Application of LCA Methodology on Lettuce Cropping Systems in Protected Cultivation

The adoption of carbon foot print system is being activated mostly in the developed countries as one of the long-term response towards tightened up regulations and standards on carbon emission in the agricultural sector. The Korean Ministry of Environment excluded the primary agricultural products from the carbon foot print system due to lack of LCI (life cycle inventory) database in agriculture. Therefore, the research on and establishment of LCI database in the agriculture for adoption of carbon foot print system is urgent. Development of LCA (life cycle assessment) methodology for application of LCA to agricultural environment in Korea is also very important. Application of LCA methodology to agricultural environment in Korea is an early stage. Therefore, this study was carried out to find out the effect of lettuce cultivation on agricultural environment by establishing LCA methodology. Data collection of agricultural input and output for establishing LCI was carried out by collecting statistical data and documents on income from agro and livestock products prepared by RDA. LCA methodology for agriculture was reviewed by investigating LCA methodology and LCA applications of foreign countries. Results based on 1 kg of lettuce production showed that inputs including N, P, organic fertilizers, compound fertilizers and crop protectants were the main sources of major emission factor during lettuce cropping process. The amount of inputs considering the amount of active ingredients was required to estimate the actual quantity of the inputs used. Major emissions due to agricultural activities were $N_2O$ (emission to air) and ${NO_3}^-$/${PO_4}^-$ (emission to water) from fertilizers, organic compounds from pesticides and air pollutants from fossil fuel combustion in using agricultural machines. The softwares for LCIA (life cycle impact assessment) and LCA used in Korea are 'PASS' and 'TOTAL' which have been developed by the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Environment. However, the models used for the softwares are the ones developed in foreign countries. In the future, development of models and optimization of factors for characterization, normalization and weighting suitable to Korean agricultural environment need to be done for more precise LCA analysis in the agricultural area.

시설재배 상추에 대한 전과정평가 (LCA) 방법론 적용

기후변화협약과 탄소배출권문제 등 환경에 관한 관심과 규제 등이 국제적 주요 관심 사항이 되고 있는 상황에서 농업생산에 대한 환경영향평가의 필요성이 대두되고 있다. 현재 우리나라는 환경부에서 시행하는 탄소성적표지제도 도입에서 농업분야의 LCI (Life Cycle Invemtory)database 부재를 이유로 1차 농산물을 대상에서 제외하고 있다. 따라서 농산물 탄소성적표지제도 도입을 위한 농업분야 LCI database에 대한 연구와 구축이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구는 농업생산체계에 대한 LCA 적용을 위하여 시설상추를 대상으로 LCI 구축과 LICA 수행을 위한 방법론을 고찰하였다. LCA의 방법론은 ISO 14040 규격에 의거하여 연구 목적 및 범위, LCI분석 (전과정 목록분석), LCIA(전과정 영향평가), 해석의 단계로 구성되었다. 연구 목적은 시설 상추재배체계에 대한 LCA 방법론 적용이며, 기능단위는 상추 1 kg 생산으로 하였다. LCI 구축을 위한 영농 투입물과 산출물에 대한 데이터 수집은 농진청의 농축산물소득자료를 중심으로 관련 통계, 문헌자료를 통하여 수집하였다. LCI 구축을 위한 자료 수집결과 상추를 재배할 때 투입되는 물질 중 유기질 비료와 무기질 비료의 시용과, 식물보호제의 투입이 주요배출인자로 분석되었다. 농업활동으로 배출되는 주요 환경부하물질은 비료가 시용된 토양으로부터 대기로 발생되는 $N_2O$와 수계로 배출되는 ${NO_3}^-$, ${PO_4}^-$과 농약잔류물질로부터 발생되는 유기화학물질, 농기계에 쓰이는 화석연료 연소에 의한 대기오염물질 등 이었다. LCIA는 해외의 LCA 방법론과 LCA적용사례를 조사하여 농업분야 LCIA 방법론에 대하여 고찰하였다. LCIA는 분류화, 특성화, 정규화(일반화), 가중화의 4단계로 이루어지며, 이 중 분류화와 특성화는 의무절차이고, 정규화와 가중화는 선택사항이다. 해석단계는 LCI 분석결과와 LCIA 결과에 대하여 검증하고, 결과로부터 도출된 환경적 문제점과 개선안 등을 제시한다. LCA 수행에 사용하는 국내 소프트웨어는 지경부와 환경부에서 개발하여 보급하고 있는 'PASS'와 'TOTAL' 이다. 그러나 국내 프로그램에 적용되고 있는 환경영향평가 모델은 국외에서 개발한 기존모델들이다. 그러므로 보다 정확한 농업분야 LCA 분석이 가능하도록 추후 국내 농업환경에 적합한 영향평가 모델 및 특성화, 일반화, 가중화 계수의 선정 등이 이루어져야 할 것이다.