현황 및 필요성

• '08년 농업기계에 사용된 총 에너지는 1,975 천kL
• 이중 60%가 난방기에 사용되었으며, 트랙터, 건조기 등의 일반 농업기계에 36%, 기타에 4%가 사용
• 이로 인해 배출되는 CO2 양은 5백만 톤 정도로 추정
 

기술내용

: 농기계에서 에너지 및 CO2 배출량을 줄일 수 있는 기술 종류는 다음과 같음

① 복합 농작업 기계 기술 : 경운동시 직파기, 경운동시 이앙기 등
② 농업기계 열효율 및 이용효율 향상 기술 : 트랙터용 에코드라이빙시스템, 온풍난방기 그을음 제거기술, 하이브리드 농산물건조기 등
③ 대체에너지 농업기계 이용기술 : 바이오디젤, 바이오에탄올 등
④ 농자재 및 에너지 저투입 기술 : 무경운, 정밀농업 등

온실가스 감축효과

관련정책

현황 및 필요성

• 우리나라는 태양광, 풍력 등 10개원 및 기술을 신재생에너지로 정의(신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급촉진법 제2조)하고 있으며,
     이 중 농업분야에 활용하기 적합한 기술은 태양광과 소수력임
• 우리나라 농촌의 주거형태(단독주택), 자연조건(저수지, 소류지, 댐 등 산재) 등을 감안해 봤을 때,
     태양광과 소수력 발전의 보급조건이 우수하기 때문임

기술내용

• 태양광 발전은 반도체 혹은 염료, 고분자 등의 물질로 이루어진 태양전지를 이용하여 태양빛을 받아 바로 전기를 생성하는 기술임
     - 태양광발전시스템은 태양전지, PCS, 축전지 등으로 구성
• 수력발전은 물이 중력의 영향을 받아 높은 곳에서 낮은 곳을 향해서 흐르는 원리를 이용하여, 그 흐름을 수로로 끌어들여
     유입물량과 압력으로 수차발전기를 회전시켜 전기에너지를 발생시키는 것임
     - 소수력발전시스템은 수차, 발전기 등으로 구성

온실가스 감축효과

• 태양광발전 : 주택(1천호), 공공건물(500개소), 수면위 태양광(2,987ha)등의 보급 확대등을 통해 연간 903,364.5tCO2의
     온실가스 감축
• 소수력발전 : 농업용 저수지(180개소), 농업용보(232개소), 댐(20개소), 양식장(129개소)에 소수력발전을 설치하여 연간
     160,200.5tCO2의 온실가스 감축

정책 및 보급현황

• 태양광 발전은 그린홈 100만호, 일반 및 지방보급, 공공기관 설치의무화 등으로 보급이 활성화되고 있으며, 2009년말 현재
     523,682kW가 보급됨
• 소수력발전은 지방보급사업 등을 통해 총 1,617,485kW가 보급됨

보급전망

• 화석연료 대비 경제성은 떨어지나, 2015년 이후 Grid-parity 달성이 예상되는 등 향후 보급전망은 대단히 밝음

     <자료제공 : 에너지관리공단>

배경 및 필요성

• 목재펠릿은 대표적인 산림바이오매스인 톱밥을 압축하여만든 재생가능한 청정연료로서 화석연료 대체 및 온실가스 감축에 효과적인 대안
• 발열량은 4,500㎉/㎏이며, 재는 1.5%미만
• 세계 목재펠릿 시장은 최근 매년 35%씩 급성장 중이며, FAO에서는 ’20년까지 현재 10배 규모(1억 5천만톤)에 이를 것으로 전망(FAO)

기술내용

• 목재펠릿 제조 공정은 원료 운반, 분쇄, 건조, 성형, 선별, 냉각, 포장 등의 공정을 거치며, 목재펠릿의 품질을 고급화하기 위해서는
     각 공정을 원료의 조건에 맞추어 최적화 하는 것이 중요
• 목재펠릿의 연소 효율은 연료비 절감 및 대기오염물질 배출과 밀접한 관계가 있으며, 최적화된 연소기술은 아직도 개발 중이며,
     우리나라의 실정에 적합한 연소 기술 개발이 요구

온실가스 감축효과

• 목재펠릿 1톤은 원유 0.426톤의 에너지를 지니고 있으며, 원유 대체 시에 1.3tCO2 감축효과가 있음.
• 산림청에서는 목재펠릿 보급을 2020년까지 500만톤 규모로 확대시키기기 위한 정책을 수립하여 추진 중에 있으며, 국내 발전
     업계의 혼소량을 포함하여 목재펠릿을 사용할 경우 연간 65만톤의 이산화탄소 배출 감축 효과 및 146억원 수준의 탄소 배출권 확보
     연간 213,000TOE 에너지 원유 대체 효과

보급전망

• 목재펠릿 연료비는 경유의 49%, 보일러 등유의 68% 수준으로 가격 경쟁력이 확보되어 있음
• 목재펠릿 산업의 지속적인 육성을 위해서는 안정적인 원료 공급을 위한 인프라가 구축이 필수
• 선진국 수준의 임도 구축, 지역에 적합한 속성수 육성, 바이오순환림의 조성등의 산림산업 인프라를 지속적으로 구축하여야 함

     <자료제공: 국립산림과학원>

현황 및 필요성

• 우리나라의 온실면적은 1990년 25천 ha에서 2000년 51천 ha로 약 두 배 이상 증가하였으며, 2011년 현재 53천 ha에 이르고 있음
• 온실 면적 53천 ha 중에서 가온 재배면적은 13천 ha로 전체온실의 25% 수준이며 난방연료의 대부분은 경유 등 화석에너지를 사용하고 있음
• 우리나라의 시설원예 난방비는 경영비의 30～50%로 상당히 높은 편이며, 난방비를 줄이는 것이 무엇보다 중요한 당면 과제라 할 수 있음

기술내용

• 지열히트펌프는 지중 3~5m 깊이의 저심도 지중열을 이용하여 냉난방에 이용하는 장치임
• 땅속의 저온 열(10~15℃)을 히트펌프의 증발기에서 흡수한 후 고온 열(40~50℃)로 변환하여 겨울철 난방에 활용하고,
     여름철에는 실내의 더운 열(30~40℃)을 흡수하여 땅속으로 방출하면서 냉방에 활용하는 장치

온실가스 감축효과

• 국내 온실난방면적의 10%인 1300 ha를 지열로 대체하면, 연간 159,147 톤의 CO2 배출 감축 효과
  - 1300 ha를 경유로 난방하는 경우 연간 CO2 배출량 : 325,719 톤
  - 1300 ha를 지열로 난방하는 경우 연간 CO2 배출량 : 166,572 톤

     <자료제공 : 농촌진흥청 국립농업과학원>

현황 및 필요성

• 2010년 한 해 4천 7백여만 톤의 가축분뇨가 발생하였으며 이 중 86.6%가 퇴비와 액비로 자원화되고 있지만 나머지는 아직까지
     정화와 해양배출에 의해 처리
• 국가에너지기본계획에 따르면 2030년까지 신재생에너지 보급률을 11%까지 확대할 예정이며 이중 바이오매스ㆍ폐자원을
     이용한 재생에너지가 차지하는 비율은 7.12% 임

기술의 정의

• 혐기소화기술은 산소가 없는 조건에서 유기물에 포함된 탄수화물, 지방, 단백질 등이 미생물의 작용에 의해 분해되는 공정으로
     저급 지방산을 거쳐 최종적으로 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2), 암모니아(NH3), 황화수소(H2S), 수분(H2O) 등이 포함된 바이오
     가스를 생산

기술 내용

• 가수분해 단계   :   지방은 지질분해효소에 의해 지방산과 글리세롤로, 단백질은 단백질분해효소에 의해 아미노산으로, 섬유소, 헤미셀룰로스,
      녹말 등과 같은 다당류는 가수분해효소에 의해 포도당으로 분해되는 과정
• 산 생성 단계   :   당류는 알코올을 아미노산은 피루브산을 거쳐 젖산, 프로피온산, 부틸산, 포름산 등을 생성하며 이들은 다시 초산생성 미생물에 의해
      초산을 생성
• 메탄 생성 단계   :   methanobacterium, methnococcus, methanosarcina, methanospirillum 등의 메탄생성균이 초산,
      수소, 이산화탄소, 포름산, 메탄올을 기질로 하여 메탄과 이산화탄소를 생성

• 소화조 형태에 따른 기술 분류 ① 관형흐름식(PFR) 반응기
  : 원수가 교반방향으로 일정하게 흐르며 유입순서와 유출순서가 동일한 형태의 반응기
② 연속혼합식(CSTR) 반응기
  : 원수가 유입됨과 동시에 순간적으로 완전하게 혼합되어 소화조 전체가 균일하게 섞이는 반응기
③ 상향류 혐기성 슬러지상(UASB) 반응기
  : 원수가 하부에서 상부로 흐르며 메탄생성 미생물 입상층을 거치면서 발효되는 반응기 •발효 단계에 따른 기술 분류 ① 단상 혐기소화조
  : 1개의 소화조 내에서 산생성과 메탄생성이 동시에 이루어지는 방식으로 부지 및 건설비가 적게 듦
② 이상 혐기소화조
  : 유기물의 산생성 단계와 메탄생성 단계를 분리하여 운영하는 방식으로 지방산 축적에 따른 발효효율 저감을 막을 수 있음

온실가스 감축효과

• 가축분뇨처리 과정에서 다량의 메탄과 아산화질소가 발생하는데 이를 CO2로 환산할 경우 가축 한 마리당 한우 447.62 kg/년,
     젖소 919.68 kg/년, 돼지 96.29 kg/년, 닭 2.55 kg/년의 온실가스가 배출
• 가축분뇨 에너지화 시설 100개소를 설치할 경우 연간 양돈분뇨 365만톤을 처리할 수 있으며 연간 약 20만톤의 CO2를 감축 가능

   <자료제공: 농촌진흥청 국립축산과학원>

정의

녹비작물(綠肥作物, Green manure crops)이란 화학비료를 대체하기 위하여 거름으로 사용할 목적으로 푸를 때(Green stage) 베어서 토양에 넣어 작물양분을 공급해주는 작물로 콩과, 볏과 등의 식물비료 자원

녹비작물의 종류

콩과, 벼과, 경관겸용 녹비작물로 구분

• 특징 : 공중질소고정을 하면 C/N율이 낮아 분해가 빠르므로 비효가 속효성
• 종류 : 헤어리베치, 자운영, 크림손클로버

• 특징 : 손실되기 쉬운 땅속 양분 유실을 막아주며 천천히 분해되어 토양탄소축적에 좋으나 단독으로 재배 시 비료 대체효과가 떨어지기
               때문에 두과 녹비작물과 혼파를 하면 비료 공급효과가 높아지고 생물다양성을 증진시킬 수 있음
• 종류 : 녹비보리, 호밀, 들묵새

• 특징 : 비료공급 및 농촌의 경관 조성 효과가 우수한 다원적 기능을 가진 작물로써 녹비작물의 다양화로 농경지 생태계 안전성을 높일 수 있다.
• 종류 : 파셀리아, 겨자, 메밀

기술 내용

• 헤어리베치(전국) : 10월 상순 이전 6～9kg/10a 파종, 개화기 환원
• 자운영(남부) : 9월 중하순 4～5kg/10a 파종, 개화기～결실기 환원
• 녹비보리(중부 이남) : 10월 상순 14～18kg/10a 파종, 출수후 10일 환원
• 현재 이용가능한 녹비작물 품종은 헤어리베치의 경우 국산 품종으로 ‘청풍보라’가 있으며 녹비보리에는 영양보리, 상록보리 등 7종이 있음

비료절감 효과

• 현재 녹비작물의 비료절감 효과는 벼에 이용시 헤어리베치 100%, 자운영 70%, 녹비보리 30% 정도 가능하며,
     밭작물은 작물과 작부 유형에 따라 다름

     <자료제공: 농촌진흥청 국립식량과학원>

정의

맞춤형비료란 토양검정 결과와 양분수지를 감안하여 토양환경과 농업에 맞게 주요 성분을 배합한 비료임

현황 및 필요성

• 우리나라 농경지의 질소 및 인산 등 양분수지가 높아 국제적으로 환경오염 가능성이 높은 나라로 인식되고 있음
• 친환경농업을 확산시키고 토양환경을 개선하기 위하여 화학비료 가격차손 보전제를 폐지하고 대신하여 맞춤형비료 공급사업을
     ‘10년부터 시행함

기술내용

• 벼에 대한 질소비료 시비기준을 생산량에서 품질과 생산량을 함께 고려한 친환경 기준(9 ㎏ 10a-1)으로 전환함
• 시비량은 농경지 토양검정 실시 후 토양 특성에 따라 추천함
• 질소의 분시비율은 품종별로 약간의 차이는 있으나 가지거름을 생략하고 밑거름 중점 시비(밑거름-가지거름-이삭거름 : 70-0-30%)로
     개선하여 수량 감소 및 품질 저하 없이 시비에 따르는 노동력 절감

온실가스 감축효과

• 화학비료 사용량 감소에 따른 온실가스 배출 저감 효과는 2개 분야로 나눌 수 있으며,
    첫째, 간접배출 분야로 작물생산 전단계의 화학비료 생산과 이송과정에 투입되는 에너지 감소로 인한 저감과
    둘째, 직접배출 분야로 작물생산 단계에서 비료사용 저감에 따른 농경지로부터 배출되는 온실가스 저감 임
     <사례> 맞춤형 비료 사용으로 논에서 10a당 75.0 kg CO2 절감(‘10년)
•간접배출 감축량 : 46.4 kg CO2/10a

토양탄소 축적기술이란

• 전지구적 탄소순환에 있어서 대기중의 이산화탄소가 광합성을 통하여 육상생태계에 유입된 뒤 토양 내에 장기간 안정하게 머무를 수 있는
     형태로 전환되는 것
• 관련기술로는 무경운, 바이오차르 투입, 퇴비사용, 피복작물, 윤작 등 다양한 농경방법이 제안됨

무경운 (conservation tillage, no tillage)

• 정의: 일반 경운의 경우, 약 18 cm 깊이까지 논 또는 밭을 갈아엎게 되는데, 무경운은 논이나 밭에서 생산된 짚 또는 기타 부산물을
     전량 혹은 일부 토양에 환원시키는 것
• 무경운 재배방법을 실시할 경우 토양 침식이 방지되고, 입단 형성 등 토양의 물리적 구조가 개선되며, 표토의 유기물 축적이 증대되어
     토양탄소의 축적이 기대
• 무경운 재배기술의 핵심은 잡초방제기술로, 무경운 재배에서는 이앙 이전부터 나온 잡초가 문제 되므로 경운재배에 비해 잡초발생 및
     방제가 훨씬 어려지므로, 비선택성 제초제를 제때에 사용하는 것이 중요
• 무경운에 따른 온실가스 감축 효과는 관행경운에 비해 매년 약 57∓14gC/m2의 탄소가 추가 격리

바이오차르 토양투입 (biochar application)

• 바이오차르(biochar)란 유기물을 열분해하는 과정에서 생성된 물질을 총칭하는데, 특히 이를 토양에 투입할 목적이 있을 때,
     이를 바이오차르(biochar)라고 함
• 바이오차르 토양투입에 따른 변화로는 농업생산성 증가, 환경오염 관리, 훼손된 토양의 식물생장 촉진, 대기중 탄소격리 및 저장등이 있음
• 탄소 안정화 효과, 비료절감 효과 및 아산화질소 발생 감소를 고려하였을 때, 바이오차르의 농경지 투입은 약 2-19 Mg CO2/ha/yr의
     배출절감 효과를 갖는 것으로 분석
• 이중 41-64%는 바이오차르에 안정화된 탄소가 저장되기 때문이며, 나머지는 비료절감 및 비이산화탄소 발생감소등에 기인한것으로 분석

정의

폐열은 일반적으로 산업공정이나 발전소 등에서 발생하는 부산물을 의미한다. 발생한 부산물이 다른 에너지원이나 공정에 사용되지 않고 대기 중으로 방출되거나 버려질 경우에 이를 폐열이라 고 하며, 발전소에서 전기 발전의 부산물로 생산되는 폐열 중 온배수를 이용하여 원예시설의 난방열원으로 사용한 사례를 사업의 대상으로 한다.

기술내용

기존에 버려지던 발전소 냉각수 폐열(온배수)을 이용하여 원예시설 등의 난방열원으로 대체한다. 난방열원을 폐열(온배수)로 대체함에 따라 기존의 화석연료의 사용을 줄이고 연소에 따른 온실가스의 배출을 저감시킨다.

기술현황

국내의 산업공정이나 발전소에서는 다량의 폐열이 발생하고 있지만, 대부분은 회수되어 다른 용도로 사용되지 않고 버려지는 경우가 대부분이다. 우리나라의 경우 바다 인근에 위치한 발전소들은 바닷물을 냉각수로 사용하고 있으며, 발전소에서 냉각수로 사용된 후 생성되는 온배수는 전국 31개 발전소에서 연간 473.3억톤이 발생하고 있다.

예상온실가스 감축량