고온 ◦ 내산성 미생물을 퇴비에서 분리하여 Bacillus sp. SJ-15로 명명한 후 음식물쓰레기의 고온 ◦ 고속 퇴비화 공정에 적용하여 퇴비화 과정을 실험하였다. 생성된 퇴비성분의 농도를 분석한 결과 유기물과 C/N비, 유해 금속성분은 기준치를 모두 만족한 것으로 나타났으며 염 농도는 기준치를 초과하였다. 따라서 분리된 미생물을 적용한 음식물쓰레기의 고온 ◦ 고속 퇴비화 공정에서 나온 퇴비는 유기질 비료의 기준을 모두 만족한다.
<h2>음식물 쓰레기의 고온 ◦ 산성퇴비화</h2> <p>일반적인 음식물 쓰레기 처리장치의 내용물은 처음에는 산성이지만 나중에는 \( \mathrm{pH}~7.0\sim9.0 \)의 약 알카리성으로 변하는 것이 일반적으로 되어 있고 산성조건 하에서 퇴비화는 효과적으로 진행한 예가 없다. Bacillus sp. SJ-15를 이용하여 음식물의 산성 퇴비화가 가능한지 실험하기 위하여, 퇴비화 장치에 수분을 포함한 음식물 쓰레기를 하루 \( 1 \mathrm{kg} \)씩 100일 동안 투입하고 산성퇴비화를 진행시켜 장치중의 퇴비 중량, 온도, \( \mathrm{pH} \)를 측정하였다. 실험에 사용한 음식물 쓰레기 중의 염분 함량은 \(0.7\sim1.5 \%\), 함수율(MC)은 \(74.5\sim82.5 \%\), \( \mathrm{pH} \)는 \(4.2\sim5.7\)로 약산성이었고 총 고형물질(TS)의 함량은 \(17.5\sim25.5 \%\)이었다. 실험기간 중 퇴비화의 온도는 \( 42\sim66^{\circ} \mathrm{C} \)이였고, \( \mathrm{pH} \)가 \(4.5\sim5.5\) 부근에서 유지되는 점이 특징이었다. 퇴비화 기능은 저하되지 않고 지속적으로 음식물 쓰레기를 감량하였으며, 실험 시작 100일후에 음식물 쓰레기의 누적 투입양인 약 \( 100 \mathrm{kg} \)에서 약 \( 12 \mathrm{kg} \)의 퇴비가 얻어져서 약 \( 88 \% \)의 음식물 쓰레기 감량율을 나타내었다. 이와 같은 \( 88 \% \)의 감량율 중에서 음식물 쓰레기의 평균 함수율(MC)에 해당하는 \( 78.5 \% \)는 수분증발에 의한 것이고 나머지 \( 9.5 \% \)는 미생물의 유기물 분해에 따른 가스 생성에 의한 것으로 사료된다. 한편 100일이 경과한 퇴비중의 생균수를 측정한 결과, \( 1.3 \times 10^{3} \mathrm{CFU} / \mathrm{ml} \)로 나타나서 100일이 경과한 후에도 미생물에 의한 퇴비화가 지속되고 있음을 확인하였다.</p> <h2>퇴비의 성분분석</h2> <p>본 실험에서 생성된 퇴비를 농업진흥청에서 공시한 비료 분석법에 준하여 성분을 분석한 결과, 유기물과 \( \mathrm{C} / \mathrm{N} \)비는 각각 \(85.7 \% \)와 25.4로 나타나 모두 기준치를 만족하였다. \( \mathrm{C} / \mathrm{N} \)비가 퇴비화에 미치는 영향은 반응속도의 측면과 퇴비의 질적인 측면으로 구분할 수 있는데 \( \mathrm{C} / \mathrm{N} \)비가 높으면(일반적으로 80 이상) 질소 결핍현상으로 퇴비화 반응기간이 길어지고 온도상승이 잘 되지 않으며, \( \mathrm{C} / \mathrm{N} \)비가 너무 낮으면(일반적으로 10 이하) 악취 발생 가능성이 높고 퇴비화 반응이 느려지게 된다. 일반적으로 퇴비화가 진행되면 \( \mathrm{C} / \mathrm{N} \)비는 점차 감소하여 안정된 범위는 \(10~\sim20\)인 것으로 알려져 있다. 따라서 본 퇴비화 공정에서 생성된 퇴비는 적정한 \( \mathrm{C} / \mathrm{N} \)비를 가지는 것으로 사료된다. 또한 유해성분인 비소, 카드뮴, 수은, 납은 검출되지 않았고 크롭, 구리는 전부 기준치를 만족시키고 있었다. 퇴비중의 염 농도는 \( 7.6 \% \)를 나타내어 기준치(\(1 \%\))를 초과하였으나 염분이 높은 퇴비는 석회로 중화하고 흙과 혼합하여 2차 발효를 시키거나 삼중염 (\( \mathrm{KHSO_5} \), \( \mathrm{KHSO_4}\), \( \mathrm{K_2} \mathrm{SO_4} \))을 이용하여 퇴비중의 \( \mathrm{NaCl} \)을 칼륨비료의 원료인 \( \mathrm{KCl} \)로 전환하여 염 농도를 낮출 수 있다. 이와 관련된 퇴비 숙성에 관한 연구는 현재, 연구 진행 중에 있다.</p> <p>본 연구에서는 고온 ◦ 내산성 미생물을 분리 ◦ 동정하고 이를 이용한 음식물쓰레기의 고온 ◦ 산성 퇴비화를 연구하였다. 고온 ◦ 내산성 Bacillus sp. SJ-15를 이용하여 음식물 쓰레기를 퇴비화 할 경우, 미생물의 추가적인 교환 없이 퇴비화 작용이 100일간에 걸쳐 지속됨을 알 수 있었고, 이와 같은 고온 ◦ 산성 퇴비화는 유지 관리가 편리한 음식물 쓰레기의 자원화 process에 이용할 수 있다. 본 연구에서 분리된 미생물은 음식물 쓰레기 퇴비화의 걸림돌이 되는 문제점을 해결하고 음식물 쓰레기의 자원화 효율 향상에 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.</p> <h1>요약</h1> <p>고온 ◦ 내산성 미생물을 퇴비에서 분리하고, 생리 및 생화학적 특성을 조사하여 Bacillus sp. SJ-15로 명명하였다. 생장을 위한 최적 온도와 \( \mathrm{pH} \)는 각각 \( 55^{\circ} \mathrm{C} \)와 \(5.0\) 이었다. 분리된 SJ-15 균주는 음식물쓰레기의 고온 ◦ 고속 퇴비화 공정에 적용하였다. 퇴비화 과정에서 16시간 만에 최대 생균수인 \( 9.2 \times 10^{9} / \mathrm{ml} \)를 나타내었다. 본 퇴비화 공정은 개시 100일 후에 약 \( 88 \% \)의 감량율을 나타내었고, 퇴비성분의 농도를 분석한 결과 본 공정을 통해 생산된 퇴비는 염분을 제외하면 유기질 비료의 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다.</p>