암모니아(NH3)는 국가관리 9대 오염물질 중 하나로 초미세먼지(PM2.5) 형성을 촉매하며, 미세먼지는 단기체류 기후변화를 유발하는 물질이다.

2019년 환경부 기준에 따르면 국내 암모니아 연간 배출량은 31만6,299톤이며, 이중 5.95%에 해당하는 1만8,799톤이 비료사용 농경지에서 발생한다. 특히 농경지에 살포되는 질소비료의 12~18%가 암모니아로 배출되며, 이로 인한 환경오염뿐만 아니라 농작물의 질소비료 흡수 효율도 낮아져 농업인에게 경제적 손실을 주고 있다.

농촌진흥청 국립농업과학원 기후변화평가과는 지난 9월 7일 경기도 화성시농업기술센터 및 인근 실증연구 포장에서 심층시비를 통한 농경지(논) 암모니아 저감 현장실증연구 결과 현장 평가회를 개최했다. 이날 평가회에는 농촌진흥청 국립농업과학원, 경기도농업기술원, 화성시농업기술센터 관계자 및 농업인 등 50여명이 참석한 가운데 진행됐다.

평가회 진행은 현장 실증연구 포장을 방문하기에 앞서 화성시농업기술센터 2층 회의실에서 심층시비 기술의 원리 및 현장 적용에 따른 암모니아 저감, 수확량 증가, 질소비료 사용 절감 효과 등에 대한 설명과 함께 특허기술인 신개발 심층시비장치에 대해 소개했다.

기후변화평가과 홍성창 박사는 “현재 영농현장 에서는 비료를 토양표면에 살포 후 로터리 작업 등을 통해 혼합해 주는 방식을 사용하고 있다”며 “관행 방식으로 살포된 질소비료 중 12~18%가 암모니아로 배출되어 농작물의 질소 흡수 효율이 낮아지는 문제점을 가지고 있다”고 설명했다.

이어 “반면에 토양 속 25~30센티미터(cm) 깊이로 심층시비할 경우 암모니아 배출을 억제하고 농작물의 질소 흡수율을 높일 수 있다”며 “또한, 심층시비를 통해 질소비료의 사용량을 21~25% 절감하면서 수확량 또한 증가되는 결과를 얻었다”고 강조했다.

전층시비(Whole Layer Fertilization) 이론에 의하면 산소가 희박하거나 없는 논 토양의 환원층에 질소비료를 주입하면 산화작용에 의한 질산화(Nitrification)를 방지하고 탈질작용 (Denitrification)을 억제해 질소성 기체인 산화질소(NO), 아산화질소(N2O), 질소(N2)의 배출을 줄인다.
전층시비는 환원층에만 질소비료를 주입할 수 없으므로 위층인 산화층에 비료를 살포하고 로터리작업 등으로 하층인 환원층까지 질소 비료가 섞여 들어가도록 하는 시비 방법이다. 하지만 이 방법은 산화층에도 비료가 섞여 있기 때문에 암모니아 배출 및 질소성분의 손실이 발생된다.

홍성창 박사는 지난 2021년부터 벼를 이용한 유리온실내 포트실험과 논 시험포장에서 심층시비에 따른 암모니아 가스 배출 억제 및 질소비료 사용량 절감에 대한 벼 재배실험을 수행하고 있다. 특히 논 시험포장 연구는 올해가 2년차로 2024년도 시범사업 추진을 목표로 하고 있다.

현장 실증연구에 포장(논)을 제공한 경기도 화성시 쌀연구회 오두영 농부는 ”지난해에 이어 올해로 2년째 실증연구에 참여하고 있다“며 ”심층시비 결과 관행시비한 논과 비교할 때 도복피해가 없고 수확량이 증대 됐다“고 설명했다. 이어 ”다만, 초기생육이 2~3주 지연되면서 이삭수는 다소 감소하는 모습을 보였지만, 후기생육 향상으로 이삭당 낱알수가 증가해 결과적으로 수확량은 관행 대비 증대했다“고 덧붙였다.
실증연구 포장 현장평가 후 향후 현장 활용 및 시범보급을 위한 참석자들의 다양한 의견 청취 및 논의가 이루어졌다.

국립농업과학원 홍성진 농업환경부장은 “농가 기술보급을 위해서는 단순히 암모니아 저감을 통한 환경오염 예방에 대한 연구뿐만 아니라 토성(토양특성) 및 재배품종 등에 따른 심층시비의 효과에 대한 연구가 반드시 진행되어야 한다”며 “심층시비에 대한 연구는 기후변화평가과만 수행하는 것이 아니라 토양, 작물, 비료 등 관련 연구기관들이 전문성을 갖고 협업하는 것이 매우 중요하다”고 말했다.

이어 “이 자리를 빌려 농촌진흥청 산하 연구기관뿐만 아니라 도농업기술원과 시군농업기술센터 등 관련 부서들의 관심과 적극적인 참여를 부탁드린다”고 덧붙였다.