초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
○ (농과원) 농업분야 암모니아 발생 인벤토리 기반구축
○ (순천대) 벼논에서 가축분퇴비 시용에 따른 암모니아 배출량 평가 및 국가 고유배출계수 등록
○ (경상대) 벼논에서 요소 유래 암모니아 배출량 평가 및 국가 고유배출계수로의 등록 개발

○ 전체 내용
1. 농업분야 암모니아 발생 인벤토리 기반구축
가. 주요 지표산출을 위한 분야별 통계자료 수집 및 분석
- 비료사용에 의한 암모니아 배출량 산정에는 비료제품정보와 제품별 질소함량, 비료공급량

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
○ (농과원) 농업분야 암모니아 발생 인벤토리 기반구축
○ (순천대) 벼논에서 가축분퇴비 시용에 따른 암모니아 배출량 평가 및 국가 고유배출계수 등록
○ (경상대) 벼논에서 요소 유래 암모니아 배출량 평가 및 국가 고유배출계수로의 등록 개발

○ 전체 내용
1. 농업분야 암모니아 발생 인벤토리 기반구축
가. 주요 지표산출을 위한 분야별 통계자료 수집 및 분석
- 비료사용에 의한 암모니아 배출량 산정에는 비료제품정보와 제품별 질소함량, 비료공급량, 토지피복도 등의 자료를 사용.
- 실제 농경지에서 시비된 비료사용량의 파악이 어렵기 때문에 CAPSS에서는 농업협동조합중앙회에서 각 지역에 공급하는 비료양을 소비량으로 가정함.
- 또한, 비료 성분 중 질소 함량 자료는 각 비료생산회사의 제품별 질소함량 자료를 이용함. 농경지 면적에 관련한 자료는 토지피복도를 활용함.
- 가축의 분뇨관리을 위한 암모니아 배출량을 산정하기 위해서 가축 종별로 사육두수의 파악이 필요함.
- 가축통계는 매년 변하는 자료이므로 연구년 기준 가장 최신의 자료를 사용해야하며, 연간 평균적인 사육특성을 반영할 수 있는 자료의 수집이 필요함.
- 현재 국내에서 수집 가능한 자료는 환경부에서 축산폐수 통계를 작성하면서 집계하는 자료와 농림축산식품부에서 집계하는 자료가 있지만, CAPSS에서는 배출원 분류체계를 고려하여 농림축산식품부의 자료를 활용하였음. 돼지의 경우 통계청의 월령별 자료를 이용하였음.

나. 암모니아 배출계수 기초자료 수집 및 보완(선진국 암모니아 배출계수 관련 정보수집)
- 국립환경과학원(2013)의 “국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람”과 미국 EPA의 NEI(National Emissions Inventory) 보고서, 유럽 EMEP/EEA air pollutant emission inventory 보고서, 유럽 각국의 IIR(Informative Inventory Report)을 통해 농축산분야의 국내·외 암모니아 인벤토리를 조사하여 비교하였음.

다. 통합 암모니아 배출량 및 인벤토리 작성
- 비료사용에 의한 암모니아 배출량은 질소함량과 밀접한 관련이 있으며, 이에 따라 배출량 산정식은 아래 식 (1)과 같이 질소함량을 고려한 방식임.

E = A × N/100 × EF
A : 비료사용량(ton/yr)
N : 제품별 질소함량(%)
100 : 질소함량 단위 환산계수
EF : 배출계수(kg/ton)
- 국내에서 가축의 분뇨를 시비할 때 발생하는 암모니아의 배출량 평가는 활동도 자료인 가축 사육두수(마리/yr)에 배출계수(kg/마리)를 곱하여 산정함.

E = A × EF
E : 배출량(kg/yr)
A : 가축 사육두수(마리/yr)
EF : 배출계수(kg - NH₃/마리)

2. 벼논에서 요소 유래 암모니아 배출량 평가 및 국가 고유배출계수로의 등록 개발
가. 벼논에서 암모니아 배출량 평가기법 개발
○ 암모니아 배출량 평가기법 선정
- 대상기술: Static chamber법과 Dynamic chamber
- 효율평가: 요소 유래 암모니아 배출량 포집효율 평가
나. 벼논에서 요소유래 암모니아 배출량 평가
○ 조사 대상지역 선정
- 영남지역(경남 사천시-평택통)과 호남지역(전남 순천시-남계통)의 일반 논토양
○ 처리구 선정
- 공시비료 선정: 요소[(NH₂)₂CO]
- 질소(N) 처리량: 0, 45, 90, 180 ㎏ N ha^-1 (벼 재배기간 중 3회 분시 처리)
다. 벼논에서 요소 유래 암모니아 배출계수 개발
○ 조사방법: Static chamber법
- 조사기간: 전체 벼 재배기간(평균 137일)
- 암모니아 포집: Glycerine과 H₃PO₄ 용액처리 Sponge 활용
- 암모니아 정량: Indophenol Blue 발색법
○ 암모니아 배출량 산정
- 암모니아 1일 배출량(㎎/m²/day) = △C/△t ÷ A
[여기서, △C/△t: 단위시간당 증가된 NH₃ 농도(㎎/hour), A: Chamber의 넓이(㎡)]
- 총 암모니아 배출량(㎏/ha) = Σ(R_i × D_i)
[여기서, R_i: i번째 암모니아 1일 배출량(㎎/ha/day), D_i: i와 i-1번째 간의 날짜 간격(day)]
○ 암모니아 배출량 계수 개발
- 2개 지역 3년간 반복조사된 암모니아 배출량을 이용
- NH₃ 배출계수(㎏ NH₃ ton^-1 N) = NH₃ 배출량(N 처리구 – 무질소 처리구) ÷ N 처리량

3. 벼논에서 가축분퇴비 시용에 따른 암모니아 배출량 평가 및 국가 고유배출계수 등록
가. 벼논에서 가축분퇴비 시용에 따른 암모니아 배출량 평가
○ 조사 대상지역 선정
- 영남지역(경남 사천시-평택통)과 호남지역(전남 순천시-남계통)의 일반 논토양
○ 처리구 선정
- 공시퇴비: 우분, 돈분 퇴비(시판퇴비)
- 퇴비처리량: 추천량(12 Mg ha^-1) 대비 0, 0.5, 1, 2배 (기비로 전량 처리)
○ 조사방법 및 배출량 산정
- 암모니아 배출량: Static chamber법(경상대와 동일한 방법 사용)
- 미세먼지 생성량 및 화학성: 디누더 시료채취기 활용 포집 후 용매추출 후 IC 정량분석
○ 암모니아 배출량 산정(경상대와 동일한 방법 사용)
- 2개 지역 3년간 반복조사된 암모니아 배출량을 이용
- NH₃ 배출계수(㎏ NH₃ ton^-1 N) = NH₃ 배출량(퇴비처리구 – 퇴비무처리처리구) ÷ N 투입량

□ 연구개발성과
1. 벼논에서 요소 유래 암모니아 배출량 평가 및 국가 고유배출계수로의 등록 개발
가. 벼논에서 암모니아 배출량 평가기법 선정: Static chamber법
- Dynamic chamber 법에 비해 Static chamber법에서 높은 암모니아 회수율이 확보
나. 벼논에서 요소 유래 암모니아 배출량 평가
○ 벼 재배기간 중 암모니아 총배출량
- 질소 처리량이 증가함에 따라 암모니아 배출량이 크게 증가
다. 벼논에서 요소 유래 암모니아 배출계수 개발
○ 요소 유래 암모니아 배출량은 투입량이 증가함에 따라 크게 증가
- 추천시비량(90 kg N ha^-1)을 처리시 암모니아 배출계수는 251.5 kg NH₃ ton-N^-1로 평가

2. 벼논에서 축산분뇨 유래 암모니아 배출량 평가 및 국가 고유배출계수로의 등록 개발
가. 벼논에서 가축분퇴비 시용에 따른 미세먼지 정량 및 정성적 평가
○ 벼 재배기간 중 미세먼지 생성량 및 화학성 분석
- 가축분 종류 처리 및 종류에 따른 미세먼지 생성량의 차이는 거의 없었음
- 가축분 종류에 따른 미세먼지 내 이온함량은 돈분에서 다소 높았음
나. 벼논에서 가축분퇴비 시용에 따른 암모니아 배출량 평가 및 계수 개발
○ 벼 재배기간 중 암모니아 배출량
- 가축분퇴비 처리 직후 배출량이 급격하게 증가
- 가축분퇴비 시용량이 증가함에 따라 암모니아 배출량이 크게 증가
○ 가축분 퇴비 시용에 따른 총배출량 및 배출계수 개발
- 벼논에서 가축분 퇴비 시용에 따른 암모니아 배출계수는 평균 83.4 kg NH₃ ton-N^-1로 평가

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
가. 기술적 측면
○ 암모니아 배출계수 주요 지표 산출을 위한 선진 연구동향 및 자료수집
○ 벼논에서 우리나라 고유의 요소 유래 암모니아 배출계수 개발 및 등록
○ 벼논에서 우리나라 고유의 가축분퇴비 시용에 따른 암모니아 배출계수 개발 및 등록
나. 경제적·산업적 측면
○ 농업부문 암모니아 배출계수 기초자료 수집 및 보완을 통한 국내 배출계수 고도화에 활용
○ 미세먼지 전구체인 암모니아 배출량 저감기술개발에 활용
○ 암모니아 배출 저감용 친환경 비료개발에 활용

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 가. 미세먼지 정의와 발생원 ... 7
• 나. 초미세먼지(PM2.5) 전구체로서 암모니아 ... 7
• 다. 연구 목표 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 7
• 가. 벼논에서 암모니아 배출량 평가 기법 개발 ... 8
• 나. 시험포장 설치 및 벼 재배관리 ... 8
• 다. 암모니아 배출량 평가 ... 10
• 라. 토양과 표층수의 화학적 특성 및 벼 수량 특성 평가 ... 11
• 마. 미세먼지(PM2.5) 정량 및 정성분석 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 13
• 4. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 69
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 69
• 가. 기술적 측면 ... 69
• 나. 경제적·산업적 측면 ... 69
• 참고문헌 ... 71
• 끝페이지 ... 76