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1 Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers Vol. 59, No. 4, pp. 53~64, July 2017 DOI : ISSN eissn 지역특성과산정식변화를고려한시군단위축산부문온실가스배출량분석 Implications of Guideline Improvements for Regional GHGs Changes on Livestock 정찬훈 * 박진선 ** 이종식 *** 김건엽 *** 정현철 *** 서교 ****, Jung, Chan Hoon Park, Jin Seon Lee, Jong Sik Kim, Gun Yeop Jeong, Hyeon Cheol Suh, Kyo Abstract The equations and emission factors for estimating national GHGs are developed based on IPCC guidelines. The GHGs on livestock sector has been calculated using methodologies following 1996 IPCC guideline in South Korea although 2006 IPCC guideline was announced in The purpose of this study is to understand the implications of guideline updates for national GHGs changes in the livestock sector and analyze the effect of regional major livestock characteristics using KOSTAT time series data (1990 ~ 2014). The results show a new guideline makes GHGs reduce in the livestock sector up to 11 % with subdivided emission factors and the livestock characteristics affect regional GHGs. Gyeonggi-do, the top emitter among 16 states, records 784 thousand tons CO 2eq. and Daejeon has the highest potential (82 %) of GHGs reduction. Swine is the most contributor for regional GHGs except Seoul and Gwangju, but the share of GHGs for chickens is less than 12 % in spite of the largest livestock population (87 %). Keywords: IPCC guideline, Climate change, Greenhouse gas emissions, Livestock sector Ⅰ. 서론 2015년 12월프랑스파리에서신기후체제에관한 파리협정 (Paris Agreement) 이채택됨에따라온실가스배출량감축에대한중요성이더욱부각되고있다 (Kim, 2010; Bae et al., 2014). 전세계 196개당사국이합의한파리협정은 2020 년이후교토의정서 (Kyoto Protocol) 를대체할신기후체제의출범을의미하고, 단순한감축목표제시를넘어서기후변화대응을통해지속가능한발전을요구한다 (Park, 2016). 이에따라정부는에너지, 산업, 농업등의부문에서 2030년배출전망치 (BAU) 대비 37 % 감축목표를이행해야하는실정이다 (Kim and Lee, 2016). 우리나라는 2013년총 백만톤 CO 2eq. 의온실가스를배출하였으며 2012년대비에너지, * Graduate School of International Agricultural Technology, Seoul National University ** Institute of Green Bio Science & Technology, Seoul National University *** National Institute of Agricultural Science(NIAS), RDA **** Graduate School of International Agricultural Technology, Seoul National University, Institute of Green Bio Science & Technology, Seoul National University Corresponding author Tel.: Fax: kyosuh@snu.ac.kr Received: May 22, 2017 Revised: July 17, 2017 Accepted: July 17, 2017 산업공정, 농업, 폐기물분야에서각각 1.5 %, 2.1 %, %, 1.2 % 씩증가했다. 또한 LULUCF ( 토지이용, 토지이용변화및임업 ) 분야는흡수량이 2012년보다 4.4 % 감소하여 2013 년도총배출량이 2012년도총배출량 백만톤 CO 2eq. 보다 1.5 % 증가한결과를가져왔다 (GIR, 2015). 따라서국가온실가스 37 % 감축목표달성을위해서는배출원별 ( 에너지, 산업공정, 농업, 폐기물등 ) 정확한배출량산정이필요하며이를위해서는국가고유배출계수의개발이필수적이다 (Kim et al., 2008; Bae et al., 2013; Yang et al., 2014). 농업분야는온실가스의배출원이면서동시에흡수원이될수있기때문에중요한의미를가진다. 농업분야는축산부문과경종부문이며축산부문은농업분야온실가스배출의약 48 % 를차지하고있다 (IPCC, 1996; Jeong et al., 2012; GIR, 2015). 그러나 1990년대비 2013년경종부문온실가스배출량은 26 % 감소한반면축산부문은 61.8 % 증가하여 2012년대비온실가스감축을효과적으로실현하지못했다 (Jeong and Kim, 2015). 농업분야는우리나라온실가스총배출량의약 3 % 를차지하고있지만다른분야에비해적은투자로온실가스배출관리에기여할수있기때문에축산부문또한온실가스배출량감축을위한지속적인관심과감축노력이필요하다 (Yi, 2009; Bellarby et al., 2013). 축산부문온실가스배출량은 IPCC 가이드라인에서제시하고있는산정방법론과배출계수를적용해산정한다. IPCC 는보다정확한온실가스배출량산정을위해 GPG 2000, 2006 IPCC 등개선된가이드라인을제공하여축산부문배출량을 한국농공학회논문집제 59 권제 4 호,

2 지역특성과산정식변화를고려한시군단위축산부문온실가스배출량분석 산정하도록권장하고있다 (Caro et al., 2014). 정부는 2012 년부터국가온실가스인벤토리 (National Greenhouse Gas Inventory Report of Korea, GIR) 를매년발간하면서국가온실가스배출량산정에정확성을더하기위하여산정식과배출계수등에서지속적인개선노력을하고있다. 그러나축산부문은타분야에비해방법론이복잡할뿐만아니라국가통계자료및배출계수개발에있어많은어려움이있기때문에현재우리나라축산부문온실가스산정을위해필요한산정식과배출계수는 1996 IPCC 가이드라인에서제공하는자료를대부분사용하고있다 (Ji et al., 2012). 하지만 IPCC 가이드라인이개정되고국가온실가스산정기준이개정되면동일한시계열활동자료를사용하더라도잠재적으로축산부문온실가스산정값이달라질것으로예상된다 IPCC 가이드라인에서는산정식을이루는배출계수를개발하는식을새롭게제시했고, Tier 1 수준의기본값을세분화하였으며 Tier 2, Tier 3 수준의배출계수를산정할수있는방법을제시함으로써 1996 IPCC 가이드라인에비해보다현실적이고국가상황을반영할수있도록개선되었다. 따라서향후 2006 IPCC 가이드라인을적용하여축산부문국가온실가스배출량을산정하는경우산정결과가크게변화할수있다. 특히, 1996 IPCC 가이드라인과달리 2006 IPCC 가이드라인의경우연평균기온등에따라배출계수가달라지게되어지역별특성이반영되기때문에우리나라의경우에도지역별온도차이에따라배출량산정결과도달라질것으로전망된다. IPCC 가이드라인을포함하여축산부문온실가스배출량산정과관련된연구는지속적으로이루어지고있다. Yang et al. (2014) 은 1996 IPCC 가이드라인을이용하여우리나라축산부문온실가스배출량의증감추이에대해연구하고자하였으며, 축산부문배출량이가축사육두수의변동과밀접한관계가있다고했다. Ji et al. (2012) 는우리나라온실가스감축목표를이행하기위해 2000~2008년축산부문온실가스배출량과 2006 IPCC 지침의국내적용성과그에대한방법론적접근을분석하고자하였으며, 활동자료가부족한축산부문에 2006 IPCC 가이드라인을효과적으로적용하기위해서는추가적인연구가필요하다고설명하고있다. 하지만산정식의개선에따른실질적인변화를보여주는연구는찾아보기어려우며, 2006 IPCC 가이드라인을적용하여배출량을산정한연구의경우에도가이드라인의 Tier 1 수준의자료를사용하였지만장내발효와가축분뇨처리의세분화된배출량은제시하지않고있다 (Ji et al., 2012). 따라서시계열적자료를바탕으로가이드라인변화가실질적으로국가온실가스배출량에미치는영향과이러한결과가지역별온실가스배출량산정에어떠한영향을주는지에대한분석이필요할것으 로판단된다. 따라서본연구에서는지역별특성을고려하여 IPCC 가이드라인의산정방법개선에따른시군단위축산부문온실가스배출량을산정하고, 이를바탕으로산정방법개선이배출량산정결과에미치는영향을동일한시계열활동자료를바탕으로분석하고자한다. 또한, 지역별축종과연평균기온을이용하여지역별온실가스배출량변화와축종별배출특성을파악하고자한다. Ⅱ. 연구자료및방법 1. 축종범위본연구에서는축산부문온실가스배출량을산정하기위해축종을우리나라온실가스인벤토리에서축산부문배출원으로정의한젖소, 한육우, 돼지 ( 번식용돼지, 판매용돼지 ), 닭 ( 산란계, 육계 ), 오리, 염소, 양, 말, 사슴으로구분한다. 2. 축산부문 IPCC 가이드라인산정식국가온실가스인벤토리에서는현재축산부문온실가스배출량산정을위해 1996 IPCC 가이드라인에서제시하는산정식과배출계수를사용하고있다. 하지만 2006 IPCC 가이드라인에서는개선된산정식을새롭게제시하고있어, 본연구에서는 1996 IPCC 가이드라인산정식과 2006 IPCC 가이드라인의개선된산정식을이용하여각각축산부문온실가스배출량을산정하고산정기준개정에따른배출량영향을비교분석한다. 축산부문의온실가스배출량은장내발효와가축분뇨처리로구성된다. 장내발효는가축의소화기관내의발효과정에서발생하는메탄 (CH 4) 배출량산정을, 가축분뇨처리는가축분뇨의혐기적분해를다루기때문에 CH 4 와아산화질소 (N 2O) 배출량산정을통해이루어진다 (IPCC, 2006; O mara, 2011; GIR, 2015; Kim et al., 2016). 특히 CH 4 는지구온난화에두번째로크게영향을미치는주요온실가스중하나로개선된산정식을통한보다정확한산정이필요하다 (Bhatta et al., 2007). 가. IPCC 가이드라인에따른장내발효산정식장내발효산정식의경우 1996 IPCC 가이드라인에서정의된가축에대한산정식을 Tier 1 수준으로제시한반면 2006 IPCC 가이드라인에서는 Tier 2 수준의배출계수를개발할수있도록새로운산정식을제시함으로써국가별로상황에맞는장내발효온실가스배출량을산정하도록유도한다. 54 Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 59(4),

3 정찬훈 박진선 이종식 김건엽 정현철 서교 (1) 식 (1) 은 IPCC 가이드라인에서제시한장내발효기본산정식이다. 여기서 Emissions (Gg CH 4 Yr -1 ) 는가축의소화기관내에서일어나는발효에서발생하는 CH 4 의총량으로축종별배출계수, 가축사육두수의곱으로산정한다. 하지만 2006 IPCC 가이드라인에서기본값으로제시했던축종별배출계수 (EF (T)) 를구체화하여각나라의상황에맞는배출계수를개발하도록권장하며식 (2) 와같이표현할수있다. (2) EF (T) 는총에너지섭취량 (GE) 과사료에서 CH 4 로환산된총에너지의비율을뜻하는 CH 4 환산계수 (Y m ), 그리고 CH 4 의에너지함량계수 55.65를이용하여산정이가능하다. 특히 Y m 은사료의에너지가메탄으로전환되는정도는다른사료와의상호작용과동물요인에따라다르기때문에사료의품질에따라배출계수가달리개발될수있다 (IPCC, 2006) IPCC 가이드라인에서는 Y m 을 Tier 1 수준에서사육지에서사육된소는 3.0 %±1.0 %, 젖소와물소는 6.5 %±1.0 % 로, 1살미만의양은 4.5 %±1.0 %, 어른양은 6.5 %±1.0 % 로제시하고있다 (IPCC, 2006). 나. IPCC 가이드라인에따른가축분뇨처리산정식 1) CH 4 배출량산정방법가축분뇨처리의혐기적분해과정에서발생하는 CH 4 배출량에대한산정식은식 (3) 과같다 IPCC 가이드라인에서는배출계수 (EF (T)) 를 Tier 1 수준에서제시하였지만 2006 IPCC 가이드라인의경우 EF (T) 를 Tier 2 수준에서각나라상황에맞도록배출계수개발을위한산정식을제시하고있다. (3) 여기서 CH 4manure (Gg CH 4 Yr -1 ) 은가축분뇨의혐기적분해과정에서발생하는 CH 4 의총량으로장내발효산정식과동일하게축종별배출계수와가축사육두수의곱으로산정이되지만제시한배출계수인 EF (T) 에서차이를보이고있다 IPCC 가이드라인에서제시하는 EF (T) 산정식은식 (4) 와같다. (4) EF (T) 는가축의일간배설휘발성고형물 (VS (T)), 분뇨의최대 CH 4 발생량 (B o (T)), 기후지역별분뇨처리시설에대한 CH 4 변환계수 (MCF (S,k)), 기후지역별분뇨처리시설을이용해관리되는가축의분뇨비율 (MS (T,S,k)) 을이용하여산정하고, 부피를무게로환산하는계수 (CH 4 발생량 (m 3 CH 4) 을무게 (kg CH 4) 로환산 ) 0.67을적용한다 IPCC 가이드라인에서는분뇨의특성을바탕으로분뇨에서발생가능한휘발성고형물의양과 CH 4 의최대양을고려하였다. 또한식 (5) 와같은 VS 산정식을제시하여국가별분뇨특성이드러날수있는배출계수의산정을권장하고있다. (5) VS는사료의소화율 (DE), 소변에너지 (UE GE), 분뇨의회분함량 (ASH) 과건조사료 kg 당소화할수있는 GE에대한환산계수 18.45를이용하여산정된다 IPCC 가이드라인에서는돼지, 소와타반추동물, 그리고가금류에대한 Tier 1 수준의 DE 자료를제시하고있다. 또한 UE GE에대해 Tier 1 수준의수치를제시하고있는데, 대부분의반추동물들은 0.04 GE, 85 % 이상곡물사료를먹인돼지혹은되새김질동물은 0.02 GE로산정하도록권하고있다. ASH는 Tier 1 수준에서소의경우 0.08을제시하고있지만분뇨의회분함량에대해서는축종에따라실질적으로변동이있을수있어국가환경을반영한국가고유의값을사용하도록권장하고있다 (IPCC, 2006). 2) N 2O 배출량산정방법가축분뇨처리과정에서는장내발효에서발생하지않는 N 2O 가배출되며. 이를산정하는식은식 (6) 과같다 IPCC 가이드라인에서는축종별분뇨로배출하는연평균질소량을 Tier 1 수준에서제시한반면, 2006 IPCC 가이드라인에서는각나라의상황에맞는배출계수의개발을위한산정식을제시한다. 여기서 N 2O manure (kg N 2O Yr -1 ) 은가축분뇨처리과정에서배출되는아산화질소의총량으로가축사육두수 (N), 축종별분뇨로배출하는연평균질소량 (Nex (T)), 가축분뇨처리시설 (6) 한국농공학회논문집제 59 권제 4 호,

4 지역특성과산정식변화를고려한시군단위축산부문온실가스배출량분석 이용비율 (MS (T,S)), 가축분뇨처리시설의직접적인아산화질소배출계수 (EF 3 (S)), 그리고 N 2O-N을 N 2O로환산하는계수 44/28을이용하여산정된다. 하지만 2006 IPCC 가이드라인에서는국가현실을반영할수있는 Nex (T) 산정을위해축종별질소배출률 (N rate (T)) 을제시했고, 식 (7) 과같다. (7) 식 (7) 에서연평균질소량은질소배출률 (N rate (T)) 과가축의질량 (TAM) 을이용하여산정할수있다. 질소배출률은매일가축 1,000kg 당배출되는질소의단위로표시되는것으로서 2006 IPCC 가이드라인에서는 Tier 1 수준의기본값을제공하고있다. TAM 또한기본값을제공하고있지만다른체중카테고리에따른질소배출율의민감성때문에나라에따라고유한 TAM 값을수집하는것이바람직하다 (IPCC, 2006). 이처럼 2006 IPCC 가이드라인은각나라의축산부문온실가스배출량산정에정확성을높이기위해배출계수를개발할수있는여러산정식을제시하였다. 하지만산정식에는많은통계자료를요구하는데모든자료가수록되어있지않고국가고유의자료가단지일부분의변수에대해서만사용이가능하다할지라도 2006 IPCC 가이드라인에서는제시한 Tier 1 수준의자료와함께이용하여국가고유의배출계수를산정할것을권장하고있다 (IPCC, 2006). 3. 축산부문의배출계수 1996, 2006 IPCC 가이드라인에서는 Tier 1 수준에서대륙, 해당나라의발전정도, 그리고연평균기온에따라포괄적으로사용할수있는배출계수를기본값으로제시하고있다. 온실가스배출량산정의복잡성및정확성은 Tier 3 수준으로갈수록높아지지만현재국가온실가스인벤토리에서는장내발효와가축분뇨처리의온실가스배출량산정을위해 1996 IPCC 가이드라인에서제시한 Tier 1 수준의배출계수를사용하고있다 (Kim, 2009). 우리나라는비록아시아대륙에속하는국가이지만 1996 IPCC 가이드라인에서제시한각지역별 Tier 1 수준의배출계수에대한설명을참조해국가현실에적합한배출계수를선택하여온실가스배출량을산정하였다 (GIR, 2015). 본연구에서는산정기준변화에따른축산부문온실가스배출량을분석하고자하였으므로 2006 IPCC 가이드라인에서도동일한범주에있는배출계수를사용하였다. 가. 장내발효배출계수 IPCC 가이드라인에서는장내발효에대해대륙, 나라의발전정도에따른 CH 4 배출계수를제시한다. 우리나라가 1996 IPCC 가이드라인에서선택한장내발효축종별 CH 4 배출계수를살펴보면젖소와한육우는북미, 돼지는선진국, 그외염소, 양, 말은개발도상국카테고리를선택한배출계수를사용하고있다. 특히사슴에대해서는 1996 IPCC 가이드라인에서따로제시를하고있지않기때문에산정시염소의배출계수를사용하고있다 (GIR, 2015). 나. 가축분뇨처리배출계수 IPCC 가이드라인에서는가축분뇨처리에대해대륙, 나라의발전정도로나누어축종별 N 배출계수를제시하고있고연평균기온카테고리를추가하여축종별 CH 4 배출계수를제시한다. 국가온실가스인벤토리에서는 1996 IPCC 가이드라인에서축종별 CH 4 배출계수를선택하기위해연평균카테고리에서한대지역 (14 C) 을선택하였으며젖소와한육우는북미, 돼지는서유럽, 닭과오리는선진국, 그외염소, 양, 말은개발도상국범주를선택했다. 장내발효와마찬가지로 1996 IPCC 가이드라인에서는사슴의 CH 4 배출계수가제시되어있지않으므로염소의배출계수를사용한다 IPCC 가이드라인에서는해당국가의온실가스배출특성을나타내기위해가축분뇨처리 CH 4 배출계수를연평균기온에따라세분화했다. Table 1은연평균기온에따른축종별가축분뇨처리 CH 4 배출계수를나타낸다. 젖소, 한육우, 판매용돼지, 그리고번식용돼지의배출계수는매 1 C마다제시하고, 그외축종들의배출계수는한대지역과온대지역으로나누어제시한다. 대체적으로연평균기온이상승할수록축종별배출계수가상승하기때문에지역별특성을잘나타낼수있을것으로판단된다. 가축들의분뇨를처리하기위한시설을이용할때배출되는 N 2O를고려하기위해 1996 IPCC 가이드라인에서는액비화시설, 퇴비화시설, 기타시설등으로나누어배출계수를 Tier 1 수준에서제시하였지만 2006 IPCC 가이드라인에서는퇴비화시설을고체저장, 건조부지로나누어제시하였고기타시설을덮개유무, 가금류분뇨처리시설등으로구체화한다. 우리나라의젖소, 한육우, 돼지및가금류의퇴비화시설이용비율은산정이가능하지만고체저장, 건조부지의이용비율의자료가구비되어있지않음에따라각각퇴비화시설이용비율의 50 % 씩이용한다고가정한다. 56 Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 59(4),

5 정찬훈 박진선 이종식 김건엽 정현철 서교 Table 1 CH 4 emission factors of manure management with average annual temperature change Livestock species Cool Average annual temperature ( C) Temperate Dairy Cows Other Cattle Market Swine Breeding Swine Layers Broilers Ducks Goats Sheep Horses CH 4 emission factors of dairy cows, other cattle, market swine, and breeding swine are selected by average annual temperature. CH 4 emission factors of layers, broilers, ducks, goats, sheep, and horses are selected by the temperature zones. CH 4 emission factor of deer does not consider the average annual temperature. Daegu, Gwangju, Ulsan, Busan, and Jeju belong to the temperate region. The others belong to the cool region. 4. 국가통계자료축산부문온실가스배출량산정을위해활동자료로가축사육두수와가축분뇨처리시설이용비율이사용된다. 한육우, 젖소, 돼지그리고닭의가축사육두수는통계청의가축동향조사에서제시한분기자료를사용한다. 오리의가축사육두수에대해서는 1990년에서 2010년은농림수산통계연보자료를사용하고 2011년에서 2014년은통계청의분기자료를사용한다. 염소, 양, 말, 사슴의사육두수는분기자료가없으므로해당년도의사육두수를이용해 3년평균값을당해년도자료로사용한다. 가축분뇨처리시설이용비율은농림어업조사보고서에서가축분뇨처리방법별농가자료를이용해산출한다. 조사결과가없는 1990~2010년활동자료는가장근접한 2011년도값을일괄적용하고, 염소, 양, 말, 사슴등기타가축의분뇨는따로수거하는시설이없어토지에방치되기때문에전량퇴비로활용된다고가정한다. Ⅲ. 결과및고찰온실가스산정기준변화에따른축산부문온실가스배출량변화를알아보기위해배출계수의변화를살펴보고 1996 IPCC 가이드라인, 2006 IPCC 가이드라인에서제시한산정식과배출계수를이용하여 1990~2014년장내발효및가축분뇨처리온실가스배출량을산정하였다. 또한축산부문총량을시도별로나누어배출량특성을평가하였다. 1. 축산부문온실가스배출계수비교분석 산정기준개정에따른온실가스배출량의변화를보기위 해 GIR에서선택한지역, 연평균조건을 1996, 2006 IPCC 가 이드라인에동일하게적용하여배출계수를선택하였다. Table 2는축종별장내발효 CH 4 배출계수다. 가금류를제외한축종 별장내발효배출계수를살펴보면젖소, 한육우, 그리고사슴 의배출계수가증가한것을알수있었으며특히사슴의배출 계수가 5에서 20으로 300 % 증가했지만사슴의사육두수가 2014년기준 0.02 % 를차지하여산정기준변화에따른장내 발효온실가스배출량의차이는적을것으로사료된다. Table 3은가축분뇨처리배출량산정에필요한 CH 4, N, 그 리고가축분뇨처리시설 N 2 O 배출계수다. 두가이드라인에서 제시한 CH 4 배출계수를비교해보면 2006 IPCC 가이드라인 Table 2 Enteric Fermentation CH 4 Emission Factors 1996 IPCC 2006 IPCC Dairy Cows 1) Other Cattle 1) Swine 2) Goats 3) 5 5 Sheep 3) 5 5 Horses 3) Deer 3) ) : North America; 2) : Developed countries; 3) : Developing countries 한국농공학회논문집제 59 권제 4 호,

6 지역특성과산정식변화를고려한시군단위축산부문온실가스배출량분석 에서제시한젖소, 돼지의배출계수가증가하였고가금류인닭과오리의배출계수가감소하였다. 특히돼지와닭은각각판매용돼지, 번식용돼지와산란계, 육계로세분화하여제시했으며각각의배출계수가모두증가한것으로나타났다 IPCC 가이드라인에서축종별 N 배출계수는 Tier 1 수준의자료를제공하는것이아닌 N rate 와 TAM을이용하는구체화된산정식을통해산정할것을권장하고있다. 염소, 양, 말의 TAM은국가의발전정도에따라세분화했고, CH 4 Table 3 Manure Management Emission Factors Manure Management CH 4 Emission Factors 1996 IPCC 2006 IPCC Dairy Cows 1) Other Cattle 1) 1 1 Market Swine 2) 8 3 Breeding Swine 2) 12 Layers 3) Broilers 3) 0.02 Ducks 3) Goats 4) Sheep 4) Horses 4) Deer 4) Dairy Cows a) Other Cattle a) Market Swine b) Breeding Swine b) 30.4 Nitrogen Factors Layers b) Broilers b) Ducks c) Goats c) Sheep c) Horses c) Deer c) Liquid system Animal Waste Management Solid storage System N 2O Emission Factors Drylot Other system ) : North America, Cool; 2) : Western Europe, Cool; 3) : Developed countries, Cool; 4) : Developing countries, Cool a) : North America; b) : Western Europe; c) : Asia, Developing countries Manure management CH 4 emission factors in 2006 IPCC guideline was set at 14 degrees which is the 2016 average temperature in South Korea. Table 4 Average annual temperature by region of South Korea in 2016 Average annual temperature ( C) Seoul Busan Daegu Incheon Gwang- ju Daejeon Ulsan Gyeong-gi Gang-won Chung-buk Chung-nam Jeonbuk Jeonnam Gyeong-buk Gyeong-nam Jeju Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 59(4),

7 정찬훈 박진선 이종식 김건엽 정현철 서교 Table 5 Regional manure management CH 4 emission factors by average annual temperature Livestock species GW IC GG CB CN GB SU DJ JB JN GN DG GJ US BS JJ Dairy Cows Other Cattle Market Swine Breeding Swine Layers Broilers Ducks Goats Sheep Horses SU: Seoul, BS: Busan, DG: Daegu, IC: Incheon, GJ: Gwangju, DJ: Daejeon, US: Ulsan, GG: Gyeonggi, GW: Gangwon, CB: Chungbuk, CN: Chungnam, JB: Jeonbuk, JN: Jeonnam, GB: Gyeongbuk, GN: Gyeongnam, JJ: Jeju 배출계수와같이개발도상국자료를사용하였다. 동일한지역범주를적용하여비교했을때번식용돼지, 오리, 양을제외한다른축종의배출계수가모두감소한것으로나타났다. 가축분뇨처리시설 N 2O 배출계수를비교해보면액비화시설의배출계수가 0.001에서 0.005로증가했다. 또한 1996 IPCC 가이드라인에서는고체저장과건조부지배출계수를통합하여제시했으나 2006 IPCC 가이드라인에서는세분화하여고체저장배출계수를 0.005로낮은배출계수를제시했다. 2. 지역별장내발효온실가스배출량산정 Fig. 1은 1996, 2006 IPCC 가이드라인으로산정한 1990~ 2014년장내발효온실가스배출량이다. 현재 GIR에서는 1996 IPCC 가이드라인에서제시한산정식과배출계수를이용하여배출량을산정하고있지만 2006 IPCC 가이드라인을적용하여산정한배출량과비교해보면 2006 IPCC 가이드라인에서제시한젖소, 돼지, 사슴의배출계수가높아짐에따라장내발효온실가스배출량이약 8~10 % 증가한것으로나타났다. 특히 1998년부터장내발효온실가스배출량이급감하는이유로는한육우의사육두수와관련이있다. 한육우의배출계수는젖소에이어두번째로높다. 하지만한육우의사육두수가젖소보다많아한육우사육두수의증감에따라장내발효온실가스배출량이달라진다. 축종중사육두수가높은세축종은닭, 돼지, 오리지만각각의장내발효배출계수가작아서온실가스배출량의변화에영향을크게미치지못하는것으로나타났다. 또한 1996, 2006 IPCC 가이드라인에서제시한배출계수의차이가크지않아같은기간에서배출량의차이또한 천톤 CO 2eq. 로산정되었다. Fig. 2는 1996, 2006 IPCC 가이드라인으로산정한 2014년지역별장내발효배출량이다. 장내발효에서는관련배출계수를연평균기온으로세분화하지않았기때문에 2006 IPCC 가이드라인에서제시한기본값을사용하였다. 배출량산정기준개선으로인해경상북도의장내발효배출량이 78 천톤 CO 2eq. 로시군구중가장많이증가한것으로나타났다. 이는 1996 IPCC 가이드라인으로산정한배출량 723 천톤 CO 2eq. 의 11 % 에해당하는양이다. 경상북도에서사육하는축종중한육우의장내발효배출량이산정기준개선에따라 74 천톤 CO 2eq. 증가한것이원인으로작용했다. 반면가장적은변화량을나타낸지역은 0.06 천톤 CO 2eq. 증가한서울특별시이고, 특별시와광역시를제외하면강원도의배출량이 26 천톤 CO 2eq. 로가장적게나타났다. 3. 지역별가축분뇨처리온실가스배출량산정 Fig. 3은 1996, 2006 IPCC 가이드라인으로산정한 1990~ 2014년가축분뇨처리온실가스배출량이다. 동일한방법으로배출량을비교했을때 2006 IPCC 가이드라인으로산정한가축분뇨처리온실가스배출량이 16~29 % 감소하는것으로나타났다. 산정방법이개선됨에따라배출계수가높아진축종도있지만한육우의 N 배출계수가 70에서 44로 37 % 감소하면서한육우분뇨처리온실가스배출량이 59 % 감소한점이가장큰요인으로나타났다. 또한 2011년가축분뇨처리온실가스배출량이 2006 IPCC 가이드라인기준 12 % 급감하였다. 이는사회및경제적으로큰문제가되었던 2010~2011년도에발생한구제역으로인해 2011년돼지의사육두수가 2010 년대비 23 % 감소한것이주된원인으로나타났다 (Hwang and Oh, 2014). 또한산정기준변화에따른배출량차이는 한국농공학회논문집제 59 권제 4 호,

8 지역특성과산정식변화를고려한시군단위축산부문온실가스배출량분석 Fig. 1 The comparison of GHGs from enteric fermentation with 1996 and 2006 IPCC guideline (a) GHGs from enteric fermentation based on the 1996 IPCC guideline by region (b) GHGs from enteric fermentation based on the 2006 IPCC guideline by region (c) GHGs variation from enteric fermentation Fig. 2 The GHG emissions and variation from enteric fermentation with 1996 and 2006 IPCC guideline by region 678~1,468 천톤 CO 2eq. 로장내발효에비해변화폭이큰것으로나타났다. Fig. 4는 1996, 2006 IPCC 가이드라인으로산정한 2014년지역별가축분뇨처리배출량이다 IPCC 가이드라인에서는지역별특성을반영하기위해서지역별연평균기온을적용한배출계수를사용하여배출량을산정하였다. 배출량산정기준개선됨에따라경상북도가축분뇨처리배출량이 289 천톤 CO 2eq. 로시군구중배출량이가장많이감소한지역으로나타났다. 경상북도는한육우의사육두수약 59만마리로시군구중가장많아서산정기준개선이온실가스배출량증감에영향을많이주는것으로사료된다. 반면제주특별시의가축분뇨처리배출량은 32 천톤 CO 2eq. 증가했다. 제주특별시는타시군구에비해돼지사육비중이 27 % 로가장높다. 이에따라판매용돼지와번식용돼지의분뇨처리온실가 스배출량이상승해시군구중유일하게가축분뇨처리온실가스배출량이증가한지역으로나타났다. 4. 지역별축산부문온실가스배출량 Fig. 5는 1996, 2006 IPCC 가이드라인으로산정한장내발효와가축분뇨처리를합한우리나라축산부문온실가스배출량이다. 산정기준이개선됨에따라장내발효온실가스배출량은증가하였고가축분뇨처리온실가스배출량은감소하였지만, 가축분뇨처리에서나타난배출량변화량이더많음에따라축산부문배출량은 1990~2014년기간동안 6~11 % 감소한것으로나타났다. Fig. 6은 1996, 2006 IPCC 가이드라인과 2014년통계자료를이용하여산정한지역별축산부문온실가스배출량과변화량이다. 두산정기준에의해산정된배출량을살펴보면배 60 Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 59(4),

9 정찬훈 박진선 이종식 김건엽 정현철 서교 Fig. 3 The comparison of GHGs from manure management with 1996 and 2006 IPCC guideline (a) GHGs from manure management based on the 1996 IPCC guideline by region (b) GHGs from manure management based on the 2006 IPCC guideline by region (c) GHGs variation from manure management Fig. 4 The GHG emissions and variation from manure management with 1996 and 2006 IPCC guideline by region 출량이가장많은지역은경기도로나타났다. 경기도는각각 1,674와 1,540 천톤 CO 2eq. 로산정되었고산정기준개정에따른배출량이 8 % 감소한것으로나타났다. 배출량이가장적은지역은서울특별시로각각 0.9와 0.8 천톤 CO 2eq. 로산정되었다. 이러한차이는축종별사육두수의차이에서비롯된것으로경기도는주요축종인한육우, 젖소, 돼지, 산란계, 육계의사육두수가각각전국의 9 %, 39 %, 18 %, 29 %, 16 % 를차지하고있다. 특히장내발효와가축분뇨처리에서배출계수가가장높은젖소의비율이높아젖소의온실가스배출량이타지역에비해높게산정되었다. 서울특별시는한육우, 젖소, 말, 사슴의사육두수만통계자료에서이용이가능하고사육두수또한적어축산부문에서가장적은온실가스배출량을기록했다. 산정기준개선에따른배출량의차이를살펴보면경상북도의배출량차이가 -211 천톤 CO 2eq. 로가장크고서울특별시 의배출량차이가 천톤 CO 2eq. 로가장작은것으로나타났다. 경상북도의배출량차이가가장큰이유는경상북도의한육우사육두수가가장많고가축분뇨처리에서축종별질소배출계수에서한육우의배출계수가 70에서 44로 26 감소함에따라배출량감소영향을가장많이받은것으로사료된다. 배출량의차이는경상북도가가장큰것으로나타났지만배출량감소변화율을살펴보면대전광역시가 17 % 로가장많이감소하였고제주특별시는 19 % 증가한것으로나타났다. Fig. 7은 2006 IPCC 가이드라인에서제시하는산정기준에 2014년활동자료를사용하여지역별축산부문온실가스배출량을축종별로배출하는비중을보여준다. 지역별배출량이 1,540 천톤 CO 2eq. 로가장높았던경기도는축종중젖소가온실가스를가장많이배출하며배출량이 712 천톤 CO 2eq. 로경기도배출량의약 46 % 를차지한다. 다음으로비중이높은축종은한육우로 352 천톤 CO 2eq. 를배출하고이는경기 한국농공학회논문집제 59 권제 4 호,

10 지역특성과산정식변화를고려한시군단위축산부문온실가스배출량분석 Fig. 5 The comparison of GHGs emissions from livestock sector with 1996 and 2006 IPCC guideline (a) GHGs from livestock sector based on the 1996 IPCC guideline by region (b) GHGs from livestock sector based on the 2006 IPCC guideline by region (c) GHGs variation from livestock sector Fig. 6 The GHG emissions and variation from livestock sector with 1996 and 2006 IPCC guideline by region Livestock GHGs of Seoul and six metropolitan cities (Busan, Daegu, Incheon, Gwangju, Daejeon, Ulsan) are excepted since emissions of them are less than 1 % of total emissions. Chicken category includes layers and broilers. Other category includes sheep, goats, horses, and deer. Fig. 7 Regional GHGs from livestock sector with 2006 IPCC guideline by species 62 Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 59(4),

11 정찬훈 박진선 이종식 김건엽 정현철 서교 도배출량의약 23 % 에해당한다. 또한배출량중젖소의비중이높은경기도와돼지의비중이높은제주특별시를제외한다른시군구에서는한육우의비중이충청남도 37 % 에서경상북도 63 % 로가장높게나타났다. 닭은본연구에서사용된축종중사육두수가가장높은축종으로전체사육두수의 87 % 를차지하지만배출계수가다른축종들에비해작아지역별배출량으로살펴보면 0~5 % 에그치는것으로나타났다. Ⅳ. 결론본연구에서는산정기준변화에따른우리나라축산부문온실가스배출량의변화를시계열활동자료를바탕으로분석하고지역별특성을고려하여시군단위로배출량을파악하고자하였다 IPCC 가이드라인에서 2006 IPCC 가이드라인으로산정기준이변화함에따라 1990~2014년장내발효배출량은 8~10 % 증가하였고경상북도장내발효배출량이 78 천톤 CO 2eq. 로가장많이증가한것으로나타났다. 또한가축분뇨처리배출량은 16~29 % 감소하였고, 경상북도가축분뇨처리배출량이 289 천톤 CO 2eq. 로가장많이줄어든것으로나타났다. 하지만이는 1996, 2006 IPCC 가이드라인에서제시한 Tier 1 수준의배출계수를이용하여산정한결과값이다. IPCC 가이드라인에서는활용할수있는국가통계자료를바탕으로해당국가의상황을반영할수있는 Tier 2 수준의배출계수를산정하여온실가스배출량을산정하도록권장하고있다. 현재정부에서도국가고유배출계수를개발하려는노력이이어지고있다. 지자체온실가스배출량산정지침에따르면장내발효는젖소와한육우의국가고유배출계수가명시되어있다. 장내발효에서는젖소의소분류로육성우, 착유우로, 한육우의소분류로송아지, 번식우, 비육우로세분화되어배출계수가개발되어있다. 하지만세분화된소분류에대한과거의국가통계자료가없어현재까지의온실가스배출량변화를분석하는데에한계가있다. 또한젖소와한육우를제외한돼지, 말, 양, 염소, 사슴에대해서는국가고유배출계수가개발되어있지않아정확한배출량을산정하는데에어려움이존재한다. 따라서소분류의가축사육두수의지속적인통계자료의축적과기타축종들의장내발효국가고유배출계수개발을하여정확한장내발효온실가스배출량산정이필요하다. 가축분뇨처리에서는젖소, 한육우, 돼지, 닭의국가고유배출계수가제시되어있다. 하지만가축분뇨처리에는젖소와한육우의배출계수가소분류로제시되어있지않고양, 염소, 말, 오리, 사슴의배출계수가개발되어있지않아정확한가축분뇨처리온실가스배출량을산정에적용하는것에한계가 있다. 또한 2006 IPCC 가이드라인에서는돼지를판매용돼지와번식용돼지로세분화하여배출계수를제시하였지만온실가스산정지침에는돼지의배출계수만개발되어있어추후각각의배출계수가개발될필요성이있다. IPCC 가이드라인에서제시한 Tier 1 배출계수와현재까지개발되어있는국가고유배출계수를비교해보면국가고유배출계수의값이더낮게개발되었다. 따라서각축종에맞는국가고유배출계수가개발이되어산정이이루어진다면지금보다더정확하고지역특성을반영하는결과값을기대할수있을것으로사료된다. 지속적으로개선되는산정방법에따라축산부문온실가스배출량을산정할때필요한통계자료가많아지고있다 IPCC 가이드라인에서는축산부문온실가스배출량을산정할때사용하는배출계수에대해 Tier 1 수준의자료만제시한다. 하지만산정기준이개선되면서 2006 IPCC 가이드라인에서는국가와지역의특성을반영하고정확한산정을유도하고있다. 다음 IPCC 가이드라인에서개선이더이루어진산정식과배출계수를제시한다면, 그에맞는국가통계자료를필요로하지만현재관련통계가많지않은상황이다. 또한 GIR에서보고되고있는축산부문온실가스배출량은아직 1996 IPCC 가이드라인에서제시하는 Tier 1 배출계수를사용하고있는실정이다. 따라서축산관련통계자료수집과개선된산정기준사용을통해지속적으로변화하는가이드라인에대응하여배출량을산정할필요가있다고생각된다. 지역별축산부문온실가스배출량은 2006 IPCC 가이드라인산정기준과 2014년국가통계자료를바탕으로산정한결과경기도가배출량이가장많은지역으로나타났다. 또한지역별축종별배출량을산정했을때경기도는젖소의배출량비중이, 제주특별시는돼지의배출량비중이, 그외지역은한육우의배출량비중이가장높은것으로나타났다. 현재이러한지역별배출량산정은국가에서각지역별로같은배출계수를적용하는 Top-down 방식을채택하고있다. 하지만우리나라시도별로가축사육환경이다르고축종별사육두수가적은특별시와광역시, 사육두수가많은제주특별자치도와도지역에서는그에따른가축분뇨처리방법도다양하고대규모사육으로인한온실가스에미치는영향이다를것으로생각된다 (Chung, 2009). 지역별상황을반영할수있는배출계수가추후에개발이된다면지역별축산부문온실가스배출량을 Bottom-up 방식으로정확히산정할수있고지역별특성에맞는정책을제시하여온실가스저감을효과적으로실천할수있을것으로생각된다. 한국농공학회논문집제 59 권제 4 호,

12 지역특성과산정식변화를고려한시군단위축산부문온실가스배출량분석 사사본연구는정부 ( 농촌진흥청 ) 의재원으로국립농업과학원의지원을받아수행되었습니다 ( 과제번호 : PJ009134). REFERENCE 1. Bae, J. and H. Kang, An Empirical Study on Impacts of Overlapping Climate and Energy Policies on Mitigation of Greenhouse Gas Emissions, Environmental and Resource Economics Review 23(4): Bae, Y., S. Bae, I. Seo, K. Seo, J. Lee, and G. Kim, Estimation of Uncertainty on Greenhouse Gas Emission in the Agriculture Sector, Journal of Korean Society of Rural Planning 19(4): Bellarby, J., R. Tirado, A. Leip, F. Weiss, J. Lesschen, and P. Smith, Livestock Greenhouse Gas Emissions and Mitigation Potential in Europe, Global Change Biology 19: Bhatta, R., O. Enishi, and M. Kurihara, Measurement of Methane Production from Ruminants, Asian-Australasian Journal of Animal Sciences 20(8): Caro, D., S. Davis, S. Bastianoni, and K. Caldeira, Global and Regional Trends in Greenhouse Gas Emissions from Livestock, Climatic Change 126: Chung, H., A Comparative Study on IPCC Guidelines through GHG Emission Assessment (Focused on Dangjin-gun), Ms., Hoseo University. 7. Hwang, J. and C. Oh, A Study on the Spread of the Foot-and-Mouth Disease in Korea in 2010/2011, Journal of the Korean Data & Information Science Society 25(2): IPCC, IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. 9. IPCC, Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories. 10. IPCC, IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. 11. Jeong, H. and C. Kim, Greenhouse Gas Reduction Targets and Response Strategies in Agricultural Sector, Korea Rural Economic Institute 115: Jeong, H., G. Kim, S. Lee, J. Lee, J. Lee, and K. So, Evaluation of Greenhouse Gas Emissions in Cropland Sector on Local Government Levels based on 2006 IPCC Guideline, Korean Society of Soil Science and Fertilizer 45(5): Ji, E., S. Yang, S. Cho, O. Hwang, and K. Park, Application of 2006 IPCC Guideline to Improve Greenhouse Gas Emission Estimation for Livestock Agriculture, The Korean Society for Livestock Housing and Environment 18(2): Kim, H., National Greenhouse Gas Inventory System, Statistical Research Institute. 15. Kim, H., Improving National Greenhouse Gas Inventories and Management System, Korea Environment Institute. 16. Kim, H., D. Kim, H. Kim, and S. Yi, Sensitivity and Uncertainty Analysis of Greenhouse Gas Emission from Landfills in Korea, Korean Society of Environmental Engineers Kim, M., S. Yang, Y. Oh, and K. Park, Estimation of Greenhouse Gas Emissions from Korean Livestock During the Period , Journal of Climate Change Research 7(4): Kim, S. and J. Lee, The Inter-Regional Economic Effects of Greenhouse Gas Emissions Reduction Policies: Focusing on Carbon Taxes, Korea Environmental Policy and Administration Society 24(2): Ministry of Environment, Greenhouse Gas Inventory and Research Center (GIR), national greenhouse gas inventory report of Korea. 20. O Mara, F., The Significance of Livestock as a Contributor to Global Greenhouse Gas Emissions Today and in the Near Future, Animal Feed Science and Technology 166: Park, S., Post-2020 Climate Regime and Paris Agreement, Environmental Law and Policy 16: Yang, S., D. Choi, S. Cho, O. Hwang, and K. Park, Estimation of Greenhouse Gas (GHG) Emissions from Livestock Agriculture in Korea, The Korean Society for Livestock Housing and Environment 20(4): Yi, I., The Strategy and Tasks of Green Growth in Agriculture and Rural Sector as a Countermeasure of Climate Change, Journal of The Korean Regional Development Association 21(4): Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, 59(4),