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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.53 No.6 pp.101-108
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2019.53.6.101

Analysis of Cost and Benefit According to Improvement of Swine Facility for Reducing Odor Emission

Ki-Youn Kim1, Hyeon-Tae Kim2, Han-Jong Ko3*
1Department of Safety Engineering, Seoul National University of Science & Technology, Seoul, 01811, Korea
2Department of Bio-Industrial Machinery Engineering, College of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
3Department of Agricultural Sciences, Korea National Open University, Seoul, 03087, Korea
Corresponding author: Han-Jong Ko Tel: +82-2-3668-4633 Fax: +82-2-3673-2381 E-mail: khjong333@knou.ac.kr
March 14, 2019 ; August 28, 2019 ; September 6, 2019

Abstract


This study was conducted to provide a reliable objectivity for the current government policy that open swine house is changed to enclosed swine house by cost benefit analysis. The cost of the open swine house and enclosed swine house was divided into installation and operation and then estimated based on related literature data and field survey results. The benefit was estimated by applying the Delphi survey method to livestock environmental experts. Based on the results obtained from this study, regardless of pig farm scale, both the open and enclosed swine houses were estimated to have a benefit/cost ratio (B/C ratio) of over 1, which resulted in economic benefits from pig production. It was, however, estimated that the B/C ratio of enclosed swine house in the small, medium and large scale of pig farms was relatively higher than that of open swine house. In conclusion, it is recommended that existing open swine houses be changed to enclosed swine houses in order to effectively manage pig odor as well as economic advantages in terms of legal authorization. Especially, in case of the large pig farm where the B/C ratio is the highest, it is reasonable to immediately move the existing open swine house to the enclosed swine house.



악취 발생 저감을 위한 양돈 사육 시설 개선에 따른 비용 편익 분석

김 기연1, 김 현태2, 고 한종3*
1서울과학기술대학교 안전공학과
2경상대학교 농업생명과학대학 생물산업기계공학과
3한국방송통신대학교 농학과

초록


본 연구의 목적은 악취 발생 저감을 위해 국내에서 최근 권고되는 밀폐(무창)형 돈사와 기존 개방형 돈 사의 비용 편익을 분석하여 이러한 추진 방향의 객관적 타당성을 확보하는 데 있다. 두 돈사 유형의 비용 은 설치비와 운용비로 구분한 후 관련 문헌 자료와 현장 조사 결과를 근거로 추정하였고, 편익은 축산 환 경 전문가들을 대상으로 한 델파이 설문 조사 기법 적용을 통해 추정하였다. 비용 편익 분석 결과, 양돈 규모에 상관없이 개방형과 밀폐형 돈사 모두 편익/비용 비율이 1 초과로 추정되어 돼지 생산에 따른 경제 적 이익이 창출되는 것으로 분석되었다. 하지만 소규모, 중규모, 대규모 양돈 농가 모두 밀폐(무창)형 돈 사의 편익/비용 비율(B/C ratio)이 개방형 돈사보다 상대적으로 모두 높은 것으로 추정되었다. 결론적으 로 기존 양돈 농가들의 인·허가 시 경제성 우위 측면뿐만 아니라 축산 악취의 효율적 관리를 위해서도 개방형 돈사를 밀폐(무창)형 돈사로 변경하도록 권고해야 하며, 특히 편익/비용 비율이 상대적으로 가장 높은 수치를 보인 대규모 농가인 경우 이를 이행 조치하는 것이 합리적이라 판단된다.



    서론

    악취(Odor)는 자극성의 기체상 물질이 사람의 후 각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새로 주로 인체 위해성보다는 정신적·심리적 피해를 끼치는 감각오염의 한 형태이며, 이러한 감각공해를 효율적 으로 관리하기 위해 2005년 악취방지법을 제정하여 시행하고 있다. 악취의 주요 발생원으로는 축산시 설, 사료·비료 제조, 음·식료품 제조, 화학, 섬 유·피혁, 도장 등의 제조시설과 쓰레기·폐수 처리 시설, 자동차 정비시설 등의 일부 서비스업 등이 있 으며, 이러한 발생원들은 인근 지역 주민들의 민원 을 야기하는 원인이 되고 있는 실정이다. Ministry of Environment(2016b)의 보고에 따르면 2015년도 악취 민원은 15,573건이 발생하여 전년도 대비 5.1% 증가하였고, 2013년 이후 지속적으로 증가하고 있는 실정이다. 특히 악취배출시설에 따른 악취 민원은 전체 45개 업종 중 축산시설이 4,323건으로 가장 많은 민원을 차지하고 있으며, 축종별로는 양돈에서 민원 발생이 높은 것으로 나타났다.

    축산에서 발생되는 악취는 주로 암모니아, 황화합 물, 휘발성 지방산, 인돌, 페놀 및 트리메틸아민과 같은 악취화합물들로 알려져 있으며(Hobbs et al., 1998;Mackie et al., 1998), 이들 악취물질의 발생 원인은 가축의 장내 발효, 분뇨의 저장 과정에서의 부패, 분뇨 저장관리에 따른 원인으로 보고되고 있 다(Zhu, 2000;Kam et al., 2007). 일반적으로 축 사 내부에서 발생되는 악취는 가축의 생산성 감소, 질병의 감염 발생은 물론 축사관리자의 건강에 영향 (Kim et al., 2012)을 미칠 뿐만 아니라 주변 지역 공동체에 생활불편을 끼치게 되어 이러한 축산악취 문제를 해소하기 위해 국내·외적으로 환경규제가 지속적으로 강화되고 있는 실정이다(Lim et al., 2003;Kim, 2016).

    최근 들어 축산업에서 악취는 가장 시급히 해결해 야 될 문제로 인식되면서 축산에서 기인될 수 있는 악취 배출원과 주요 악취물질에 대한 효과적인 관리 와 대응기술을 적용하기 위한 현장 적용 연구(Song et al., 2012;Kim et al., 2013;Ha & Kim, 2015)와 정부의 정책사업이 진행 중에 있다. 축산악 취 발생 실태 및 저감기술과 관련된 선행 연구들을 살펴보면, Kim et al.(2006)이 양돈장 악취 실태조 사와 민원 사례 등을 바탕으로 양돈장 악취저감 방 안에 대한 연구를 보고하였고, Kim et al.(2012)이 돈사 유형에 따른 악취물질의 농도 분포 특성에 대 한 연구 결과를 보고한 바 있다. 또한 Song et al.(2012)은 이산화염소 가스 분무 후 퇴비화시설에 서 암모니아와 황화수소의 농도가 저감되었다는 연 구 내용을 보고하였고, Ha & Kim(2015)은 양돈장 에 액비순환시스템 적용 운영 시 실내 환경개선과 더불어 악취물질이 저감된 시험결과를 제시하였다.

    한편 Kim et al.(2012)은 환경부의 가축사육제한 구역 권고안에 대응할 수 있는 축산농장의 악취 확 산추정과 악취저감 기술 분석을 통한 축종별 이격거 리를 제시한 바 있으며, 이를 바탕으로 축산농가에 적용 가능한 악취저감 시설을 설치하여 운영할 경우 에는 제한거리를 완화할 수 있다고 제한하기도 하였 다. 또한 Ministry of Environment(2016a)에서는 악취관리지역 외에서의 악취배출시설에 대한 사전 신고제 도입에 따른 효과성을 분석 검토를 제시하기 도 하였다.

    그러나 지금까지 선행된 연구들은 대부분 축산시 설에서 발생되는 악취 특성을 고려하여 축산농장에 적용 가능성이 있는 개별 악취저감 기술(액비순환시 스템, 오존수 커튼 및 활성수시스템)에 대한 저감 효과에 관한 내용들로서 실제로 축산농가에서 이러 한 악취저감 기술들을 적용하였을 때 발생하는 편익 과 소요되는 비용에 대한 조사 연구는 전무한 실정 이다. 따라서 본 연구는 현재까지 축산농가에 적용 하여 악취저감 효과가 있다고 인정되고 축산농가에 서 설치 운영될 수 있는 악취저감 기술에 대한 비 용·편익을 분석하여 적용 타당성 여부를 판단하는 기초자료를 제공하고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    1 비용 분석

    양돈 규모별 개방 돈사, 무창 돈사 및 축산 악취 저감 시설 유형에 따른 시설비 및 운용비 분석은 관 련 국내 기초 자료를 일차적으로 조사하였고, 표준 자료의 부재로 확인된 경우 양돈 시설 설비 업체 담 당자 및 농장 운영자들을 섭외하여 현장 방문을 통 한 직접 대면 설문 조사 방식으로 수행하였다. 양돈 규모는 사육 두수 측면에서 임의적으로 1,000두, 3,000두, 5,000두로 설정하여 비용을 분석하였고, 양돈 악취 저감 시설의 경우 현재 가장 많이 현장에 서 활용되고 있는 액비순환시스템, 오존수 커튼 시 스템, BM 활성수 시스템을 대상으로 비용을 분석하 였다.

    2 편익 분석

    양돈 사육 시설 개선으로 악취 저감에 따른 편익 분석을 위해 축산환경 분야 전문가 30분을 대상으로 델파이 설문 조사 기법을 적용하여 추정하였다. 다 음의 2가지 질문들에 대해 직접 조사 방식으로 1차 문의하였고, 한달 후 동일한 질문들에 대해 다시 2차 문의하여 얻은 수치를 평균화하여 이를 편익 산 출에 활용하였다. 또한 편익 산출에 필요한 돼지 도 체의 판매 추정액은 축산유통종합정보센터에서 제공 하는 2017년도 기준의 돼지 경락 가격 및 부산물 평 균 가격을 적용하였다.

    첫번째 개방형과 밀폐형 돈사의 비교에 대한 질문 은 “무창 돈사(밀폐 강제 환기 방식) 형태로 운용 시 양돈 규모(소규모 : 1,000두 미만, 중규모 : 1,000~ 2,500두, 대규모 : 2,500두 초과)에 따른 돼지 생산 성 효율이 개방 돈사(윈치 커튼 방식)와 대비해서 몇 % 증대될 것으로 예상하십니까?”에 대한 것이다.

    둘째, 악취 저감 시설 적용 여부에 대한 질문은 “악취 저감 기술(액비순환시스템, 오존수 커튼 설치, BM 활성수 시스템)적용 시 양돈 규모(소규모 : 1,000두 미만, 중규모 : 1,000~2,500두, 대규모 : 2,500두 초과)에 따른 돼지 생산성 효율이 악취 저감 기술이 적용되지 않는 돈사와 대비해서 몇 % 증대될 것으 로 예상하십니까?”에 대한 것이었다.

    3 비용/편익 분석

    본 연구를 통해 추정된 양돈 사육 규모별 비용과 편익을 비율화(B/C ratio)하여 최종적으로 비용과 편익 산출에 따른 예측 효과를 수치화하여 제시하 였다.

    결과 및 고찰

    1 비용 분석

    1.1 양돈 규모별 개방 돈사와 무창 돈사의 시설비 및 운용비

    국내 돈사 설비 및 운용에 따른 소요 비용 관련 국내 자료들을 검색한 결과 표준화된 지침이 제시된 바가 없어 양돈 시설 설비 업체 담당자 및 해당 양 돈장 운영자들을 섭외하여 현장 방문을 통한 직접 대면 설문 실태 조사를 수행하였다.

    양돈장 설치에 필요한 금액을 소, 중, 대로 획일 적으로 구분하기에는 현실적으로 어려움이 있었고, 현재 설치를 하고 있고 최근에 설치를 한 농장과 업 체들 여러 곳을 수소문하여 알아본 본 결과, 양돈장 표준 설계에 맞게 설치비가 지정되어 있는 곳은 없 었으며 업체 어느 곳도 그러한 견적 산출은 현재로 서는 불가능하다고 조사되었다. 또한 대부분 업체에 서는 돼지 두당 금액을 제시하여 농장대표와의 계약 및 설계에 따라 금액이 상이하게 달라지는 것으로 나타났다.

    일관농장 기준 최저 두당 설치비용은 50~55만원 이며 두당 최고(최첨단 시설 설치 시) 금액은 대략 140만원 이상 소요되었고, 개방 돈사라고 해서 무창 돈사보다 상대적으로 비용이 낮게 견적되지는 않았 으며 단지 설치 자제가 달라 조금 저렴할 수는 있으 나, 그것도 설치 자제의 질과 부품에 따라 상이하였 다. 또한 운용비 측면에서 무창 돈사의 경우 환기팬 을 가동하기 때문에 여기에 소요되는 전력 비용이 개방 돈사보다 상대적으로 높을 것으로 예상되었으 나, 조사 결과 전체 전력 비용 중 환기팬 가동이 차 지하는 비율이 매우 미비한 것으로 분석되었다. 결 론적으로 개방형 돈사와 밀폐(무창)형 돈사 간의 시 설비 및 운용비의 차이는 거의 없는 것으로 추정되 었다(Table 1과 Table 2 참조).

    1.2 돈사 악취 저감 시설 유형에 따른 시설비 및 운용비

    돈사 관련 시설비 및 운용비의 경우와 마찬가지로 소요 비용 관련 국내 자료들을 검색한 결과 표준화 된 지침이 제시된 바가 없어 축산 악취 저감 시설 업체 담당자 및 해당 양돈장 운영자들을 섭외하여 현장 방문을 통한 직접 대면 설문 실태 조사를 수행 하였다. 조사 대상은 국내에서 적용되고 있는 돈사 악취 저감 시설 중 현재 가장 많이 현장에서 활용되 고 있는 것으로 보고되고 있는 액비순환시스템, 오 존수 커튼 시스템, BM 활성수 시스템으로 설정하였 고 각 악취 저감 시스템별 시설비 및 운용비 추정 결과는 Table 1-5와 같다. Table 3, 4

    2 편익 분석

    축산환경 분야 전문가 30분을 대상으로 델파이 설문 조사 결과, 돈사를 개방형이 아닌 밀폐형으로 운용 시 예상되는 돼지 생산성의 증대 효율은 소규 모 농가의 경우 10% 미만, 중규모 농가의 경우 10~15%, 대규모 농가의 경우 20~25%인 것으로 분 석되었다. 악취 저감 기술의 경우 액비순환시스템이 대규모 농가에 적용되는 경우를 제외하고는 돼지 생 산성의 증대 효과는 없는 것으로 예상됨. 액비순환 시스템의 경우 하드웨어적으로 중/소규모의 돈사에 적용될 수 없고, 오존수 커튼 설치는 돈사 외부로 배출된 악취 물질을 저감하는 시스템으로 내부의 돈 사 실내 공기질을 제어하는 시스템이 아니며, BM 활성수 시스템의 경우 적용 시 악취 저감 효과가 없 거나 미비할 것이라는 모든 전문가들의 의견이 반영 된 결과라 사료된다. 따라서 악취 저감 기술 적용 여부에 따른 편익 산출은 무의미한 것으로 판단되어 전문가 조사에 의한 답변 결과를 근거로 개방형 돈 사 대비 밀폐형 돈사로 운용 시 파생될 수 있는 돼 지 생산성의 상대적 증대 효율을 금액으로 산출하기 위해 다음과 같은 절차로 진행하였다.

    • (1) 2017년도 전국 평균 돼지 경락 가격을 기준으로 설정

      • - kg당 경매 가격 : 4,865원 (축산유통종합정보센터, 2017)

    • (2) 최종 출하되는 돼지 1두 도체 시 지육의 평균 중량

      • - 80kg으로 설정 (조건 : 연중 모든 양돈 농가)

    • (3) 최종 출하되는 돼지 1두당 부산물 평균 가격

      • - 15,000원으로 추정 (축산유통종합정보센터, 2017)

    • (4) 최종 출하되는 돼지 1두 도체의 판매 추정액

      • - 지육(80kg×4,865원/kg)+부산물(15,000원) =404,200원

    • (5) 소규모 농가를 1,000두, 중규모 농가를 2,000두, 대규모 농가를 3,000두로 가정 시 예상되는 연 간 추정 판매액

      • - 소규모 농가 : 404,200원×1,000두 ×2.2(연간 평균 돼지 출하 회수)=889,240,000원

      • - 중규모 농가 : 404,200원×2,000두 ×2.2(연간 평균 돼지 출하 회수)=1,778,480,000원

      • - 대규모 농가 : 404,200원×3,000두 ×2.2(연간 평균 돼지 출하 회수)=2,667,720,000원

    • (6) 양돈 규모별 추정된 판매액을 개방형 돈사 운용 에 의해 산출된 것으로 설정하고, 여기에 델파이 조사 기법을 통해 산출된 밀폐형 돈사 운용 시 예상되는 상대적 돼지 생산성 증대 효율을 적용 하여 밀폐형 돈사 운용에 따른 재추정 판매액

      • - 소규모 농가 : 889,240,000원×107.8÷100 =958,600,720원

      • - 중규모 농가 : 1,778,480,000원×112.3÷100 =1,997,233,040원

      • - 대규모 농가 : 2,667,720,000원×123.1÷100 =3,283,963,320원

    • (7) 여기에 최종적으로 밀폐형 돈사 운용을 악취배 출시설 사전 신고제 도입에 따른 악취방지시설 투자에 의한 환경산업에 기여하는 편익(환경 부, 2016)으로 간주하여 사육 규모별(1,000두 : 8,400,000원, 2,000두 : 14,200,000원, 3,000 두 : 19,700,000원)로 이를 적용한 양돈 규모별 추정액 (단, 밀폐형 돈사 운용 시 개방형 돈사 대비 악취피해민원 저감에 따른 경제적 가치는 이격거리에 따른 지역별 주민 산출이 필요하므 로 편익 항목에서 제외).

      • - 소규모 농가 : 958,600,720원+8,400,000원 =967,000,720원

      • - 중규모 농가 : 1,997,233,040원+14,200,000원 =2,011,433,040원

      • - 대규모 농가 : 3,283,963,320원+19,700,000원 =3,303,663,320원

    3 비용/편익 비율(B/C ratio) 산출

    Table 6에서 제시된 바와 같이 양돈 규모별 돈사 시설비와 운용비 산출 내역은 시설비의 경우 조사를 통해 얻어진 돼지 두당 평균 75만원에 양돈 규모별 사육두수를 곱하여 산정하였다. 운용비의 경우 조사 를 통해 얻어진 돼지 5,500두 기준의 운용비 3억 6 천만을 양돈 규모별 사육 두수로 비례 적용하여 산 정하였다. 개방형 돈사와 밀폐(무창)형 돈사 간의 시설비 및 운용비의 차이는 거의 없는 것으로 조사 된 결과를 근거로 양돈 규모별 시설비와 운용비의 합계액을 두 돈사 유형 모두 동일하게 비용 항목으 로 적용하였다.

    Table 7은 양돈 규모별 개방형 돈사와 밀폐(무창) 형 돈사의 비용 편익 분석 결과를 보여주고 있다. 조사 자료에 근거하여 분석한 결과, 양돈 규모에 상 관없이 개방형과 밀폐형 돈사 모두 편익/비용 비율 이 1 초과로 추정되어 돼지 생산에 따른 경제적 이 익이 창출되는 것으로 분석되었다. 하지만 소규모, 중규모, 대규모 양돈 농가 모두 밀폐(무창)형 돈사 의 편익/비용 비율(B/C ratio)이 개방형 돈사보다 상대적으로 모두 높은 것으로 추정되었다. 결론적으 로 기존 양돈 농가들의 인/허가 시 경제성 우위 측 면뿐만 아니라 축산 악취의 효율적 관리를 위해서도 개방형 돈사를 밀폐(무창)형 돈사로 변경하도록 권 고해야 하며, 특히 편익/비용 비율이 상대적으로 가 장 높은 수치를 보인 대규모 농가인 경우 이를 이행 조치하는 것이 합리적이라 판단된다.

    윈치 커튼 방식의 기존 개방형 돈사와 최근 악취 저감을 위해 활용되고 있는 밀폐(무창)형 돈사의 운 용 비용 및 이에 따른 편익 산출을 비교 분석한 결 과, 양돈 사육 규모에 상관없이 개방형 돈사보다는 밀폐(무창)형 돈사로 운용 시 발생되는 편익이 소요 되는 비용보다 높은 것으로 추정되었다. 이는 기존 양돈 농가들의 인·허가 시 경제성 우위 측면뿐만 아니라 축산 악취의 효율적 관리를 위해서도 개방형 돈사를 밀폐(무창)형 돈사로 시설 변경되는 것이 효 율적이라는 점을 시사하고 있다.

    감사의 글

    이 연구는 서울과학기술대학교 교내연구비의 지원 으로 수행되었습니다.

    Figures

    Tables

    Installation cost of swine facility per pig except for land acquisition cost

    Operation cost of swine facility (based on 5,500 pigs)

    Cost of installation and operation for the liquid manure circulation system

    Cost of installation and operation for curtain system using ozone water

    Cost of installation and operation for BM (Bacteria Mineral) activated water system

    Cost estimation of installation and operation according to pig breeding scale (unit: won)

    The ratio of benefit and cost between open swine facility and enclosed swine facility according to pig breeding scale (unit: won)

    References

    1. Ha DM and Kim DH. 2015. The effect of liquid manure circulation system on the odor reduction of swine farm. J. of Agriculture & Life Science. 49 (4): 57-64.
    2. Hobbs PJ , Misselbrook TH and Pain BF. 1998. Emission rates of odorous compounds from pig slurries. J. of the Science of Food and Agriculture 77: 341-348.
    3. Kam DH , Jeong JW , Choi HC , Song JI , Hong JT , Lee DW and Yoo YH. 2007. A Field survey on the odor concentration in piggery by the change of the season. J. of Livestock Housing & Environment 13 (3): 187-194.
    4. Kim DH. 2016. A survey and analysis on administrative restriction of livestock farm according to odor reduction systems. Korea Fork Producers Association.
    5. Kim DH , Lee IB , Choi DY , Kwag JH and Song JI. 2012. A Study on installation restriction and condition of animal feeding operations. Gyeongnam National University of Science and Technology.
    6. Kim DH , Lee IB , Choi DY , Song JI , Jeon JH and Ha DM. 2013. A survey on current state of odor emission and control from livestock operations. J. of Livestock Housing & Environment 19 (2): 123-132.
    7. Kim DH , Yoo YH , Yang CB , Kwag JH and Song JI. 2006. A Study of odor emitted from pig buildings and odor reduction methods. Gyeongnam National University of Science and Technology.
    8. Kim KY , Ko HJ , Kim YJ and Song JM. 2012. A Field survey of indoor odorous compounds emitted from pig buildings. J. of Korean Society for Indoor Environment 9 (2): 135-145.
    9. Lim TT , Heber AJ , Ni JQ , Sutton AL and Shao P. 2003. Odor and gas release from anaerobic treatment lagoons for swine manure. J. of Environment Quality 32: 406-416.
    10. Mackie RI , Stroot PG and Varel VH. 1998. Biochemical identification and biological origin of key odor components in livestock waste. J. of Animal Science 76: 1331-1342.
    11. Ministry of Environment.2007. Odor Management Work Handbook.
    12. Ministry of Environment.2016a. Analysis on the effectiveness of advance notice system in odor emission facility.
    13. Ministry of Environment,2016b. Report on current state analysis of odor complaint.
    14. Song JI , Jeon JH , Lee JY , Park KH , Cho SB , Hwang YH and Kim DH. 2012. Conducted to verify the effect of chlorine dioxide (CIO2) on odor reduction at a compost facility. J. of Livestock Housing & Environment 18: 1-6.
    15. Zhu J. 2000. A review of microbiology in swine manure odor control. Agriculture, Ecosystems & Environment 78 (2): 93-106.
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