This study aims to estimate the Green-House-Gas emissions from domestic farmed flounder in the southern sea and Jeju-Do, where is mainly produced, by the assessment of energy consumptions and GHG emissions from domestic fish farms for establishing reduce standards of greenhouse gas from a sustainabl...
This study aims to estimate the Green-House-Gas emissions from domestic farmed flounder in the southern sea and Jeju-Do, where is mainly produced, by the assessment of energy consumptions and GHG emissions from domestic fish farms for establishing reduce standards of greenhouse gas from a sustainable perspective. It needs to analyze such GHG emission components as feed, electricity, fuel, fixed capital, fish respiration, and liquid oxygen in two locations by 4 stage running water type farm size of small, small and medium, large and medium, large scale. The result showed that the mean GHG emissions were $36.83kg{\cdot}CO_2/year$ in the southern sea and $24.33kg{\cdot}CO_2/year$ in Jeju-Do, respectively, in the stage of production per fish 1kg at 2 locations and farm size from domestic farmed flounders, and it will give to be useful for policy, planning, and regulation of aquaculture development with establishing GHG reduction standards.
This study aims to estimate the Green-House-Gas emissions from domestic farmed flounder in the southern sea and Jeju-Do, where is mainly produced, by the assessment of energy consumptions and GHG emissions from domestic fish farms for establishing reduce standards of greenhouse gas from a sustainable perspective. It needs to analyze such GHG emission components as feed, electricity, fuel, fixed capital, fish respiration, and liquid oxygen in two locations by 4 stage running water type farm size of small, small and medium, large and medium, large scale. The result showed that the mean GHG emissions were $36.83kg{\cdot}CO_2/year$ in the southern sea and $24.33kg{\cdot}CO_2/year$ in Jeju-Do, respectively, in the stage of production per fish 1kg at 2 locations and farm size from domestic farmed flounders, and it will give to be useful for policy, planning, and regulation of aquaculture development with establishing GHG reduction standards.
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제안 방법
넙치 양식장 탄소 배출량 산정은 넙치양식장의 규모가 다양하고 분포도 제주도와 남해안에 집중된 점을 고려하여 남해안과 제주지역으로 나누어 산정하였다. 특히 넙치 양식의 경우 넙치 양식 표준지침서 (NFRDI, 2006)를 토대로 사육 수면적을 기준하여 소규모 (1,650 ㎡이하), 중소규모 (1,650~3,300 ㎡), 중대규모 (3,300~4,950 ㎡), 대규모 (8,250 ㎡)의 4 단계로 재구분하였다.
특히 넙치 양식의 경우 넙치 양식 표준지침서 (NFRDI, 2006)를 토대로 사육 수면적을 기준하여 소규모 (1,650 ㎡이하), 중소규모 (1,650~3,300 ㎡), 중대규모 (3,300~4,950 ㎡), 대규모 (8,250 ㎡)의 4 단계로 재구분하였다. 그리고 탄소 산정을 위한 넙치 양식장의 배출요소별 분류는 사료, 전기, 유류, 고정 자산, 어류 자체 배출 등으로 구분하였으며, 그 밖의 항목은 배출량이 미미하였으므로 모두 통합하여 기타 배출로 계산하였다.
우선 사용되는 에너지원에 따른 석유환산톤 (TOE는 국제에너지기구, IEA에서 정한 석유환산톤 단위임)으로 산정한다. 즉, 각각 엔진 제원에 대하여 원유 1톤이 발열하는 칼로리 기준으로 표준화하는 것이며, 탄소 배출계수는 각 연료별 발열량을 원유 1kg에 대한 발열량비를 기준으로 한 석유환산 계수에 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.
제주도의 경우에는 소규모, 중소규모, 중대규모, 대규모 양식장이 각각 891,105 kwh, 1,353,625 kwh, 2,261,829 kwh, 3,246,434 kwh였다. 전력 소비에 따른 탄소 배출량은 발열량 및 탄소배출계수로부터 계산하였다 (KEMCO, 2013). 석유환산계수는 순발열량지준 0.
넙치 양식 표준지침서 (NFRDI, 2006)에 의하면, 지역과 양식장 규모별 유류비의 편차는 너무 커 큰 편차를 조절할 수 없다고 기술하고 있다. 따라서, 지역별 조사한 유류비의 평균값을 가지고 단위면적당 유류비 (보일러 등유 기준)를 산정하였다.
넙치 양식장 현장 조사 결과, 양식장이 위치한 지역별로는 차이를 보이지 않았고 양식장 규모별 철, 콘크리트 및 플라스틱의 시설물량은 매우 다양하고 편차가 컸다. 따라서, 탄소배출량 산정을 위해서는 현장 조사한 평균값을 일률적으로 적용하였다.
어류 호흡에 따른 탄소 배출량을 산정하기 위해 넙치 크기를 10 g, 200 g, 600 g 및 1,000 g의 4단계로 분류하여 20℃ 조건에서 호흡률 실험을 수행하였다. 그 결과, 넙치 체중 kg당 월간 산소 소비량은 45,216~330,408 mg·O2/kg 이었으며, 이로부터 뱀장어 1 kg당 월간 탄소 배출량은 0.
지역별 및 양식장 규모별 어류 자체의 탄소 배출량 산정을 위해서는 사육물량의 계산이 필수적이다. 이에 따라, 넙치 양식 표준지침서 (NFRDI, 2006)에 제시된 월별 평균 체중성장 자료와 생존율, 종묘 사육밀도를 적용하여 양식지역 및 양식장 규모별 총 사육물량을 환산하였다 (Table 6, 7). 이때 남해안 지역은 통영 인근에 위치한 양식장 조사 자료를 바탕으로 종묘 입식량은 103마리/3.
현재 수산업 분야의 기후변화 대응과 관련하여 지속적인 수산양식물 생산을 목표로 온실가스 감축기준 설정을 위한 양식어업별 온실가스 배출량 등에 관한 기초 자료 확보가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 넙치 양식장의 규모가 다양하고 지역분포가 집중되어 있는 남해안과 제주도를 중심으로 넙치 양식품종을 대상으로 양식장 탄소 배출요소로 사료, 전기, 유류, 고정자산, 어류, 액화산소로 분류하여 지역별 탄소배출량과 양식장 규모별 탄소배출량을 산정하였다. 그 결과, 남해안 해역 생산단계에서 발생하는 넙치 1kg당 탄소 배출량은 평균 36.
데이터처리
넙치 양식과정 중 사료, 전력, 유류, 사육어류 및 시설물의 부식에 의한 탄소발생량 외에 탄소를 발생시킬 요인은 액화산소로 탄소 배출량은 Table 10과 같다. 액체산소 소비량은 지역과 규모별로 편차가 크기 때문에, 설문 조사한 결과를 평균한 값을 사용하였다. 넙치 양식장 현장 조사를 수행한 결과, 양식지역과 양식장 규모별 액화산소의 소비량은 소규모 양식장이 7,500 ㎏, 중소규모 양식장이 11,250 ㎏, 중대규모 양식장이 18,750 ㎏ 및 대규모 양식장이 37,500 ㎏으로 조사되었다.
이론/모형
본 연구에서는 우리나라 이산화탄소 배출량 산정 체계에 반영하고 있는 2006년도 IPCC (Intergovernmetntal Panel on Climate Change) 가이드라인에서 제시하고 있는 산정방법을 사용하였다. 2006 IPCC 가이드라인에서는 Tier 1, Tier 2, Tier 3의 3가지 산정방법론을 제시하고 있다.
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.
성능/효과
따라서, 넙치의 사료 소비에 따른 탄소 배출량은 남해안에 소재한 소규모 양식장이 416.1 t·CO2/년, 중소규모 양식장이 592.8 t·CO2/년, 중대규모 양식장이 945.0 t·CO2/년, 대규모 양식장이 2,666.4 t·CO2/년으로 산정되었다.
넙치 양식 표준지침서 (NFRDI, 2006)에 의하면, 양식방법 및 양식장 규모별 연간 사료 소비량 및 그에 따른 탄소 배출량은 Table 1과 같다. 남해안에 소재한 넙치 양식장들의 규모별 사료 소비량은 소규모 양식장이 126,100 kg, 중소규모 양식장이 179,625 kg, 중대규모 양식장이 286,375 kg, 대규모 양식장이 808,000 kg으로 나타났다. 제주도에 소재한 양식장은 규모에 따라 172,900~819,000 kg으로 남해안과 비교하여 29% 더 공급하고 있었다.
따라서, 넙치 양식장의 전력 소비에 따른 탄소 배출량은 남해안에 소재한 소규모 양식장이 286.6 t·CO2/년, 중소규모 양식장이 436.3 t·CO2/년, 중대규모 양식장이 730.2 t·CO2/년, 대규모 양식장이 1048.8 t·CO2/년으로 산정되었다.
따라서, 철, 콘크리트, 플라스틱 등 고정자산의 부식에 따른 탄소 배출량은 소규모 양식장이 7.597 t·CO2/년, 중소규모 양식장이 11.395 t·CO2/년, 중대규모 양식장이 18.992 t·CO2/년, 대규모 양식장이 37.984 t·CO2/년으로 산정되었다.
그 결과, 넙치 체중 kg당 월간 산소 소비량은 45,216~330,408 mg·O2/kg 이었으며, 이로부터 뱀장어 1 kg당 월간 탄소 배출량은 0.04~0.26 kg·CO2/kg으로 환산되었다 (Table 5).
넙치 양식장 시설물의 철, 콘크리트, 플라스틱 등 고정 자산의 부식에 따른 탄소 배출량을 산정한 결과는 Table 4와 같다. 넙치 양식장 현장 조사 결과, 양식장이 위치한 지역별로는 차이를 보이지 않았고 양식장 규모별 철, 콘크리트 및 플라스틱의 시설물량은 매우 다양하고 편차가 컸다. 따라서, 탄소배출량 산정을 위해서는 현장 조사한 평균값을 일률적으로 적용하였다.
철과 콘크리트, 플라스틱의 사용량은 소규모 양식장이 각각 8,350 kg, 116,650 kg 및 26,650 kg, 중소규모 양식장이 각각 12,525 kg, 174,975 kg 및 39,975 kg, 중대규모 양식장이 각각 20,875 kg, 291,625 kg 및 66,625 kg, 대규모 양식장이 각각 41,750 kg, 583,250 kg 및 133,250 kg로 평가되었다. 그리고 온실가스 산정표 (Colt et al.
월별 자료를 합산한 어류 탄소 배출량은 남해안 지역의 경우 소규모 양식장 12.54 t·CO2/년, 중소규모 양식장 21.81 t·CO2/년, 중대규모 양식장 36.52 t·CO2/년, 대규모 양식장 72.71 t·CO2/년이었으며, 제주의 경우 소규모 양식장 21.76 t·CO2/년, 중소규모 양식장 32.64 t·CO2/년, 중대 규모 양식장 54.39 t·CO2/년, 대규모 양식장 108.78 t·CO2/년으로 산정되었다 (Table 8, 9).
제주지역 넙치 양식장의 규모별, 탄소 배출요소별 연간 총 탄소 배출량을 정리한 결과, 소규모 양식장, 중소규모 양식장, 중대규모 양식장 및 대규모 양식장이 각각 1,023.41 t·CO2/년, 1,502.32 t·CO2/년, 2,456.83 t·CO2/년, 4,398.17 t·CO2/년으로 나타났다.
양식장 규모별 총 탄소 배출량은 소규모 양식장이 765.41 t·CO2/년, 중소규모 양식장이 1,123.12 t·CO2/년, 중대규모 양식장이 1,832.03 t·CO2/년, 대규모 양식장이 4,028.77 t·CO2/년으로 나타났다.
따라서, 액화산소 소비에 따른 탄소 배출량은 소규모 양식장이 0.013 t·CO2/년, 중소규모 양식장이 0.020 t·CO2/년, 중대규모 양식장이 0.033 t·CO2/년, 대규모 양식장이 0.067 t·CO2/년으로 산정되었다.
액체산소 소비량은 지역과 규모별로 편차가 크기 때문에, 설문 조사한 결과를 평균한 값을 사용하였다. 넙치 양식장 현장 조사를 수행한 결과, 양식지역과 양식장 규모별 액화산소의 소비량은 소규모 양식장이 7,500 ㎏, 중소규모 양식장이 11,250 ㎏, 중대규모 양식장이 18,750 ㎏ 및 대규모 양식장이 37,500 ㎏으로 조사되었다. 온실가스 산정표 (Colt et al.
결론적으로 본 연구에서는 넙치의 경우 수온 조건이 좋아 성장이 빠르고 생산성이 좋은 제주도가 남해안에 분포하는 양식장보다 규모별로 큰 차이를 보이지는 않았으나, 탄소 배출량이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다.
후속연구
그러나 최근 양식 생산량 증가와 함께 무분별한 자원 사용, 오염원 배출 등 자연 환경의 수용량에 미치는 영향 또한 점차 증가하고 있어 사회적인 걱정거리로 자라나고 있다 (Tyedmers, 2000). 앞으로 환경에 미치는 인간 활동의 영향을 최소한으로 줄이는 것이 바람직한 목표이지만, 가능한 효율적이고 환경의 영향을 최소화하여야 하는 환경 친화적 지속가능한 개발은 미래의 식량생산 시스템의 개발 방향이 되어야 할 것이다. 환경파괴 없이 지속 가능성 (sustainability)에 대한 전망은 에너지 분석과 온실가스 배출 등의 분석으로 어느 정도 가능하다.
이를 통해 양식장 사육용수 소비량과 배출수를 최소화하고 저에너지 사용에 의해 탄소 배출을 저감할 수 있는 이점을 가지고 있다. 따라서 앞서 제시한 기술 개발에 더하여 순환여과식 양식방법의 개발은 에너지 사용량 및 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있는 방안으로 고려될 수 있다. 그러나, 본 연구에서는 아직 넙치 양식장의 대부분을 차지하고 있는 유수식 육상양식장을 대상으로 규모별 양식장에서 발생하는 온실가스 배출량을 산정하였으며, 본 연구의 결과는 향후 온실가스 감축기준 설정 등 양식 개발의 정책, 계획 수립에 활용될 것으로 기대된다.
따라서 앞서 제시한 기술 개발에 더하여 순환여과식 양식방법의 개발은 에너지 사용량 및 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있는 방안으로 고려될 수 있다. 그러나, 본 연구에서는 아직 넙치 양식장의 대부분을 차지하고 있는 유수식 육상양식장을 대상으로 규모별 양식장에서 발생하는 온실가스 배출량을 산정하였으며, 본 연구의 결과는 향후 온실가스 감축기준 설정 등 양식 개발의 정책, 계획 수립에 활용될 것으로 기대된다.
그 결과, 남해안 해역 생산단계에서 발생하는 넙치 1kg당 탄소 배출량은 평균 36.83 kg·CO2/년, 수온조건이 좋아 성장이 빠르고 생산성이 좋은 제주도 생산단계에서 발생하는 넙치 1 kg당 탄소 배출량은 평균 24.33 kg·CO2/년으로 산정되었으며, 본 연구 성과는 우리나라 양식산업의 온실가스 감축기준 설정 등 양식 개발의 정책 및 계획 수립에 활용될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
순환여과식 양식이란?
또한 육상 수조식 양식장의 배출수로 인한 오염 부하량을 최소화하여 친환경 녹색양식을 실현하기 위하여 순환여과식 양식 시스템 개발에 주력하고 있다. 순환여과식 양식은 외부와 독립된 사육시스템에서 생물의 배설물, 사료찌꺼기 등의 오염원을 자체적으로 여과 처리하여 재사용하는 양식방법이다. 이를 통해 양식장 사육용수 소비량과 배출수를 최소화하고 저에너지 사용에 의해 탄소 배출을 저감할 수 있는 이점을 가지고 있다.
상업적인 양식 생산의 문제점은?
상업적인 양식 생산에 대한 종래의 경제성 분석은 대부분 생산 비용에 대한 이익만을 다룸으로써 생태적 또는 환경적 영향과 관련된 사회적인 비용을 고려하지 않았었다. 그러나 최근 양식 생산량 증가와 함께 무분별한 자원 사용, 오염원 배출 등 자연 환경의 수용량에 미치는 영향 또한 점차 증가하고 있어 사회적인 걱정거리로 자라나고 있다 (Tyedmers, 2000). 앞으로 환경에 미치는 인간 활동의 영향을 최소한으로 줄이는 것이 바람직한 목표이지만, 가능한 효율적이고 환경의 영향을 최소화하여야 하는 환경 친화적 지속가능한 개발은 미래의 식량생산 시스템의 개발 방향이 되어야 할 것이다.
넙치의 특징은?
국내 양식산업의 대표적 품종인 넙치는 국립수산과학원에서 1984년 인공 종묘 생산 기술을 개발한 이후에 급속하게 성장하였으며, 넙치 양식의 초창기 1987년에 불과 28톤이 양식 생산되었으나 (Choi, 2012), 최근에는 우리나라 전체 어류양식 생산량의 절반이 넘는 40,805톤 (2011년도 기준)을 생산하고 있다 (KOSIS, 2013). 넙치는 미래 대국민 단백질 공급의 역할을 수행해야할 중요한 양식 품종일 뿐만 아니라, 국내 뛰어난 양식기술과 경제성을 바탕으로 해외 수출을 위한 유망 품종이 될 잠재력을 가지고 있다. 상업적인 양식 생산에 대한 종래의 경제성 분석은 대부분 생산 비용에 대한 이익만을 다룸으로써 생태적 또는 환경적 영향과 관련된 사회적인 비용을 고려하지 않았었다.
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