육성비육돈사에서 피트모스 첨가제 급이가 온실가스 저감에 미치는 영향

Effect of peat moss additive feeding on greenhouse gas reduction in growing-finishing pig farms

김동여1 · 신진호1 · 송용우1 · 이태구2 · 이주미2 · Wardhani Riuh1 · 이승훈3 · 안희권4*

1충남대학교 낙농학과, 2충남대학교 축산환경학과, 3충남대학교 농업과학연구소, 4충남대학교 동물자원과학부

1. 서 론

2023년 (사)한국육류유통수출협회 통계자료에 따르면, 연간 1인당 육류 소비량은 ’11년 40kg에서 ’21년 56kg으로 39% 증가하였다. 가축 사육두수의 증가로, 국내 장내 발효과정 중 발생하는 온실가스는 ’11년 4.2백만 톤에서 ’21년 4.9백만 톤으로 약 16% 증가하였으며, 가축분뇨 처리 과정 중 발생되는 온실가스는 ’11년 4.5백만 톤에서 ’21년 5.4백만 톤으로 약 19% 증가하였다. 국내 가축분뇨처리 과정 중 발생되는 온실가스 5.4백만 톤 중 약 27%가 돼지분뇨 처리 과정에서 기인한다. 국내 양돈장에서는 돼지 사육과정 중 배설되는 분뇨를 슬러리피트에서 대부분 저장하고 있다.

선행 연구에 따르면, 피트모스(Peat moss) 첨가제가 급이 된 돼지의 분뇨는 저장 과정에서 발생되는 CO2와 CH4 발생량이 대조구 대비 각각 23%, 44% 저감됐다는 연구 결과가 있다. 따라서, 피트모스를 사료 첨가제로 급이하여 돼지 사육과정 중 발생되는 온실가스의 양을 줄이면, 가축분뇨처리 부문 온실가스 발생량을 상당 부분 감축할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나, 현장 규모에서 피트모스 첨가제 급이가 온실가스 발생량에 미치는 영향을 연구한 결과는 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 육성비육돈사를 대상으로 피트모스를 첨가제 형태로 급이하여 온실가스 발생량에 미치는 영향을 평가하였다.

2. 연구 방법

본 연구에서는 약 80일령의 육성돈을 각 돈방에 230두씩 입식시켜, 총 6개의 돈방을 대상으로 피트모스 첨가제의 온실가스 저감효과를 53일 동안 평가하였다. 6개의 돈방 중 3개의 대조구 돈방은 피트모스 첨가 없이 사료가 무제한 급이 되었으며, 나머지 3개의 처리구 돈방에는 피트모스가 사료 현물 무게 기준 0.4% 수준 첨가된 후 급이함으로써, 조건을 달리하였다. 각 돈방은 약 243m3 부피의 전면 슬러리피트를 이용하여 돼지 사육과정 중 배설되는 분뇨를 저장하였으며, 각 돈방은 돼지 입식 전 슬러리피트 내 분뇨를 완전 제거 후 액비를 슬러리피트 부피의 약 14% 수준 채운 후 돼지를 입식하였다. 액비의 질소 성분을 분석한 결과를 확인하니 질소전량, 암모니아태 질소, 질산태 질소 함량은 각각 0.19%, 0.12%, 0.0056%(wet basis)로 나타났다. 각 돈방은 중압 환기식 시스템을 갖추고 있었으며, 350Ø 크기의 상시가동 측벽 환기팬 2기를 통해 배출되는 공기량만큼 해당되는 공기가 입기되었다. 피트모스 첨가제의 온실가스 저감효과는 돈사 내부 상시가동 측벽 환기팬 앞에서 포집된 시료의 N2O, CH4, CO2 농도와 포집 시 환기량을 반영하여 평가되었다.

3. 결과 및 고찰

개별 온실가스 발생량 비교 결과를 Fig. 1에 나타내었다. N2O의 실험기간 측정결과는 대조구 돈방에서 1.2-1.6mg/hr/head 수준 발생하였으나, 처리구는 발생되지 않았다. 각 일차별 N2O 발생량 비교 결과, 대조구 대비 처리구가 저감된 듯하였으나 통계적 유의성은 없었음을 확인할 수 있었다(p>0.05).

CO2의 경우, 실험기간 동안 대조구에서 23.0-150.6g/hr/head, 처리구 50.2-122.8g/hr/head가 발생되었다. 실험초기에는 대조구와 비교할 때 처리구의 CO2 발생량은 감소하는 경향을 보였으며, 37일 차에 측정된 CO2 발생량은 처리구가 대조구에 비해 59% 감소된 결과를 보였다

(p<0.05). 그러나, 이후 51-53일 차 CO2 발생량은 처리구가 대조구 대비 3.8배 높게 나타났다(p<0.05).

CH4 발생량을 비교한 결과, 대조구는 4.2-7.1g/hr/head로 나타났으며, 처리구는 5.0-10.0g/hr/head 수준으로 나타났다. 대조구 대비 처리구가 감소하는 경향을 보였으나, 51-53일 차 CH4 발생량은 처리구가 대조구 대비 2.4배 높게 나타났다(p<0.05).

유사연구에서는 피트모스를 급여한 처리구는 대조구에 비해 humic acid, fulvic acid, humin과 같은 humic substance(HS)의 농도가 상당히 높은 것으로 나타났다. 처리구의 HS 수준이 높아지면 가수분해가 제한되어 대조구에 비해 total volatile fatty acid 농도가 낮아지는 것으로 나타났다. 실험기간 누적 CH4 배출량의 대조구와 처리구 간의 유의미한 차이는 49일째부터 발생했음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 육성돈 입식 후 경과한 기간이 길지 않아 이러한 현상이 나타나지는 않았지만, 당초 목표로 한 평가 기간(입식 후 약 120일)까지 평가를 지속한다면 피트모스에 의한 CH4 발생 저감효과를 확인할 수 있을 것으로 예상된다. 또한, 피트모스 첨가제를 3.0%를 급여한 기존의 연구와 다르게 본 실험에서는 0.4%(wet basis) 수준으로 급여하였기에, 피트모스의 급여 수준이 낮아 효과가 빠르게 나타나지 않을 수 있어 평가 기간을 연장한다면 저감효과를 보일 것으로 예측된다.

4. 결 론

피트모스 사료 첨가제가 육성비육돈사의 온실가스 발생에 미치는 영향을 평가한 결과, N2O 발생량은 대조구와 처리구 간의 차이가 통계적으로 유의미하지 않아, 피트모스 첨가가 N2O 저감에 뚜렷한 효과를 보이지 않았음을 확인하였다. CO2의 발생량은, 실험초기 대조구 대비 처리구에서 감소하는 경향을 보였으나, 53일 차에 처리구의 CO2 발생량이 대조구에 비해 증가하였다. CO2 발생의 뚜렷한 감소 효과를 단기간 내에 확신할 수 없기에, 목표로 한 평가 기간(입식 후 약 120일)까지 평가를 지속한다면 피트모스에 의한 CO2 발생량 저감효과를 확인할 수 있을 것으로 예상된다. 처리구에 피트모스를 첨가함으로써 초기에는 CH4 발생량이 대조구에 비해 감소하는 경향을 보였으나, 53일 차에 처리구가 대조구 대비 증가하는 현상이 나타냈다. 이는 피트모스의 급여 수준이 3.0%를 급여한 기존의 연구와 다르게 0.4%(wet basis)로 낮고, 육성돈 입식 후 경과한 기간이 길지 않았기 때문에 나타난 결과로 추정된다. 따라서, 피트모스에 의한 CH4 발생 저감효과를 명확히 확인하기 위해서는 추가적인 평가 기간(입식 후 약 120일)까지 연구가 필요하다고 할 수 있다.