적(P<0.05)으로 감소하였다. Total gas는 T1구에서 대조구보다 유의적(P< 0.05)인 감소가 있었으나, T2, T3, T4, T5 처리구에서는 대조구에 비하여 12시간에서 유의적(P<0.05)으로 증가하였다. Total gas 발생량에 대한 메탄 비율(%)은 12시간 배양시간에서 대조구는 3.4%이었지만, 메탄 발생량이 가장 적었던 T1구는 2.8%, 메탄 발생량이 가장 많았던 T2구는 5.1%, 그리고 T3, T4, T5구는 평균 2.7%로 T1구와 통계적 차이가 없었다. 따라서 CA-CD complex를 이용하면, 반추위내 발효에 부정적 영향 없이 메탄을 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
• /
• 제30권9호
• /
• pp.743-748
• /
• 2020

제독유황은 황산염의 환원제로서 황화수소로 환원되면서 메탄생성과정에서 에너지 이용 경쟁을 통해 저감 할 수 있다. 본 연구는 유독성분이 제거된 유황을 in vitro를 통해 반추위 발효 성상 및 메탄 저감 효과를 평가하였다. 반추 위액은 케뉼라가 부착되어 있는 홀스타인 젖소에서 채취하여 이용하였으며, 기질 사료는 농후사료 1 g (DM)을 사용하였다. 처리구는 0% (대조구), 0.2% (처리구 1), 0.4% (처리구 2), 0.6% (처리구 3), 0.8% (처리구 4) 및 1.0% (처리구 5)로 실시하였다. pH, 총가스발생량 (TG), 메탄, 건물 소화율, 유기물 소화율 및 휘발성지방산을 분석하였다. 메탄생성량은 0.2% 처리구에서(13.78 ml) 가장 낮았으며, 대조구에서(20.16 ml)로 가장 높았다(p<0.05). 휘발성 지방산은 0.2% 처리구에서 64.28 mM 높았다. A/P 비율은 0.2% 처리구에서 1.90으로 가장 낮았으며, 0.8%에서 2.44로 유의성이 있었지만, pH, 총가스발생량, DM 소화율, OM 소화율, acetate, propionate 및 butyrate에서는 차이가 없었다. 총 세균의 DNA는 대조구보다 모든 처리구에서 낮았다. 이 연구를 통해 0.2% 처리구에서 반추위 발효 성상 및 메탄 저감에 효과가 있었다.

• 한국초지조사료학회지
• /
• 제41권2호
• /
• pp.119-127
• /
• 2021

본 연구는 국내 고유종인 한우에서 1) 농후사료 급여 후 조사료 급여, 2) 조사료 급여 후 농후사료 급여, 3) TMR 급여의 총 세 가지 형태의 사료급여가 반추위 발효성상, 총 가스 및 메탄 발생량에 미치는 영향을 in vitro로 평가하기 위해 수행되었다. 사료 급여 형태에 따라 반추위 환경이 변화할 것으로 가설을 세우고, 옥수수 (M)와 티모시 (T)를 기질로 하여 반추위액의 24시간 in vitro 배양을 실시하였다. 따라서 시험 처리구는 총 6개로 구성되었다: M1, M2, M3, T1, T2, T3. 반추위 pH는 사료 급여방식 2에서 다른 처리구보다 높았고 (P < 0.001), 티모시 기질에서 옥수수 기질보다 높았다 (P < 0.001). 휘발성 지방산 (VFA; volatile fatty acid) 조사항목들 (Total VFA, acetate, propionate, butyrate, valerate)은 사료 급여방식 1에서 가장 높았고 급여방식 2에서 가장 낮았으며 (P < 0.001), 옥수수 기질에서 더 많이 생산되었다 (P < 0.001). 반추위액 내 acetate:propionate 비율은 사료 급여방식에 따른 효과는 없었으나 (P = 0.116), 티모시 기질이 옥수수 기질보다 더 높은 값을 나타냈다 (P < 0.001). 암모니아태 질소 (NH₃-N)는 사료 급여방식 1에서 다른 처리구보다 높았으며(P < 0.001), 티모시 기질에서 높은 수치를 보였다 (P < 0.001). 총 가스 및 메탄가스 발생량은 사료 급여방식 1에서 가장 높았고(P < 0.001), 옥수수 기질에서 더 많이 생산되었다 (P < 0.001). 메탄은 이산화탄소의 20배 이상의 지구온난화효과를 갖는 것으로 알려져 있고, 반추가축이 섭취한 에너지의 손실로 작용하고 있어 장내발효 메탄 발생량을 저감하는 것은 매우 중요한 과제라 할 수 있다. 반추가축에서 사료급여 방식에 따른 메탄 발생량 차이에 대한 결론을 얻기 위해서는 보다 다각적인 형태의 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제23권2호
• /
• pp.140-145
• /
• 1990

지렁이에 의(依)한 우분(牛糞)의 속성퇴비화방법 규명을 위하여 우분(牛糞)단일구, 우분(牛糞)+지렁이, 우분(牛糞)(50)+메탄발효(醱酵)스럿지(50)+지렁이로 처리(處理)하여 pH, C/N비(比), 환원당률(還元糖率), 미생물상(微生物相), Bacillus sp.의 수(數), 항균력(抗菌力) 검정(檢定)을 7일 간격으로 4회 실시(實施)한 결과는 다음과 같다. 1. 지렁이 사양(飼養)으로 우분(牛糞)의 pH를 상승(上昇)시키나 메탄발효(醱酵) 스럿지를 첨가했을때는 저하시켰다. 2. C/N비(比) 및 환원당률(還元糖率)이 우분(牛糞)단일구(區)에서는 9.67%, 12.01%, 지렁이 사양구(飼養區)는 40.89~41.90% 및 37.05~37.50%로 감소되었다. 3. 세균수(細菌數)는 우분(牛糞)단일구(區)는 14일(日)까지 증가(增加)하다 그 후 감소(減少)하나 지렁이사양구(飼養區)는 28일(日)까지 계속 증가되는 경향이 있다. 4. Bacillus sp. 수(數)는 일반토양(一般土壤)에 비(比)해 지렁이분(糞)에서 월등히 많았다. 5. 항생물질(抗生物質)인 Chloram phenicol의 Fusarium oxysporum에 대한 Inhibition zones diameter가 36.3mm인데 비(比)하여 지렁이분(糞)에서 분리한 Bacillus sp. 7의 Inhibition zones diameter는 22mm였다.

• 유기물자원화
• /
• 제24권2호
• /
• pp.51-58
• /
• 2016

일체형 2상 혐기성소화 방식은 기존 분리형 2상 혐기성소화의 단점을 보완할 수 있는 기술로 산발효조와 메탄발효조가 병합된 형태의 일체형으로 구성되어 유기물 부하변동 대처 용이, 설치부지면적 감소 등의 이점이 있다. 본 연구는 음폐수를 기질로 일체형 2상 혐기성소화의 유기물 분해효율 및 바이오가스 생산량 등에 대한 실험을 실시하여 기존 분리형 2상 혐기성소화와의 효율 비교를 통해 대규모 플랜트 설치의 타당성 여부를 검토하였다. 5ton/일 규모의 Pilot Plant를 구성하여 약 130일 간 소화조 내 유기물 변화, 바이오가스 생산량 및 메탄함량 등의 실험을 실시하였다. 실험 결과, 평균 음폐수 투입량은 $4.1m^3$/일이었으며, 이때 VS 제거효율은 약 77%로 나타났다. 바이오가스는 평균적으로 투입 음폐수 ton당 약 $63.0m^3$($0.724m^3/kg-VS_{added}$)가 발생되었으며, 메탄함량은 약 61.3%로 분석되었다. 일체형 2상 혐기성소화는 기존 산발효조와 메탄발효조가 분리된 소화방식과 유기물 제거 측면에서 다소 높게 나타났다. 결과적으로 일체형 2상 혐기성소화 방식은 충분히 고농도 유기성 폐수인 음폐수 처리에 있어서 상용화가 가능하다는 결론을 내릴 수 있었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.341-345
• /
• 2009

음식물쓰레기와 종이류로 구성된 유기성고형폐기물(고형물 함량 30% TS)을 대상으로 중온 건식혐기성소화를 시도하였고, 연속 운전 중 수리학적 체류 시간(HRT)을 150일, 100일, 60일, 40일로 감소시켰다. 기질의 고형물 농도를 30% TS (Total Solids)로 고정하였기 때문에 각각의 HRT에 해당하는 고형물 부하는 2.0, 3.0, 5.0, 7.5 kg TS/$m^3$/d였다. HRT를 줄임에 따라 단위용적 당 바이오가스 생산 속도는 증가하였고, HRT 40일에서 3.49${\pm}$0.31 $m^3/m^3/d$로 가장 높은 성능을 보였다. 이 때, 76%의 휘발성 고형물(VS) 분해율이 유지되었고, 0.25 $m^3$/kg $TS_{added}$의 메탄 생산 전환율을 보였으며, 이는 기질의 67.4%에 해당하는 에너지가 메탄 가스로 전환된 것을 의미한다. HRT 100일에서 0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 가장 높은 바이오가스 전환율을 보였지만, 모든 HRT에서 0.45${\sim}$0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 큰 차이가 나지 않았다. 고형물 함량이 높은 기질의 원활한 주입을 위해 소화조 발효액의 일부를 기질 투입구로 반송하여 기질과 혼합 후 주입하였다. 주입하고자 하는 기질의 5배에 해당하는 양의 소화조 발효액을 반송하여 혼합하였을 때, 가장 효과적인 기질 주입이 이루어졌다. 중온 건식 조건에서 서식하는 메탄 소화균의 활성도를 측정한 결과, 아세트산, 뷰틸산, 프로피온산을 이용할 경우 각각 2.66, 1.94, 1.20 mL $CH_4/g$ VS/d였다.

• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제53권5호
• /
• pp.475-480
• /
• 2011

최근 온실가스 감축에 관한 국제적인 관심이 대두되면서 반추가축의 가스발생을 조절하기 위한 연구가 다양하게 시도되고 있다. 본 실험은 섬유질배합사료를 TDN의 유지수준과 섭취수준별 가스 발생량의 증가 정도 및 절식시 감소량을 측정함으로써 반추위내 장내발효에 의한 호흡가스의 정확한 산출근거를 구명하고자 실시하였다. 실험은 43개월 령의 평균체중 $372{\pm}11.2$ kg의 Fistula가 장착된 한우 암소를 공시하여 한우사양표준(2007)에 의거하여 TDN (kg)유지수준의 성장, 200 g/일 및 400 g/일 증체수준으로 TMR 사료를 각각 2회에 걸쳐 급여하였으며 물과 mineral block은 자유 섭식하도록 하였다. 온실가스 측정은 NDIR (Non-dispersive infrared absorption) 센서를 이용한 가스다중검출기를 이용하여 이산화탄소 및 메탄가스를 측정하였으며, 호흡챔버 내 환경온도는 $20^{\circ}C$를 유지하였다. 실험결과 급이 수준별 TDN가가 높을수록 가스발생량이 증가하는 경향을 나타내었으며, 이산화탄소 발생량에서는 유지수준에 비해 200 g/일에서 21.1%, 400 g/일에서 40.6% 수준으로 가스 발생량을 나타내었다. 메탄 발생량은 유지수준에 비해 200 g/일에서 33.5%, 400 g/일에서 69.6% 수준의 가스발생량을 나타내었다. 또한 절식 대사시 3일차부터 이산화탄소 발생량은 8%와 51% 수준으로 급격한 감소를 보였으며 메탄발생량은 각각 15%와 37%의 감소를 나타내었다. 위 결과는 향후 축산분야의 온실가스를 줄이기 위한 사양체계 및 절식대사를 통해 한우의 장내발효에 의한 가스발생조절에 대한 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.