논에서 온실가스 발생 측정을 위한 모형실험 = Model experiment for measuring Greenhouse Gas emission in Rice Paddy

국문 초록 (Abstract)

논에서 배출되는 온실가스 배출량은 화석연료, 연료로 발전되는 전기 사용과 에너지 이용 등이 73.2%로 가장 큰 원인이지만 농업 분야와 토지이용도 18.4%로 두 번째로 큰 배출원인이다. 온실가스 종류에는 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2) 등이 있는데, 메탄은 지구온난화 효과가 이산화탄소의 20배 정도 높은 효과를 지니고 있다. 또한 논에서 나오는 메탄은 기온이 26도일 때 배출량이 가장 많은 것으로 나타났다. 게다가 우리나라는 6, 7, 8월이 26도에서 32도 사이로 1년 중 가장 높으므로 이 시기에 메탄이 가장 많이 배출 될 것으로 보인다. 따라서 메탄 발생량을 파악하기 위해 모형챔버를 설치하여 실험을 하였다.
본 실험의 모형 챔버는 가로 180cm, 세로 240cm, 높이 280cm로 PVC(PolyVinyl Chloride) 커튼을 설치하여 공기의 순환을 차단하였다. 또한 일조량 보충을 위해 좌측에 PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density) 조명 1개와 LED 조명 4개를 설치하였다. 초기 벼의 생장을 위해 규산 비료를 보충해 주었으며 이로 인한 챔버 내의 환경을 파악하기 위해 가스 측정기(O2, CO2, CH4), 조도계(창 안, 창 밖 제외), 온/습도계를 이용하여 측정하였고, 토층 내의 환경을 파악하기 위해 Ph-meter, Eh-meter를 이용하여 토층의 산화-환원전위를 측정하였다. 측정은 오전 오후 각각 일일 2회 측정하여 평균값을 사용하였으며, 또한 DT-80을 이용하여 HFP(Heat Flux Per Square Meter), Ten(Tensiometer),Soil Temp, VWC(Volumetric Water Content)를 측정하였다. 또한 주 1회 벼길이를 측정하여 벼 생장 변화를 기록하였다.
본 실험은 2021년 6월 1일부터 3년 동안 실시해왔다. 2023년 5월 16일부터 시작한 3차 년도 실험은 작년 실험과 달리 벼의 생장 촉진을 위해 규산 비료를 처음부터 넣었고 그에 따른 결과물은 작년대비 7월 7일부터 생장 속도가 급속도로 성장하였다. 여기에는 앞서 말한 6, 7, 8월에 월평균 기온이 가장 높은 시기인 것도 한 원인인 것으로 보인다. 또한 생장 속도가 빨라짐에 따라 메탄(CH4) 발생량이 급격히 증가하였다. 따라서 논에서 벼를 재배할 때 메탄(CH4) 발생량을 줄이기 위해서는 비료 사용량을 적정하게 줄이고 비료를 사용하지 않는 친환경적인 재배법 개발에 연구가 필요하다.