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농업뉴스

농업분야 미세먼지 절감 위한 조사 및 연구 착수

암모니아의 정확한 배출량 산정 위한
분야별 배출계수(emission factor) 개발해야

이상기후 등 기후변화에 따른 농산업의 분야의 기술개발 등 후속조치에 대한 요구도가 날로 커가고 있다. 본지는 창간 10주년을 맞아 지난해 5월 15일 더불어민주당 위성곤 의원 및 전국작물보호제유통협회와 공동으로 「기후변화와 농산업 발전방향」을 주제로 토론회를 개최했었다.
당시 참석자들은 기후변화에 따른 돌발병해충 피해의 증가와 온도 상승에 따른 과수 주산지의 개념이 불명확해지고 재배지의 이동이 발생하는 등 농업분야의 급격한 변화를 우려했다. 본지는 앞으로 농촌진흥청 국립농업과학원 기후변화생태과(과장 장은숙)의 연구 및 조사자료 등에 대한 특별기고를 연재함으로써 국내농업분야의 기후변화 관련 정보들을 독자들과 공유하고자 한다. <편집자 주>



가축사육 및 분뇨처리
비료사용 등에서 발생하는 암모니아
미세먼지 유발


2차 생성 미세먼지가 전체의 72% 차지
최근 미세먼지의 빈번한 발생으로 건강에 미치는 악영향에 대한 염려가 매우 크고, 일상생활에 다양한 지장을 초래하여 미세먼지 저감에 대한 국민적 관심도가 매우 높아지고 있다.
국민건강을 위협하는 먼지는 10㎛ 이하의 미세먼지(PM10)와 2.5㎛ 이하의 초미세먼지(PM2.5)로 구분한다.
미세먼지의 발생은 발생원으로 부터 고체상의 미세먼지형태로 배출되는 1차적 발생과 발생원에서 가스상의 물질로 배출되어 대기 중 물질과 화학적 반응으로 미세먼지가 되는 2차적 발생으로 구분한다. 2차적 발생은 화석연료의 연소 과정에서 배출되는 아황산가스가 대기 중 수증기, 암모니아 등과 결합하거나, 자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물이 대기 중의 수증기, 오존, 암모니아 등과 결합하는 화학반응을 통해 미세먼지가 생성되는 것을 의미한다.


최근 환경부의 「미세먼지 관리 종합대책(2017)」에서 2차 생성 미세먼지가 전체 미세먼지의 72% 정도를 차지(전국 기준)한다고 했다.
특히, 농업부문의 가축사육 및 분뇨처리, 비료사용과 생산공정시설 등에서 주로 발생하는 암모니아(NH3)는 대기 중의 황산화물, 질소산화물 등과 반응하여 황산암모늄과, 질산암모늄 등의 초미세먼지를 생성한다.
수도권에서 측정된 미세먼지의 구성성분 중 황산암모늄과 질산암모늄이 전체 미세먼지 농도의 25.9∼35.2 %를 차지(환경부, 2007)하고 있어 암모니아가 미세먼지 농도에 큰 영향을 주고 있는 것으로 추정된다.


국내농업부문, 전체 암모니아 배출량의 78% 차지
유럽(EU) 94%, 미국 86%, 중국 82%

환경부에서 작성한 주요 대기오염물질의 배출량 추이를 보면 2013년 이후 황산화물과 미세먼지는 감소하는 추세이나 암모니아는 증감을 반복하며 증가하고 있다. 질소산화물 배출량은 2009년 이후 꾸준한 증가 추세이다.
연도별 암모니아 배출량 추이를 보면 2001년 231천톤, 2014년 292천톤이었고 질소산화물 배출량 추이는 2009년 1,014천톤, 2014년 1,135천톤이었다.


국내 암모니아 주요 배출원으로는 농업이 78%, 생산공정이 13%, 기타 면오염원이 4%, 도로이동 오염원이 3.5%로 조사되었으며, 특히 농업부문과 생산공정시설의 배출량이 전체 배출량의 약 90% 로 그중에서도 농업 부문에서의 배출량이 가장 많았다(환경부, 2014). 유럽(EU)은 농업부문이 배출량의 약 94% (Eurostat, 2015)로 가장 많은 비중을 차지하고 있으며, 미국의 암모니아 배출현황을 보면 농업부문의 배출량이 86% (EPA, 2016)를, 중국은 농업부문이 82% (Shui-Ping Wu 등, 2017)를 차지한다.


농업분야 미세먼지 연구 필요
축산, 경종 등 각 분야별 배출계수 개발

비료시용에 의한 질소 사용의 증가는 지난 50년 동안의 농업생산을 크게 증가시켰고 환경에 과잉의 질소투입을 야기했다고 할 수 있다. 특히 이것은 주로 대기로의 암모니아 배출을 통해 이루어졌다.
농경지로 부터 비점오염원 발생 저감을 위해서는 물을 통한 질소 손실뿐 아니라 대기질 향상을 위해 공기로의 손실을 줄여야 한다.


농업 영역에서 질소 이용효율을 향상시키는 것은 대기질 개선에 도움을 주고 온실가스 배출을 줄이고 경영비 절감 효과가 있다. 우리나라는 환경부에서 국가대기오염물질 배출량 통계를 작성하는데, 농업부문은 가축사육두수와 축산시설물 통계를 바탕으로 암모니아 배출량을 산정해 왔다. 그러나 농업분야는 경계가 매우 넓고 다양한 생물을 포함하는 복잡한 시스템이다. 농업분야에서 발생하는 암모니아의 정확한 배출량을 산정하기 위해서는 농업분야에서도 축산, 경종 등 각 분야별 배출계수(emission factor)를 개발해야 한다.


축산분야는 가축의 종류에 따라 한우, 비육우, 젖소, 돼지, 닭, 오리 등으로 세분화 하여 정확한 축종별 배출계수(가축 사육두수당 NH3 배출량)를 산정할 필요가 있고, 경종분야(농경지)도 논, 밭, 시설재배지, 과수원 등 재배형태별로 세분화하여 작목별 배출계수(재배면적당 NH3배출량)를 개발해야 한다.
이렇게 농업분야의 세부분야별로 정확도 높은 배출계수(단위당 배출량)가 산출되어야 농업분야 암모니아 배출 인벤토리(세부 배출량 보고서)의 구축이 가능하다.


농업 건전성 및 지속가능성 위한
농진청의 미세먼지 연구현황

지금까지 알아본 바와 같이 미세먼지에 대한 국민적 관심이 커지고 농업분야와 연관성이 점차 밝혀지면서 농업의 특수성을 반영한 독자적인 농업분야의 연구 필요성이 대두됐다.
이에 따라 농촌진흥청 국립농업과학원에서는 2018년부터 연구과제를 기획하여 농업분야 미세먼지 연구를 올해 착수했다.


농촌진흥청은 지난 2월14일 농업분야 미세먼지 저감 연구현황을 공유하고, 연구성과를 높이기 위한 ‘농업분야 미세먼지 저감 연구성과 제고를 위한 워크숍’을 개최했다.
이날 워크숍에는 농촌진흥청과 지방농촌진흥기관, 대학 등 관계자 100여 명이 참석하여 발생실태조사 관련 5과제, 영향평가 관련 3과제, 저감기술개발 2과제 등 10개 연구과제에 대한 내용을 발표하고 공유했다.
연구과제를 분야별로 나누어 보면 ▲발생실태 조사 분야는 농업·농촌 미세먼지 발생원, 발생량, 발생기작 구명 등 5과제 ▲영향평가 분야는 미세먼지에 의한 농축산물 생산성, 농작업자·농산물 안전성 평가 등 3과제 ▲저감기술 개발 분야는 농축산물 생산과 가축분뇨 퇴비화 과정의 저감기술 개발 등 2과제이다.


기후변화생태과 장은숙 과장은 “본 과제들이 성공적으로 수행된다면 암모니아 발생을 줄일 수 있는 축산분야 축분처리 및 관리기술과 농경지의 발생 저감기술 개발을 위한 기초 자료들이 제공되어 미세먼지 발생을 줄이는데 농업분야도 크게 기여할 수 있을 것”이라며, “또한 이를 통해 농업의 건전성을 유지하고 지속가능성을 강화하는 계기가 될 것으로 예상한다”고 말했다. 


국립농업과학원 기후변화생태과 장은숙 과장
/ 기후변화생태과 홍성창 연구사.

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