① 암모니아 무배출 심층시비법

심경과 동시에 시비로 암모니아 배출 100% 억제
비료 투입 줄이고 양분흡수율 높아 경영비 절감 

화학비료가 경종분야 암모니아 주배출원
환경부의 대기오염물질 배출량 통계(2019)에 따르면, 농축산분야의 연간 암모니아 배출량은 31만6299톤으로 이중 79.8%(25만2444톤)가 농업부문에서 배출된다고 한다. 농업부문 암모니아 배출량 중 92.6%는 축산 등에서 배출되고, 7.4%(1만8799톤)가 화학비료를 사용하는 농경지에서 배출된다. 

“암모니아는 초미세먼지의 형성을 촉진한다고 알려져 있는 대기오염물질이며, 미세먼지는 단기 체류 기후변화의 원인물질이어서 암모니아 저감기술 개발이 시급한 상황입니다.” 

2019~2021년 3년간 농경지에서의 암모니아 배출량 저감을 위한 심층시비 기술 연구과제를 수행해 현재 영농현장에서 효과를 검증하고 있는 농촌진흥청 국립농업과학원 기후변화평가과 홍성창 연구사는 연구 추진 배경을 이렇게 설명했다.

“농경지에서 발생하는 암모니아는 주로 질소비료 사용에 의해 배출됩니다. 우리나라 요소비료의 암모니아 배출계수는 141.5㎏·NH3/N 톤으로, 농경지에 살포한 질소비료의 12~18%, 많게는 40%가 암모니아 기체로 배출되고 작물 흡수율은 낮은 문제점이 있습니다. 즉, 암모니아 기체의 배출은 최근 가격이 급등한 요소 등 질소질 비료의 손실을 초래하고 있는 상황입니다.”

심층시비, 질소질 비료의 공기 차단효과
이처럼 관행시비에 따른 질소질 비료 과다 시비와 이로 인한 암모니아 배출은 농가 경영비 부담과 대기오염 등 악영향을 미치고 있으며, 이를 개선하기 위한 연구가 절실한 상황이었다.

“토양표면에 살포된 질소비료의 암모니아 배출은 주로 토양의 pH, 온도, 토양수분 함량에 따라 영향을 받는다고 알려져 있습니다. 이와 달리 제가 연구개발한 심층시비(깊이거름주기) 기술은 세계 최초로 논·밭에 살포하는 질소비료에서 대기 중으로 배출되는 암모니아 기체를 100% 억제하는 기술입니다. 

심층시비에 의해 암모니아 배출이 없는 것은 공기와의 접촉 차단과 기체화 작용이 일어날 물리적 공간을 없애는 효과에 의한 것으로 추정됩니다. 공기가 없는 혐기상태인 논토양에서는 10㎝, 공기가 있는 산화상태인 밭토양에서는 15㎝ 이하의 깊이에서 암모니아 배출이 없는 것으로 보아 질소질 비료가 공기와 접촉이 차단된 것이 가장 크게 작용한 것으로 판단되며, 앞으로 상세한 추가 연구가 필요합니다.”

홍 연구사는 기본적으로 질소를 함유한 비료에서 암모니아 기체가 배출되는 과정은 유사할 것으로 예상한다며, 향후 복합비료나 완효성비료 등 다양한 질소질 비료의 심층시비에 의한 암모니아 배출량 저감효과도 추가로 연구할 계획이라고 밝히고 있다.

농가보급 확산 위한 정책지원 뒤따라야
심층시비 기술의 실용화를 위해서는 이에 적당한 시비기 개발도 뒤따라야 하는데, 홍성창 연구사는 심경쟁기를 이용한 심층시비장치 개발로 이를 해결했다.

“개발된 심층시비장치를 통해 논·밭에서 쟁기작업과 동시에 비료를 주입할 수 있습니다. 올해 농가 실험포장에서의 적용실험에서도 이를 확인했습니다. 이 장치는 작물이 재배되는 작토층인 토양 속 깊이 25~30㎝에 시비하는 장치인데, 영농현장에서 쓰이는 심경쟁기를 이용하면 전국의 논과 밭에서 사용하는데 문제가 없을 것으로 판단합니다.

게다가 개발된 심층시비장치는 논·밭에서 심경쟁기 작업과 동시에 비료를 주입할 수 있어서, 현재 영농현장에서 사용 중인 트랙터 부착 비료살포기를 이용한 비료살포 과정이 생략돼 시간과 노동력을 절감할 수 있는 이점도 있습니다.

심층시비를 하면 질소질 비료에 의한 암모니아 기체 배출을 줄여 맑은 대기환경을 유지에 도움이 되고, 농작물의 비료 흡수율을 높여 비료 손실이 줄어듦에 따라 비료 구입비용이 절감되는 동시에 작황까지 좋아지는 효과가 있습니다.”

홍 연구사는 농경지에 살포하는 질소질 비료의 심층시비장치에 대해 특허를 출원한 상태다. 또한, 농가활용을 위한 정책적 지원을 위해 지금까지의 연구결과를 바탕으로 농림축산식품부, 환경부 등 관련 부처에 심층시비장치 보급 지원을 위한 정책자료를 제출할 계획이다. 

“심층시비는 비료로 준 양분의 흡수율을 높여 비료 사용량을 크게 줄일 수 있을 것으로 예상돼 질소비료 사용량 절감기술을 추가적으로 개발할 계획입니다. 내년부터는 현장 실증연구 등을 통해 농업현장에 심층시비 기술이 빠른 시일 내에 보급될 수 있도록 노력하겠습니다.”

국제 원자재가 상승으로 농자재 가격이 크게 올라 농가에 부담이 가중되는 상황에서 심층시비 기술은 질소질 비료 사용을 줄여 농가의 경영비와 노동력 절감, 특히 암모니아 배출 억제를 통한 환경보전에도 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다.