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[농축산기계 연구개발동향] 수경재배 폐양액 양분분리 이용기술개발“10a당 800만원 비료 대체효과”

분리여과막(역삼투막) 방식이용 양분과 물로 분리성공
양분은 비료로, 물은 원수로 100% 활용하는 기술확립

이공인 국립농업과학원 농업공학부 연구사

우리농업이 지속성을 유지하면서 경쟁력을 갖추려면 환경과 조화를 이루는 환경 친화적인 농업을 구현해야 하며, 이를 위해 자원을 최대한 절약하고 토양과 수질오염을 최소화하는 등 친환경농업을 통해 안전한 먹거리를 생산 공급할 필요가 있다. 수경재배는 친환경적이면서 신선채소 생산에 큰 몫을 담당하는 분야로서, 재배면적은 2001년 736㏊에서 2014년 2981㏊로 4배 이상 늘었고 갈수록 증가추세를 보일 것으로 전망된다.

◇ 폐양액 재활용의 필요성
수경재배의 양액관리방법은 작물 및 재배시스템의 종류에 따라 다르나 작물이 흡수하고 남은 양액이 양액탱크와 재배 베드사이를 왕복순환되는 순환방식과 양액탱크에서 재배베드로 공급된 후 배출 폐기되는 비순환방식(흘러버림식)으로 나눠진다. 수경재배 농가에서 배출되는 폐양액은 그동안 재사용되지 않고 토양이나 하천에 버려져서 비료의 낭비는 물론 환경오염을 일으킬 우려도 있다. 따라서 재배 도중 또는 재배 후 발생되는 폐양액을 효율적으로 활용할 수 있는 기술개발을 통해 환경오염방지는 물론 비료염 절감을 도모할 필요가 있다. 농촌진흥청에서는 수경재배를 친환경이면서도 경쟁력을 높이기 위한 기술로 정착시키기 위해 지속적인 기술개발을 추진해 왔다.

◇ 폐양액 양분분리장치의 구조 및 특성
이번에 개발된 폐양액 양분분리기술은 분리여과막(역삼투막) 방식을 이용해 살균처리를 거친 폐양액을 양분과 물로 분리하는 구조로, 시간당 900∼1250ℓ를 처리할 수 있으며, 양분 분리율은 99.7%에 달한다. 이 장치를 이용하면 분리된 양분을 고농축의 비료로 만들 수 있으며, 이를 노지재배에 비료로 사용할 경우 비료구입비용 부담을 크게 줄일 수 있다. 농진청 분석결과 이 장치로 폐양액을 재활용하면 연간 10a당 800만원 정도의 비료 대체효과와 22만원의 물 절감효과를 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 처리압력 20㎏f/㎠ 조건에서 토마토 암면재배 폐양액을 처리할 경우 농축횟수는 압력 및 수온변화 등에 영향을 미치지 않는 6회 정도가 적정한 것으로 나타났고, 폐양액의 EC는 초기 대비 4회 농축 시 약 2배, 6회 농축 시 약 3.2배 정도 높아졌으며, pH는 6.8∼7.0 범위에서 유지됐다.

◇ 고추 노지재배 적용효과
상추 수경재배 폐양액을 25배, 50배로 농축해 고추 노지재배에 추비로 이용한 결과, 과실특성은 관행에서 과장 15.2㎝, 과경 2.08㎝, 과육두께 2.18㎜, 생과중 22.7g 이였으며, 농축 25배액과 50배액에서 각각 과장 14.9㎝, 15.9㎝, 과경 2.07㎜, 2.01㎜, 과육두께 2.21㎜, 2.18㎜, 생과중 21.9g, 22.6g으로 큰 차이가 없었다. 고추재배 시 석회성분의 흡수 불량이 원인인 과실의 배꼽썩음과 또는 석회결핍과의 발생은 관행 7.2%에 비해 농축 25배액과 50배액 처리에서 각각 5.3%, 6.3%로 낮았다. 이는 관행의 경우 질소와 칼리 성분만 추비를 하지만 폐양액의 경우 질소, 칼리 이외의 붕소, 석회 등의 미량원소가 포함돼 있기 때문인 것으로 판단된다. 고추의 생과수량은 관행 2662kg/10a에 비해 농축 25배액은 2729kg/10a, 50배액은 2821kg/10a로 각각 3%, 6%정도 높은 경향이었으나, 통계적 유의성은 없었다. 토마토 암면재배 폐양액을 2배, 4배로 농축해 고추 노지재배에 추비로 이용할 경우 초기 석회결핍과의 발생은 관행 6.7%에 비해 2배액은 4.8%, 4배액은 6.1%로 낮아 0.6∼1.9% 줄일 수 있고, 수량은 2∼8% 높게 나타났다.

◇ 폐양액 양분분리기술의 기대효과
이상의 결과로부터 수경재배 시 발생되는 폐양액을 양분분리장치를 이용해 양분은 비료로, 물은 원수로 100% 활용하는 기술을 확립했다. 이를 통해 자원을 절약하고 토양과 수질오염을 최소화하는데 기여할 것으로 생각되며, 이 기술이 농가에 보급되면 우리나라 수경재배기술을 한 단계 높이는 계기가 될 것으로 기대된다.

<표> 상추 수경재배의 농축 양액 처리에 따른 고추의 과실특성 및 수량

농축산기계  alnews@alnews.co.kr

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