축뇨(畜尿)의 재활용을 통한 지속적 농업의 실현

자료출처 : 국제수상발명가협회

 

축뇨(畜尿)의 재활용을 통한 지속적 농업의 실현

--일본의 國分式과 BMW式의 사례를 중심으로--

Livestock Realization of the sustaining agriculture through recycling of stale of - Focused on the cases of Kokubun type and in Japan and BMW type

정 종 기 / 김 병 길

 

目次

 

1.들어가면서

 

2.지속적 농업이란?

   1)지속적 농업의 정의

   2)지속적 농업의 목표와 내용

 

3.축뇨(畜尿)의 자원화

   1)고쿠분식(國分式)

   2)BMW식

 

4.액비성분의 차이점

   1)고쿠분식과 BMW식의 차이점

   2)처리한 액비와 처리하지 않은 뇨의 차이점

 

5.축뇨의 재이용으로 지속가능한 농업의 실현

   1)유축 복합경영에 의한지역순환 농법의 실현

   2)개별농가와 지역에서의 실제이용

 

6.마치면서

Summary

 

As a measure to reduce the load on environment such as demage due to agricultural medicines or chemical fertilizer or pollution due to night soil of livestock, nowadays it requires keenly for the environmental reservation type agriculture. Since most of watercourses and rivers are polluted and it causes the serious drinking water problem and furthermore

valuable human life is at risk due to the pollution.

To cope with this situation, recently Japan has developed the technology to recycle the stale of livestock and maximized the environmental pollution by recycling to the local farm. The purpose of this writing is to take a good look at the method to control current material, that is, how to retreat stale of livestock and its effect, and the method to cycle it within the area, after retreating it, in the view of "Sustaining agriculture"theory of Kataryohei and then present a model of the sustainable agricultural system in which stock raising farms and agricultural farms are combined. The method of this study is mainly dependent on the existing study materials such as the material published by Kokubun Farm and Yonejawa Farm, and visit examination at the site.

I believe this study may be an opportunity by which the various kind of techinque to recycle waste water of livestock raising will be developed and environmental reservation type agriculture will spread in Korea and furthermore it can be used as the fundamental material to create Korean type environmental agriculture

 

1.들어가면서

 

농약이나 화학비료의 사용에 의한 피해나 가축의 분뇨공해 등 환경에 대한 부하를 경감시키기 위한 대책의 일환으로 오늘날 환경보전형 농업전개가 절실히 요구되어지고 있다. 이렇게 말하는 것은 대부분의 하천과 강들이 오염되어져 심각한 식수문제를 야기시킬 뿐만 아니라 인간의 소중한 생명까지도 위협받고 있기 때문이다.

이러한 추세를 반영하여 최근 일본에서는 축뇨를 재활용할 수 있는 기술을 개발해 지역내의 농가에 리사이클시킴으로써 환경오염을 최소화시키고 있다. 그래서 여기에서는 카다료헤이(嘉田良平)의「지속적 농업」이라는 이론에 서서 경상재 투입을 억제시키는 방법, 즉 축뇨의 재처리 방법 및 효과, 그리고 재처리 후 지역내에서 이를 순환시키는 방법 등을 살핀 뒤 축산농가와 경종농가가 결합되어 지속가능한 농업체계를 완성시키는 하나의 모델을 제시하는 것이 이글의 목적이다. 연구방법은 주로 고쿠분 농장(國分農場)과 요네자와 농장(米澤農場)이 발행하는 자료 등 기존연구 문헌과 현지 방문조사에 주로 의존하고 있다.

이 연구로 우리나라에서도 축산폐수를 재활용하는 기술이 다양화 되어져 환경보전형 농업이 확산되는 계기가 됨은 물론 한국적 환경농업을 창조하기 위한 하나의 기초자료로도 이용될 수 있을 것으로 믿는다.

 

2. 지속적 농업이란?

 

1)지속적 농업의 정의

 

「지속적 농업」이라는 용어가 등장한 것은 비교적 근년의 일이다. 이 용어는 엄밀히 말해「유기농업」운동에서 비롯되었으며 미국을 포함한 유럽에서는 이미 1세기 전부터이며 가까운 일본은 1970년대 후반부터 주목받기 시작했다. 그러면 우선 여기에서는「지속적 농업」의 정의에 대해서 밝혀 두도록 하자. 카다 료헤이(嘉田良平)는『환경보전과 지속적 농업』이라는 그의 저서에서 지속적 농업이란「자원의 재생산과 재이용을 가능하게 해서 농약·화학비료의 투입량을 필요 최소한으로 억제함으로써 지역자원과 환경을 보전하고 일정한 생산력과 수익성을 확보하고 그기다 보다 안전한 식료생산에 기여하려고 하는 농법체계」라고 정의하고 있다.

다시말해 지속적 농업이란 근대(재래)농업과 협의의「유기농업」과의 중간에 위치하는 폭넓은 중간층 전체에 걸친 농법체계을 가르키고 있다고 하겠다. 하지만 지속적 농업의 구체적인 내용에 대해서는 사람마다 또는 지역에 따라 다양하다. 이것은 지속적 농업의 이상형이 지역에 따라서 다르고, 또한 이것은 농업생산의 광범위한 영역에 걸친 문제이며, 더구나 일련의 운동방향을 가르키는 철학적 개념이기도 하기 때문이다.

 

2)지속적 농업의 목표와 내용

 

이러한 내용을 가지고 있는 지속적 농업의 목표는〈圖1-1〉에서 보는바와 같이 크게 3가지로 구분해서 설명할 수 있다. 첫째 농업을 생산함에 있어서 생산성 및 수익성이 확보되어야 한다는 것이다. 둘째 자원 및 환경의 보전이다. 그리고 셋째 농업자의 건강과 농산물의 안전성을 확보하는 것에 있다.

다음에는 지속적 농업의 구체적인 내용에 대해서 간단히 설명해 두기로 한다. 위의〈圖1〉에서 보는 것처럼 지속적 농업의 구체적인 수단으로서는, ①작부체계의 수정, 특히 작물 순환의 적극적 도입, ②종합적 방제(Integrated Pest Management)의 추진, ③토양과 물을 보전하기 위한 경작방법의 수정, ④분뇨(糞尿) 그외의 유기물 및 녹비작물을 더욱 이용, ⑤경종과 축산과의 복합화 등을 골자로 하고 있다.

이상과 같은 지속적 농업이 성립되기 위해서는 경상투입재(특히 농약, 화학비료)의 삭감 그리고 적절한 경영·비배관리(肥培管理)라는 두 가지 측면이 고려되지 않으면 안된다. 농약이나 화학비료 투입을 억제해 생산자는 경비를 절감할 수 있고 재생 불가능한 자원을 이용함으로써 자원과 환경을 보전할 수 있기 때문이다.

 

3. 축뇨(畜尿)의 자원화-두 가지 타이프의 뇨처리를 통한 액비화

 

가축의 분(糞)에 대한 추비화 방법은 일반적으로 널리 알려져 있지만 축뇨 처리에 대해서는 아직도 축산농가를 골치아프게 하고 있다. 지금까지는 그 수단의 한 방법으로 지하에 침투시키거나 하수도에 방류시켜왔으나 이것은 지하수 오염문제 및 하천오염 문제로 금지되어 현재로는 유효한 방법이 없는 실정이다. 이 때문에 폐수처리장을 설치한다든지 무단 방류시키고 있는것이 현실이다. 그렇기 때문에 주택이 많이 널어난 지역에서는 축산농가가 폐업을 한다든지 아니면 깊은 산속으로 옮기든지 양자택일을 강요당하고 있는 실정이다.

이미 처리한다고 하는 발상만으로는 해결할 수 없는 지경에 이르르고 말았다. 그래서 축뇨를 유용한 자원으로 재이용하기 위하여 여러가지 연구가 진행되고 있다. 여기에서는 현재 일본에서 축산 뇨를 유효하게 재이용하여 지속 가능한 농업을 실현하고 있는 사례를 소개하고 한다. 그것은 다름아닌 축뇨를 액비화(液肥化)하여 축산농가는 물론 경종농업(耕種農業)에 재이용함으로써 환경순환농법을 실시하고 있기 때문이다.

축뇨를 액비화하는 방법에는 두 가지 타이프가 있다. 고쿠분식(國分式; 이하 고쿠분식이라 부름)과 BMW식이 그것이다. 이들 시스템은 아래의〈圖2〉에서 나타내고 있는 것처럼 어느 쪽도 축뇨를 액비로 바꾸기 위하여 반응시키는 3-4개의 조(槽)를 파이프로 연결한 뒤 희석한 뇨를 순차적으로 각조를 통과시켜 반응시켜 가는 방법이다. 양쪽 방법 모두 예비조에 축뇨와 물을 넣어 묽은 뇨가 되게한 다음 반응을 개시한다. 기본적인 구조는 같지만 조에 넣어 반응을 추진시키는 방법은 기본적으로 각각 다르다. 구체적 제조과정을 정리해 보면 다음과 같다.

 

1)고쿠분식

 

예비조에는 소량(약1%)의 미네랄 액을 넣고 그 움직임에 의해서 균을 억제시켜 부패균의 증가를 억제시킨다. 제1조에서는 토착균을 넣어서 고쿠분균(國分菌)과 특수 세라믹에 의해서 토착균을 활성화시킨다. 고쿠분균 자신에게도 토착균이 포함되어져 있어 이 단계의 발효과정에서 균종(菌種)을 충분히 섞어서 제2조 이하의 과정으로 진전시킨다. 제2조 이하는 특수 세라믹만으로 균을 제어시켜 다음의 발효과정에서 숙성과정으로 나아가 제3조에서 액비가 완성된다.

특수한 세라믹을 사용하는 것은 이것이 미생물의 이합집산 속도를 일정하게 유지시키는 역활을 하기 때문이다. 일반적으로 발효는 처음에는 느리지만 차제에 그 속도가 빨라지고 나중에는 다시 느려지는 과정을 밟고 있다. 그러나 이 특수 세라막을 넣을 경우 발효가 그의 일정한 속도로 이루어 진다. 그 이유는 확실히 밝혀져 있지 않지만 아마도 특수 세라믹에서 발산되고 있는 전자파의 작용 때문은 아닐까 하고 추측하고 있다.

 

2)BMW식

 

제1조에는 물로 묽게한 뇨를 넣고 다음에는 각 지역의 대표적인 암석과 부식토를 넣는다. 제2조 이후의 조(槽)에는 암석 만을 넣어서 최후까지 반응시킨다. 부식토는 그 중에 포함되어져 있는 후민산의 정화력에, 또한 암석은 녹아서 나오는 미네랄의 효과를 노린 것이다.

제1조에서는 암석과 부식토와의 상승효과에 의한 정화, 제2조 이후에서 최종 단계인 제4조 까지는 암석에서 녹아나오는 미네랄에 의해서 균분을 더욱 제어시켜 최후에는 미네랄 만의 액비로 만든다(이상 圖2-1을 參照). 이렇게 하여 지금까지 환경오염의 한 원인으로 인식되어졌던 축산 뇨를 재이용할 수 있는 자원으로 활용할 수 있게 되었다.

 

4. 액비 성분의 차이점

 

1)고쿠분식과 BMW식의 차이점

 

이들 반응의 기본적인 생각은 위에서 밝힌대로 이지만 완성된 액비의 내용은 다르다. 처리 최종단계의 액성분(液成分)을 조사해 보면 BMW법의 것은 거의가 미네랄만으로 되어있는 것에 대하여 국분식의 것은 미네랄 이외에 방선균이나 효묘를 비롯한 미생물이 내는 효소군(酵素群)이 다량으로 포함되어져 있다. 더욱 중요한 것은 미생물이나 효소의 움직임으로 이들의 대사 산물인 다당류, 당, 알콜, 유기산, 아미노산, 핵산, 색소, 지방산, 호르몬, 비타민류가 합성되어져 뇨와 완전히 다른 성분으로 변화되어 있다는 것이다.

이렇게 성분이 다른 이유는 반응과정이 다르기 때문이며 BMW식도 제3조 단계에서 암석을 들어내고 미네랄 공급을 정지시키면 그 액비의 내용은 효소군을 공급하는 미생물이 생식하고 있는 상태인 액비를 얻을 수가 있다. 다시말해 고쿠분식은 숙성에 초점을 맞추어 반응이 그 이상 진전되지 않도록 특수 세라믹을 이용해서 의식적으로 제어하고 있는 시스템이라면 BMW식은 발효에 중점을 둔 반응계 시스템이라고 할 수 있다. 이 때문에 BMW식은 반응 속도가 빨라 약 1개월이라고 하는 단기간에 최종액이 완성되는 것에 반해서 고쿠분식은 발효액의 숙성에 중점을 두고 있기 때문에 최종액이 완성되기 까지는 3개월이 소요된다.

어느 쪽의 경우든 개방계(開放系)에서 뇨의 반응을 진전시키면 대장균을 포함한 일반 세균군(一般細菌群)에서 계상균--방선균+효모--방선균군으로 차차 변화되어 간다. 각 반응조에는 당연하게도 미네랄이 충분히 포함되어져 있어 이 미네랄의 움직임에 의해서 현재 설치되어져 있는 개방계의 뇨처리시스템이라도 균이 제어되어 진다고 한다. 퇴비 만들기에서도 마찬가지로 균을 제어시키고 있다는 것은 말할 것도 없다.

 

2)축뇨 처리해서 만든 액비와 처리하지 않은 뇨의 차이점

 

지금까지 발효식품 공업에서는 보통 행하고 있는「발효와 숙성」이라는 2과정의 개념이 퇴비 만들기에서는 적용되지 않았다는 것은 잘 알려진 사실이지만 고쿠분식 처리법에 의한 액비처리 시스템에 이르르 명확히 숙성이라는 개념이 전면에 부상하게 되었다. 개량은 있어도 숙성이라는 생각은 천혜의 녹즙이라고 불리워지는 약초나 과일의 액비화라는 개념 속에 있었을 정도였다. 뇨의 액비화에 있어서 중요한 것은 발효에 이은 숙성에 어느 정도의 시간과 조건이었다. 그러나 이렇게 중요한 사실에 대해서는 그의 밝혀져 있는 것이 없다. 하지만 불충분 하기는 하지만 희석한 뇨라면 위에서 밝힌 것처럼 간단한 방법으로 액비화할 수 있다는 것은 낭보가 아닐 수 없다.

실제로 그 처리한 액을 가축에게 먹이면 배설물의 악취가 없어지고 건강해지며, 야체류나 과수농업에 이용하면 좋은 성적을 내고 있다는 보고서는 수를 헤아릴 수 없을 정도로 많은 보고서가 발표되고 있다. 이 처럼 처리한 액비는 지역내에서 순환되어 농업의 전분야에 재활용되어져 유기농업이 가능해지고 환경오염을 억제해 우리나라에서 지금 사회문제화되고 있는 한경변 정화사업이나 각종지역의 축산공해 문제를 원만히 해결하는데에 크게 이용되어질 수 있을 것으로 기대되어 진다(이상 圖2 參照).

 

5. 축뇨의 재이용으로 지속가능한 농업의 실현

 

1)유축복합경영에 의한 자연순환 농법의 실현

 

위에서 보아 왔듯이 고쿠분식과 BMW식은 축산을 추가시킨 복합경영에다 미생물 작용을 이용해서 가축이 내는 뇨를 재이용해 농업의 생산순환 시스템을 새롭게 구축하려는 노력의 일환이라고 할 수 있다. 이러한 시스템의 순환을 나타낸 것이〈圖4〉이다. 고쿠분식과 BMW식은 축뇨의 처리방법은 다르지만 그 이용방식은 마찬가지이다. 위에서도 설명한 것처럼 소나 돼지의 뇨를 각각 시스템을 통하여 미생물, 부패토, 암석, 미네랄 등으로 처리한 뒤 액비로 만든다. 이렇게 만들어진 액비는 용도에 따라 묽게 한다든지 원액 그대로 사용한다. 예를 들면 축사나 계사의 냄새제거 및 가축의 건강을 위한 음료수에는 물의 1/800 - 1/1,000 비율로 해서 살포하거나 먹이면 축계사(畜鷄舍) 내의 냄새가 없어지고 동물들도 건강해진다고 한다.

그리고 우분(牛糞)이나 돈분(豚糞)에 살포해서 추비화하고 숙성시켜해서 유기농법의 논, 밭, 과수원에 사용한다. 이렇게 액비를 재이용 함으로써 사육관리를 쉽게 할 수 있고 경종부분에서도 유기재배가 가능해지게 된다. 축사나 계사내의 미생물의 안정을 유지할 수가 있어서 그름치우기 작업을 2개월에 한번 실시해도 파리나 악취가 없고 축사에 있는 독특한 냄새도 없다.

항생물질 등의 약제에 의지하지 않아 건강하고 안전한 육질이 좋은 쇠고기와 닭고기를 생산할 수 있다. 또한 작물에 살포함으로써 화아형성(花芽形成)을 촉진시켜 수확량이 증가하고 맛도 좋아지고, 또한 발근(發根)도 촉진시킴으로써 작물은 병에 강하고 연작피해도 없다.

나아가 음식물 쓰레기도 처리할 수 있어 가정용 음식쓰레기를 회수해서 돼지사료로 이용하기도 한다. 이렇게 축뇨를 재이용함으로써 지역의 생산과 생활을 자연순환형 농업리사이클 시스템화하고 있는 것이다.

 

2)개별 축산농가와 지역에서의 실제이용

 

(1)돼지 사육농가(國分式)

 

郡馬縣 郡馬町에서 돼지 160두를 사육하고 있는 保渡田씨는 매일 4t트럭 2대분의 뇨를 밭에 살포하고 있었지만 주택이 가까이 있기 때문에 악취에 신경을 곤두세우고 있었다. 액비를 사용하고나서 15일 정도 지나자 악취가 적어지고 뇨도 끈적끈적한 성분이 줄어들어 침투성이 좋아졌다. 분(糞)의 량도 줄어들고 발효도 좋아져 균이 하얗게 퍼져있었다. 거기다 사료의 흡수도 좋아졌다.

결과적으로 축사내의 악취가 없어지고 분은 발효가 잘되었으며 뇨는 냄새가 없고 토양 침투성이 좋은 뇨로 바뀌어었다. 그래서 퇴비와 액비는 체소를 경작하는 농가에 판매해 축산공해도 없애고 경영상 조금의 이익도 얻을 수 있다고 한다.

 

(2)낙농농가(國分式)

 

福島縣 安達郡의 高山直昭(59歲) 씨는 착유우(搾乳牛) 52두, 육성우(育成牛) 50두를 사육하고 있다. 씨는 항상 냄새가 없고 뇨, 퇴비를 잘 발효시켜 토지에 환원시켜 풀을 재배해 소에게 먹이는 자급자족적 토지의 순환형 경영을 생각해 오고 있었다. 그래서 소에게 효소나 균을 먹여보았지만 좋은 결과를 얻지 못했다.

새로운 뇨처리법을 접하고 나서 시스템을 갗춘 후 액비를 정제해 음료수나 사료에 섞어서 사용하였다. 그 결과 농장의 냄새는 물론 파리도 완전히 없어졌고 소에서도 냄새가 나지 않아 깨끗해 졌다. 그리고 목초에도 살포해 보았지만 풀이 마르지 않았고 또한 퇴비의 발효도 좋고 송아지의 사망율도 줄어들었다. 장마철의 여름에는 사료를 많이 섭취하지 못하기 때문에 유량(乳量)이 감소했지만 처리한 뇨를 먹이고 나서는 사료도 잘먹어 유량, 유질(乳質)이 떨어지지 않았다고 한다.

(3)양계농장(BMW式)

 

福島縣 深川町의 飯沼씨는 40년간 양계를 경영했지만 냄새때문에 이웃 사람들에게 고정을 듣고 해결책에 부심하였다. 사료 속에 효소, 균, 탄(炭) 등 지금까지 좋다고 하는 것은 무엇이든 사용해 보았지만 좋은 결과를 얻지 못하였다.

이웃 축산농가에서 생산한 처리한 뇨를 구입해 음료수(800배액)와 계사(1,000배액)에 뿌려본 결과, ①악취가 없어졌다. ②파리가 없어졌다. ③계란이 크지고 파산율이 감소했다. ④닭이 정신적으로 안정되었다. ⑤닭의 수명이 연장되는 등 좋은 효과를 얻을 수 있었다고 한다.

(4)축산을 축으로 한 지역순환농법 체계

 

新渴縣 中頸域郡 肺崎町 大字上下兵에서는 峯村正文(46세)씨가 BMW 시스템을 도입하여 낙농업을 경영하고 있다. 유기농업에 관심이 많던 지역 농가에서는 峯村씨가 생산한, 즉 BMW식으로 축뇨를 처리한 생명활성수를 구입해 이용하고 있다. 활성수를 이용해 유기농법을 실현하고 있는 농가의 구성을 보면 야채전업 5농가(토마도 2, 오이3), 과수전업 4농가(포도3, ), 도작전업 3농가이다.

이들은 처리한 뇨를 재이용함으로써 완전히 화학농법에 의존하던 농법에서 탈피해 저농약 유기농법으로 전환할 수 있는 계기를 마련하였다. 이를 계기로 이들은「BM自然塾」을 만들어 새로운 농업기술을 확립하기 위하여 연구에 몰두하는 한편, 유한회사「久比岐의 마을(里) 농산센터」를 설립해 농가에서 유기농법으로 생산한 농산물을 가공해 부가가치를 높인다든지 도시인에게 직접 판매하고 있다.

이로 인하여 농가에서는 안정된 판매가 가능해졌고 물론 비싼 가격으로 판매할 수 있어 유리하다. 거기다 생명활성수 1ℓ의 생산가격은 200円정도이며 이 량으로 약600坪에 뿌릴 수 있기 때문에 농약값 및 비료값 등 경영비를 절약할 수 있어 농가경제에도 많은 도움이 되고 있다. 또한 저농약을 사용하기 때문에 생산자 자신은 물론이며 소비자의 건강도 지킬 수 있고 지역의 하천오염 및 악취 등 공해문제를 해결할 수 있어 지역민 전체의 삶의 질을 높일 수 있다.

특히 환경 오염원이었던 축뇨를 유효하게 재이용함을써 축산농가는 물론이고 경종농가와의 복합으로 지속가능한 농업의 가능성을 높여주고 있다고 할 수 있을 것이다.

 

6. 마치면서

 

지금까지 축뇨를 처리함에 있어서 없었던 숙성개념을 도입한 고쿠분식(國分式)과 BMW식의 축뇨처리 방식 그리고 지역에서의 응용방법 등에 대해서 살펴보았다. 이러한 기술의 확립으로 축산농가를 중심으로 지속가능한 농업이 가능하게 되었다. 이는 축산농가의 환경문제는 물론이고 경종농가도 농약이나 비료의 투입을 억제할 수 있어 자원과 환경을 보전할 수 있게 되었다. 또한 농업자의 건강과 농산물의 안전성을 확보할 수 있게 되었다.

이러한 시도는 지속가능한 농업의 새로운 모델의 하나로써 농업사에 크다란 진전을 가져다 주었다고 평가할 수 있을 것이다.

【참고문헌】

1.伊藤幸吉「제가 목표로 하는 농업경영」大分農業平成塾, 基調講演記錄.

2.服部勉「大地의 微生物」岩波新書

3.BM技術協會「제6회 BMW技術 全國交流會 發表記錄集」1997년.

4.靑木弘子「農事組合法人 米澤鄕牧場의 挑戰」1997년.

5.川田薰『과학과 농법』1996년

6.嘉田良平『環境保全과 持續的 農業』家の光協會, 1990년.

7.國分農場發行『生命活性化液』