【붙임】

「한우 퇴비 사용 시 경작지에서 암모니아 배출원 규명 및 저감범 연구」결과 요약

□ 연구개요

○ 연구기관 : 강원대학교(연구책임자 : 박규현 교수)

○ 연구기간 : 2023년 5월 1일 ~ 2024년 1월 31일(9개월)

○ 연구내용

- 경작지에서 암모니아 배출원 및 배출과정 조사

- 요소분해효소 억제제 (NBPT) 및 바이오차 처리에 따른 암모니아 배출 저감 효과

- 암모니아 발생 저감 효과 규명을 위하여 토양으로 부터의 경시적인 가스 발생량 평가

- 암모니아 발생에 미치는 토양 특성 규명

□ 연구 결과

○ 가축분뇨는 처리되어야 할 폐기물인 동시에 활용 가능한 자원이나 가축에서 배출되는 암모니아(NH3)는 아산화질소(N2O)의 간접 배출원이고 2차 미세먼지 (particulate matter; PM) 생성의 전구체로서 전체적인 미세먼지 부하에 기여함

○ 이번 연구를 통하여 경작지에서 발생하는 암모니아 가스의 배출 원인이 가축분뇨 때문인지 혹은 화학비료 중 요소비료 때문인지를 명확하게 밝히고, 암모니아의 가스 배출량을 줄이기 위한 방법으로 요소분해효소 억제제의 효과 여부를 확인하고자 함

<요소분해 기작>

○ 요소의 분해과정을 통해 두 개 분자의 암모니아(NH3)와 한 분자의 카르보닉산(H2CO3)이 생성되므로 이 과정을 요소분해효소(NBPT) 저해제를 첨가하여 암모니아 생성 저감효과를 평가

○ 본 실험의 경우 현장에서 농작물 생육을 위해 표준시비량보다 과비하는 경우를 고려하여 청예옥수수 20kgN의 질소 시용량을 2배 늘려 40kgN 기준으로 요소비료 및 한우 퇴비를 시용하였으며, 요소비료와 퇴비를 혼합하여 처리하는 경우에는 각각 절반의 양을 시용함

○ 요소비료의 단일 시용은 퇴비 단일 시용에 비해서 암모니아 가스 발생량의 유의적 차이가 있었으며, 무려 18배 정도 더 많은 양의 암모니아 가스가 발생하였음

○ 퇴비만 시비를 한 경우, 퇴비+요소 복합 시비보다 암모니아 발생량이 적어 퇴비(한우분)로 인한 냄새 발생 피해가 심각하다는 것에 반증하는 연구 결과를 도출할 수 있었으며, 지나치게 많은 양의 요소비료 또는 퇴비+요소 복합 시비가 악취 민원의 원인이 될 수 있음을 확인할 수 있었음

○ 농가에서는 퇴비 또는 퇴비+요소 복합 시비의 경우 요소분해효소 억제제 (NBPT)를 활용하여 22% 수준 이하로 암모니아의 발생량을 감소시킬 수 있을 것으로 평가됨

○ 요소와 퇴비를 함께 시비할 경우, 요소분해효소 억제제를 처리하면 초기 토양 내 암모니아의 발생을 억제하여 장기간에 걸쳐 질소원을 토양에 저장 및 공급함으로 추가적인 요소비료의 사용을 저감할 수 있어 경제적, 환경적 이점을 가질 수 있음

(source: Asim et al., 2021)

○ 바이오차의 경우 초기에는 저감효과가 있는 것처럼 보였으나, 실험종료일에는 퇴비+요소 처리구보다 오히려 암모니아 발생량이 2.60배 더 많이 발생하는 것으로 보아 요소분해효소 억제제로 적합하지 않다는 것으로 평가됨

○ 향후 퇴비, 요소비료에 요소분해효소 억제제를 처리하였을 때 작물의 생장과 수확량에 대한 추가적인 연구와 그 작물을 사람이나 동물이 먹었을 경우 유해하지 않은지에 대한 연구가 필요함