인쇄회로기판(PCB) 제조 공정 중 발생된 슬러지로부터 구리성분을 건식제련방법으로 회수하기 위해서 슬러지를 원료로 한 펠렛화 연구를 진행하였다. 슬러지 펠렛화를 위해 건조, 해쇄, 입도분급의 전처리 실시하였고, 혼합 및 압축장치를 포함한 펠렛화 기기를 개발하였다. 제조된 펠렛의 물리적 특성평가는, 슬러지 입도, 펠렛화 압축 횟수를 변화시키면서 비파괴 낙하횟수, 압축강도를 측정하였다. #140 mesh over의 입자를 제거한 경우, 펠렛의 특성은 0.6 MPa, 9.3회로 향상되었으며, 여기에 #325 under 입자를 한번 더 제거한 경우 0.82 MPa, 19.0회로 더욱 더 향상되었다. 이는 조립자의 경우, 충진밀도를 감소시키고, 미립자의 경우 성형에 요구되는 점결제의 투입량을 증가시키기 때문에 나타난 결과로 판단된다.
본 연구는 호기발효 및 펠렛 처리에 따른 육계분 단일물의 발효온도 및 물리화학적 성분 변화를 구명하고, 육계분 단일 발효물 펠렛 처리 시 경제적인 소형 펠렛기의 이용 가능성을 평가하고자 실시되었다. 육계분의 호기발효 시 발효온도는 발효 4일째에 최고 68$^{\circ}C$에 달한 다음 이 후 서서히 떨어졌다. 육계분의 호기발효 처리는 화학적 성분 중 특히 유기물 성분을 감소시키고, 비소화성 단백질 성분(ADF-CP)을 증가시켰다. 소형 펠렛기 이용 시 육계분 단일 발효물의 성공적인 펠렛화를 위한 펠렛 die의 적정 직경은 8~18 mm 였고, 펠렛 전 원료의 적정 함수율은 20~25% 수준이었다. 펠렛 처리는 육계분 단일 발효물의 밀도(중량/부피)를 3배정도 증가시켰고, 수분을 유의하게 증발시켰으며, 일반 조성분의 유의한 변화를 초래하지는 않았고, 특히 비소화성 단백질 성분은 증가시켰다. 본 연구 결과는 육계분 단일물은 호기발효와 펠렛화를 통하여 영양성과 실용성이 높은 가축용 사료로 전환될 수 있음을 시사한다.
펠렛종자를 점파용 파종기로 이용하여 기계화 정밀파종 함으로써 나종자를 손 작업에 의존하여 파종하는 것보다 파종시간과 솎음시간을 각각 225시간 및 460시간 절감할 수 있었고, 종자량도 72% 절감 할 수 있었다. 인력에 의한 손 파종은 파종과 솎음작업에 1 ha당 720시간이 소요되었으나, 펠렛종자를 이용한 기계화 파종은 35시간에 불과하였다. 따라서 펠렛종자를 기계화 파종함으로써 나종자를 인력에 의존하여 파종하는 관행방법에 비해 파종과 솎음작업의 생력효과를 95% 이상 높일 수 있었다. 펠렛종자의 묘출현율은 무처리 종자보다 출현율이 8% 정도 낮았고 출현속도도 약 1.9일 정도 지연되었으나 35일 경과된 유묘의 초기생육에는 큰 차이가 없었다. 유묘출현 반응은 품종에 따라 약간의 차이는 있으나, 펠렛종자는 나종자나 SMP 처리종자에 비해 출현율이 저하되었고 출현속도도 늦었다. 그러나 SMP 처리하여 종자활력을 증진시킨 후 펠렛하면 출현율도 향상되었고, 묘출현속도도 1일 정도 빨랐다.
처분 부적합 폐기물이란 원전운영이나 해체 시 처리, 고화 및 포장이 요구되는 방사성폐기물 등을 일컬으며, 대표적으로 분산 특성을 갖는 입자성 방사성폐기물을 예로 들 수가 있다. 이들 폐기물에는 원전 운영과정에서 발생되는 농축폐액의 건조분말, 슬러리 및 슬러지, 향후 원전 해체과정에서 발생되는 온갖 분말 상태의 폐기물(콘크리트 파쇄물, 제염 슬러지 등), 그리고 제염이 용이치 못한 미세 크기의 방사능오염 토양 등이 있다. 입자성 폐기물을 기존의 고화방식으로 처리할 경우에는 최종 폐기물의 부피가 증가하는 단점을 갖게 되어 처분 비용의 증가 및 처분장의 수용성을 감소하는 결과를 야기할 수가 있다. 따라서 이들 문제를 해결하고자 본 연구에서는 최종 폐기물 부피의 감용화를 위해 롤 압축 기술을 이용하여 분말의 펠렛화 연구를 수행하였다.
상추종자는 크기가 불균일하여 기계화 파종이 어렵다. 펠렛의 목적은 종자크기를 증가시켜 기계화 파종을 가능하게 하여 파종과 솎음노력을 절감하고 종자를 절약하는데 있다. 펠렛 접착제 종류 및 농도에 따라 발아율과 발아일수에는 큰 차이가 있었다. 사용된 접착제 가운데 polyvinyl alcohol(PVA)에서 전반적으로 발아가 원활하였고 다음이 polyvinyl pyrrolidone(PVP), hydroxyethyl cellulose(HEC), methyl cellulose(MC), tween 80 순으로 나타났다. 펠렛 파복물질의 종류에 따라 발아율이 달랐는데 전반적으로 diatomaceous earth 및 talc + calcium carbonate가 다른 펠렛 피복물질에 비해 발아율도 높고 발아일수도 다눅되어 상추의 종자 펠렛에 적합한 피복물질이었다. 반면 Limestone, calcium oxide, bentonite 등은 발아율이 저조하였다. 상추종자는 펠렛 후 종자의 크기가 33배 증가되었다. 펠렛종자에 영양물질 첨가는 발아율이 약간 감소되었고, 발아일수도 지연되는 경향이었다. 첨가되는 영양물질의 급원에 따라서도 펠렛종자의 발아력에도 차이가 있었는데, 대체적으로 MS medium이 monosodium phosphate 보다 발아억제 정도가 낮았다. Priming 후 펠렛된 종자는 무처리 종자를 펠렛한 경우에 비해 발아율이 높았고 조기발아 하였다.
가축분뇨를 처리하는데 있어 최선의 방법은 퇴비화처리 후에 유기성 비료자원으로서 경작지에 환원하는 것이다. 본 연구의 수행목적은 우분 발효퇴비와 돈분 발효퇴비를 펠렛화 했을 때의 물리, 화학적 특성변화를 고찰함으로써 펠렛화를 통한 가축분 발효퇴비의 이용성 개선가능성 여부를 판단하는 것이다. 가축분 발효퇴비의 펠렛가공에 가장 적합한 수분함량은 40% 내외이었다. 결착제로 사용된 점토 혼합비율이 부피비 기준으로 15% 이상일 때부터 펠렛 가공정도가 개선되는 효과가 있었다. 돈분 발효퇴비의 경우, 원료퇴비 중에 건물기준으로 2.05%, 1.89% 그리고 1.31% 이었던 N, P, K 함량이 펠렛 가공처리 후 각각 1.96% 1.73% 과 0.89%로 변화하였다. 우분발효 퇴비 중의 N, P, K 함량은 각각 2.52%, 1.01% 그리고 2.98% 수준이었다가 펠렛 가공처리 후에는 2.45%, 1.10% 그리고 2.93%로 변화하였다. 퇴비중의 Pb, Cd, As 그리고 Hg 함량의 경우 펠렛가공 전후에 차이를 거의 보이지 않았다. 펠렛 가공처리 후 자연 상태에서 건조된 펠렛의 경우, 물에 침수하였을 때 30분 이내에 완전히 해체되었으나 $70^{\circ}C$의 드라이오븐에서 24시간 동안 건조된 펠렛의 경우 완전해체되는데 960분이 소요되었다. 저장시간이 경과함에 따라 펠렛의 부피와 중량이 감소하여 30일 경과 후에는 무게는 15%정도, 부피는 17~25% 정도 감소하였다.
택사 종자의 펠렛화를 위한 피복 재료를 선발하기 위해 기존에 개발되었거나 농업적으로 이용 가능한 재료들을 사용해 본 시험을 수행하였다. 펠렛 종자의 모양형성은 피복 재료의 종류에 따라 좌우되었으며 대체로 단용재료나 2종의 혼합재료에 비해 3종의 혼합재료가 펠렛 형성이 잘되고 수분 흡수후 펠렛의 열개성이 우수했다. 특히 SDZ+DE+CA $0.4\%$의 혼합물이 발아율 및 발아세가 $95.3\%$로 가장 높았고 생력 기계파종을 위한 물리적 특성도 좋아 펠렛 종자의 피복 재료로 가장 양호하였다.
본 연구는 육계분 혐기 또는 퇴적 발효사료 제조 시의 적정 당밀 첨가 수준을 도출하고, 발효 전 후의 영양적 및 발효 성상의 변화를 구명하고, 펠렛 처리 효과를 평가하며, 그리고 기존의 한우 사양 체계에서의 당밀 또는 펠렛 처리된 육계분 발효사료 급여 시 한우에 의한 기호성 개선 통한 적응기간 단축 효과를 평가하고자 실시되었다. 육계분의 혐기발효 시 경제적이고도 효과적으로 혐기발효를 일으키는 당밀 적정 첨가 수준은 5%인 것으로 사료되었다. 육계분의 혐기 또는 퇴적발효 시 당밀 5% 첨가는 발효 성상을 향상시키나(P<0.05), 화학적 성분과 in vitro 영양소 소화율에는 현저한 영향을 미치지 않았다. 육계분 퇴적발효사료의 펠렛화는 밀도(중량/부피)를 3배정도 증가시키고, 수분을 현저히(P<0.05) 증발시켰으나, 약간의 유기물 감소(P<0.05) 현상을 보였다. 육계분 발효사료를 펠렛 처리 또는 당밀 첨가는 한우에 의한 기호성을 뚜렷하게 향상시켰으며, 결과적으로 한우의 이들 사료에 대한 적응기간을 반 정도(8-9일)로 단축시켰다. 종합적으로 육계분 발효사료 제조 시 당밀 첨가 또는 펠렛 처리는 사료영양적 가치를 유지하면서 적응기간동안의 한우 기호성을 현저하게 개선시키는 효과가 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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