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수경재배 유출 배액(폐양액)의 비료 손실량 평가 연구

A Study on the Evaluation of Fertilizer Loss in the Drainage(Waste) Water of Hydroponic Cultivation, Korea

박민정|강동현|신지훈|손진관|윤성욱|임류갑|권진경
한국습지학회 (Korean Wetlands Society)|2023.02|한국습지학회지 (Journal of Wetlands Researh)|제25권 제1호|pp. 35-47

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Recycle재활용Smart FarmEcosystem ServicesGreenhouse생태계서비스Reuse스마트팜온실시설원예재이용Facility Horticulture
주제분류기타자연과학

초록

한국 시설원예 농업과 수경(양액)재배 방식은 증가하는 추세로 발생되는 배액(폐양액)의 관리 필요성이 확대되고 있다. 본 연구에서는 배출되는 폐양액의 비료 성분 양을 가격으로 평가하여 수처리비용 절감과 비료성분 재활용이라는두가지 측면에서 기술개발과 활용 가능성을 알아보았다. 연구는 배출 배액의 수질환경 특성을 분석한 선행연구에서제시한 분석결과를 바탕으로 비료성분의 유실 경제성을 평가하는 것으로 배출되는 배액의 총 배출량은 연간 259.7L･ m2･ -1을 적용하여 분석에 사용하였다. 토마토, 파프리카, 오이, 딸기 등 작물별 배액(폐양액)의 주요 수질 분석 결과를 바탕으로 평가하였으며, 인(P) 성분의 경우 인산(P2O5)의 양으로 환산하여 분석되었다. 질소(N)의 양은 토마토1145.90kg･ha-1, 파프리카 920.43kg･ha-1, 오이 804.16kg･ha-1, 딸기가 405.83kg･ha-1로 평가되고 P2O5의 비료성분은 파프리카 830.65kg･ha-1, 토마토 622.32kg･ha-1, 오이 477.67kg･ha-1, 딸기 240.9･ha-1의 양만큼 배출하는 것으로 계산할 수 있다. 이 외에도 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)을 비롯해 철(Fe), 망간(Mn) 등 미량원소도 배출되는것으로 분석되었다. 시중판매 비료가격을 기준으로 평균하여 계산한 항목별 kg당 가격은 질소(N) 860.7원, 인(P) 2,378.2원, 칼륨(K) 2,121.7원, 칼슘(Ca) 981.2원, 마그네슘(Mg) 1,036.3원, 철(Fe) 126,076.9원, 망간(Mn) 6,232.1 원, 아연(Zn) 15,825.0원, 구리(Cu) 31,362.0원, 붕소(B) 4,238.0원, 몰리브덴(Mo) 149,041.7원으로 평가할 수 있다. 시중판매 비료가격을 기준으로 평균하여 계산한 항목별 kg당 가격과 앞서 분석한 작물별 폐양액의 농도, 수경재배의평균적인 연간배출량 등을 종합적으로 고려하여 연간 유실되는 작물별 비료 유실액을 산출하였다. 분석결과 토마토의경우 6,995,622.3원, 파프리카는 7,384,923.8원, 오이는 5,091,607.9원의, 딸기는 2,429,290.6원으로 평가되어 수경재배 4가지 작물 평균은 1ha 재배면적 기준 5,475,361.1원의 비료성분 유실이 확인되었다. 수경재배 배액을 하천으로유출시켜 오염원으로 처리하는것 보다 배출 전 자체 처리 또는 타작물 활용을 통해 관리한다면 수처리 비용 절감과더불어 가치있는 재이용 가능한 비료성분이 될 수 있다고 기대하였다.

Abstract

Korean facility horticulture and hydroponic cultivation methods increase, requiring the management of waste water generated. In this study, the amount of fertilizer contained in the discharged waste liquid was determined. By evaluating this as a price, it was suggested to reduce water treatment costs and recycle fertilizer components. It was evaluated based on the results of major water quality analysis of waste liquid by crop, such as tomatoes, paprika, cucumbers, and strawberries, and in the case of P component, it was analyzed by converting it to the amount of phosphoric acid (P2O5). The amount of nitrogen (N) can be calculated by discharging 1,145.90kg･ha-1 of tomatoes, 920.43kg･ha-1 of paprika, 804.16kg･ha-1 of cucumbers, 405.83kg･ha-1 of strawberries, and the fertilizer content of P2O5 is 830.65kg･ha-1 of paprika, 622.32kg･ha-1 of tomatoes, 477.67kg･ha-1 of cucumbers. In addition, trace elements such as potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), and manganese (Mn) were also analyzed to be emitted. The price per kg of each item calculated by averaging the price of fertilizer sold on the market can be evaluated as KRW, N 860.7, P 2,378.2, K 2,121.7, Ca 981.2, Mg 1,036.3, Fe 126,076.9, Mn 62,322.1, Zn 15,825.0, Cu 31,362.0, B 4,238.0, Mo 149,041.7. The annual fertilizer loss amount for each crop was calculated by comprehensively considering the price per kg calculated based on the market price of fertilizer, the concentration of waste by crop analyzed earlier, and the average annual emission of hydroponic cultivation. As a result of the analysis, the average of the four hydroponic crops was 5,475,361.1 won in fertilizer ingredients, with tomatoes valued at 6,995,622.3 won, paprika valued at 7,384,923.8 won, cucumbers valued at 5,091,607.9 won, and strawberries valued at 2,429,290.6 won. It was expected that if hydroponic drainage is managed through self-treatment or threshing before discharge rather than by leaking it into a river and treating it as a pollutant, it can be a valuable reusable fertilizer ingredient along with reducing water treatment costs.

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