투입되는 퇴구비, 무기질 비료, 농자재 (육묘용 플러그판), 에너지 (전기, 화석연료)양은 각각 3.10E+00 kg $kg^{-1}$ soybean, 4.57E-01 kg $kg^{-1}$ soybean, 6.29E-02 kg $kg^{-1}$ soybean, 8.48E-02 kg $kg^{-1}$ soybean이었고, 콩 생산단계에서 발생하는 직접 대기배출물 ($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$)의 배출량은 1.48E-01 kg $kg^{-1}$ soybean였다. LCI 분석 결과 콩 생산체계의 탄소원단위 성적은 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean였고, 온실가스 발생량 비중을 비교하면 $CO_2$가 71%, $CH_4$ 18%, $N_2O$ 11% 이었다. $CO_2$는 비료생산 (약 92%)과 콩생산 (약 7%)에서 주로 발생하였고, $N_2O$의 주요 발생원은 콩 생산 (약 67%)과 비료생산 (약 32%)순이었는데, $CO_2$, $N_2O$의 $CO_2$-eq. 환산 성적은 각각 2.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean과 3.50E-01 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean였다. 전과정 영향평가 수행결과 GWP의 특성화값은 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$였고, 콩 생산과 비료 생산이 주요한 원인이었다.
투입되는 퇴구비, 무기질 비료, 농자재 (육묘용 플러그판), 에너지 (전기, 화석연료)양은 각각 3.10E+00 kg $kg^{-1}$ soybean, 4.57E-01 kg $kg^{-1}$ soybean, 6.29E-02 kg $kg^{-1}$ soybean, 8.48E-02 kg $kg^{-1}$ soybean이었고, 콩 생산단계에서 발생하는 직접 대기배출물 ($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$)의 배출량은 1.48E-01 kg $kg^{-1}$ soybean였다. LCI 분석 결과 콩 생산체계의 탄소원단위 성적은 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean였고, 온실가스 발생량 비중을 비교하면 $CO_2$가 71%, $CH_4$ 18%, $N_2O$ 11% 이었다. $CO_2$는 비료생산 (약 92%)과 콩생산 (약 7%)에서 주로 발생하였고, $N_2O$의 주요 발생원은 콩 생산 (약 67%)과 비료생산 (약 32%)순이었는데, $CO_2$, $N_2O$의 $CO_2$-eq. 환산 성적은 각각 2.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean과 3.50E-01 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean였다. 전과정 영향평가 수행결과 GWP의 특성화값은 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$였고, 콩 생산과 비료 생산이 주요한 원인이었다.
This study was carried out to estimate carbon emission using LCA (Life Cycle Assessment) and to establish LCI (Life Cycle Inventory) database of soybean production system. Based on collecting the data for operating LCI, it was shown that input of organic fertilizer was value of 3.10E+00 kg $kg^...
This study was carried out to estimate carbon emission using LCA (Life Cycle Assessment) and to establish LCI (Life Cycle Inventory) database of soybean production system. Based on collecting the data for operating LCI, it was shown that input of organic fertilizer was value of 3.10E+00 kg $kg^{-1}$ soybean and it of mineral fertilizer was 4.57E-01 kg $kg^{-1}$ soybean for soybean cultivation. It was the highest value among input for soybean production. And direct field emission was 1.48E-01 kg $kg^{-1}$ soybean during soybean cropping. The result of LCI analysis focussed on greenhouse gas (GHG) was showed that carbon footprint was 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean. Especially $CO_2$ for 71% of the GHG emission. Also of the GHG emission $CH_4$, and $N_2O$ were estimated to be 18% and 11%, respectively. It might be due to emit from mainly fertilizer production (92%) and soybean cultivation (7%) for soybean production system. $N_2O$ was emitted from soybean cropping for 67% of the GHG emission. In $CO_2$-eq. value, $CO_2$ and $N_2O$ were 2.36E+00 kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ soybean and 3.50E-01 kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ soybean, respectively. With LCIA (Life Cycle Impact Assessment) for soybean production system, it was observed that the process of fertilizer production might be contributed to approximately 90% of GWP (global warming potential). Characterization value of GWP was 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$.
This study was carried out to estimate carbon emission using LCA (Life Cycle Assessment) and to establish LCI (Life Cycle Inventory) database of soybean production system. Based on collecting the data for operating LCI, it was shown that input of organic fertilizer was value of 3.10E+00 kg $kg^{-1}$ soybean and it of mineral fertilizer was 4.57E-01 kg $kg^{-1}$ soybean for soybean cultivation. It was the highest value among input for soybean production. And direct field emission was 1.48E-01 kg $kg^{-1}$ soybean during soybean cropping. The result of LCI analysis focussed on greenhouse gas (GHG) was showed that carbon footprint was 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean. Especially $CO_2$ for 71% of the GHG emission. Also of the GHG emission $CH_4$, and $N_2O$ were estimated to be 18% and 11%, respectively. It might be due to emit from mainly fertilizer production (92%) and soybean cultivation (7%) for soybean production system. $N_2O$ was emitted from soybean cropping for 67% of the GHG emission. In $CO_2$-eq. value, $CO_2$ and $N_2O$ were 2.36E+00 kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ soybean and 3.50E-01 kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ soybean, respectively. With LCIA (Life Cycle Impact Assessment) for soybean production system, it was observed that the process of fertilizer production might be contributed to approximately 90% of GWP (global warming potential). Characterization value of GWP was 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$.
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문제 정의
본 연구는 우리나라에서 재배되는 주요 식량작물 중 콩의 생산체계에 대한 1차 농산물 및 농자재의 LCI D/B 구축과 탄소원단위 산정 및 전과정 영향평가를 위하여 파종에서 수확까지 1년 1기작을 기준으로 수행되었다.
연구 목적 및 범위 (Goal and Scope definition) LCA 수행의 첫 단계인 연구의 목적과 시스템범위 정의는 다음과 같다. 연구목적은 콩의 탄소원단위값 산정을 위한 LCI 구축 및 콩 생산체계에 대한 전과정평가이며, 정의된 콩의 기능은 식용 및 각종 식품 제조의 원료이며, 기능 단위는 식품 및 식품 제조의 원료용으로 사용되는콩 1kg 생산이다. 콩의 생산 시스템 경계는 농작물 생산단계 (육묘, 정식, 재배, 수확)에 사용되는 원료물질 (종자, 묘), 보조물질 (농약, 비료, 농자재 등) 생산단계, 에너지 (전기, 경유 등)생산 단계 등 농작업에서 투입되는 물질과 대기, 수계, 토양으로 배출되어 부하되는 환경부하물질 및 고형폐기물을 포함하는 gate to gate (GtG)를 원칙으로 정의하였다 (Fig.
제안 방법
전과정 영향평가 (Life Cycle Impact Assessment) 전과정 영향평가는 분류화, 특성화, 정규화, 가정화로 구성되어 있는데, 이중 분류화와 특성화는 의무수행사항이고 정규화와 가정화는 선택 사항이다 (ISO 14040). 본 연구에서는 분류화와 특성화만 수행하였다. 전과정 영향평가의 산정결과 (특성화 결과)는 특성화 값으로 표시하며, 단위는 각 영향범주와 관련된 물질들 중 대표물질에 대한 상응값으로 표시하였다 (Table 1).
전과정 목록분석 (Life Cycle Inventory Analysis) 2007 농축산소득자료집 (RDA, 2008)을 바탕으로 관련 통계, 문헌자료, 설문조사, 전문가 인터뷰, 현장방문을 통하여 콩생산체계의 입 ･ 출력 자료를 수집하여 GtG(Gate-to-Gate) 목록을 작성하고 LCI D/B를 구축하였다. 여기서 데이터 수집 및 품질 요건은 시간적 경계를 가급적 최근 5년 이내의 최신데이터와 지역적 경계로서 국내 식량작물 생산 시스템을 기준으로 하는 국내･외 데이터, 현재 국내에서 상용화된 기술을 기준으로 하는 동일시스템이나 유사시스템에 관한 데이터의 기술적 경계를 기준으로 하였다. 콩 재배공정을 중심으로 관련된 상･ 하위 공정의 흐름을 LCI D/B와 연결하여 전과정 목록분석을 하였다.
전과정 목록분석 (Life Cycle Inventory Analysis) 2007 농축산소득자료집 (RDA, 2008)을 바탕으로 관련 통계, 문헌자료, 설문조사, 전문가 인터뷰, 현장방문을 통하여 콩생산체계의 입 ･ 출력 자료를 수집하여 GtG(Gate-to-Gate) 목록을 작성하고 LCI D/B를 구축하였다. 여기서 데이터 수집 및 품질 요건은 시간적 경계를 가급적 최근 5년 이내의 최신데이터와 지역적 경계로서 국내 식량작물 생산 시스템을 기준으로 하는 국내･외 데이터, 현재 국내에서 상용화된 기술을 기준으로 하는 동일시스템이나 유사시스템에 관한 데이터의 기술적 경계를 기준으로 하였다.
여기서 데이터 수집 및 품질 요건은 시간적 경계를 가급적 최근 5년 이내의 최신데이터와 지역적 경계로서 국내 식량작물 생산 시스템을 기준으로 하는 국내･외 데이터, 현재 국내에서 상용화된 기술을 기준으로 하는 동일시스템이나 유사시스템에 관한 데이터의 기술적 경계를 기준으로 하였다. 콩 재배공정을 중심으로 관련된 상･ 하위 공정의 흐름을 LCI D/B와 연결하여 전과정 목록분석을 하였다. LCI 분석을 할 때 사용하는 D/B는 환경부, 지경부의 국내 D/B와 해외 D/B (스위스 Ecoinvent database)를 사용하였다.
해석 (Interpretation) LCI 분석으로 산정된 보리생산체계의 탄소성적을 비료 생산공정, 농약 생산공정, 에너지 생산공정, 농자재 생산공정, 콩생산공정, 폐기물처리공정으로 구분하여 밭 작물에서 발생하는 온실가스를 공정간 기여도로 비교하였다 (Fig. 4). CO2는 비료생산 (약 92%)과 콩생산 (약 7%)에서 주로 발생하였고, N2O의 주요 발생원은 콩 생산 (약 67%)과 비료생산 (약 32%)이었다.
대상 데이터
콩 재배공정을 중심으로 관련된 상･ 하위 공정의 흐름을 LCI D/B와 연결하여 전과정 목록분석을 하였다. LCI 분석을 할 때 사용하는 D/B는 환경부, 지경부의 국내 D/B와 해외 D/B (스위스 Ecoinvent database)를 사용하였다. 인벤토리 목록을 구성할 때, 투입량은 사용량에서 유효성분함량을 고려한 값으로 바꾸는 작업이 필요하다.
데이터처리
위와 같이 수집된 입출력 데이터를 LCI 평가도구인 PASS software로 분석한 후 결과를 교토의정서 규정 6대 온실가스의 대기배출값을 CO2값으로 환산하여 나타내었다 (Fig 2). 여기서 6대 온실가스 (GHG, Greenhouse Gases)는 이산화탄소 (CO2), 메탄 (CH4), 아산화질소 (N2O), 수소불화탄소 (HFCs), 육불화황 (SF6), 과불화탄소 (PFCs)이며, 농산물의 전과정 탄소성적은 식 (1)의 방법으로 산정되었다.
이론/모형
인벤토리 목록을 구성할 때, 투입량은 사용량에서 유효성분함량을 고려한 값으로 바꾸는 작업이 필요하다. 그러므로 비료의 사용량은 유효성분사용량을 바탕으로 추정하였고, 농약사용량은 작물별 농약 사용가중치를 적용한 지수를 사용하여계산하였으며 (KCPA, 2007a, b), 연료 사용 및 비료 사용으로 인한 대기배출물은 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2006) 1996 배출계수를 통해 배출량을 산출하였다. 영농폐기물 배출 및 처리량은 농업폐기물 통계 (KWA, 2007; MIFAFF, 2004)등의 자료를 토대로 산정하였다.
본 연구에서는 환경경영체제에 관한 국제표준 ISO 14040의 규격에 의거하여 연구목적 및 범위, 전과정 목록분석, 전과정 영향평가, 해석의 단계로 전과정평가 (LCA, Life Cycle Assessment)를 수행하였다 (ISO, 2006).
그러므로 비료의 사용량은 유효성분사용량을 바탕으로 추정하였고, 농약사용량은 작물별 농약 사용가중치를 적용한 지수를 사용하여계산하였으며 (KCPA, 2007a, b), 연료 사용 및 비료 사용으로 인한 대기배출물은 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2006) 1996 배출계수를 통해 배출량을 산출하였다. 영농폐기물 배출 및 처리량은 농업폐기물 통계 (KWA, 2007; MIFAFF, 2004)등의 자료를 토대로 산정하였다.
성능/효과
48E-01 kg kg-1 soybean였다. LCI 분석 결과 콩 생산체계의 탄소원단위 성적은 3.36E+00 kg CO2-eq kg-1 soybean였고, 온실가스 발생량 비중을 비교하면 CO2가 71%, CH4 18%, N2O 11%이었다. CO2는 비료생산 (약 92%)과 콩생산 (약 7%)에서 주로 발생하였고, N2O의 주요 발생원은 콩 생산 (약 67%)과 비료생산 (약 32%)순이었는데, CO2, N2O의 CO2-eq.
질소시비에 의한 아산화질소의 대기배출은 GWP의 주요한 기여인자이다 (Bouwman, 1990). 광화학산화물 생성범주에서 육묘용 플러그 생산에 의한 환경영향 기여도가 약 30%정도를 나타냈다. 농약생산공정은 주로 생태독성 관련범주에서 10% 내외의 기여도를 보였고, 모든 영향범주에 가장 큰 영향을 주는 것은 비료생산공정이었고, GWP의 특성화값은 3.
밭농사에서 주로 배출되는 온실가스는 CO2, CH4, N2O이다 (IPCC 2001, Lee and Suh, 1993). 그러므로콩 생산단계에서 발생하는 직접 대기배출물 (CO2, CH4, N2O)의 배출량을 IPCC 배출계수를 대입하여 산정한 결과 배출총량이 1.48E-01 kg였다. 유기질비료 (84%), 무기질 비료 (12%)는 전체 투입량의 96%를 차지하였다.
광화학산화물 생성범주에서 육묘용 플러그 생산에 의한 환경영향 기여도가 약 30%정도를 나타냈다. 농약생산공정은 주로 생태독성 관련범주에서 10% 내외의 기여도를 보였고, 모든 영향범주에 가장 큰 영향을 주는 것은 비료생산공정이었고, GWP의 특성화값은 3.36E+00였다.
2에 나타내었다. 분석결과 콩 생산체계의 탄소원단위 성적은 3.36E+00 kg CO2-eq kg-1 soybean였다. CO2, CH4, N2O의 CO2-eq.
50E-01 kg CO2-eq kg-1 soybean였다. 온실가스 발생량 비중을 비교하면 CO2가 71%, CH4 18%, N2O 11%이었다.
전과정 목록분석 콩생산체계의 GtG 목록작성 결과, 기능단위 즉, 콩 1 kg 생산 당 투입되는 퇴구비, 무기질 비료, 농자재 (육묘용 플러그판), 에너지 (전기, 화석연료)양은 각각 3.10E+00 kg, 4.57E-01 kg, 6.29E-02 kg, 8.48E-02 kg이었다. 밭농사에서 주로 배출되는 온실가스는 CO2, CH4, N2O이다 (IPCC 2001, Lee and Suh, 1993).
3에 나타내었다. 콩 생산 단계는 지구온난화지수 (GWP)에 약 12%의 기여도를 나타내었고 다른 영향범주에는 거의 영향을 주지 않는 것으로 타나났다. 질소시비에 의한 아산화질소의 대기배출은 GWP의 주요한 기여인자이다 (Bouwman, 1990).
투입되는 퇴구비, 무기질 비료, 농자재 (육묘용 플러그판), 에너지 (전기, 화석연료)양은 각각 3.10E+00 kg kg-1 soybean, 4.57E-01 kg kg-1 soybean, 6.29E-02 kg kg-1 soybean, 8.48E-02 kg kg-1 soybean이었고, 콩 생산단계에서 발생하는 직접 대기배출물 (CO2, CH4, N2O)의 배출량은 1.48E-01 kg kg-1 soybean였다. LCI 분석 결과 콩 생산체계의 탄소원단위 성적은 3.
후속연구
분석결과 전과정평가를 시행한 쌀을 비롯한 5작물과 마찬가지로 비료생산과 비료시용이 주요 발생원이므로 비료투입을 줄이는 영농법의 개발이 필요할 것으로 판단되었다. 또한 콩재배의 경우 작물잔사와 콩재배에 의한 질소고정 및 지력증진에 효과가 전과정평가에 포함될 수 있는 방법론의 개발이 필요할 것으로 사료되었다.
분석결과 전과정평가를 시행한 쌀을 비롯한 5작물과 마찬가지로 비료생산과 비료시용이 주요 발생원이므로 비료투입을 줄이는 영농법의 개발이 필요할 것으로 판단되었다. 또한 콩재배의 경우 작물잔사와 콩재배에 의한 질소고정 및 지력증진에 효과가 전과정평가에 포함될 수 있는 방법론의 개발이 필요할 것으로 사료되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콩은 어떤 조건에서 생육이 조장되고 개화 시기도 앞당겨지는가?
콩은 단일식물로 15~25℃ 범위에서 온도가 높을수록 생육이 조장되고 개화 시기도 앞당겨 지며, 콩 함유성분은 품종, 재배지역, 파종기, 온도 등을 달리한 조건에서 함량 변이가 발생한다 (Ok et al., 2008).
전과정평가가 농업 분야에 적용되기 시작한 시기는 언제부터인가?
전과정평가 (Life Cycle Assessment, LCA) 개념은 1960년대 말 환경평가 의뢰로 공산품의 환경성 평가에 적용된 이후 산업분야에서 광범위하게 사용되어 오고 있다. 1990년대 이후부터 농업분야에도 적용되기 시작하였는데, 바이오에너지 환경성 평가와 농업작부체계 및 영농방법의 환경성 평가가 수행되었다 (Nam et al., 2008).
콩 함유성분은 어떤 것을 달리한 조건에서 함량 변이가 발생하는가?
콩은 단일식물로 15~25℃ 범위에서 온도가 높을수록 생육이 조장되고 개화 시기도 앞당겨 지며, 콩 함유성분은 품종, 재배지역, 파종기, 온도 등을 달리한 조건에서 함량 변이가 발생한다 (Ok et al., 2008).
참고문헌 (16)
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