부산물
지렁이 퇴비화 방법을 운영하면 다른 처리법과 다르게 처리 후 발생하는 부산물을 효율적으로 재활용이 가능한 특징을 갖고 있다고 널리 알려져 있다. 예를 들면, 유기성 폐기물을 먹어서 처리하는 지렁이는 이를 섭취한 후 증식을 하므로 증식된 지렁이는 재활용이 가능하며, 또한 먹이를 섭취한 후 배설하는 분변토는 지렁이 장내를 거치면서 분해되고 안정화되어 비효성이 높은 물질로 활용되고 있으며 국내·외적으로 상품화되어 판매되고 있는 실정이다. 또한 외국에서는 지렁이 사육상에서 발생하는 침출액을 포집하여 지렁이 액비로 만들어 상품으로 판매하고 있어 지렁이 퇴비화 방법의 경우에는 버릴 것이 없는 가장 자연친화적인 방법이라는 말이 실감난다.

지렁이
지렁이퇴비화에서 부산물로 발생하는 증식된 지렁이는 각 나라에서 낚시용으로 많이 이용되는데 캐나다에서는 미국, 독일, 스위스 및 네덜란드 등으로 지렁이를 수출하여 하나의 산업으로 각강받고 있다고 한다.
우리나라에서도 일반적으로 낚시용으로 많이 이용되는데 정확한 양은 알 수 없으나 1년에 약 200여 톤이 소비되는 것으로 추정되고 있으며 외국으로 수출되는 양은 약 50톤 정도이다. 한편 지렁이는 단백질을 많이 함유하고 있으며, 고등동물에서는 합성되지 않은 여러 가지의 아미노산을 함유하고 있어 가축이나 어류의 사료로서 이용가치가 있는 것으로 알려져 있다. 일례로 돼지, 양계 등에 사료로 공급하여 본 결과 성장속도가 빠르고 무게도 증가하는 것으로 보고되고 있으며, 양어장에서 물고기의 먹이와 닭의 먹이로 이용되고 있으나 그 양은 아직 많지 않은 것으로 알려져 있다.
그리고 국내 및 일부국가에서는 지렁이 체내에서 특정 성분을 추출하여 의약품이나 화장품 원료로 사용되고 있는 실정이다. 그러나 대량으로 활용되기 위해서는 지렁이가 가격면에서 경쟁력을 갖고 독성물질 등이 함유되어 있지 않는 등의 조건을 충족시킬 수 있어야 한다.
한편 미국 로데일의 ‘유기농업’책자에 농부가 닭이 마비되어 일어나지 못하는 병에 걸려 세 마리만 남기고 처분하면서 이 닭에게 주변에 많이 있는 지렁이를 먹였더니 2주 후에 회복되었고 뛰어다니더라는 내용과 암탉에게 지렁이와 사료를 먹이면서 관찰을 하였더니 6개월 뒤 사료를 먹인 것은 무게가 38% 증가된 반면에 지렁이를 먹인 것은 털에 윤기가 있고 무게도 54%가 증가되었다는 내용을 소개하고 있다. 우리 나라도 이와 유사한 내용이 많이 발표되고 있는데 일례를 들면, 우리 나라 “흙살림 연구소”에서 음식물쓰레기를 지렁이 먹이로 먹인 후 이를 닭에게 먹이로 키워보니 성장이 빠르고 무게가 많이 증가되었다는 사례가 있으며, 필자가 연구관계로 자주 방문하는 지렁이 사육상에서는 닮을 지렁이 사육상에 방사하면서 키웠더니 닭이 급속히 성장하면서 보통 닭보다 무게가 빨리 증가되었다고 한다. 또한 달걀속에 노른자의 양이 증가한다는 이야기를 들었으며 지렁이의 효과는 닭의 성장 뿐만 아니라 계란의 영양학적인 면에도 효과가 있다고 한다. 이와 같이 국내에서도 음식물쓰레기를 지렁이 먹이로 급이하고 증식된 지렁이를 닭의 먹이로 키우는 양계장이 많이 있는데 육질이 우수하여 고가품으로 인기가 높다고 한다.
한편 연구자의 발표자료에 의하면 중량이 450g 미만의 어린 닭에게 지렁이를 사료로 주는 경우 이를 먹은 닭은 모두 죽는 것으로 보고하고 있으며, 어느정도 성장한 닭에서는 잘 먹고 성장하는 것으로 나타났다. 그러나 이 경우에도 닭의 사료로서 전량을 지렁이로 공급한 경우에는 오히려 무게증가율이 적고 사료와 지렁이를 혼합하여 준 경우에는 사료만 단독으로 주어서 키운 것보다 성장이 왕성하고 무게증가량도 우수하다고 보고하고 있어 지렁이를 주는 시기와 방법에 따라 효과가 차이가 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 국내 연구자의 실험결과는 미국의 로데일이 소개한 내용과는 서로 상반되는 내용도 있어 이에 대한 원인들도 세밀히 파악하여 지렁이의 활용에 정확을 기할 필요가 있다. 또한 필자가 들은 이야기로는 장어를 사료로 양식하는 업소에서 지렁이를 먹여 사육하였더니 외양과 육질이 자연산과 같아진다는 이야기도 들은 적이 있다. 그러나 중요한 사실은 지렁이를 장어 먹이로 공급하는 방법이 까다로워 대부분의 사람들이 실패하고 일부 사람만이 노하우를 갖고 있다고 한다. 이러한 현상을 볼 때 우리가 관심을 갖고 조금만 더 노력하면 지렁이의 활용분야와 소비처리의 확보는 증가될 수 있을 것으로 생각된다.

분변토
·비효성
일반적으로 지렁이가 먹이를 섭취한 후 약 12∼20시간 동안 장내 소화기관을 거친 후 배설되는 분변토는 먹이에 따라 다소의 차이는 있으나 이·화학적 특성은 비슷하게 나타난다. 지렁이 분변토는 대개 0.2∼2.0㎜의 둥글거나 타원형 모양이고, 색깔은 안정화되어 흙갈색을 나타내며, 냄새는 흙냄새가 나는 것이 일반적이다.
지렁이의 분변토 성분은 먹이의 종류와 밀접한 관계를 나타내고 있으며, 총 탄소함량은 소비되어 부피가 줄고 다른 양분들은 농축시키는 경향이 있다. 지렁이 분변토는 주로 퇴비로 효용가치가 전세계적으로 널리 알려져 있는데 지렁이가 먹이를 섭취하면 부숙화가 촉진되는데 Mitchell 등에 의하면 지렁이 장내에서 효소의 작용에 의하여 부식질의 구성성분인 humic acid가 높게 나타나는 것을 관찰한 바 있으며, 비료성분인 N, P2O2, K2O 외에도 탄소, 아민산, 유기물 등이 함유되어 있어서 식물체 성장에 크게 기여하는 것이 국내외적으로 많은 연구가 진행된 바 있다. 현재 우리 나라에서도 그 상품성을 인정받아 분변토 생산품이 널리 판매되는 단계에 와 있다. 그러나 앞에서 말한 바와 같이 지렁이가 섭취한 먹이가 유해성분이 함유되어 있는 경우 이를 상품화하여 판매하는 경우 토양시비를 통한 문제를 야기할 수 있다. 따라서 지렁이가 이용하는 먹이는 유해한 물질이 함유되지 않은 것을 선별하여 이용하여야 한다.
표-1는 분뇨처리장에서 처리한 분뇨케익을 먹이로 하여 생산한 분변토의 유해성분을 나타낸 값이다. 분뇨케익을 먹이로 이용한 분변토의 경우 농림부의 비료관리법에서 정한 유해중금속기준 이하인 것으로 나타나 자연농지에 사용하는 경우 환경오염문제는 야기하지 않을 것으로 판단된다.
한편 우리 나라에서 슬러지를 먹이로 급이하여 지렁이가 섭취한 후 배설하는 분변토의 특성을 조사한 자료에 의하면 질소의 경우 슬러지에서는 평균 6,984ppm이 암모니아태로 존재하고 있으나 분변토 중에는 약 78%가 질산태로 존재하고 있는 것으로 나타났으며, 인은 슬러지와 분변토 중의 폴리인산 및 인산염의 존재가 거의 유사한 수준이다. Barley 등은 식물줄기를 지렁이에게 급이하고 배설한 분변토를 분석한 결과 식물이 이용할 수 있는 무기태 질소로 변화된다고 보고한 바 있는데 이러한 변화는 식물에 있어서 매우 중요한 현상이다. 왜냐하면 식물의 경우 성장과 밀접한 관계가 있는 질소성분이 유기태로 되어 있으면 양분으로서 흡수하기가 쉽지 않으므로 이러한 물질은 미생물의 작용으로 무기태 질소로 전환된 후에야 식물이 흡수할 수가 있다. 이러한 사실로 미루어 보아 분변토에서는 질소성분이 식물이 이용하기 쉬운 형태로 전환되었다는 것은 식물의 생육과 성장에 매우 보탬이 될 수 잇다는 것을 의미한다.
즉, 유기태 질소는 미생물에 의해 암모니아로 변한 후 암모니아는 아질산염으로 변하고 아질산엽은 다시 질산염으로 전환되어야 식물이 흡수할 수 있는 것으로 알려져 있다. 대부분의 식물은 암모니아 상태보다 질산염 형태에서 쉽게 흡수하는데 일반적으로 질소성분이 90%가 질산염 형태로 흡수되고 있는 것으로 알려져 있다.
한편 총질소와 총인의 양은 분변토에서 현저히 감소되고 있는 것으로 나타났는데 이러한 이유는 지렁이가 성장하는데 필요한 무기성 양분으로 이용한 것으로 사료된다.
한편 표-2에서는 각국에서 생산한 분변토의 성분을 나타내고 있다.
일본에서는 제지슬러지를 먹이로 이용한 분변토이며, 캐나다에서 시판되는 분변토는 N, P, K 성분이 0.61, 0.08, 0.16%로서 캐나다 비료법에서 규정하고 있는 1, 1, 1%에 못미치므로 비료로서 판매되지는 못하고 토양개량제로 이용된다. 미국에서는 분변토의 N, P, K 성분이 0.5∼2.0, 0.6∼0.68, 0.1∼0.68%, 영양물질이 N, P, K 성분의 총량이 5%이하이므로 유기질 비료로는 등록이 안되고 토양개량제로서 판매되고 있다. 아시아 지역에서는 한국, 일본 및 중국 등에서 분변토를 정련 가공하여 유기성 토양개량제란 이름으로 판매되고 잇다. 그러나 분변토를 토양과 작물에 이용하기 위해서는 중금속이나 독성물질이 함유되지 않아야 하며, 미국에서는 슬러지를 토양에 살포할 때 적용하는 기준에 적합하여야 사용이 가능하다.
한편 위에서 살펴본 바와 같이 지렁이 분변토는 이·화학 및 미생물학적으로 바람직하고 비효성 면에도 탁월한 효능을 갖고 있지만 논이나 밭에 시비할 때 자주 발생하는 문제점으로는 분변토에 포함되어 있는 과채류, 참깨 및 풀씨 등이 발아되어 작물에 피해를 준다는 현상이 나타나고 있다. 이러한 점은 특히 우분이나 분뇨케익을 먹이로 급이한 분변토에서 많이 발생되고 있는데, 이러한 이유는 소가 주로 먹는 먹이가 풀 종류로서 풀씨가 소 장내에서 소화되지 않고 배설된 풀씨가 우분속에 포함되어 있다가 분변토에 포함되었기 때문이며, 인분의 경우에도 우분의 경우와 비슷하게 체내의 장에서 소화되지 않는 수박, 참외, 오이 등의 씨앗이 배출되어 인분속에 포함되어 있다가 최종적으로 분변토에 포함되어 이용되었기 때문이다.
이러한 씨앗류에 대한 해결책으로 현장에서 이용되는 몇 가지 방안을 소개하고자 한다. 그 중의 하나가 분변토를 선별하는 과정에서 분변토의 입자보다 큰 시앗을 제거하는 방법이 있으나 이 방법은 참깨와 같이 작은 종류의 씨앗에는 효과가 의심스러운 방법이다.
다른 방법은 씨앗이 발아가 되지 않도록 온도처리를 하는 것으로 사육상에서 채취된 분변토를 야적하여 발효시키면 내부온도가 높아져 분변토에 포함되어 있는 씨앗의 발아를 제어시키는 방법이라고 하나 이론적으로는 불합리한 것 같다. 그 이유로서는 분변토는 지렁이 체내에서 충분히 부숙된 상태이므로 후부숙과정에서 과연 고온상태까지 올라간다고 하는 점은 수긍하기가 어려운 점이 있다.
이 경우에는 장기간 쌓여 있던 과정에서 씨앗이 발아될 수 없는 조건이 형성되어 불활성되기 대문이 아닌가 생각되나 그 원인이 무엇인지 명확히 규명되어 있지 않은 실정이다.
문헌에 의하면 온도 약 63℃에서 병원균, 잡초씨, 파리 유충 등이 대부분 파괴되는 한계온도로 알려져 있다. 분변토를 건조시키는 공정에서 온도를 조절하여 씨앗이 발아되지 못하게 하는 방법은 아직 시도되지 않은 방법이나 가장 실현가능성이 있는 방법으로 생각되며 이 분야에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

·탈취효과
지렁이 사육상에 냄새가 나는 먹이를 급이한 경우 처음에는 악취가 발생하지만 지렁이가 먹이를 섭취하면서부터 악취가 사라지는 것을 경험한 사람들은 분변토가 탈취능력을 갖고 있다고 추측하게 되었다. 사육상에서의 지렁이의 생활을 자세히 살펴보면 수긍이 가는 면이 있는데 지렁이가 먹이를 섭취하고 난 후에는 섭취한 물질을 배설하는데 이 배설장소가 바로 먹이의 상단 부분, 즉 사육상 지표면이다. 이러한 점을 냄새문제와 연결하여 유추하여 보면 냄새가 나는 먹이가 지렁이 분변토에 의하여 덮혀지는 것이다. 그러므로 자연적으로 냄새의 원인물질이 차단되는 것으로 인하여 냄새문제가 없어지는 현상을 설명할 수 있다. 그러나 엄밀히 생각하여 보면 지렁이가 먹고 배설하는 분변토가 냄새가 나는 물질이라면 냄새나는 물질로 먹이를 덮어도 냄새가 줄어든다고 볼 수 없다. 그러나 지렁이 사육상에서는 지렁이가 먹이를 먹고 배설하여 분변토가 먹이를 덮으면 냄새가 없어진다는 사실은 단순히 지렁이 분변토가 먹이를 덮어서 냄새 원인물질을 차단하는 기능만 있다는 것이 아니라 분변토 그 자체가 냄새가 없다는 것으로 해석할 수 있으며, 더 나아가서는 지렁이 분변토가 미세한 입자로 되어 있고 미생물이 많이 있다는 특성을 고려하여 볼 때 냄새가 분변토 표면에 흡착되어 제거된다고 생각할 수 있다.
이러한 점에 대하여서는 일부 연구자들의 실험결과에 의하여 서서히 구명되고 있는 단계에 있다. 즉, 한 실험자료에 의하면 함수율이 45∼55%인 분변토를 이용하여 암모니아가스는 100%, 황화수소는 94%, 그리고 휘발성 유기물질은 73% 제거되는 것으로 보고하여 분변토의 탈취력을 입증한 바 있다.
그러나 황화수소와 암모니아 등 혼합가스의 제거율은 단일물질의 탈취력과는 다르게 나타나 분변토를 이용하여 탈취하고자 하는 경우에는 악취물질을 파악한 후 온도, 함수율 및 PH 등 분변토에 존재하는 미생물의 최적조건에 부합해야 효과적인 악취제거가 가능하다는 것을 밝혀내었다. 우리나라 지렁이 분변토의 탈취장치는 토양탈취장치와 유사한 구조로 제작하여 운영하고 있다.
제일 밑바닥은 자갈층으로서 냄새가 발생하는 발생원으로부터 포집한 악취가 자갈층 밑에서 위로 분사되면 악취냄새는 우선 자갈층에서 서서히 유입되어 속도가 줄어들고 자갈층 상부의 작은 모래층을 거치면서 위의 지렁이 서식층으로 유입하게 된다. 지렁이 서식층은 지렁이가 서식하는 층을 지렁이 먹이와 수많은 지렁이가 냄새를 흡착하기도 하고, 통과시키기기도 하면서 냄새물질을 감소시킨다. 여기서 신중히 검토해야 할 것은 착취가스가 지렁이에게 유해하지 않은 정도의 농도범위에 있어야 지렁이도 살고 냄새도 제거할 수 있으며, 고농도의 유해가스는 오히려 지렁이도 사멸시키고 악취도 제거하지 못한다는 점에 유의하여야 한다. 다음은 표면층으로서 지렁이가 배설한 분변토가 냄새물질을 흡착하여 최종적으로 냄새를 제거하는 구조로 되어 있다. 이 지렁이의 토양탈취 장치는 토양탈취와는 몇 가지 다른 특징을 갖고 있는데 지렁이가 끊임없이 상하좌우를 왕복하면서 토양을 잘 경운하므로 하부로부터 유입되는 악취가 균등하게 분포하여 냄새가 균등하게 토양과 접촉하게 되므로 돌파현상이 일어나지 않으므로 처리효율이 높고 또한 분변토에 포함된 미생물이 지렁이로 인하여 활성이 높아 흡착된 냄새물질의 분해도가 높고 지속적인 특성을 갖고 있다.
아직까지 이러한 탈취효과에 대해서 정확한 반응이론은 정립되어 있지 않지만 물리적 특성 면에서 활성탄 비유할만큼 비표면적(400∼800㎡/g)이 크고, 화학적 특성으로는 양이온 교환용량(230∼460㎎/100g)이 크며 생물학적으로 분변토에 많은 미생물군을 보유하고 있기 때문에 물리적 흡착, 화학적 중화, 생물학적 분해작용 등으로 인하여 탈취효과가 이루어지는 것으로 추론되고 있다.

·미생물
지렁이 퇴비화 방법은 직접적으로 병원균을 사멸시키는 방법은 아니지만 슬러지의 부숙화과정 및 분변토의 건조과정에서 병원균이 급격히 감소됨으로써 위생학적으로 안전하다.
지렁이에게 먹이로 급이한 분뇨슬러지와 분변토 중의 분원성 대장균군을 조사한 자료에 의하면 슬러지 시료중의 분원성 대장균군은 42,000∼600,000MPN/g (평균201,167MPN/g)이었으나 분변토에서의 분원성 재아균군은 2,200∼28,000MPN/g(평균8,567MPN/g)으로 현저히 감소되어 제거율이 88.6∼99.1%(평균95.7%)으로 슬러지에서의 지표세균이 현저히 감소되는 것으로 보인다.
한편 슬러지와 분변토 중에서 동정한 그람음성세균은 escherichia coli 등과 같은 대장균군에 속하는 종, 비병원성 토양세균 및 병원성 세균인 것으로 알려진 Pseudomonas aeruginosa도 분리 동정되었으나 병원성 소화기 질환의 병원체인 살모넬라, 시겔라 및 비브리오속의 병원성 장내세균은 분리동정되지 않았다.
하텐스테인 등은 유기성 슬러지 중에 오염된 살모넬라 속의 병원성 장내세균은 지렁이가 존재하는 경우에 지렁이가 없는 경우보다 두 배나 더 빨리 사멸된다고 발표하고 있으며 져바 등은 슬러지 중에 오염되어 잇는 바이러스 등도 지렁이에 의해 현저히 감소된다고 하였다. 분변토는 슬러지에서보다 분원성 대장균군의 오염도가 현저히 감소되고, 병원성 장내세균이 분리 동정되지 않은 결과로 볼 때 분변토를 비료나 토양개량제로 이용하는 것이 슬러지를 직접 이용하는 것보다 안전하다고 사료된다.

액비
우리나라에서 “지렁이 액비”라고 하는 것에 대하여 아직은 널리 알려져 있지 않은 상황이나 외국에서 이것을 상품화하여 판매하고 있다.
예를 든다면 쿠바에서는 지렁이를 야자수나 바나나 등을 재배하는 농장에서 과일나무 밑에 지렁이 사육상을 설치하고 먹이를 급이하여 지렁이를 사육하는데 온도와 수분조절을 위하여 물을 급수하여 주는 경우 사육상 바닥층에는 물이 고이게 된다.
이 액을 지렁이 액비라고 부르며, 이 액을 수집 포장하여 판매하고 있다. 이러한 방법은 캐나다아 미국 등에서도 유사한데 지렁이 사육용기에서 발생하는 액상의 배출물을 포집하여 이를 “지렁이 액비”라고 하며, 가정의 화분이나 화단 및 초지에 살포하여 비료로서 이용하는데 지렁이 사육상을 거쳐 생성되는 이 액은 비료로서의 효과도 있고 또한 충분히 썩은 상태이기 때문에 냄새도 나지 않는다고 한다. 우리 나라에서는 이것을 침출수라 하여 처리해야 할 대상으로 처리에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 향후 이에 대한 안전성, 비효성 등을 연구하여 처리와 재활용을 검토할 필요가 있다.

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