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문제 정의
- 최근 뱀장어 양식장의 시설이 지수식에서 순환여과식 양식방법으로 점차 전환되고 있으므로, 앞서 제시한 인공종묘생산 기술에 더하여 양식방법의 개발은 에너지 사용량 및 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있는 방안으로 고려될 수 있다. 본 연구에서는 온실가스 배출량 산정을 위한 모델 어류로서 뱀장어를 선정하였으며, 환경파괴 없이 지속적인 양식 생산을 목표로 하는 뱀장어 양식장 (지수식, 순환여과식)에서 발생하는 온실가스 배출량을 산정하였다.
- 현재 수산업 분야의 기후변화 대응과 관련하여 환경파괴 없는 지속적인 수산양식물 생산을 목표로 온실가스 감축기준 설정을 위한 에너지 사용량, 온실가스 배출량 등 기초 자료 확보가 시급한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 우리나라 뱀장어 양식장에서 사용하고 있는 지수식 및 순환여과식 양식 시스템에서 생산되는 뱀장어 양식품종을 대상으로 양식장 탄소 배출요소로 종묘, 사료, 유류, 전기, 고정 자산, 어류, 기타 등으로 분류하여 지수식 및 순환여과식에 따른 양식방식별 탄소배출량과 양식장 규모별 탄소배출량을 산정하였다. 그 결과, 소규모 지수식 양식장 (2,000m2)은 뱀장어 1kg 생산단계에서 연간 19.
제안 방법
- 뱀장어 양식장 탄소 배출량 산정은 지수식 양식과 순환여과식 양식으로 구분하여 실시하였다. 특히, 지수식 뱀장어 양식은 뱀장어 양식 표준지침서 (NFRDI, 2009)를 토대로 사육수 면적을 기준하여 소규모 (2,000m2), 중규모 (4,000m2), 대규모 (8,000m2)로 구분하였으며, 순환여과식 뱀장어 양식장의 경우 일반적인 수면적인 1,000m2 규모로 설정하였다.
- 특히, 지수식 뱀장어 양식은 뱀장어 양식 표준지침서 (NFRDI, 2009)를 토대로 사육수 면적을 기준하여 소규모 (2,000m2), 중규모 (4,000m2), 대규모 (8,000m2)로 구분하였으며, 순환여과식 뱀장어 양식장의 경우 일반적인 수면적인 1,000m2 규모로 설정하였다. 그리고 탄소 산정을 위한 뱀장어 양식장의 배출요소별 분류는 종묘, 사료, 유류, 전기, 고정 자산, 어류 자체의 배출 등으로 구분하였으며, 그 밖의 항목은 배출량이 미미하였으므로 모두 통합하여 기타 배출량으로 계산하였다. 또한, 양식장에서 생산되는 뱀장어의 1kg당 생산단계별 탄소 배출량을 기준으로 단위생산량별 탄소 배출량을 산정하였다.
- 그리고 탄소 산정을 위한 뱀장어 양식장의 배출요소별 분류는 종묘, 사료, 유류, 전기, 고정 자산, 어류 자체의 배출 등으로 구분하였으며, 그 밖의 항목은 배출량이 미미하였으므로 모두 통합하여 기타 배출량으로 계산하였다. 또한, 양식장에서 생산되는 뱀장어의 1kg당 생산단계별 탄소 배출량을 기준으로 단위생산량별 탄소 배출량을 산정하였다.
- 우선 사용되는 에너지원에 따른 석유환산톤 (TOE는 국제에너지기구, IEA에서 정한 석유환산톤 단위임)으로 산정한다. 즉, 각각 엔진제원에 대하여 원유 1톤이 발열하는 칼로리 기준으로 표준화하는 것이며, 탄소 배출계수는 각 연료별 발열량을 원유 1kg에 대한 발열량비를 기준으로 한 석유환산계수에 대한 2차 계수를 적용하였다 (Lee et al., 2010). Tier 1에 의한 이산화탄소 배출계수는 연료의 탄소 함유량을 기준으로 하며 연료탄소의 100%산화로 나타내야 한다.
- Tier 1에 의한 이산화탄소 배출계수는 연료의 탄소 함유량을 기준으로 하며 연료탄소의 100%산화로 나타내야 한다. 국가 특정 CO2 배출계수와 순 발열량 자료를 사용하는 방식이 우선 선행되어야 하지만, IPCC에 표기된 자료를 바탕으로 배출량을 적용하였다. 또한, 연료에 포함되어있는 모든 탄소가 100% 산화되어 각각 CO2와 CH4로 산화되는 것으로 하여 총 탄소 배출량 식을 도식화하면 아래와 같이 나타낼 수 있다.
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종묘
종묘로부터 산정되는 탄소 배출량은 실뱀장어 어획 시 소비되는 선박의 연료량으로부터 계산하였다. 실뱀장어채포협회에 의하면, 우리나라에서 실뱀장어를 어획하는 선박은 70%가 휘발유를 사용하는 정치망 작업 선박, 그리고 30%가 경유를 사용하는 바지선 개조 선박이었으며, 실뱀장어 어획 어가수는 총 5,000어가로, 이중 조업 선박은 3,000어가로 조사되었다.
- 어류 호흡에 따른 탄소 배출량을 산정하기 위해 뱀장어 크기를 100g, 150g, 200g, 250g, 300g 및 350g의 6단계로 분류하여 28℃ 조건에서 호흡률 실험을 수행하였다. 그 결과, 뱀장어 kg당 월간 산소 소비량은 시간당 산소 소비량 90.
- 양식방법 및 양식장 규모별 어류 자체의 탄소 배출량 산정을 위해서는 사육물량의 계산이 필수적이다. 이에 뱀장어 양식 표준지침서 (NFRDI, 2009)에 제시된 월별 평균 체중성장 자료로부터 양식방법 및 양식장 규모별 총 사육물량을 환산하였다 (Table 7). 그리고 Table 7의 월별 사육물량 자료로부터 Table 6의 kg당 월간 탄소 배출량을 적용하여 사육어류 전체의 월별 탄소 배출량을 산정하였으며, 월별 자료를 합산한 어류 탄소 배출량은 소규모 지수식 양식장이 12.
이론/모형
- 현재 우리나라는 인벤토리 작성에 필요한 에너지 부분의 배출계수를 개발하여 검증하고 있는 단계로, 아직 확정되지 않아 IPCC에서 제공하는 기본 배출계수를 이용하고 있는 것이다. 따라서 본 연구에서는 IPCC에서 제공하는 기본 배출계수를 이용하는 Tier 1 방법을 사용하였다. Tier 1 방법은 연료별 소비량에 연료별 배출계수를 곱하여 계산한다.
- 본 연구에서는 우리나라 이산화탄소 배출량 산정 체계에 반영하고 있는 2006년도 IPCC 가이드라인에서 제시하고 있는 산정방법을 사용하였다. 2006 IPCC 가이드라인에서는 Tier 1, Tier 2, Tier 3의 3가지 산정방법론을 제시하고 있다.
성능/효과
- 실뱀장어채포협회에 의하면, 우리나라에서 실뱀장어를 어획하는 선박은 70%가 휘발유를 사용하는 정치망 작업 선박, 그리고 30%가 경유를 사용하는 바지선 개조 선박이었으며, 실뱀장어 어획 어가수는 총 5,000어가로, 이중 조업 선박은 3,000어가로 조사되었다. 그리고 연중작업일수는 4개월 동안 월 10일 작업하여 총 40일이며, 1일 작업시 소비되는 선박의 연료량은 휘발유가 50L, 경유가 200L로 조사되었다. 따라서 실뱀장어 어획시 소비되는 선박의 연료 소비량은 다음과 같이 계산되어진다.
- 따라서, 양식장별 휘발유 및 경유의 소비량은 국내 실뱀장어 총 어획량, 실뱀장어 어획 시 소비되는 선박의 총 연료 소비량 및 양식장 실뱀장어 수용량으로부터 계산하여 소규모 지수식 양식장이 각각 19,524L 및 39,048L, 중규모 지수식 양식장이 각각 35,714L 및 71,429L, 대규모 지수식 양식장이 각각 61,429L 및 122,857L, 순환 여과식 양식장이 각각 54,286L 및 108,571L로 계산되었다 (Table 1).
- 따라서, 양식장별 휘발유 및 경유의 소비량은 국내 실뱀장어 총 어획량, 실뱀장어 어획 시 소비되는 선박의 총 연료 소비량 및 양식장 실뱀장어 수용량으로부터 계산하여 소규모 지수식 양식장이 각각 19,524L 및 39,048L, 중규모 지수식 양식장이 각각 35,714L 및 71,429L, 대규모 지수식 양식장이 각각 61,429L 및 122,857L, 순환 여과식 양식장이 각각 54,286L 및 108,571L로 계산되었다 (Table 1). 그리고 실뱀장어 어획 시 탄소 배출량은 연료별 발열량 및 탄소배출계수 (KEMCO, 2011)로부터 계산하여 소규모 지수식 양식장이 142.7tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 261.1tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 449.1tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 396.9tᆞCO2/년으로 산정되었다.
- , 2008)에 의하면, 사료 kg당 탄소 배출량은 3,300g로 제시되어 있다. 따라서, 뱀장어의 사료 소비에 따른 탄소 배출량은 소규모 지수식 양식장이 192.1tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 352.8tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 616.7tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 633.4tᆞCO2/년으로 산정되었다.
- 뱀장어 양식 표준지침서 (NFRDI, 2009)에 의하면, 양식방법 및 양식장 규모별 연간 벙커－C유 소비량은 소규모 지수식 양식장이 60,000L, 중규모 지수식 양식장이 119,000L, 대규모 지수식 양식장이 173,200L, 순환여과식 양식장이 100,000L로 나타났다. 그리고 유류 소비에 따른 탄소 배출량은 연료별 발열량 및 탄소배출계수 (KEMCO, 2011)로부터 계산하여 소규모 지수식 양식장이 180.0tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 357.0tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 519.6tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 300.0tᆞCO2/년으로 산정되었다.
- 그리고 활어 트럭의 경유 소비에 따른 탄소 배출량은 연료별 발열량 및 탄소배출계수 (KEMCO, 2011)로부터 계산하여 소규모 지수식 양식장이 1.56tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 2.33tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 3.11tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 3.11tᆞCO2/년으로 산정되었다. 또한 온실가스 산정표 (Colt et al.
- 그 결과, 뱀장어 kg당 월간 산소 소비량은 시간당 산소 소비량 90.2 – 133mg로부터 0.065 – 0.096kg로 계산되었으며, 이로부터 뱀장어 kg당 월간 탄소 배출량은 0.047 – 0.070kg로 환산되었다 (Table 6).
- 뱀장어 양식 표준지침서(NFRDI, 2009)에 의하면, 양식방법 및 양식장 규모별 표준 전기료는 소규모 지수식 양식장이 12,570천원, 중규모 지수식 양식장이 24,780천원, 대규모 지수식 양식장이 41,497천원, 순환여과식 양식장이 60,000천원으로 나타났으며, 이를 전력량으로 환산하면 연간 전력 소비량은 소규모 지수식 양식장이 319,231kwh, 중규모 지수식 양식장이 602,473kwh, 대규모 지수식 양식장이 963,654kwh, 순환여과식 양식장이 1,471,978kwh로 계산되었다. 그리고 전력 소비에 따른 탄소 배출량은 발열량 및 탄소배출계수 (KEMCO, 2011)로부터 계산하여 소규모 지수식 양식장이 142.0 tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 268.0tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 428.6tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 654.7tᆞCO2/년으로 산정되었다.
- 뱀장어 양식장 시설물의 철, 콘크리트, 플라스틱 등 고정 자산의 부식에 따른 탄소 배출량을 산정한 결과는 Table 5와 같다. 뱀장어 양식장 현장조사 결과, 양식방법 및 양식장 규모별 철, 콘크리트 및 플라스틱의 시설물량은 소규모 지수식 양식장이 각각 3,060kg, 718kg 및 7kg, 중규모 지수식 양식장이 각각 6,120kg, 1,436kg 및 14kg, 대규모 지수식 양식장이 각각 12,240kg, 2,872kg 및 28kg, 순환여과식 양식장이 각각 1,530kg, 359kg 및 4kg로 조사되었다. 그리고 온실가스 산정표 (Colt et al.
- 0g로 제시되어 있다. 따라서 철, 콘크리트, 플라스틱 등 고정 자산의 부식에 따른 탄소 배출량은 소규모 지수식 양식장이 0.52tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 1.03tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 2.07tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 0.26tᆞCO2/년으로 산정되었다.
- 등 소비에 따른 탄소 배출량은 표 9와 같다. 뱀장어 양식장 현장조사 결과, 양식방법 및 양식장 규모별 활어 트럭의 경유, 액화 산소 및 CaCO3의 소비량은 소규모 지수식 양식장이 각각 600L, 50,000kg 및 500kg, 중규모 지수식 양식장이 각각 900L, 100,000kg 및 1,000kg, 대규모 지수식 양식장이 각각 1,200L, 172,000kg 및 1,500kg, 순환여과식 양식장이 각각 1,200kg, 172,000kg 및 500kg로 조사되었다.
- 여기서 취합된 양식방법별, 양식장 규모별 총 탄소 배출량은 소규모 지수식 양식장이 671tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 1,265tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 2,058tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 2,025tᆞCO2/년으로 나타났다.
- 34gᆞCO2로 제시되어 있다. 따라서 액화산소 및 CaCO3 소비에 따른 탄소 배출량은 소규모 지수식 양식장이 각각 0.089tᆞCO2/년 및 0.0002tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 각각 0.178tᆞCO2/년 및 0.0003tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 각각 0.306tᆞCO2/년 및 0.0005tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 각각 0.306tᆞCO2/년 및 0.0002tᆞCO2/년으로 산정되었다. 그 결과, 활어 트럭의 유류, 액화산소, CaCO3 등 소비에 따른 탄소 배출량의 합은 소규모 지수식 양식장이 1.
- 0002tᆞCO2/년으로 산정되었다. 그 결과, 활어 트럭의 유류, 액화산소, CaCO3 등 소비에 따른 탄소 배출량의 합은 소규모 지수식 양식장이 1.65tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 2.51tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 3.42tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 3.42tᆞCO2/년으로 산정되었다.
- 또한, 탄소 배출 비율은 지수식 양식장의 경우 사료 및 유류가 25.3 – 30.0%로 높게 나타난 반면, 순환여과식 양식장의 경우 사료 및 전기가 각각 31.3% 및 32.3%로 높게 나타났다.
- 그 결과, 소규모 지수식 양식장 (2,000m2)은 뱀장어 1kg 생산단계에서 연간 19.09kgᆞCO2, 중규모 지수식 양식장(4,000m2)은 연간 19.39kgᆞCO2, 대규모 지수식 양식장(8,000m2)은 연간 18.33kgᆞCO2가 배출되는 것으로 산정되었으며, 순환여과식 양식장 (1,000m2)은 연간 18.03kgᆞCO2가 배출되는 것으로 산정되었다.
- 따라서, 본 연구에서 순환여과식은 사육수 면적이 1,000m2로서, 대규모 지수식의 8,000m2와 비슷한 생산결과를 보여 단위면적당 높은 생산량의 이점이 나타났다. 그러나 탄소 배출량에서는 양식 방법간 차이가 매우 적게 나타남으로써 순환여과식에서 탄소 저감의 이점이 크게 나타나지 않았다.
- 와 비슷한 생산결과를 보여 단위면적당 높은 생산량의 이점이 나타났다. 그러나 탄소 배출량에서는 양식 방법간 차이가 매우 적게 나타남으로써 순환여과식에서 탄소 저감의 이점이 크게 나타나지 않았다. 한편, 어선어업분야에서는 중층트롤어구의 고강도 망사의 적용에 따른 탄소저감효율은 기존 어구에 비해 약 23%정도 높은 것으로 나타났으나, 높은 가격과 마찰력에 약한 점 등의 경제성 부분에서 경쟁력이 낮은 것으로 평가되는 것과 같은 현 시점에서의 적용에 따른 기대가 적은 부분이 존재하는 선행결과 (Lee et al.
- 여기서 취합된 양식방법별, 양식장 규모별 총 탄소 배출량은 소규모 지수식 양식장이 671tᆞCO2/년, 중규모 지수식 양식장이 1,265tᆞCO2/년, 대규모 지수식 양식장이 2,058tᆞCO2/년, 순환여과식 양식장이 2,025tᆞCO2/년으로 나타났다. 그리고 뱀장어 양식장의 양식방법별, 양식장 규모별 탄소 배출 요소간 배출 비율을 비교한 결과, 모든 양식장에서 종묘, 사료, 유류, 전기 등 4가지의 배출요소가 전체 배출의 약 98%를 차지하였다 (Fig. 1). 또한, 탄소 배출 비율은 지수식 양식장의 경우 사료 및 유류가 25.
후속연구
- 그러나 최근 양식 생산량 증가와 함께 무분별한 자원 착취, 쓰레기 배출 등 자연 환경의 수용량에 미치는 영향 또한 점차 증가하고 있어 사회적으로 문제가 되고 있다 (Tyedmers, 2000). 앞으로 환경에 미치는 인간 활동의 영향을 최소한으로 줄이는 것이 바람직한 목표이지만, 가능한 효율적이고 환경의 영향을 최소화하여야 하는 환경친화적 개발 (sustainable development)은 미래의 식량생산 시스템으로 나아가야 할 것이다. 환경파괴 없이 지속 가능성에 대한 전망은 에너지 분석과 온실가스 배출 분석으로 가능해진다.
- 이를 통해 순환여과식 양식은 양식장 사육용수 소비량과 배출수를 최소화하고 저에너지 사용에 의해 탄소 배출을 저감할 수 있는 이점을 나타낸다. 최근 뱀장어 양식장의 시설이 지수식에서 순환여과식 양식방법으로 점차 전환되고 있으므로, 앞서 제시한 인공종묘생산 기술에 더하여 양식방법의 개발은 에너지 사용량 및 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있는 방안으로 고려될 수 있다. 본 연구에서는 온실가스 배출량 산정을 위한 모델 어류로서 뱀장어를 선정하였으며, 환경파괴 없이 지속적인 양식 생산을 목표로 하는 뱀장어 양식장 (지수식, 순환여과식)에서 발생하는 온실가스 배출량을 산정하였다.
- 그러나 탄소 배출량에서는 양식 방법간 차이가 매우 적게 나타남으로써 순환여과식에서 탄소 저감의 이점이 크게 나타나지 않았다. 한편, 어선어업분야에서는 중층트롤어구의 고강도 망사의 적용에 따른 탄소저감효율은 기존 어구에 비해 약 23%정도 높은 것으로 나타났으나, 높은 가격과 마찰력에 약한 점 등의 경제성 부분에서 경쟁력이 낮은 것으로 평가되는 것과 같은 현 시점에서의 적용에 따른 기대가 적은 부분이 존재하는 선행결과 (Lee et al., 2012; Park et al., 2012)를 토대로, 향후 뱀장어 양식에서 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 저감을 위하여 에너지 저감형 저탄소 순환여과식 양식 시스템의 요소 기술 개발에 따른 평가와 함께 비용-편익분석을 바탕으로 경제성 분야의 검토도 고려하여 어업정책에 반영하여야 할 것으로 판단된다.
- 03kgᆞCO2가 배출되는 것으로 산정되었다. 따라서, 우리나라 뱀장어 양식장에서 생산단계별 단위 생산당 평균 18.7kgᆞCO2가 배출되는 것으로 산정되었으며, 본 연구 성과는 우리나라 양식산업의 온실가스 감축기준설정 등 양식 개발의 정책 및 계획 수립에 활용될 것으로 기대된다.
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