오인환 명예교수(건국대학교)
통계에 의하면 농가수는 줄어들지만 가축사육 마리수는 정체 내지는 약간 증가하는 것으로 나타나고 있다. 정부는 축산으로 인한 환경오염을 줄이고자 많은 법규정을 제정하였다. 중복으로 규제하는 경우도 발생해 현재 법을 재정비하는 상황이다. 최근 퇴비부숙도 검사의무화로 축산농가에 재정적 부담을 가중시키고 있다. 장기적으로는 정부가 동참의사를 밝힌 2050 세계 탄소중립에도 대비해야 하는 실정이다.
축산에서 발생하는 암모니아는 가축분뇨의 저장과 살포에서 배출이 최소가 되도록 해야 하며, 총 암모니아손실의 30%를 차지하는 축사에서 암모니아 유출을 줄여야 한다. 황화수소와 대부분의 냄새물질은 저장되어 있는 분뇨에서 황을 함유한 아미노산의 혐기분해에서 생성된다. 축사공기로의 흡수는 분뇨의 온도와 특히 pH 값에 의해 영향을 받는다. 나아가 가스 상태로의 변화는 유출되는 표면적에서 공기유속이 영향을 준다. 먼지배출은 일반적으로 분뇨의 액상처리방법이 깔짚방법 보다 적다. 추가적인 주된 먼지근원은 건식사료급여인데, 이것을 액상사료급여장치로 바꾸면 먼지발생을 줄일 수 있다.
지금까지 많은 양의 메탄가스가 축사와 퇴비저장소에서 발생하였다. 가축분뇨의 처리목표로 에너지적 이용은 오염배출 제로축사를 실현하는데 중요하다. 메탄배출 감소에 대해 효과적인데, 축사에서 지연시킨 오염배출이 저장기간 동안에도 억제할 수 있다면 배출저감을 이룰 수 있다. 그러나 규정된 저장기간과 일반적인 저장온도에서는 가능하지 않다. 목적지향의 메탄발효 과정으로 이어진 메탄이용은 배출을 효과적으로 줄일 수 있다. 오염배출 제로축사에 관한 기술을 축사배기정화, 혐기발효, 그리고 유기성 부산물의 이용 측면에서 살펴보고자 한다.
축사배기정화
오염배출 제로축사를 위한 중요한 주춧돌은 배기가스정화인데, 미래에 특히 축산업 밀집지역에서 특별한 의미를 갖는다. 강제환기 축사에서 배기정화장치는 현재의 지식으로는 소규모에서는 바이오필터, 대규모에서는 산성 용액의 배기세척과 연이어 작동하는 바이오필터가 적합하다(참고; 축산신문 2020.9.25. 논단 ‘생물학적 냄새저감 방법’). 이렇게 해서 얻을 수 있는 효과는 배기로부터 암모니아를 제거하며 다시 액비로 이용할 수 있다. 먼지도 배기세척으로 완전하게 배기로부터 분리한다. 먼지제거는 확실하게 세균유출의 감소에도 기여한다. 냄새물질은 연이서 작동하는 바이오필터에 남아 미생물에 의해 분해된다. 배기정화시설을 통한 정화공기는 따듯하고 습기가 포화되어 있으며 가축에 의한 이산화탄소와 소량의 암모니아를 함유하고 있다. 물론 배기정화는 에너지 소비가 크다.
혐기 발효
메탄과 냄새유출을 줄이기 위해 미래에는 대규모 축산농가에서 분뇨를 혐기 발효시켜 에너지로 이용하는 바이오가스시설이 폭넓게 보급되어야 한다. 이것은 주로 국가적인 지원(매전사업)에 근거하며, 농가에는 부수적인 수입원이 된다. 혐기기술은 오염제로축사에 있어서 중요한 부분을 담당한다. 축사로부터 신속하게 분뇨를 배출하고, 목적한 바이오가스를 생산하는 것은 축사와 수개월의 저장에 있어서 메탄유출을 효과적으로 줄인다.
그 외에도 혐기기술은 미생물에 의한 냄새물질의 분해가 이루어지고, 이는 액비를 살포할 때 의미가 있다. 열적 에너지는, 전체에너지생산의 60~70%를 열병합발전기가 차지하며, 그 외 분뇨의 위생처리, 축사의 난방, 그리고 온실에 이용할 수 있다.
유기성 부산물의 에너지적 이용
에너지이용을 위한 재생자원, 즉 유기성 부산물 또는 자원식물의 재배는 오염배출 제로축사로 가는 추가적인 주춧돌이 된다. 현재 70:30의 비율로 가축분뇨 대 유기성 폐자원을 투입하도록 되어 있는데, 이 비율을 최소 50:50으로 높여주어야 한다. 그렇게 하면 가스발생을 2배로 증가시킬 수 있다. 현 상태는 잘 뛰는 달리기선수에게 모래주머니를 달고 뛰라는 것과 같다. 이와 같이 해 기술적으로 오염배출 제로축사가 실현 가능해 진다.
축산업은 농업에서 중요한 산업분야이며 축산물 소비에 있어서 큰 몫을 감당한다. 다른 한편 가축사육은 환경부하와 연결되어 있기 때문에 이에 대한 기술개발이 지속적으로 이루어져야 한다. 오염배출 제로축사로 가기 위해 세 가지의 주된 주춧돌이 필요하다. 배기가스정화방법은 축사에서 발생하는 암모니아, 먼지 그리고 세균유출을 획기적으로 줄이는 대책이다. 혐기기술로 잠재적 에너지를 이용하며, 메탄과 액비이용 시에 발생하는 냄새가 효과적으로 줄어든다. 질소순환으로 화학 질소비료에 대한 소요를 줄일 수 있고 에너지절약에 대한 대책이 된다.
대규모 축사에서 에너지소비를 감당하기 위해 유기성 부산물 또는 자원식물을 에너지적으로 이용해 바이오가스 생산을 증가시키는 것은 경제성을 높이는 이상의 의미를 갖는다. 이상으로 오염배출 제로축사의 실현에 대한 기술적 조건을 살펴보았다. 물론 축산농가가 처한 여건에 따하 조금 달라질 수는 있다. 이러한 개념이 기술의 표준이 되기 위해 미래의 경제적인 상황조건, 추가적인 법 규제, 그리고 소비자의 성향(지불의사 등)에 달려 있다.
축산신문, CHUKSANNEWS
