전과정평가(LCA)를 적용한 가축분뇨 재활용 공정의 환경영향 분석 = Analyzing the Environmental Impact of Livestock Manure Recycling Process Using Life Cycle Assessment

국문 초록 (Abstract)

목적:본 연구의 목적은 국내에서 가축분뇨 재활용 방법 중 가장 큰 비중(75.3%)을 차지하는 퇴비화 공정이 환경에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 특히 축산 부문의 주요 온실가스인 메탄과 아산화질소, 그리고 최근 사회적 이슈로 부각되고 있는 미세먼지의 전구물질인 암모니아의 환경영향을 분석하였다. 이를 위해 지구온난화(Climate change)와 미세먼지 생성(Fine particulate matter formation)이라는 영향범주를 중심으로 연구를 진행하였으며, 가장 큰 영향을 미치는 요인을 확인하고자 한다.
방법:본 연구는 ISO 14040/14044 표준에 따라 LCA 방법론을 적용하여 가축분뇨 퇴비 1 포대(20kg 용량) 생산에 대한 환경영향을 평가하였다. 전과정평가 시스템경계는 가축분뇨를 퇴비화 시설까지 운송하는 과정과 가축분뇨 퇴비 생산 공정을 고려하였다. 영향평가 방법론은 전 세계 평균 데이터를 사용하여 보다 글로벌한 평가가 가능한 ReCiPe 2016 v.1.1 Midpoint (H) 방법론을 사용하였다.
결과 및 토의:본 연구대상인 가축분뇨 퇴비 생산에 대한 영향평가 결과, 가축분뇨 퇴비 1포대(20kg 용량)생산 시 지구온난화는 2.667kg CO2-eq.로, 전기 소비가 전체 배출량 중 68.95%를 차지하였고, 지구온난화에 기여도가 가장 높은 온실가스는 이산화탄소로 전체에서 84.37%를 차지하였다. 미세먼지 생성은 0.037kg PM2.5-eq.이며, 이 중 91.97%는 퇴비화 과정에서 미생물이 유기물을 분해할 때 방출되는 대기배출물질에 의한 것이다. 미세먼지 생성의 주요 원인 물질은 암모니아(NH3)로, 전체 대기배출물질의 92.02%를 차지하였다.
결론:가축분뇨 퇴비 생산 과정에서 지구온난화에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 전기 소비이며, 미세먼지 생성의 주된 원인은 암모니아임을 확인하였다. 본 연구는 가축분뇨 퇴비 생산의 환경영향을 평가한 사례를 제시함으로써, 향후 지구온난화와 미세먼지 문제를 해결하기 위한 정책 수립 및 기술 도입에 기초 자료로 활용될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Objectives:This study aims to assess the environmental impact of the composting process, which constitutes 75.3% of the domestic livestock manure recycling methods, and to determine the environmental impacts of methane and nitrous oxide, the major greenhouse gases in the livestock sector, as well as ammonia, a precursor to fine particulate matter that has recently become a social issue. The analysis will focus on the categories of climate change and fine particulate matter formation to identify the most significant factors impacting the environment.
Methods:This study applied the Life Cycle Assessment (LCA) methodology according to ISO 14040/14044 standards to evaluate the environmental impact of producing one bag (20kg) of livestock manure compost. The system boundary included the transportation of livestock manure and sawdust to the composting facility and the compost production process. The methodology applied for impact assessment was the ReCiPe 2016 v.1.1 Midpoint (H) method, which allows for a more global evaluation by utilizing worldwide average data.
Results and Discussion:The impact assessment of livestock manure compost production revealed that producing one bag contributes 2.667 kg CO2-eq. to climate change, with electricity consumption responsible for 68.95% of emissions. Carbon dioxide (CO2) is the dominant greenhouse gas, making up 84.37% of the total. Particulate matter formation is 0.037 kg PM2.5-eq., with 91.97% resulting from emissions during the composting process. Ammonia (NH3) is the main cause of particulate matter, accounting for 92.02% of emissions.
Conclusion:Based on the research, electricity consumption is the main factor affecting climate change in compost production, and ammonia is the primary cause of fine particulate matter. This study provides a case for evaluating the environmental impact of livestock manure composting and can serve as a foundational reference for developing policies and technologies to address climate change and fine particulate matter issues.