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[특별기고] 축산환경의 미래, 어떻게 대비할 것인가- 김중곤 국립축산과학원 축산환경과 농업연구사

“가축분뇨 처리 다각화·기술고도화가 핵심”

축산악취 민원 5배 증가 1만5000건···배축기준 지속강화 추세
바이오가스·바이오차 연구필요, 3세대 축산스마트팜 기술개발도

◇ 축산업 발전과 환경문제

농업분야에서 축산업의 위상은 해마다 높아지고 있다. 이는 2021년 기준으로 전체 농림업 생산액 61조3900억원 중 축산업은 24조5750억원으로 약 40%를 차지하고 있으며, 농림업생산액 가운데 축산물이 차지하는 품목이 상위 10대 품목 중 5개 품목(돼지, 한우, 계란, 닭, 우유)을 차지하는 것만 보아도 알 수 있다. 또한 1인당 육류의 소비량이 1980년 11.3 kg에서 2021년 56.1 kg으로 약 5배 증가한 것은 축산업이 국민 식생활에 많은 영향을 미치고 있다는 것을 나타내고 있다.

그러나 축산업의 위상이 커지고 있음에도 불구하고 축산업을 둘러싼 내·외부 여건은 그리 녹록하지만은 않은 것도 현실이다. 축산업의 성장과 함께 가축분뇨와 악취 등 축산환경 악화로 인한 사회적 비용과 민원 증가로 축산업에 대한 부정적 인식이 높아지고 있고 가축분뇨의 살포지 감소 등으로 기존 퇴액비화 정책이 한계에 봉착하고 있다.

 

◇ 가축분뇨의 처리기준 강화

가축의 사육두수는 증가로 인해 가축분뇨 발생량은 매년 꾸준히 증가하고 있다. 2020년 기준으로 가축분뇨 발생량은 5194만톤이며, 이중 돼지 분뇨가 39.2%(2037만톤)으로 가장 많고, 다음으로 한육우 32.2%(1672만톤), 닭 14.4%, 젖소 10.8% 순으로 차지하고 있다(출처: 농식품부, 2021). 국내 가축분뇨의 약 91%는 퇴·액비화와 같은 자원화에 의해 처리되고 있으며, 나머지는 정화처리(8%) 및 기타(1.2%) 방식으로 처리되고 있다.

그러나 탄소중립과 관련해 가축분뇨 처리부문 국가온실가스감축목표 달성에 대한 부담 등은 가축분뇨 처리방법에 대한 다각화 및 개발기술의 효율개선에 대한 노력이 필요한 상황이다. 이를 위해 농식품부는 기존의 가축분뇨 처리방식인 자원화 비율을 일부 축소하고 가축분뇨 에너지화, 정화처리 및 가축분뇨 비농업계 이용을 확대하고자 하는 정책을 추진 중이다.

가축분뇨를 에너지화 하는 기술로는 바이오가스화, 고체연료화, 열분해 기술 등이 있으며, 가장 많이 사용되는 있는 기술은 가축분뇨를 혐기소화 과정을 통해 바이오가스를 생산하는 기술이다. 바이오가스화 기술은 가축분뇨 에너지화 기술 중 산업화에 도달한 기술이지만 관련 산업 확대를 위해 반건식 및 건식혐기소화를 위한 공정개발과 바이오가스 생산효율 향상기술 그리고 바이오가스 고질화 또는 개질을 통한 바이오가스 활용기술 개발이 필요하다. 가축분뇨의 고체연료화는 단시간에 가축분뇨를 연료화 할 수 있는 방법으로 발전소 및 시멘트 소성로 등의 연료로 활용이 가능하며, 농가 및 소형시설에 사용을 위해서는 환경오염 방지를 위한 안전연소 기술 및 보일러 개발에 대한 노력이 필요한 상황이다. 또한 최근 들어 가축분뇨 열분해를 통해 합성가스를 생산해 이용하고, 열분해 부산물로 바이오차를 생산할 수 있는 가축분뇨 열분해 기술이 주목받고 있다. 가축분뇨를 활용한 열분해 기술은 아직 초기연구단계에 있어 많은 연구가 필요한 실정이다.

가축분뇨 정화처리 기준은 향후 지속적으로 강화될 것으로 예상된다. 2019년 총질소 배출기준이 500mg/L에서 250mg/L으로 강화됐고, 2023년부터는 기존 방류수 기준 항목인 화학적산소요구량(CODMn) 대신에 총유기탄소(TOC) 항목이 신설되어 유기물질 관리가 강화 되는 등 가축분뇨 처리와 관련된 법적 관리기준들이 강화되고 있다. 따라서 강화된 관리기준에 부합하는 가축분뇨 정화처리 기술 및 공정개발에 대한 연구가 필요하다.

가축분뇨의 비농업계 활용을 위해 축분 열분해 기술의 부산물인 바이오차에 대한 관심이 높아지고 있으며, 축분 바이오차 이용을 확대하기 위해 바이오차의 생산조건에 대한 바이오차의 안전성 및 축분 바이오차 이용에 따른 토양개선 효과와 작물 생산성 등의 연구가 지속적으로 추진돼야 한다. 또한 가축분뇨를 활용한 다양한 소재나 유용물질 등 비농업계 활용을 위한 신규 활용분야 발굴과 관련 기술개발에 대한 노력이 필요하다.

 

◇ 축산악취 저감 노력

가축분뇨 처리와 더불어 중요한 것이 축산악취를 저감하는 것이다. 실제로 축산악취에 대한 민원은 2014년 2838건에서 2020년 1만4345건으로 약 5배 증가했다. 이에 따라 가축분뇨 처리를 위한 관리기준 강화와 함께 축산악취에 대한 관리도 강화되고 있다.

최근 축산법 시행령 개정으로 축산업 허가를 신규로 받을 경우 악취가 주변으로 퍼지지 않도록 돼지 사육시설을 밀폐형 구조로 설치하도록 했으며, 전체 돼지 사육농장에 액비순환시스템이나 안개분무시설과 같은 악취물질 저감장비를 갖추도록 했다. 또한 돼지 농가는 임시분뇨보관시설에 적체된 분뇨의 높이는 80㎝가 넘지 않도록 관리하고, 연 1회 임시분뇨보관시설 내부를 완전히 비우고 청소해야 하는 등 축사주변 악취를 줄이는 방법들이 담겨 있다.

따라서 의무적으로 축산악취를 저감하기 위한 시설 설치, 올바른 운영 및 관리법들에 대한 농가교육 확대, 악취 저감시설들의 개발 및 기존시설에 대한 보완기술 개발이 필요하다. 축산악취를 관리하기 위해 국립축산과학원에서는 액비순환시스템의 원리, 최적 운전법, 우수 사례 등을 중심으로 농가 교육용 리플릿을 제작해 보급했으며, 바이오커튼의 효능평가 및 효능개선에 관한 연구들을 진행하고 있다. 이와 더불어 악취 측정기술에 대한 연구로 보급형 실시간 축산악취 측정기를 개발해 농가에 보급 중에 있고, 악취의 주요 물질인 인돌류를 측정하기 위한 전자코와 농가악취 관리시스템을 개발 중에 있다.

◇ 축산 스마트팜 기술개발 추진

축산업 종사자의 고령화에 따른 노동인구 감소는 축산업의 유지를 저해하는 또 하나의 요소이다. 따라서 젊은 2세대 축산 경영인의 유입 유도와 점차 커지고 있는 사육규모, 그리고 적절한 가축관리를 통한 질병예방과 생산성 향상을 위해 축산 스마트팜은 과거 경험에 의존해 온 전통적인 축산형태에서 데이터를 기반으로 한 축산업의 미래를 이끌어 갈 수 있는 중요한 축산형태이다.

스마트팜은 네트워크와 자동화 기술을 이용하고, 시간과 공간의 제약 없이 환경과 가축의 상태를 파악해 계량화하는 기술의 집합체이며, 국내 스마트팜 기술은 기술의 적용범위 및 효과에 따라 1세대에서 3세대까지 크게 3단계로 구분될 수 있다. 1세대 스마트팜은 편의성 증진모델로써 환경계측센서, CCTV, 제어장치를 이용해 축사환경을 모니터링하고 제어할 수 있는 환경관리 ICT 장비, 사육단계별로 알맞은 영양소를 공급할 수 있는 사양관리 ICT 장비(자동사료급이기 등)를 통합해 제어할 수 있는 시스템을 구축한 형태이다. 2세대 스마트팜은 지능형 정밀사육관리를 통한 생산성 향상기술로 1세대에서 수집된 데이터를 이용해 가축의 질병을 조기에 진단하고 인공지능을 이용한 빅데이터 분석으로 최적 성장모델을 구축한 형태의 스마트팜 기술을 말한다. 3세대 스마트팜은 축사 열관리 고도화 및 로봇기술을 활용하는 기술로써 최적 환기모델 등을 이용해 축사에너지를 효율적으로 관리하는 열환경 고도관리 기술이 접목되어 있으며, 더 나아가 로봇기술이 융합된 생산성 극대화 및 자동화를 목표로 하는 첨단형 축사를 일컫는다.

현재까지의 스마트팜 기술수준으로는 사람이 장치를 모니터링하고 제어하는 편의성 위주의 1세대 스마트팜 기술이 대부분 적용되고 있으며, 좀 더 효과적인 스마트팜이 되기 위해서는 ICT 장치로부터 수집된 데이터 기반으로 사양관리와 환경관리에 대한 의사결정을 지원해 생산성을 높이고, 더 나아가서는 인공지능이 자동으로 관리하는 2세대 또는 3세대 기술개발 및 보급이 이뤄져야 한다. 이를 위해 국립축산과학원에서는 가축 행동영상 및 발성음 활용 가축상태 모니터링 기술개발, 지능형 환기 능동제어 및 에너지 부하진단 모델개발 등의 연구를 추진하고 있으며, 향후 인공지능과 빅데이터 기반 농업의 디지털 혁신을 유발할 수 있는 연구사업 추진이 필요하다.

 

◇ 지속가능한 축산업의 미래

축산업의 발전을 통해 국민의 식생활이 개선되고 풍요로워졌지만, 축산환경의 여건은 점차 어려워지고 있고, 환경관리에 대한 그간의 소홀함이 이제 축산업을 위협하고 있다. 따라서 다가오는 위협을 극복하기 위해서는 올바른 가축분뇨 처리 및 축산악취 저감을 위한 기술을 개발해 보급하고, 탄소중립 대응을 위한 가축분뇨의 처리 다각화와 스마트팜 기술의 고도화를 통해 지속 가능한 축산을 유지하기 위해 노력해야 한다.

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