Journal of Mushrooms
한 국 버 섯 학 회 지150
Research Article
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://
creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
J. Mushrooms 2017 September, 15(3): 150-154 http://dx.doi.org/10.14480/JM.2017.15.3. 150 Print ISSN 1738-0294, Online ISSN 2288-8853
© The Korean Society of Mushroom Science
*Corresponding author E-mail : [email protected]
Tel : +82-63-238-4051, Fax : + Received August 31, 2017 Revised September 15, 2017 Accepted September 20, 2017
자주식(自走式)퇴비교반기 개발을 위한 제조방법별 양송이 퇴비배지의 특성에 관한 연구
유병기
1,* · 이성현
1· 이찬중
2· 김영호
31
국립농업과학원 스마트팜개발과
2
국립원예특작과학원 버섯과
3
새터영농조합법인
A Study on the properties of mushroom compost produced by different methods for the development of a self-propelled
compost turner
Byeong-Kee Yu
1,*, Sung-Hyeon Lee
1, Chan-Jung Lee
2, and Yeong-Ho Kim
31
Smart Farm Development Division, National Institute of Agricultural Science, RDA, Jeonju, Jeonbuk, 54875, Korea
2
Mushroom Research Division, National Institute of Horticultural & Herbal Science, RDA, Eumseong, Chungbuk, 27709, Korea
3
Seteo Farming Association Corporation, Buyeo, Chungnam, 33177 Korea
ABSTRACT:
A self-propelled turner was developed to produce mushroom compost at low costs and high efficiency, and the uniformity of compost produced by an excavator, compost mixer, and self-propelled turner was compared. The material of the compost was mixed with rice straw and chicken manure at a dry weight ratio of 3:1. After the final turning, internal temperature distribution, water content of the compost pile, ash ratio, and uniformity of the compost pile were examined.
After the compost was completed, the water content was 69.9 ± 0.54%, 72.1 ± 0.15%, and 74.5 ± 0.82%, respectively.
The length of rice straw was 47.5 ± 15.4 cm, 24.9 ± 10.1 cm, and 31.0 ± 10.6 cm, respectively. The ash content in the dry weight of each compost was 25.0 ± 6.2%, 33.6 ± 4.2%, and 28.2 ± 1.1%, respectively. The deviation in the length of rice straw was affected by the linear velocity of the spinner in the compost mixer and the self-propelled turner, which were 21.5 m/sec and 9 m/sec, respectively. As a result, the most uniform mushroom compost was produced by the self-propelled turner.
KEYWORDS: Agaricus bisporus, Mushroom compost, Compost property, Compost mixer, Self-propelled turner
서 론
양송이(Agaricus bisporus(Lange) Sing.)는 담자균류의 일종으로 서구에서는 18세기부터 재배해 왔으나(Hood et al, 2004) 한국에서는 1960년대 이후에 도입된 후 외국기 술에 의존하여 재배하였고 그 결과 현재까지도 퇴비, 종 균, 복토, 생육환경의 관리 및 병충해 방제 등 재배기술이 아직도 확립되지 않아 수확량이 불안정한 상태이다(Kim et al, 2010).
양송이버섯의 수량은 배지로 사용되는 퇴비와 종균의 생산력에 따라 크게 좌우되며 복토와 생육환경은 자실체 의 품질을 좌우한다. 양송이는 사물기생균으로 생장 발육 에 필요한 모든 영양요구는 전적으로 퇴비로부터 공급되 기 때문에 퇴비 배지의 물리적 화학적 특성은 자실체 수
량을 결정하는 주요인으로 작용한다(Llama et al, 2014).
우리나라는 양송이 퇴비를 만드는 유기질재료로는 주로 국내에서 풍부하게 생산되는 볏짚을 사용하기 때문에 서 구의 퇴비제조방법과는 일치되지 않는 부분이 많이 있다.
우리나라 초창기의 퇴비제조는 볏짚을 절단하여 침수하고 인력으로 뒤집기를 하면서 부재료의 투입도 인력으로 이 루어지면서 제조되었고, 90년대 후반부터 농가에서 굴삭 기를 이용하여 퇴비를 제조하기 시작하면서 최근에는 양 송이 배지제조는 굴삭기에 의해 제조되는 것이 주류를 이 루고 있다.
양송이 배지를 제조함에 있어 가장 중요한 요인은 퇴비 의 균일성을 확보하는 것이다. 양송이 배지는 발효가 진 행됨에 따라 C/N율이 낮아지고 유기물대비 무기물의 함 량이 높아진다. 이는 주로 셀룰로오스(cellulose)와 헤미셀 룰로스(hemicellulose)의 감소에 의한 것이며(Gerrits, 1969). 무기물의 비율이 높아짐에 따라 회분의 양은 최초 재료에서는 21%, 야외발효가 끝난 시점에서는 회분의 양 이 30%정도로 높아진다(Griensven, 1988)는 보고가 있다.
그리고 일본에서는 저비용퇴비제조를 위하여 후방으로 끌 어주면서 뒤집는 기계(windrow formation car)을 만들어 퇴비의 발효기간을 단축시켰고, 그후 퇴비 뒤집기 (compost turner)을 만들어 야외발효의 방법을 개발하였다 (Nishizaki et al, 1996). 그러나 1990년대 중반 Nothern Ireland 에서 벙커용기(bunker)에서 퇴비를 만드는 방법 이 개발되며 퇴비를 야외에서 발효하는 방법이 대체되기 시작되었다(Sharma et al 1991, 1996, Lyons 2000). 국 내에는 현재 국내실정에 적합한 저비용의 퇴비제조 방법 이 확립되지 않고 양송이 퇴비제조를 위한 기계류의 개 발이 미미한 상태이고 개발된 것들도 효과가 구명되지 않아 양송이 배지의 안정적인 제조와 검토가 필요한 시 점이다. 퇴비의 균일성을 달성하기 위하여 굴삭기에 의
한 퇴비제조 (관행), 굴삭기에 의한 본적 후 퇴비혼합기 및 자주식교반기를 이용하여 만든 양송이 퇴비배지에 대 하여 뒤집는 기계의 기계적특성, 제조 방법별 퇴적된 퇴 비 배지의 온도분포, 배지제조 후의 볏짚의 길이와 부숙 도 및 편차를 조사하여 균일성을 측정하여 최적배지 생 산을 위한 제조방법의 기초자료로 활용하고자 본 시험을 수행하였다.
재료 및 방법
공시재료
본 실험은 양송이 새터영농조합법인(충남 부여군 석성 면)에서 직접 수행하였으며, 퇴비배지의 주 원료로서는 길이가 35~70 cm의 절단되지 않은 볏짚을 사용하였고 부 재료로서는 계분(수분함량 23%), 석고 등을 볏짚1톤당 320 kg, 60 kg 을 각각 첨가하였다.
퇴비의 발효
6월12일 볏짚을 15분간 침수하여 건진 후 2일간 방치하 였다가 계분 320 kg/볏짚 1톤의 비율로 첨가하고 관수하 여 수분함량을 70~75%로 조절하면서 본퇴적을 실시하였 다. 본 퇴적후 2~3일 간격으로 굴삭기를 이용하여 3회 뒤 집기 후 굴삭기, 퇴비혼합기, 자주식교반기로 3회씩 뒤집 기를 실시하여 퇴비배지를 제조하여 7월1일 입상하였다.
교반 타격시의 선속도 분석
볏짚의 절단 파쇄에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 교 반살포시에 타격하는 기구부의 선속도이다. 회전체에 의 한 선속도는 회전체의 각속도와 회전체 반지름인 중심에 서 타격부위까지의 거리의 곱이므로 회전체의 각속도를 측정하여 타격시의 선속도를 분석하였다.
Fig. 1. Installation of thermometer in compost
152 유병기 · 이성현 · 이찬중 · 김영호
배지내 온도분포 측정
6차의 뒤집기를 끝내고 24시간 방치 후 굴삭기 제조 퇴 비더미와 퇴비혼합기 퇴비에서는 폭 1.95 높이 1.6 m의 퇴비더미에서 외부측면에서 중심부로의 깊이가 100, 80, 60, 40, 20, 10 cm 별로, 높이는 바닥부터 20 cm간격으로 140 cm까지와 윗면에서 10 cm깊이에서 보정된 탐침형온 도계를 설치하여 약 30분 정도 지나 평형에 도달한 후 배 지 내 온도분포를 측정하였다. 자주식 교반기에 의한 퇴 비더미도 높이에 맞춰 동일한 방법으로 측정하였다. 각각 의 퇴비더미의 바닥에 접해 있는 부분의 온도를 동일한 방법으로 측정하여 바닥부터 배지 각지점의 온도분포를 Goldern software사에서 나온 Sufer 10프로그램을 사용하 여 도식화 하였다. 퇴비더미와 대기온과의 경계선은 대기 온을 적용하였으며 바닥과의 경계선의 온도는 측정한 온 도를 사용하였다.
배지의 길이와 부숙도의 측정
6차 뒤집기 후 24시간 경과 후 배지더미의 5군데를 무
작위로 샘플링하여 각각 100개씩의 볏짚길이를 측정하여 평균과 표준편차를 구했다, 부숙도의 측정은 농촌진흥청 비료의 표준분석법과 시료채취방법(고시 제 1996. 6호)에 준하여 수분을 측정하고 건조된 시료에 대하여 550oC의 회화로에서 2시간동안 가열하여 측정된 건물 대비 무기물 (ash)의 비율을 측정하여 부숙도를 산정하였다.
결과 및 고찰
양송이 퇴비 제조에 농가에서 가장 많이 행해지는 굴삭 기를 이용한 방법을 관행(Fig. 2)으로 하여 굴삭기를 이용 하여 기계에 넣어주고 콘베어를 타고 올라가 후면에 설치 된 털이 장치로 낙하시켜 고속으로 털어주면서 굴삭기를 이용해 기계를 앞으로 옮겨주며 퇴비를 쌓아가는 퇴비혼 합기(Fig. 3)와 자동으로 전진하면서 앞의 퇴비를 뒤로 옮 겨 회전날개(spinner)로 뿌려주면서 퇴적해가는 자주식교 반기(Fig. 4)를 이용하여 퇴비를 제조하였다.
Table 1에서 퇴비혼합기와 자주식교반기의 성능을 굴삭
Fig. 2. Excavator agitator Fig. 3. Compost mixer Fig 4. Self-propelled turner
Fig. 5. The shape of compost stacked file by different machinery
Table 1. Comparison of machinery specification and effects for compost manufacturing.
Machinery Linear velocity of spinner Compost windrow size (width x height) (m)
Height decrease* of compost windrow(cm)
Height decrease rate of compost windrow(%)
Excavator agitator(control) - 1.95 × 1.8 18 10
Compost mixer 21.5 1.95× 1.8 21 12
Turner mixer 9.0 1.95× 1.2 12 10
기(관행)로 제조하는 방법과 비교하였을 때 관행은 높이 와 폭이 굴삭기를 조절하는 농가의 의도에 따라 다르나 본 시험에서는 다른 퇴비와 비교하기 위하여 폭 1.95 m, 높이 1.8 m로 하였으며, 퇴비혼합기는 폭1.95 높이 1.8 m, 자주식교반기는 폭 1.95, 높이 1.2 m로 퇴적되었으며 24 시간 퇴적 후 줄어드는 높이는 굴삭기가 약 18 cm, 퇴비 혼합기는 21 cm, 자주식교반기는 12 cm로 높이의 감소율 을 비교하였을 때 각각 10, 12, 10%로 퇴비혼합기가 가장 높은 감소율을 보여, 다른 방법에 비해 발효의 진행이 빠 른 것으로 사료된다.
제조된 퇴비 더미의 6차 뒤집기를 실시한 후 24시간이 지난후의 배지내 각 지점의 온도를 측정하여 제조된 퇴비 더미의 온도를 도식화한 결과 Fig. 6과 같았다.
온도의 분포로 혐기성발효가 일어나는 곳과 호기성발효 가 일어나는 곳을 구분할 수 있으며 Fig. 6에서 보는 바와 같이 관행적인 방법과 퇴비혼합기에 의한 퇴적시스템에서 는 혐기적 부분이 퇴적의 저층부에서 심한 악취와 함께 배 지의 색도 붉고 밝은 황갈색을 띠고 온도도 50oC정도로 나 타났다. Mark(2016)등이 보고한 혐기성 부분의 온도가 26~30oC로 표시한 것과는 다른 결과를 보였다. 이는 온도 를 측정한 시기와 지역에 따른 지온의 차이 일수도 있는 것으로 사료된다. 퇴비내의 고온부가 자주식교반기는 중앙 에 넓게 분포되었으나 굴삭기와 퇴비혼합기로 제조된 퇴비 는 굴삭기는 표면에서 30~50 cm, 퇴비혼합기는 40~70 cm
의 부위가 가장 높은 부위를 보였다. 이로써 굴삭기의 중 앙부위에서 혐기성 발효가 많을 것으로 예상된다. 자주식 교반기는 퇴적 높이가 낮아 퇴비내부로 유입되는 공기가 많아 열손실 부위가 측면 부위에 넓게 존재하고 중앙부위 는 상당히 고른 분포를 나타내었다. 이는 퇴비더미의 높이 가 낮음으로 인한 것일 수도 있다고 판단된다. 그래서 이 후 같은 조건에서 온도의 분포를 구명할 필요가 있다.
각각의 기계들에 의해 제조된 퇴비에서 볏짚의 상태를 수분함량, 볏짚의 절단상태, 부숙도의 지표가 되는 무기물 의 양을 측정한 결과 Table 2와 같았다.
동일한 조건에서 시작하여 4차 뒤집기부터 기계류을 이 용하여 3회 뒤집기를 더 실시하여 제조된 배지에서 배지 내의 수분함량은 각각 69.9, 72.1, 74.5%로 굴삭기를 이 용하여 제조된 퇴비에서 가장 적었다. 이는 뒤집는 과정 에서 공기와의 접촉이 많아 열손실이 많고 수분 증발이 촉진되며 퇴적된 더미의 굴곡이 심하여 증발이 다른 처리 에 비해 많을 것으로 사료된다. 또한 자주식교반기는 자 체에서 퍼 올려 기계내부에서 털어주며 뒤의 퇴적틀로 쌓 이는 방식이라 표면의 수분을 제외하고는 그대로 배지의 수분이 보존되는 것을 알 수 있었다. 또한 배지혼합기를 이용하여 제조된 퇴비는 퇴비 내 수분의 균일도가 일정하 게 유지되는 것을 보였고 이는 털어주는 부위의 선속도가 높아 타격하는 힘이 강하여 볏짚입자가 연해져서 수분을 보유 지속하는 힘이 증가하여 나타난 현상으로 보인다.
Fig. 6. Temperature contours in composts mixed by different machinery
Table 2. Moisture contents, straw length, and ash of composts manufactured by different machinery.
Machinery Moisture contents(%) Straw length(cm) Ash(%)
Average Standard deviation Average Standard deviation Average Standard deviation
Excavator agitator(control) 69.9 0.54 47.5 15.4 25.0 6.2
Compost mixer 72.1 0.15 24.9 10.1 33.6 4.2
Self-propelled turner 74.5 0.82 31.0 10.6 28.2 1.1
154 유병기 · 이성현 · 이찬중 · 김영호
최근 양송이 재배농가에서 기계접종이 많아지면서 볏짚 이 길면 접종기에 배지가 엉겨 시간과 노력이 배 이상 요 구되기 때문에 기계접종농가는 볏짚의 길이가 긴 배지는 외면하거나 기계를 구입하고도 손으로 접종하는 경우가 많고 볏짚의 길이가 긴 배지는 부숙도가 떨어지는 경향이 있다. 양송이 퇴비에서 부숙도의 기준은 현재 우리나라에 서는 아직 기준이 없으나 네덜란드에서는 유기물 대비 무 기물의 비율을 가지고 부숙도를 평가하고 있다(Griensven, 1988). 이는 발효가 진행되는 동안 섬유질의 양은 줄어들 고 무기물의 양은 거의 변화가 없는 성질을 이용한 것이 다. 무기물의 양은 양송이 균이 자랄 때 무기물이 배지내 의 무기물량의 2~3%만 감소한다고 보고 되어있다 (Griensven, 1988). 전세계적으로 야외발효배지를 phase I, 후발효배지를 phase II, 균이 접종되어 균사가 다 자란 배지를 phase III라 부르고 있으며, 이때 밀짚을 재료로 하여 만든 양송이 퇴비배지에서 무기물의 기준으로 본 부 숙도는 phase I에서 30.0%, phase II에서 31.9%, phase III에서는 37.3% 정도로 보고하였다(Griensven, 1988).
볏짚의 길이는 관행의 방법에서 가장 길었고 기존 배지 혼합기가 가장 짧았다. 볏짚의 길이가 짧을수록 부숙도는 높았고 볏짚의 길이가 길어질수록 부숙도가 낮았다. 이는 자르지 않은 통볏짚을 사용하였을 때 나타나는 경향치로 서 절단볏짚을 사용하는 경우는 다를 수 있다. 그러나 Griensven(1988)의 부숙도의 기준을 볼 때 굴삭기와 자주 식교반기는 약간 미숙됨을 나타내었고 퇴비혼합기는 약간 과숙됨을 나타내고 있다. 이를 기준으로 보면 본시험에서 는 굴삭기와 자주식교반기를 이용하여 퇴비를 만들 경우 는 1번 정도 뒤집기를 더 실시하는 것이 바람직한 것으로 보인다. 배지의 균일화를 각 지점에서 채취된 배지의 부 숙도의 편차를 기준으로 보았을 때 자주식 교반기의 배지 가 가장 균일하였다. 이상의 결과를 볼 때 자주식교반기 는 현재 우리나라에서는 통용되지 않는 시험용 기계를 사 용한 것으로 더욱 많은 연구를 하여 퇴적의 높이, 이동속 도, 처리능력 등의 지속적인 연구가 필요한 것으로 판단 되며 이런 연구가 이루어진다면 국내배지의 표준화와 균 일화가 가속될 것으로 기대된다.
적 요
야외발효 양송이 퇴비배지를 저비용 고효율로 제조하기 위하여 자주식교반기를 개발하여 굴삭기와 퇴비혼합기, 자주식교반기를 이용하여 제조된 퇴비의 균일도와 기계류 의 특징과 성능을 비교하여 조사한 결과는 다음과 같다.
배지의 재료는 볏짚과 계분을 건물기준 3:1로 혼합하고 사용하고 마지막 교반이 끝난 후 퇴비더미 단면의 내부 온 도 분포, 배지의 함수율과 건물에 대한 회분비율 및 균일도 를 조사하였다. 퇴비가 제조된 후 관행, 배지혼합기, 자주식 교반기에서 함수율은 69.9±0.54, 72.1±0.15, 74.5±0.82%
였고, 제조된 각각의 퇴비에서 볏짚의 길이를 측정했을 때 47.5±15.4 cm, 24.9±10.1 cm, 31.0±10.6 cm로 나타났다. 부 숙도의 기준으로 표시한 건물 중 회분은 25.0±6.2%, 33.6±4.2%, 28.2±1.1%였다. 볏짚의 길이 부숙도의 편차 등 은 퇴비혼합기와 자주식교반기에서는 회전날개의 타격 선 속도에 영향을 받는 것으로 자주식교반기는 9 m/s, 퇴비혼 합기는 21.5 m/s 이었다. 이상의 결과로 가장 균일하게 양송 이 퇴비배지를 만드는 기계는 자주식교반기로 판단되었다.
감사의 말씀
이 연구는 농촌진흥청 연구사업(세부과제번호:
PJ012053012017)의 지원에 의해 이루어진 것입니다.
