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<논단>저탄소 시대 대안 ‘축분 바이오차’

  • 등록 2023.03.02 12:38:36

[축산신문]


김남천 연구소장(㈜원천환경기술)

전 을지대학교 환경공학과 교수


폭우, 가뭄, 혹한, 혹서 등 기상변화의 원인은 매우 다양하지만, 크게 자연적인 요인과 인위적인 요인으로 구분할 수 있다. 자연적인 요인으로는 대규모 화산활동, 성층권의 에어로졸 증가, 긴 주기의 태양활동의 변화 등 자연적인 원인뿐만 아니라 산업혁명 이후 화석원료와 밀집 가축사육 등 온실가스 배출이 많아 지면서 인위적인 이산화탄소 등 온실가스 농도 증가와 에어로졸 농도 변화 등 원인이 있다.

기상변화는 축산에서 직접적으로 미치는 영향보다는 사료작물 및 초지에 대한 영향으로 인해 인류의 먹거리인 유제품, 육제품, 피혁, 양모 등 축산물 생산에 미치는 간접적 영향이 더욱 크다. 기후변화의 주된 직접적 요인은 초지와 사료작물 재배지에서 겪는 온도 상승과 강수량 감소에 따른 피해이다. 또한 온도 상승은 가축의 사료섭취량과 생산성 감소를 초래한다. 축산의 경우 사료비 상승 및 축사환경조절을 위한 에너지의 사용량이 증가될 수 있다. 교토 의정서 이행에 따른 농업부문 대응전략에 따르면 온실가스 감축을 위해 탄소세를 부과할 경우 우리나라는 화석에너지 의존도가 높은 시설 원예와 축산업은 경영비가 크게 상승할 것이라고 분석하였고 축산은 비육돈 6.7%, 산란계 6.4%, 번식우 6.2%, 젖소 4.0%, 한우 및 육우 3.2%로 경영비 상승이 나타날 것으로 예상하였다.

농림축산식품부는 탄소중립 목표 달성을 위해 ‘2050 농식품 탄소중립 추진전략’을 마련하고 추진하고 있다. 화학비료 감축 등 친환경 농업을 확산하고 유통과정에서도 탄소 발생을 최소화함으로써 2050년까지 2018년대비 온길가스 배출량을 38% 감축할 계획이다.

구체적 이행 방안에 대해 농업을 저탄소 구조로 전환하고 생산·유통·소비과정에서 발생하는 온실가스를 최대한 감축할 계획과 생산·유통시설 에너지 전환으로 화석연료를 절감하고 재생에너지를 확대할 것이 골자이다.

사육환경에서 우선 디지털·네트워크·인공지능(AI)을 활용한 정밀농업 기술을 2050년 전체 농가 60%까지 보급하고 30개 품목 빅데이터를 확보해 생육모델을 개발할 계획이다. 스마트농업 표준모델을·개발·실증하는 등 스마트팜 확산도 추진한다.

축산에서 사육되는 가축분뇨에서 기후변화를 주는 이산화탄소와 메탄 배출량은 생산 시스템과 지역적 특성에 따라 다르며 반추 동물이 발생하는 장내 발효와 배설물에 의한 배출에 가장 많이 기여하는 동물은 육우와 젖소로 전체 가축 배출량의 65 %를 차지한다. 

돼지, 가금류 및 작은 반추 동물이 약 7~10%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 돼지와 닭의 경우 가장 큰 배출원은 사료 생산으로 비료 생산, 기계사용 및 사료 운송을 포함하고 있으며 단위동물인 돼지와 닭의 장 발효는 반추 동물보다 훨씬 낮다. 소화 과정에서 반추가축의 부산물만큼 메탄을 많이 생산하지 않기 때문이다. 

가축 분뇨는 메탄(CH4) 및 아산화질소(N2O), 이산화탄소(CO2)방출과 분뇨의 혐기성 조건에서 분뇨에서 발견되는 유기 물질의 분해는 메탄을 방출하며 저장 탱크에서 발견되는 액체 분뇨는 건조 분뇨보다 메탄을 더 많이 방출하며 분뇨 메탄 배출은 대기 온도, 수분, pH, 저장 시간 및 동물 사료의 함수로 분뇨 분해로 인한 전 세계 메탄 배출량을 연간 1천750만 톤의 CH4로 추정되고 있다. 소의 장내발효 외 돼지 분뇨는 전 세계 분뇨 관련 메탄 배출량의 거의 절반을 차지하고 있다. 

분뇨 저장에서 나오는 N2O 배출량은 환경 조건, 처리 시스템 및 폐기물 관리 기간에 따라 달라지며 분뇨는 건식 폐기물 처리 시스템에서 발생할 가능성이 더 높은 N2O 배출을 방출하기 위해 호기성으로 처리 한 다음 혐기성으로 처리해야하며 최근 바이오차(Biochar)가 가축분뇨 저탄소 대안으로 부상하고 있다. 바이오차란? biomass와 charcoal의 합성어로 Biomass는 화학에너지로 사용이 가능한 식물, 동물, 미생물 등의 모든 유기체 생물체를 의미한다. Charcoal 이란, 생물체를 열(熱)에 의해 분해시켰을 때 생성된 숯과 유사한 고체물질이다.

바이오차는 산소공급이 제한된 조건에서 바이오메스를 열분해(pyrolysis)로 생성된 검은 색상의 순수한 탄소덩어리(또는, 입자)로서 다른 말로 바이오숯이라고도 한다. 열분해 산물인 탄화물, 즉 바이오차는 분해과정에서 마이크로미터(㎛)단위의 미세기공을 무수히 띄며 이로 인해 거대한 표면적을 형성한다. 바이오차가 토양 속에 있을 때 공기순환을 증가시키고 식물의 뿌리가 통과하게 되고 미생물의 서식처를 제공하는 것 외에도 알카리성 pH로 산성토양을 중화시키고 물리적 탄소 흡착, 이온교환, 정전기적 상호반응, 표면착화 및 침전과 같은 작용을 통해 토질을 개량시키는 안정화제로서 적용성이 매우 높은 것으로 알려저 있다. 

분뇨 시비로 인한 아산화질소 토양 배출은 탄소 배출의 가장 큰 원천으로 분뇨를 초지 등 작물 적용하거나 쌓아 퇴적 된 분뇨에서 배출되는 질소와 탄소는 토양 침투, 유기 탄소량, pH, 토양 온도, 강수 및 식물과 작물 흡수율에 따라 달라지고 지구 기후변화 온난화의 주범인 탄소(C)의 발생원으로 주목받고 있다.

지속가능한 축산을 위해 저탄소 녹색기술 활용의 활성화를 위해 힘써야 한다. 경종작물로 논에서 온실가스 감축 잠재량이 가장 큰 물 관리 기술의 현장 활용을 위한 관배수 시스템 개선사업을 비롯해 가축분뇨 에너지사업, 가축분뇨처리 개선사업, 장내발효개선 첨가제 사업 개발에 매진해야 한다.

더불어 이를 한층 활성화시켜 감축된 온실가스를 탄소상품으로 거래하는 사업개발, 저탄소 농축산물 인증제를 통한 저탄소 농법 실천농가와 경영체 대상 탄소상품을 개발·활용하는 기술·정책 개발이 필요하며 금년에 축산물품질평가원 중심으로 저탄소 축산물 인증으로 생산되어 소비자에게 공급 될 예정이다.

축산신문, CHUKSANNEWS


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