OECD 회원국 중 가장 높은 수준의 양분과다 사용국(질소성분 기준)으로 분류되고 있는 우리나라의 양분관리를 위해 양분의 유입과 유출의 차이 분석을 통한 양분총량제도 도입을 제시하는 보고서가 나왔다.

윤영만 한경대 교수는 환경부의 연구용역과제로 진행한 ‘양분수지 분석을 통한 양분총량제도 도입 방안’에서 “양분수지 분석을 통해 양분부하 증가에 따른 환경영향을 평가해 합리적인 양분총량제도 도입이 가능하다”고 밝혔다. 

윤 교수는 양분부하분석과 비교해 양분수지분석의 개념과 특징 등을 정리했다. 양분부하분석(이하 부하분석)이 농경지 비료성분 요구량에 대한 비료성분 부하도를 분석하는 것이라면, 양분수지분석(이하 수지분석)은 농경지 투입양분과 유출양분의 차이(잉여, 부족)를 분석하는 것이다.[도표1]

또한 수지분석은 과학적인 원리에 기초한 토지, 토양, 농장 기준의 평가자료로 수지증감과 환경영향 간의 관계 규명이 가능하다. 또 농경지, 지역, 국가 경계를 기준으로 경계로 유입되는 비료성분과 유출되는 비료성분의 수지분석을 산출기준으로 한다.

화학비료, 가축분뇨(퇴·액비) 등 비료성분 시비량은 물론 대기, 용수, 생물학적 질소고정 등의 비료성분 유입량을 유입자료로 삼고, 식용작물, 사료작물 생산, 대기휘산 및 탈질 등을 통한 대기유출, 지하침출, 유거 등을 통한 수계 유출 등을 유출자료로 삼는다. 이를 통해 농경지, 지역, 국가 경계를 기준으로 한 비료성분의 수지(Balance)를 도출하는 것이다.

그러므로 분석모델이 간단하고 경계 내 투입 비료성분의 부하관리에 용이한 부하분석과 달리 분석모델은 복잡하지만 경계 내 토양, 환경 등 농업환경 여건에 따른 다양성의 고려가 가능하고 비료성분의 다양한 물리, 화학, 생물학적 변환 및 전이과정의 고려가 가능한 것이 장점이다.

그러나 다양한 환경 영향인자를 고려해야 하고 비료성분의 수지관리를 위해 별도의 부하지표를 설정해야 하는 등 분석모델이 복잡한 것이 단점이다.[도표2]

윤 교수는 보고서에서 ‘가축분뇨 퇴액비 양분 부하 계수’, ‘작물잔사 발생 계수’, ‘시설채소 비료성분 부하 계수’ 등 양분수지 분석의 조정계수를 소개했다.

양분수지 분석에서는 강원, 경기, 충북, 충남, 전북, 전남, 경북, 경남, 제주 등 9개 도단위 질소부하(유입량/요구량)와 질소수지(유입-유출)를 조사했다.

각도의 질소수지 분석을 위해서는 질소 유입 요인인 가축분뇨, 화학비료, 유기질비료, 질소고정, 대기강하물 등으로 인한 각각의 질소 유입량과 함께 작물생산, 작물부산물, 대기유출 등 질소 유출 요인 각각의 질소 유출량을 파악해 양분수지를 도출해냈다.

또한 2015년 한국농촌경제연구원의 ‘양분총량제 도입방안 연구’에서 제시한 도별 농경지 질소·인 양분초과량과 양분초과율(농경지 양분요구량 대비 초과양분의 비율)과 이번 연구용역 결과를 비교했다.

이번 연구에서 윤 교수는 도별 농경지 양분요구량 대비 농경지 양분투입량의 비율을 양분부하로 제시한 것과 별도로, 유입량과 유출량 분석에 따른 양분수지(잉여 또는 부족)로서 침출 및 유거에 의한 수계 양분 유출잠재량으로서의 양분수지를 도출했다.[도표3]

제도·구조·관리적 양분삭감수단 제시
이번 연구가 양분총량제 시범사업을 위한 사전준비의 의미도 컸던 만큼 윤 교수는 관련 시범사업의 내용을 상세히 제안했다.

윤 교수는 전국 시군 단위 양분수지 분석 및 양분수지 영향인자 요인 분석을 통해 양분수지 지역분포 및 요인별 영향력을 고려한 양분수지 관리지표를 설정해야 한다고 주장했다. ‘전국 지역단위 양분수지 분포 수준 분석’과 ‘가축분뇨, 화학비료 등 양분투입원에 따른 양분수지 영향력 분석’, ‘양분유출 요인별 양분수지 영향력 분석’ 등을 제시했다.

시범사업 지역내 세부 양분수지 분석(읍면단위)은 ‘축종별 가축분뇨 자원화 경로 조사’와 ‘가축분 자원화 경로별 양분수지 영향인자 분석’을 제안했다.

또한 양분과다를 벗어나기 위한 양분 삭감계획 수립을 위해 양분 삭감효율 증대를 위한 삭감기술별 최적 삭감 경로를 제시해야 한다고 밝혔다.

특히 가축분뇨 유래 양분의 관리적 수단(BMP)에 의한 양분삭감 방안으로 자원화 경로 합리화, 가축분뇨 관리 매뉴얼 도출, 가축분뇨 처리(자원화) 등 경로단계별 환경오염 영향력 분석 등을 제시했다.

또한 단계별 제도 도입의 1단계로 지역단위 가축분뇨 양분총량관리제도 방안 마련과 2단계 확대방안을 제안했으며, 양분총량제도 도입에 따른 환경오염 저감 효과로 사회·경제·공익적 편익도 강조돼야 한다고 밝혔다. 또한 부과금, 부담금 제도 도입 방안의 검토와 수질오염총량관리제도 연계 방안, 농촌 환경 및 경관관리와 연계하는 정책 방안, 가축분뇨은행제도 등 국외사례 검토를 통한 제도 관리방안 마련도 필요하다고 말했다.

윤 교수는 제도·구조·관리적 양분삭감수단을 제시했다. 가축분뇨은행제도는 가축분뇨 고부하지역에서 저부하지역으로의 이동을 통한 고 집적 문제를 해결하기 위한 수단이다, 구조적 수단으로는 가축분뇨의 정화처리시설을 통한 수계 배출, 고체연료화시설을 통한 연소·대기 배출, 질소·인 회수시설을 통해 타산업 이용 등을 제안했다.

관리적 수단으로서는 과도한 양분 투입 및 유출을 억제하기 위한 가축사료급여관리, 경작시기 최적화, 최소경운법, 무경운재배, 등고선재배 등의 관리적 억제를 통해 가축분뇨·화학비료·유기질비료의 관리적 억제가 가능하다.

또한 양분유출 억제를 위한 계단식경지의 정리(경사도 경감), 배수로와 우회로 설치, 초생수로 및 초생대 설치, 토사유출저감 침사지 설치 등의 구조적 억제 방안를 제시했다. 

윤 교수는 가축분뇨 발생 감소 시나리오에 따라 가축분뇨 유입을 20% 줄였을 때 현수준인 질소 159kg-N/ha, 인 38kg-P/ha에서 각각 143kg-N/ha, 33kg-P/ha로 삭감할 수 있다고 추산했다.

화학비료 발생 감소 시나리오에서도 화학비료 유입을 20% 줄였을 때 134kg-N/ha, 33kg-P/ha로 삭감된다고 추산했다.

또한 100톤/일 규모의 가축분뇨 정화처리시설을 전국적으로 160개 세우거나 고체연료화시설을 110개 세웠을 때 20%의 질소를 삭감할 수 있는 것으로 제시했으며, 인 20%를 삭감하기 위해서는 349개의 정화처리시설이 필요하다고 추산했다.[도표4]

1단계 지역단위 가축분뇨 양분총량관리부터
윤 교수는 양분총량관리제도는 수계 유출 농경지 비점오염원(질소, 인) 관리가 목적이라는 점을 분명히 했다. 한편 이번 연구에서 지역단위 양분수지 분석의 한계도 밝혔다. 지역단위(시/군) 농업환경 특성(기후, 농지이용, 비료사용량, 농업 집약도, 친환경농업 실적)을 반영하는 양분수지를 산출해야 하는데 미비점이 많다는 것이다.

연도별 양분 유출 특성을 보면 기후영향이 큰데 농업기후 자료가 반영되지 못했고 농지이용, 작물 성상분석, 가축분뇨 퇴액비·유기질비료·화학비료 이용통계, 녹비작물 재배 통계 등도 명확성을 확보하지 못했다는 것이다.

양분유출에 영향을 주는 토양인자에 대한 고려도 어려웠다. 가축분뇨, 유기질비료, 화학비료 등 비료성분 투입원별 환경부하영향 파악과 농경지(토양)에 잔존하는 비료성분의 수지평가, 침출 및 유거수에 의한 유출량 평가와 대기 휘산과 탈질되는 질소량 평가 등 환경영향 분석도 강조했다.

양분 유입원별 제도적 과제로서 양분 투입원의 삭감계획 수립 방안도 검토했다. 가축분뇨는 환경부 관리대상 양분 투입원으로서 중장기 양분삭감 사업계획의 수립을 통해 년도별 삭감목표를 정립하고 정화처리 및 고체연료 제조시설의 설치 확대 등을 제안했다.

화학비료(무기질비료)는 농림축산식품부가 관리하고 있으므로 삭감계획 수립 관련 부처간 협의가 필요하며 투입량 감축과 농경지 유출 저감을 중장기적으로 모색했다.

유기질비료 또한 농식품부와의 협의가 필요하며 우선적으로 부실한 관리 통계의 체제를 구축하는 것이 시급하며 부처간 협의를 통해 중장기 양분삭감 방안이 필요하다고 밝혔다.

산업계의 대응방안도 제시했다. 우선 양분총량제에 대응하는 친환경 무기질비료 지원 제도를 강조했다. 양분이용률을 증대시키는 친환경 제형 제품에 대한 정부지원 방안 등이며 유무기액비(가축분뇨액비와 무기질비료를 혼합하는 제형), 농약혼합비료 제도화도 거론했다.

비료 수출 및 대북 지원 등 국외 판로 다각화와 국내 작물별 맞춤비료 다품목화(시설채소, 특용작물), 수입비료 대체 등도 강조했다.

관련 R&D도 중요하다고 밝혔다. 완효성비료와 속효성비료 등 친환경 제형, 유무기액비 등 새로운 비료 품목과 비료농약 혼합제품 등이다.

이은원 l wons@newsfm.kr