• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.56-63
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• 2018

강우사상이 발생함에 따라 시설용량을 초과하여 미처리된 상태로 방류수계에 직접 배출되는 합류식 관거 월류수(Combimed Sewer Overflows, CSOs) 및 분류식 관거 월류수(Separated Sewer Overflows, SSOs)의 관리는 집중호우가 잦아지는 근래에 들어 그 관리가 더욱 중요해지고 있다. 밀집도가 높은 도심지에 적용성이 유리한 여과기술은 지속적인 개발이 이루어지고 있음에도 불구하고 CSOs에 적용된 사례가 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 로프형 섬유여재가 적용된 Pilot 규모의 수평흐름식 여과장치를 CSOs에 적용하기 위해 공정최적화를 목적으로 수행되었다. 연구방법은 인공시료를 적용한 사전연구와 하수를 적용한 현장연구로 구분하여 수행하였다. 인공시료를 적용한 사전연구에서 여재 자체의 손실수두는 약 1.1cm정도로 분석되었고, 선속도 10m/hr 증가에 따라 약 0.1cm 정도의 손실수두 증가를 유발하는 것으로 나타났다. 또한, SS 제거효율은 81.4% 정도로 안정적이었고, 여과지속시간은 6시간 이상 유지되었으며, 공기역세척만으로도 98% 정도의 손실수두 평균 회복율을 보였다. 하수를 적용한 현장평가에서는 여재의 조기폐색을 방지하기 위한 전처리공정으로 벨트 형 미세스크린(450mesh 이상)를 적용했을 때 2시간 내외의 여과지속시간을 확보할 수 있었고, 평균 83.9%의 SS 제거효율을 나타내었다. CSOs 및 SSOs에 여과공정 적용을 위해서는 효율적 측면보다 여과지속시간의 안정적 유지를 위한 수리적 측면을 보완하기 위해서 전처리공정과의 조합이 중요하다는 결론을 얻을 수 있었다. 건기와 비교하여 우기의 유입하수 수질은 다소 낮은 보였으며, 이는 분류식 관거 비율이 높은 배수구역의 특성 때문인 것으로 추정된다. 또한, 우기와 건기의 유입수질에 따른 제거효율 차이는 미미하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권8호
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• pp.866-871
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• 2006

연속 회분식 방식의 실험실 규모 상향류 반응조를 사용하여 인 결정화공정을 이용한 영양물질 회수에 대한 연구를 수행하였다. 양이온 공급원으로서 산업폐기물인 폐석회와 마그네슘염을 이용하여 그 운전특성을 비교하였다. 이 연구는 고성능 발효조와 인 결정화 반응조로 구성된 새로운 통합 슬러지 처리 공정에 있어서 인 결정화공정의 성공적인 적용성 평가에 초점을 두고 있다. 발효조 유출수와 유사한 특성으로 제조된 합성폐수를 이용한 첫 번째 struvite 결정화 실험에서 반응은 $0.5{\sim}1$ hrs 사이의 반응시간에서 빠르게 진행되었는데, 그 동안 상당량(약 60% 이상)의 암모니아와 인이 제거되었다. 알칼리성 조건이라는 기질의 고유특성으로 인하여 암모니아 탈기 현상이 다소 발생하였으나 그 정도는 미미한 것(<5%)으로 나타났다. 또한 공기주입에 의한 이산화탄소 탈기조건을 추가적으로 제공하였을 때 struvite 형성속도의 향상은 일어나지 않았다. 실폐수로서 발효조 유출수를 사용한 두 번째 실험에서 stuvite 결정화를 위한 마그네슘염의 최적주입량은 struvite형성질량비와 유사한 0.86 g Mg $g^{-1}$ P이었다. 반면에 폐석회의 최적주입량은 0.3 g $L^{-1}$으로 다소 높게 나타났으며, 약 3시간의 반응시간 조건에서 $NH_4$-N과 $PO_4$-P의 제거효율은 각각 80%와 41%로 나타났다. 각 실험에서 침전물을 현미경으로 분석한 결과 마네슘염을 사용한 경우 프리즘과 같은 결정체가 관찰된 반면 폐석회를 사용한 경우는 비결정질의 결정체가 주로 관찰되었다. 하수처리용량 158,880 $m^3\;d^{-1}$의 실규모 처리시설의 경우를 대상으로 한 통합 슬러지처리시스템의 물질수지 분석결과 결정화 반응조 유출수로 부터의 반송되는 영양물질의 재순환 부하(각각 하수 1 $m^3$ 당 0.13 g N와 0.19 g P)는 매우 낮게 유지되는 것으로 나타났다. 그러므로 이미 산업폐기물 형태로 존재하는 폐석회를 본 연구에서와 같이 통합 슬러지 처리시스템의 영양물질 회수 공정에서 재이용하는 것은 높은 환경적 및 경제적 이익과 동시에 산업폐기물의 지속발전적 처리/처분이라는 다양한 장점을 가질 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.869-877
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• 2008

본 연구에서는 전국 140여개 가구를 대상으로 조사된 가정용수의 각 용도별 사용량 자료를 바탕으로 가정용수의 용도별 사용량을 도출함으로써 상, 하수도시설설계에 활용할 수 있는 원단위를 제시하고, 또한 용도별 사용특성분석, 영향인자 평가 등을 통하여 가정용수의 변동특성을 이해하고 향후 사용경향을 예측할 수 있는 정보를 제공하고자 하였다. 가정용수의 총사용량 기준 원단위는 $165.8{\ell}pcd$였으며, 각 용도별 사용량은 세면용수 $15.4{\ell}pcd$(10%), 욕조용수 $24.7{\ell}pcd$(16%), 싱크대용수 $29.7{\ell}pcd$(19%), 세탁기용수 $30.8{\ell}pcd$(20%), 변기용수 $38.5{\ell}pcd$(25%), 기타용수 $13.5{\ell}pcd$(9%)로 나타났다. 가정용수 중에서 변기용수의 사용량이 가장 많은 것으로 나타났으며, 베란다, 정원용수 등이 포함된 기타용수의 경우 사용빈도가 일정하지 않고 사용량의 편차도 심하여 변동계수와 표준편차가 가장 크게 나타났다. 가정용수의 용도별 사용량을 미국, 영국 가정과 비교한 결과, 기타용수와 실외용수를 제외하고는 미국의 실내용수 사용량과 비율이 우리나라와 매우 유사한 특성을 보였다. 가정에서 물사용에 기초한 생활양식이 미국과 유사하게 변화되고 있음을 간접적으로 보여준 결과이다. 또한 1985년에 서울에서 조사된 용도별 사용량과 금번결과를 비교한 결과, 목욕, 변기, 세탁, 취사용수의 총량은 $23{\ell}$가 증가하였으며, 특히 세면과 욕조용수를 합산한 목욕용수가 $27{\ell}$에서 $40{\ell}$로 크게 늘어났고, 세탁용수도 $17{\ell}$나 늘어났다. 생활양식이 서구화되면서 가정에서의 목욕, 사워문화가 점차 확산되고 대용량 세탁기의 보급이 늘어난 것 등이 영향을 미쳤을 것으로 추측되었다.

• 자원환경지질
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• 제51권4호
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• pp.381-392
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• 2018

본 연구에서는 2030년 국가 온실가스 감축 목표 달성을 위한 실질적인 수단인 이산화탄소 포집 및 저장 상용화를 위한 구체적인 전략과 실행 계획을 검토하였다. 우리나라의 포집 및 저장 사업의 경제성 확보를 위한 추진 전략으로 1) 대용량 저장소 확보와 실질적 저장용량 평가의 시급성, 2) 포집원-저장소 수송거리 최소화, 3) 기술 혁신을 통한 비용 효율화, 4) 공공성 확보와 민간 참여를 유도하는 정부 정책 도입을 제안한다. 이러한 전략들을 바탕으로 2030년까지 이산화탄소 포집 및 저장 상용화를 위한 실행 계획이 수립되어야 한다. 실행 계획은 대규모 포집 및 저장 통합 실증과 이어지는 상용화 사업이 동일한 지역(저장소)에서 수행되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한 단계별로 구체적인 목표를 세우고 목표 달성 여부를 면밀히 판단하여 계속 수행 여부를 단계마다 결정하는 시스템이 필요하다. 1단계(2019년~2021년)는 대규모 저장소 선정과 포집 기술 상용화 단계이다. 최종 부지 선정을 위한 시추와 조사가 이루어져야 하고, 연소 후 습식 포집 기술의 격상과 적용성이 확보되어야 한다. 저장소 및 포집원이 선정되면, 2단계(2022년~2025년)에 정부 주도의 100만톤급 이산화탄소 포집 및 저장 대규모 통합실증을 수행할 수 있다. 저장, 수송, 포집 설비 및 시설의 설계와 구축, 기술의 통합과 실증이 요구된다. 2단계 종료 시점에서 통합실증 성과와 탄소 시장의 성숙도 등을 바탕으로 상용화 사업 진입 여부를 결정해야 한다. 상용화 사업 추진이 결정되면, 포집 설비의 증설과 수송 및 저장 설비의 격상, 보완을 통해 3단계(2026년~2030년) 민간 주도의 400만톤급 이산화탄소 포집 및 저장 상용화 사업이 가능할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권1호
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• pp.8-14
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• 2006

시설재배지내 염류와 인산이 집적된 토양(Total-P; $2140mg\;kg^{-1}$)에서 이온간 경쟁에 의한 인산의 유효도를 증진효과 조사하기 위해 현장 작물재배시험을 실시하였다. 규산의 인산유효도 증진효과를 알아보기 위해 규산을 처리하지 않은 삼요소구(NPK)를 대비구로 하여, 인산무시용 조건에서 규산질비료를 세수준(0, 2, $4Mg\;ha^{-1}$) 처리하여 비교하였다. 인산을 시용한 삼요소구에 비해 인산을 무처리하고 규산을 처리시 배추의 생육과 수량은 크게 증대되었다. 특히 인산을 무처리하고 규산을 $4Mg\;ha^{-1}$ 처리시 삼요구에 비해 약 25%의 수량증대가 확인되었다. 식물체내 인산함량은 처리간 유의적인 차이는 없었으나 규산 처리량 증가에 따른 수량증대로 인산 흡수량이 유의적으로 증가하였다. 규산질비료 시용량 증가에 따라 토양 중 유효인산함량의 유의적 증가가 하였으며, 토양의 유효규산과 식물체의 규산함량간($r=0.76^{**}$), 그리고 식물체 규산함량과 배추 수량간($r=0.78^{**}$)에는 고도의 정의 상관관계가 확인되어 시용규산이 토양 내 인산의 유효도 증진과 작물의 인산흡수량 증가에 직접적 효과가 있는 것으로 조사되었다. 규산질비료 처리량이 증가함에 따라 식물체의 인산 흡수량 증가로 인해 시험 후 토양 중 Total-P 함량은 다소 감소하였으나, 유효인산 함량에는 큰 차이를 발견할 수 없었다. 시험 전 토양과 비교할 때 배추수확 후 토양 내 전 인산 함량 감소는 주로 Ca-P 함량 감소로부터 기인된 것으로 조사되었다. 결과적으로 인산 집적지 토양에 규산질비료의 적절한 시용은 인산의 유효도를 증진시켜 작물의 수량을 증대시키고, 인산시비량 감축에 따른 인산집적을 크게 감소시킬 수 있을 것으로 평가되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.595-601
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• 2008

본 연구에서는 전국 140여개 가구를 대상으로 실측 조사한 자료를 바탕으로 가정용수의 용도별 사용량을 도출함으로써 상 하수도시설설계에 활용할 수 있는 원단위를 제시하고, 용도별 사용특성분석, 영향인자 평가 등을 통하여 가정용수의 변동특성을 이해하고 향후 사용경향을 예측할 수 있는 정보를 제공하고자 하였다. 전국 140가구를 대상으로 약 3여년간 실측한 결과, 가정용수의 총사용량은 165.8 lpcd였으며, 각 용도별 사용량은 세면용수 15.4 lpcd(10%), 욕조용수 24.7 lpcd(16%), 싱크대용수 29.7 lpcd(19%), 세탁기용수 30.8 lpcd(20%), 변기용수 38.5 lpcd(25%), 기타용수 13.5 lpcd(9%)순으로 나타났다. 가정용수 중에서 변기용수의 사용량이 가장 많은 것으로 나타났으며, 베란다, 정원용수 등이 포함된 기타용수의 경우 사용빈도가 일정하지 않고 사용량의 편차도 심하여 변동계수와 표준편차가 가장 크게 나타났다. 가정용수의 용도별 사용량을 미국, 영국 가정과 비교한 결과, 기타용수와 실외용수를 제외하고는 미국의 실내용수 사용량과 비율이 우리나라와 매우 유사한 특성을 보였다. 가정에서 물사용에 기초한 생활양식이 미국과 유사하게 변화되고 있음을 간접적으로 보여준 결과이다. 또한 1985년에 서울에서 조사된 용도별 사용량과 금번결과를 비교한 결과, 목욕, 변기, 세탁, 취사용수의 총량은 23 l가 증가하였으며, 특히 세면과 욕조용수를 합산한 목욕용수가 27 l에서 40 l로 크게 늘어났고, 세탁용수도 17 l나 늘어났다. 생활양식이 서구화되면서 가정에서의 목욕, 사워문화가 점차 확산되고 대용량 세탁기의 보급이 늘어난 것 등이 영향을 미쳤을 것으로 추측되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.11-22
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• 2009

장기유출 해석은 저수지와 댐의 용량 결정, 가뭄대책 수립, 하천유지유량 결정 등의 이수계획과 용수공급을 위한 댐 및 저수지의 물 관리, 수리권의 허가 및 조정, 용수 분쟁 조정 등의 하천 물 관리 실무와 하천, 호소의 수질예측 등에도 필수적이다. 이를 위해 수문학자들은 수자원관리를 목적으로 강우-유출 모형을 가장 널리 이용하고 있으나 실제 유역 내에 위치하고 있는 댐과 저수지 등과 같은 인위적 저류시설물에 대한 고려가 미흡한 실정이다. 각 저류시설물의 수용 및 방류 능력은 국부적으로는 저수지 하류에, 광역적으로는 유역 전체에 상당한 영향을 미칠 수 있으며 이러한 관점에서 볼 때 강우-유출 모형을 이용하여 유출해석 시 유역 내 포함된 저수지나 댐과 같은 시설물을 고려하여 모형을 구성하는 것이 타당하다. 본 연구에서는 과거 집중호우 등으로 홍수피해를 경험한 바가 있으며 농업용 저수지가 다수 위치한 안성천 유역을 대상으로 농업용 저수지가 유출해석에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 본 연구에서는 현재 홍수조절 능력에 대한 논란이 일고 있는 안성천 유역의 농업용 저수지를 고려하여 준 분포형 강우-유출 모형인 SLURP 모형을 구성하고 농업용 저수지의 저류 효과에 따른 하류 지역에 대한 영향성을 검토하였으며, 유출해석 시 모형 내 저수지 반영 여부에 따른 차이에 대하여 비교 분석하였다. 모형 내 저수지를 고려하여 모의한 결과, 강우가 집중되지 않는 봄과 가을철에는 저류효과가 있는 것으로 나타났으나 강우가 매우 집중되는 시기에는 하류로의 유출이 더 크게 모의되어 저수지를 고려하지 않은 경우와 차이를 보였으며, 유황분석을 통해 저수지 유무에 따른 유량변동이 풍수량(95일)과 갈수량(355일)에서 특히 크게 분석되는 결과를 확인 할 수 있었다. 단, 본 연구에서 분석하고자 하는 기흥, 이동, 고삼과 금광 저수지의 자료는 안성천홍수예보시스템 개선(건설교통부, 2007b)에서 조사된 내용에 의거하여 각 저수지별 최대방류량을 입력 자료로 활용하였으므로 실제 저수지 운영에 따른 유출과 유황변동과는 차이가 있을 수 있음을 미리 밝히는 바이다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제18권2호
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• pp.99-110
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• 2012

본 연구에서 조사된 일부 선도적인 양돈농가에서는 설치 운영하는 호기적 액상발효 공정은 대부분의 농가가 공정별 설계인자 및 물리 화학적인 성분변화의 특성보다는 경험적인 운영을 토대로 액비를 생산하고 있는 것을 알 수 있었다. 김 등의 조사연구에 따르면 가축분뇨의 발생단계인 분뇨수거방식은 현재 국내 돈사의 70% 이상이 슬러리 형태로 분뇨가 배출되고 있는 것으로 보고되고 있다. 양돈분뇨의 수거방식과 배출형태가 대부분 슬러리라는 사실은 양돈분뇨의 적정처리에 의한 환경오염 차단과 자원화 이용과정에 적용될 각종 공법 및 시스템 적용이 돈사 슬러리부터 집중 관리해야 함을 시사한다. 이처럼 가축분뇨 액비화의 적정처리에 있어서는 발생단계 뿐만 아니라 액비가 토양에 환원되기 직전까지의 모든 과정이 전반적으로 고려되어야 한다. 본 연구의 조사대상 농가의 가축분뇨 액비화 운영에 있어서 핵심적으로 구분 할 수 있는 단계를 주요사항 별로 구분하여 Table 8에 나타내었다. 가축분뇨 액비화 처리에 있어서 고액분리 단계의 경우 고액분리 방식과 효율에 따라 BOD (생물학적산소요구량), COD (화학적산소요구량), VFA (휘발성지방산) 등의 제거율의 차이가 있는 것으로 보고되고 있으며, 이는 후단공정 즉 주발효조에서의 공기주입량의 산정, 공기공급방식, 발효기간 및 2차 발효 등 운영방식 결정에 주요한 요인이 될 수 있다. 이와 같이 액비가 생산되어 토양에 환원되기까지의 과정은 각각의 주요한 요소들이 유기적으로 연계되어 있으며, 농가 현장을 방문조사하고, 생산되는 액비를 비교 분석한 결과 액비화 공정에 있어서 필수적인 핵심적 단계를 도출 할 수 있었다. 이에 대한 주요내용은 다음과 같다. 1. 돈사 슬러리 관리 단계 돈사 슬러리는 혐기부패를 최대한 방지하며, 주요 악취물질인 $H_2S$, $NH_4$, VFAs의 생성을 억제하여야 한다. 돈사환경을 개선하기 위한 방법으로서는 부숙이 완전히 완료되어 유용미생물이 활성화된 액비를 돈사 세척수로 이용하거나, 슬러리 피트에 일부 투입하여 단순 저장일수를 처리일수로의 개념적 전환이 필요하다. 2. 고액분리 단계 일반적으로 BOD의 주요원인인 고농도의 유기물질은 대부분 분뇨의 고형성분에 포함되어 있기 때문에 물리적 처리공정인 고액분리 단계에서 최대한으로 제거하여 후단공정인 주발효조의 부하를 최소화 시킨다. 3. 발효처리-공기공급 단계 축산농가 마다 사료의 종류나 관리방법 등이 각기 다르므로 배출되는 슬러리의 성상을 파악하여 물질수지와 처리일수에 기초한 발효조 용량과 공기주입량의 산정이 필요하다. 또한 공기확산 및 막힘현상을 고려한 자동제어 장치나 발효조의 상태를 감시 제어하기 위한 인자로서 pH 및 산화환원전위 등을 실시간으로 모니터링 하는 것이 중요하다. 4. 발효처리-미생물, 반송 단계 일반점검 (온도, pH, 용존산소, 산화환원전위, 전기전도도 등)과 정밀점검 (BOD, COD, VFAs, SS, N, P 등)의 주기적인 점검을 통하여 미생물 생장에 알맞은 유입농도와 반송량을 결정하고 농가환경에 맞는 발효조 운전방식을 확립 할 필요가 있다. 5. 후숙처리-최종액비 단계 후숙조에서는 공기과잉 투입으로 인한 질소성분의 손실을 방지하고, 유용미생물을 이용하여 토양환원에 적합한 액비를 제조한다. 가스발생에 의한 작물생육 피해를 방지할 수 있는 액비 안정화 운전기술을 확립하고, 살포시기를 대응하여 액비의 유 출입을 집중적으로 관리한다. 6. 액비유통센터 연계-농지환원 단계 제조된 액비는 액비유통센터에 위탁하여 살포하는 체계를 확립하고, 악취 민원의 발생을 최대한 억제한다. 액비유통센터는 철저한 년 중 살포프로그램을 운영하여 원활한 살포조직 체제를 구성하는 것이 중요하다. 축산농가에서 가축분뇨 관리방법은 축사의 입지, 주변 환경 및 각종 환경규제 등 여러가지 여건에 따라 각기 다르며, 다수의 축산농가가 특정한 처리방법을 동일하게 적용하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 본 연구에서 분석된 각 농가의 액비 성상 등은 여러 가지 환경적 요소가 복합적으로 작용하고 있으며, 조사농가 중 일부는 발효과정 중에 있는 액비를 채취하였으므로, 분석결과를 해석하여 가축분뇨 운영관리를 총체적으로 판단하는 것은 다소 무리가 있다. 추후에는 각 공정에 대해 유입되는 슬러리원수에서부터 처리가 완료되는 단계까지의 과정을 일괄적으로 분석하여, 유입 유출농도, 수리학적 체류시간 등 공학적 요소 및 이에 따른 경제성 평가 등을 세밀하게 연구할 필요성이 있다. 이밖에도 가축분뇨의 중요한 관리부분인 병원성미생물과 관련된 위해성 분분을 고려하지 않을 수 없다. 가축분뇨에는 인간에게 직접적인 영향을 미칠 수 있는 Escherichia coli, Campylobacter, salmonella, Listeria 등 다양한 병원성 세균이 발견된다. 최근 전국적으로 발생된 구제역 사태는 우리나라 축산업 자체에 큰 타격을 주었을 뿐만 아니라, 사회 경제적으로도 막대한 손실을 가져왔다. 이 사건을 계기로 국내 축산기반의 전면적 재정비가 불가피하게 되었음은 물론 가축 분뇨에서 유래한 병원성 미생물 및 바이러스 등의 근원적 대처방법 개선과 가축분뇨의 위생적 처리에 대한 안전관리가 시급한 현안이 되었다. 따라서 안전한 경축순환의 액비유통 관리 체계 구축을 위해서는 병원성 미생물, 바이러스 등과 같은 위해요소를 억제 할 수 있는 액비화 처리기술의 표준화 공정 개발 또한 필요하다.