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문제 정의
- 종래 음식물 퇴비에 대한 연구는 초기단계로서 퇴비의 이· 화학적 특성 위주의 분석을 통해 독성여부를 분석하는 것이 대부분으로 본 연구와 같이 실제 작물을 대상으로 발아 실험을 실시한 경우는 거의 없었다. 본 연구는 실제 생육환경과 비슷한 조건 하에서 진행된 발아실험을 통해 실질적인 퇴비독성과 초기 식물 생육에 미치는 영향을 분석했다는 점에 연구의 의의가 있다.
- 이에 본 연구에서는 최근 실용화 가능성이 높은 기술로 평가받고 있는 발효-소멸기술3)을 적용해 생산된 완성단계의 음식물쓰레기 부숙퇴비를 대상으로 발아 실험을 통해 퇴비 부숙도를 시험해보고자 하였다. 식물 종자를 대상으로 한 발아실험15)은 미숙퇴비 중에 존재하는 여러 가지 독성물질에 의한 피해를 간접적으로 측정하는 것으로 종자 발아율과 뿌리생장률을 통해 독성여부를 평가하는 방법이다.
제안 방법
- 퇴비유형과 퇴비 사용량에 따른 발아율 차이를 분석하기 위해 Table 1. Experimental Cases에서 보는바와 같이 (a)~(e)까지 총 5가지 유형으로 구분하여 실험을 진행하였다. 실험유형은 육묘상자에 퇴비를 추가하지 않고 일반상토 500 g만 채운 무처리군, 일반상토 500 g에 음식물 퇴비를 추가한 음식물퇴비 처리군, 일반상토 500 g에 가축분 퇴비를 추가한 가축분퇴비 처리군 등 3가지 범주로 구분하였고, 퇴비사용량에 따른 영향을 분석하기 위해 음식물 퇴비와 가축분 퇴비사용량은 10 g, 20 g의 두 가지 경우로 구분하였다.
- 따라서 본 연구에서도 음식물 퇴비를 대상으로 해당 퇴비가 식물발아 및 생장에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 평가도구로는 기본적인 생장특성 확인을 위해 발아율, 평균무게, 평균 뿌리길이 등을 측정하였고, 부숙도는 퇴비 부숙도 평가에 주로 사용되는 발아지수(germination index)를 사용하였다. 발아지수는 식 (1)에서 보는 바와 같이 식물종자의 발아정도와 초기 생육상태를 이용해 계산하는 산식으로서 발아율과 뿌리생장률을 곱한 값(%)으로 계산된다.
- 식재된 육묘상자는 반그늘상태에 배치하고, 2014년 6월 14일부터 6월 20일까지 7일간 생육하고 마지막날 발아식물을 채취하여, 각 유형별로 발아개체수와 무게, 뿌리길이를 측정하였다.
- Experimental Cases에서 보는바와 같이 (a)~(e)까지 총 5가지 유형으로 구분하여 실험을 진행하였다. 실험유형은 육묘상자에 퇴비를 추가하지 않고 일반상토 500 g만 채운 무처리군, 일반상토 500 g에 음식물 퇴비를 추가한 음식물퇴비 처리군, 일반상토 500 g에 가축분 퇴비를 추가한 가축분퇴비 처리군 등 3가지 범주로 구분하였고, 퇴비사용량에 따른 영향을 분석하기 위해 음식물 퇴비와 가축분 퇴비사용량은 10 g, 20 g의 두 가지 경우로 구분하였다.
- 를 참고로 이를 무게로 환산하여 시비량을 결정하였다. 일반토양 1 kg 기준으로 퇴비 20 g을 적정량으로 제시한 해당 기준을 근거로 토양 500 g 기준으로 적정 퇴비량인 10 g을 기준 사용량으로 설정하였고, 퇴비사용량에 따른 영향을 파악하기 위해 기준 사용량의 2배인 20 g의 경우도 추가하였다.
- 퇴비 사용량은 농업진흥청 국립농업과학원의 시비처방 기준16) 상 음식물 퇴비와 유사한 성분인 퇴구비의 시비량으로 설정하였으며, 해당 기준에서는 노지지배시를 대상으로 하기 때문에 무게가 아니라 평면면적을 기준으로 시비량을 제시한 것이나 정확한 실험을 위해 해당 기준에서 제시한 산출식과 유사 연구사례17)를 참고로 이를 무게로 환산하여 시비량을 결정하였다. 일반토양 1 kg 기준으로 퇴비 20 g을 적정량으로 제시한 해당 기준을 근거로 토양 500 g 기준으로 적정 퇴비량인 10 g을 기준 사용량으로 설정하였고, 퇴비사용량에 따른 영향을 파악하기 위해 기준 사용량의 2배인 20 g의 경우도 추가하였다.
- 파종 이후 7일째 5개 실험유형별로 무와 배추의 발아개체수, 평균무게, 평균뿌리길이를 측정하였다. 발아개체수는 실험유형별로 파종한 100개의 종자 중 발아한 개체의 개수, 평균무게는 각 유형별로 총무게를 발아개체수로 나누어 계산하였으며, 평균 뿌리길이는 발아개체의 뿌리길이를 모두 측정한 후 합산한 다음 발아개체수로 나누어 산출한 값이다.
대상 데이터
- 발아실험에 사용한 식물종자는 대표적인 근채류와 엽채류인 무와 얼갈이 배추 종자를 사용하였으며, 실험유형별로 각각 100개씩의 씨앗을 선별하여 파종하였다.
- 본 연구에서 사용한 퇴비는 서울 소재 모 아파트단지에 설치한 음식물 발효-소멸 장치에서 생산된 음식물 퇴비를 이용하였다. 해당 장치는 목질바이오칩과 음식물쓰레기를 퇴비생산에 적합한 형태로 개발된 발효소멸장치로서 2007년 특허를 받은 기술을 적용하여 습도 30~70%, 온도 30~35℃ 조건에서 혼합하여 발효․소멸시키는 기술을 적용한 장치로서 장치 내에서 충분한 발효과정이 진행되기 때문에 별도의 부숙과정을 거칠 필요가 없는 퇴비3)이다.
성능/효과
- 5~54.2 mm, 가축분 퇴비((b), (c)) 20.4~27.5 mm 으로 무 종자와 마찬가지로 음식물 퇴비 사용시의 평균 뿌리길이가 가장 길었고, 가축분 퇴비의 경우, 그 생육정도가 좋지 않은 편이었다. 이와 같이 무, 배추 종자 모두 음식물 퇴비를 사용한 경우가 대조군이나 가축분 퇴비에 비해 발아정도와 개체 생육상태가 훨씬 더 우수한 것으로 나타났으며 종자유형별로는 무 종자의 경우에는 (e) 음식물 퇴비 20 g을 사용한 경우에 발아개체수, 평균무게, 평균뿌리길이 모두 가장 우수했고, 배추 종자의 경우에는 (d) 음식물 퇴비 10 g을 사용한 경우에서 발아 및 생육상태가 가장 나은 것으로 나타났다.
- 5 mm 으로 무 종자와 마찬가지로 음식물 퇴비 사용시의 평균 뿌리길이가 가장 길었고, 가축분 퇴비의 경우, 그 생육정도가 좋지 않은 편이었다. 이와 같이 무, 배추 종자 모두 음식물 퇴비를 사용한 경우가 대조군이나 가축분 퇴비에 비해 발아정도와 개체 생육상태가 훨씬 더 우수한 것으로 나타났으며 종자유형별로는 무 종자의 경우에는 (e) 음식물 퇴비 20 g을 사용한 경우에 발아개체수, 평균무게, 평균뿌리길이 모두 가장 우수했고, 배추 종자의 경우에는 (d) 음식물 퇴비 10 g을 사용한 경우에서 발아 및 생육상태가 가장 나은 것으로 나타났다.
- 발아율(germination rate, %)은 무 종자의 경우에는 음식물 퇴비군((d), (e)) 모두 대조군을 기준으로 114%, 117%의 발아율을 보였고 배추 종자의 경우, 각각 142%, 133%로 모두 양호한 발아율을 보였다. 뿌리지수(relative)의 경우에는 무 종자의 경우, 음식물 퇴비군((d), (e)) 모두 대조군 대비 114%, 134%로 모두 양호한 값을 보인 반면, 배추 종자의 경우에는 각각 120%, 78%로 음식물 퇴비 20 g을 사용한 경우에 비교적 낮은 값을 보였다. 마지막으로 발아율과 뿌리지수를 곱한 값인 발아지수(germination index)의 경우, 앞서 정리한 값과 유사한 경향을 보여, 무 종자의 경우, 음식물 퇴비군((d),(e))의 값은 131, 157로 나타났고, 배추 종자의 경우, 각각 170, 104로 나타나 비료 공정규격에서 정한 기준인 70을 월등히 상회하는 값을 보여 퇴비로 사용하기에 충분한 부숙이 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
- 앞서 측정한 발아개체수 및 생육특성자료를 이용하여 무와 배추 종자의 발아율, 뿌리지수, 발아지수를 계산하면 Table 3과 같다. 발아율(germination rate, %)은 무 종자의 경우에는 음식물 퇴비군((d), (e)) 모두 대조군을 기준으로 114%, 117%의 발아율을 보였고 배추 종자의 경우, 각각 142%, 133%로 모두 양호한 발아율을 보였다. 뿌리지수(relative)의 경우에는 무 종자의 경우, 음식물 퇴비군((d), (e)) 모두 대조군 대비 114%, 134%로 모두 양호한 값을 보인 반면, 배추 종자의 경우에는 각각 120%, 78%로 음식물 퇴비 20 g을 사용한 경우에 비교적 낮은 값을 보였다.
- (e))의 값은 131, 157로 나타났고, 배추 종자의 경우, 각각 170, 104로 나타나 비료 공정규격에서 정한 기준인 70을 월등히 상회하는 값을 보여 퇴비로 사용하기에 충분한 부숙이 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
- 18) 퇴비의 부숙도는 식물의 생장과 종자발아에 영향을 미치며 환경적 유해성과도 연관성이 높기 때문에 퇴비의 품질 향상 및 안전한 사용에 필수요소라고 할 수 있다.19~21)
- 다만, 위의 결과에서 음식물 퇴비가 그 사용량에 상관없이 모두 가축분 퇴비에 비해 발아율과 생육상태면에서 모두 현저히 좋은 결과를 보였는데, 이는 두 퇴비간의 성능 차이에 기인한 결과라고 해석하는 것은 무리가 있으며 본 실험에 사용한 가축분 퇴비가 충분한 부숙이 이루어지지 않은 탓으로 판단된다. 또한 식물종별로 음식물 퇴비 사용량에 따라 발아율과 생육상태 모두 상이한 결과에 보였는데, 엽채류인 배추에 비해 비교적 양분 요구도가 높은 근채류인 무 종자의 특성24)과도 상관이 있는 것으로 보인다.
- 다만, 위의 결과에서 음식물 퇴비가 그 사용량에 상관없이 모두 가축분 퇴비에 비해 발아율과 생육상태면에서 모두 현저히 좋은 결과를 보였는데, 이는 두 퇴비간의 성능 차이에 기인한 결과라고 해석하는 것은 무리가 있으며 본 실험에 사용한 가축분 퇴비가 충분한 부숙이 이루어지지 않은 탓으로 판단된다. 또한 식물종별로 음식물 퇴비 사용량에 따라 발아율과 생육상태 모두 상이한 결과에 보였는데, 엽채류인 배추에 비해 비교적 양분 요구도가 높은 근채류인 무 종자의 특성24)과도 상관이 있는 것으로 보인다.
- 또한 퇴비 사용량에 대한 개략적인 결과를 도출하였는데, 실험결과, 일반상토 500 g 기준으로 음식물 퇴비 10 g 사용시 생육에 기여하는 것으로 나타났다. 이는 일반토양 1 kg 기준시 적정 퇴비사용량을 20 g을 제시한 농진청 국립농업과학원의 시비처방 기준16)과 유사한 것으로 퇴구비의 사용법에 준해 사용가능함을 확인할 수 있었다.
- 또한 퇴비 사용량에 대한 개략적인 결과를 도출하였는데, 실험결과, 일반상토 500 g 기준으로 음식물 퇴비 10 g 사용시 생육에 기여하는 것으로 나타났다. 이는 일반토양 1 kg 기준시 적정 퇴비사용량을 20 g을 제시한 농진청 국립농업과학원의 시비처방 기준16)과 유사한 것으로 퇴구비의 사용법에 준해 사용가능함을 확인할 수 있었다. 다만, 본 연구는 시비량에 관한 기초적인 연구로서 음식물 퇴비 사용이 활성화 되기 위해서는 작물 유형별 실험을 통해 보다 구체적인 적정 시비량을 제시할 필요가 있다.
후속연구
- 1) 이에 정부에서도 음식물쓰레기 줄이기 종합대책 등을 통해 쓰레기 발생량을 줄이는 정책을 추진하고 있는데, 우리나라 특유의 국물 위주 음식문화에 기인한 발생량을 단기간에 줄이는 것은 무리가 있어, 발생량 감소정책과 더불어 이를 자원화하는 기술 개발에도 중점을 두고 있다. 우리나라의 음식물쓰레기는 특히 수분함량이 높고 쉽게 부패하여 악취가 심하기 때문에 소각이나 매립을 통한 처리방식은 심각한 환경오염문제를 야기할 수 있어 환경적 영향이 비교적 적은 재활용방법이 대안으로 검토되고 있다.
- 이는 일반토양 1 kg 기준시 적정 퇴비사용량을 20 g을 제시한 농진청 국립농업과학원의 시비처방 기준16)과 유사한 것으로 퇴구비의 사용법에 준해 사용가능함을 확인할 수 있었다. 다만, 본 연구는 시비량에 관한 기초적인 연구로서 음식물 퇴비 사용이 활성화 되기 위해서는 작물 유형별 실험을 통해 보다 구체적인 적정 시비량을 제시할 필요가 있다.
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