Ⅰ. 서 론

국내에서 사육되는 대표적인 가축은 한(육)우, 젖소, 돼 지, 닭이다. 2014년 기준 사육현황을 보면 한(육)우 2,759천 두, 젖소 431천 두, 돼지 10,090천 두, 닭 156,410천 수이다. 이중 한(육)우, 젖소의 경우는 대부분 볏짚, 총체맥류, 이탈리안라이그라스 등 조사료를 기반으로 사육된다. 하지만 최근 옥수수, 대두박 등 농후사료를 기반으로 사육되던 돼지, 닭에게 조사료를 급이 하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 이는 가축의 생산비 가운데 사료비 비중이 매우 크기 때문이다. 배합사료 가격을 보더라도 2005년에는 25 kg 당 7,590원이던 것이 2014년에는 13,033원으로 최근 10년 동안 약 72%가 상승하였다. 따라서 축산농가의 경우 생산비를 줄이는 것이 절체절명의 과제가 되고 있다.

배합사료의 경우 자급률이 23%에 머물고 있고 해가 갈수록 낮아지고 있어 배합사료의 일부를 조사료로 대체하는 방안이 강구되어지고 있다. 논에 벼를 재배하기 전에 보리, 밀 등의 조사료를 재배하려고 하는 정책이 수행되고 있고, 2014년 답리작 조사료 재배면적이 259천 ha에 이르고 있다. 답리작 조사료의 재배면적을 확대하기 위하여 종자비의 30%를 보조지원 하였다 (MAFRA, 2015).

중부지역에서 총체맥류의 예취시기별 생육 및 조사료 수량변화에 관한 연구를 수행한 결과 중부지방에서 사일리지 제조에 알맞은 수분 함량 (60~70%)에 도달하는 시기가 영양보리 5월 25일, 금강밀 5월 25일에서 6월 5일 이라고 하였으며, 생초수량이 최대로 되는 시기는 영양 보리 5월 7일, 금강밀 5월 14일경이라고 하였다. 따라서 보리, 밀 등을 총체사일리지로 조제하기 위해서는 적절한 수분함량을 가지면서 생초수량이 최대로 되는 시점을 파악하여 사일리지를 조제하는 것이 필요할 것으로 판단된다고 하였고 또 한 총체맥류 주요품종의 봄 파종에 따른 생육, 수량 및 사료가치 분석을 한 결과 파종시기에 따라 유의적인 차이가 발생한다고 하였다 (Ju et al., 2009, 2010, 2011).

총체맥류의 파종시기에 따른 사료가치를 분석한 결과 총 체맥류를 봄에 파종하면 가을 파종에 비하여 ADF 함량, NDF 함량 및 조단백질 함량이 증가하는 것으로 나타났으나 가소화건물함량 및 상대사료가치는 낮아졌다고 보고했다 (Ju et al., 2010).

Formic acid 첨가가 보리의 생육단계별 사일리지 품질에 미치는 영향을 분석한 결과 보리의 경우 출수기부터 유숙기에 예취하는 것이 좋으며 formic acid를 첨가하는 경우에는 0.4~0.6%를 첨가함으로서 양질의 사일리지를 생산할 수 있다고 하였다 (Park et al., 1984).

총체맥류의 파종시기, 재배지역에 따른 차이가 있을 수 있지만 답리작으로 재배되는 총체맥류의 수확 시기는 수량과 품질 등을 고려할 때 5월 10일에서 20일 사이가 적당하다고 보고하였다 (Hwang et al., 1985).

총체맥류 사일리지 조제를 위한 최적 수확시기를 구명한 결과 새쌀보리의 경우 출수 후 35일, 금강밀은 출수 후 40일경이 적당하다고 하였다 (Song et al., 2009a,b; 2010).

총체맥류 사일리지를 조제하는 것은 총체맥류가 가진 영양분을 오랜 기간 동안 손실 없이 보존하는 것이 목적이고, 이렇게 하기 위해서는 총체맥류를 수확 후 수분이 60~70% 가량 보유된 상태에서 되도록 빨리 공기와의 접촉을 차단함으로써 혐기발효가 일어날 수 있도록 해야 한다. 이 과정에서 발효를 촉진하고 발효품질을 높이기 위하여 유기산 등을 첨가하기도 한다 (http://www.uwex.edu).

사일리지가 발효되는 과정은 Fig. 1과 같이 크게 4단계로 구분할 수 있으며 1단계는 밀봉된 작물이 호흡하는 단계이며 이 과정은 작물 사이에 존재하는 산소의 함유량에 따라 기간이 달라질 수 있고 작물체 사이의 산소 함유량이 적으면 그 기간을 크게 단축 할 수 있다. 두 번째 단계는 아세트산 생성단계이며, 세 번째 단계는 젖산생성 초기단계, 네 번째 단계는 젖산 생성이 최대치에 도달했다가 안정화되어 저장되는 기간이다. 보통 1단계에서 4단계에 이르는 기간은 약 3~4주 정도 소요된다고 보고되고 있으며, 이 기간이 지나면 잘 발효가 이루어진 사일리지의 경우 pH가 4~5가량 지속적으로 유지된다고 한다. 하지만 이 기간을 단축하는 방법과 관련된 연구결과 사일리지를 조제 할 때 작물을 가능한 짧게 절단하면 이와 같은 기간을 크게 단축시킬 수 있다는 연구결과가 있었다 (http://www. wex.edu).

비육돈, 모돈 등에 분쇄한 이탈리안라이그라스 사일리지를 약 1% 혼합하여 급이해도 증체량의 저하가 발생하지 않았으며 인돌류, 페놀류와 같은 악취를 각각 14%, 44% 줄여 악취 민원 감소에도 효과가 있다고 하였으며, 모돈에 청보리 발효사료를 30% 혼합 급이한 결과 분뇨의 악취 저감과 함께 PSY 1두 증가 효과도 있었다고 보고하였다(http://www.koreapork.or.kr).

또한 사일리지 조제시 조사료를 짧게 절단하여 조제하면 발효시간을 크게는 약 60일 이상 단축시킬 수 있다는 보고가 있다. 이와 같이 발효시간을 단축하면 유해균의 성장을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발효사일리지의 품질도 상대적으로 우수하다고 하였다 (https://www.gov.mb.ca).

본 연구는 우리나라 대표 동계 답리작 조사료 작물인 밀과 보리의 총체사일리지를 돼지와 닭에게 급이 할 수 있는 방안을 모색하기 위하여 수행하였다. 이를 위하여 총체 맥류를 돼지와 닭이 섭취가능하게 분쇄할 수 있는 분쇄장치를 개발하였으며, 분쇄장치를 이용하여 분쇄한 총체맥류 사일리지를 진공 비닐백에 담아 상온에서 보관한 후 품질을 분석 하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 시험재료

Fig. 2는 분쇄 총체맥류사일리지를 조제하기 위하여 사용한 새쌀보리와 금강밀의 수확기의 모습을 나타낸 사진이다. 시험에 사용한 맥류작물은 국립식량과학원 맥류포장에서 재배한 새쌀보리와 금강밀이다. 분쇄 사일리지 조제를 위하여 새쌀보리는 2016년 5월 16일에 예취하였으며, 금강 밀은 2016년 5월 20일에 예취하였다. 예취를 위해 보형행 바인더를 사용하였고, 예취한 새쌀보리와 금강밀은 예건과정을 거치지 않고 바로 줄기, 잎, 알곡 등을 분리하지 않은 원형상태로 분쇄장치에 투입하여 분쇄작업을 수행하였다. 분쇄된 금강밀과 새쌀보리는 곧바로 10 L 용량의 진공비닐 팩에 5 kg씩 담아 밀봉하였다. 유기산이 맥류사일리지의 발효품질에 미치는 영향을 분석하기 위하여 하나의 시료에는 국립농업과학원 농업미생물과에서 선발한 유기산을 지하수에 100배 희석하여 분무기를 이용하여 재료에 고르게 섞이도록 분무한 후 밀봉 하였으며, 또 다른 시료에는 아무 처리 없이 밀봉만 하였다.

2. 총체맥류 분쇄장치

분쇄 총체맥류 사일리지 조제를 위하여 포장에서 수확한 총체맥류를 원물상태로 넣어 짧게 분쇄할 수 있는 분쇄장치를 제작하였다. 분쇄장치는 기존 펠릿조제기의 평판에 뚫린 구멍 직경과 투입부의 각도를 조절하여 개량하였다. Fig. 3은 총체맥류 분쇄에 사용된 분쇄장치를 나타낸 것이다.

분쇄장치는 구멍이 뚫린 평판과 그 위를 회전하면서 누르는 롤러를 조합하여 제작하였다. 총체맥류가 분쇄되는 원리는 총체맥류를 분쇄장치에 투입하면 평판위에 놓이게 되고 평판위에 놓인 총체맥류는 평판 위를 회전하는 롤러에 의해 눌려지면서 으깨어지거나 절단되게 된다. 이러한 상태에 이른 총체맥류는 평판에 뚫린 구멍을 통해 아래쪽으로 배출이 된다.

3. 사일리지 품질분석

분쇄 총체맥류 사일리지의 사료적 가치를 평가하기 위하여 수분 (moisture contents), 조단백질 (crude protein), 조지방(crude fat, ether extract, EE), 조섬유 (crude fiber), 조회분 (crude ash), NDF (neutral detergent fiber), ADF (acid detergent fiber), 리그닌, 셀룰로스, pH, 건물 (dry matter), TDN을 분석하였다.

건물, 조회분, 조섬유, 조지방, 조단백질 함량은 A.O.A.C (1995) 방법에 준하여 분석하였다. NDF, ADF 함량은 Goering과 Van soest (1970) 방법으로 분석하였다. TDN (total digestible nutrient)과 RFV (relative feed value)는 ADF 와 NDF의 건물소화율 및 섭취량과 높은 상관관계를 가진다는 점에 근거하여 TDN(%) = 88.9-(0.79×%ADF), DMD (dry matter digestibility)(%) = 88.9-(%ADF×0.779), DMI (dry matter intake) (%) = 120/%NDF, RFV = %DMD×%DMI/1.29 의 계산식을 이용하여 산출하였다 (Holland et al., 1990).

사일리지의 수분은 마이크로 오븐 건조법을 이용하여 분석하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 총체맥류 수분함량

총체맥류 사일리지를 조제하기 위하여 사용한 새쌀보리의 수분함량은 63% (알곡 55%, 잎과 줄기 71%)이었고, 금강밀은 61% (알곡 60%, 잎과 줄기 62%)로 총체맥류 사일리지 조제에 적합한 60~70%의 수분 범위에 있었다.

2. 총체맥류 분쇄정도

구멍이 뚫린 평판과 누름롤러를 조합하여 제작한 분쇄장치를 통해 분쇄된 총체맥류 사일리지 입자의 크기 분포를 조사하였다. 사일리지 입자 각각의 크기는 버니어캘리퍼스로 가장 긴 쪽 길이를 재었으며, 각각의 분포는 오븐에서 완전히 건조하였을 때의 무게비로 나타내었다. Fig. 4는 총 체맥류를 분쇄 작업하는 광경을 나타낸 것이고, Fig. 5는 분쇄장치를 통해 배출된 분쇄 총체맥류를 나타낸 것이다. Fig. 4와 같이 총체맥류는 절단 등의 전처리 과정 없이 수확된 것을 원형 그대로 투입하여 분쇄하였다.

Table 2는 사일리지의 입자 크기와 각 크기의 분포를 나타낸 것이다. 알곡의 비중이 20%를 차지했으며, 10 mm 이상 4%, 5~10 mm 27%, 5 mm 이하가 49%를 차지하였다. Fig. 6은 분쇄 총체맥류사일리지를 크기별로 분류한 모습을 나타낸 것이고, Fig. 7은 총체맥류를 분쇄한 직후 비닐 백에 담아 밀봉한 후 상온에서 저장중인 분쇄 총체맥류 사일리지를 나타낸 것이다. 총체맥류 분쇄장치의 성능은 시간당 약 1.5톤으로 나타났다.

3. 총체맥류 사일리지의 화학성분 및 사료가치

분쇄 총체맥류 사일리지의 화학적 성분 및 사료가치는 Table 3과 같다. 분쇄 총체맥류 사일리지의 조제는 2016년 5월 16일과 5월 20일에 하였고, 품질분석은 조제 후 약 3 개월이 지난 2016년 8월 25일에 이루어졌다. 분쇄 직후 발 효제를 첨가하지 않은 새쌀보리의 조단백질, 조지방, 조섬 유, 조회분은 각각 2.57%, 1.62%, 9.61%, 2.06%로 나타났고, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스는 각각 18.25%, 10.13%, 1.10%, 9.04%로 나타났으며 TDN, RFV는 각각 80.90%, 412.9%로 나타났다. 분쇄 직후 국립농업과학원 농업미생물 과에서 선발한 발효제를 첨가한 새쌀보리의 조단백질, 조 지방, 조섬유, 조회분은 각각 2.45%, 1.61%, 8.95%, 2.01% 로 나타났고, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스는 각각 16.94%, 9.52%, 1.01%, 8.51%로 나타났으며 TDN, RFV는 각각 81.38%, 447.5%로 나타났다.

또한 분쇄 직후 발효제를 첨가하지 않은 금강밀의 조단 백질, 조지방, 조섬유, 조회분은 각각 2.28%, 1.44%, 10.08%, 1.75%로 나타났고, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스는 각각 18.02%, 10.44%, 1.26%, 9.18%로 나타났으며 TDN, RFV는 각각 80.65%, 416.9%로 나타났다. 분쇄 직후 국립 농업과학원 농업미생물과에서 선발한 발효제를 첨가한 금 강밀의 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분은 각각 2.43%, 1.27%, 10.99%, 1.75%로 나타났고, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스는 각각 19.49%, 11.23%, 1.46%, 9.77%로 나타났으며 TDN, RFV는 각각 80.03%, 382.6%로 나타났다.

따라서 총체맥류 사일리지를 분쇄하여 사일리지를 조제할 때 새쌀보리의 경우는 발효제를 첨가한 것이 상대적 사료가치가 높게 나타났으며, 금강밀의 경우는 발효제를 첨가하지 않은 것이 상대적 사료가치가 높게 나타나 총체맥 류의 품종을 고려하여 발효제를 사용하는 것이 좋을 것으로 판단되었다.

Ⅳ. 요 약

본 연구에서는 주로 한(육)우, 낙농등에서 이용되는 총 체맥류 조사료를 돼지, 닭 등에게까지 확대 이용 가능성을 모색하기 위하여 수행하였다. 이를 위해 총체맥류를 분쇄 할 수 있는 시스템을 개발하였고 분쇄시스템을 통해 분쇄한 총체맥류를 비닐백에 밀봉 저장한 후 사료가치를 분석 하였다. 총체맥류는 Fig. 4에서 보는 바와 같이 수확 직후 줄기, 잎, 곡실 등을 분리하지 않고 원형 그대로 분쇄장치에 투입하였다. 분쇄되어 배출된 총체맥류의 분쇄상태를 분석한 결과 알곡 20%, 10 mm 이상 4%, 5~10 mm 27%, 5 mm 이하 49%로 매우 미세하게 분쇄되는 것으로 나타나 단위동물의 배합사료에 일정비율 혼합하여 급이 하는 것이 가능할 것으로 판단되었다. 분쇄 직후 밀봉하여 상온에서 저장한 총체맥류 사일리지는 약 3개월이 지난 시점에서 품질을 분석하였다. 시험에 사용한 총체맥류는 새쌀보리와 금강밀이다. 분쇄된 총체맥류의 발효를 촉진하기 위하여 하나에는 발효제를 접종하였고 다른 하나는 발효제를 접종 하지 않았다. 발효제를 접종한 분쇄 총체 새쌀보리의 조단 백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.45%, 1.61%, 8.95%, 16.94%, 9.52%, 1.01%, 8.51%로 나타났으며 TDN, RFV는 81.38%, 447.5%로 나타났다. 발효제를 접종하지 않은 총체 새쌀보리의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.57%, 1.62%, 9.61%, 18.25%, 10.13%, 1.10%, 9.04%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.90%, 412.9%로 나타났다. 발효제를 접종한 분쇄 총체 금강밀의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.43%, 1.27%, 10.99%, 19.49%, 11.23%, 1.46%, 9.77%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.03%, 382.6%로 나타났다. 발효제를 접종하지 않은 총체 금강밀의 조단백질, 조지방, 조섬유, NDF, ADF, 리그닌, 셀룰로스 함량은 2.28%, 1.44%, 10.08%, 18.02%, 10.44%, 1.26%, 9.18%로 나타났으며 TDN, RFV는 80.65%, 416.9%로 나타났다. 발효제를 접종한 것과 발효제를 접종하지 않은 분쇄 총체맥류 사일리지의 상대적 사료가치를 평가한 결과 새쌀보리의 경우 발효제를 첨가한 것이 높았으며, 금강밀의 경우 발효제를 첨가하지 않은 것이 높은 것으로 나타났다. 따라서 총체맥류 분쇄 사일리지를 조제할 때 품종에 따라 발효제의 첨가 여부를 결정하는 것이 중요할 것으로 판단되었다. 또한 Ju 등 (2009, 2011)의 TDN과 RFV를 비교 분석한 결과 발효제의 접종 여부와 관계없이 분쇄 총 체맥류 사일리지의 TDN과 RFV가 월등히 높은것으로 나타났다. 따라서 총체맥류 사일리지 조제시 수확→분쇄→밀봉의 과정을 거쳐 사일리지를 조제하는 것이 조사료 이용 효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다.