인간과 가축의 똥을 재활용하는 것이 지속가능한 농업의 핵심

수세식 변기가 편리하긴 하지만, 농토에 공급할 중요한 영양분을 차단시켜 식량 생산을 화석연료에 의존하게 만들기에 생태적 파괴를 불러온다. 그러나 한국과 중국, 일본 등 동아시아에서는 4000년 동안 인간의 똥오줌을 매우 소중한 자원으로 활용했다. 특히 중국에서는 사람 똥을 특별히 설계한 수로망을 통해  배로 운송했다. 인간의 "폐기물"을 농토에 거름으로 활용한 덕에 동아시아에서는 음용수를 오염시키지 않고 많은 인구를 먹여살릴 수 있었다. 한편 중세 유럽의 도시들은 개방형 하수로를 선택했다. 그 개념은 19세기 말 네덜란드의 Charles Liernur가 고안한 정교한 진공하수처리 체계로 현대화되었다. 

그러나 겉보기에는 깨끗해 보이는 수세식 변기는 우리의 식량체계에서 자연의 순환을 박살내 버렸고, 매우 소중한 자원이 단지 폐기물로 전락하게 되었다. 우리가 작물을 재배하면 흙에서 필수 영양분을 빼먹게 된다. 그때 가장 중요한 삼요소가 바로 질소, 칼륨, 인이라 부르는 것들이다. 인간의 역사 대부분 동안 우리는 이러한 영양분을 배설물이나 음식물찌꺼기, 시신의 매장 등 우리의 몸에서 생산되는 것들을 순환시켜 흙에 되돌려주었다. 오늘날 우리는 그것을 대부분 바다에 버린다. (아래 그림은 Humanure Handbook에서 인용).

이것은 세 가지 이유에서 문제가 있으며 전혀 지속가능하지 않다. 

첫째, 강과 호수, 바다에 하수를 투기하면 물고기를 죽이고, 신선한 물을 마실 수 없게 만든다. 이것은 오직 수세식 변기와 값비싼 하수처리망 및 하수처리시설을 확장해야만 피할 수 있다(생명수에 대한 유해한 영향은 완벽히 제거되지 않음).

둘째, 토양비옥도를 유지하기 위해서 인공 화학비료가 필요하게 되었다. 2008년, 세계에서 거의 1억6000만 톤의 무기질비료가 사용되었다(1 & 2). 이것 없이 우리의 농토는 단 몇 년 안에 비옥도를 상실할 것이고, 그에 따라 식량 생산과 인구의 붕괴를 피할 수 없을 것이다. 

세 번째 문제는 수세식 변기로 모든 것을 "쓸어버리기" 위하여 훨씬 더 많은 양의 물을 소비한다는 점이다. 

수세식 변기는 에너지 집약적이다

담수의 생산, 하수처리시설의 건설과 유지 및 보수, 하수오물의 처리(슬러지), 무기비료의 생산은 모두 에너지 집약적이다. 질소(전체 화학비료 소비량의 절반 이상을 차지)는 원래 대기 중에 차고 넘치지만, 그것을 유용한 형태로 전환하려면 고온, 고압으로 가열과 가압이 필요하다. 이러한 (오염) 과정에 쓰이는 에너지는 천연가스나 중국의 경우에는 석탄발전소에서 얻는다. 

칼륨과 인은 채굴(수십 킬로미터의 깊이까지)하여 운송해야만 한다. 우리가 현재 1년에 소비하는 3700만 톤의 인 비료를 공급하려면 1억5000톤 이상의 인 광석이 필요하고, 2500만 톤의 칼륨 비료를 위해서는 4500만 톤의 칼륨 광석이 필요하다. 두 과정 모두 에너지 집약적이고 환경을 오염시킨다. 

중세의 변기

그나마 칼륨은 널리 분포하여 풍부하게 이용할 수 있지만(현재의 소비율에 비추어 보면, 약 700년 동안 경제적으로 활용할 수 있음), 인은 그렇지 않다(1 & 2). 세계 인 재고량의 90%가 소수의 국가에만 존재하고, 농업에서의 수요를 충족시킬 만큼 경제적으로 생산가능한 재고량은 단 30~100년치의 분량뿐이다. 해저에서 채굴하는 인을 포함하면 재고량이 훨씬 많아지지만, 이건 훨씬 더 에너지 집약적인 데다가 식량과 하수처리 체계의 지속가능성을 악화시킬 우려가 있다. 

바다에서 육지로 영양분을 가져오는 유일한 방법은 물고기나 해초를 먹은 바다새의 똥뿐이다. 물론 이 양은 매우 적다. 또한 이것은 우리가 음식을 먹고 하수오물을 바다에 투기하여 걸러진 것이기도 하다. 

문명의 상징

수세식 변기와 함께 하수처리 체계의 존재에 대해서는 아무도 의문을 제기하지 않는다. 그저 과학기술로 여기거나 문명의 상징이라 생각할 뿐이다 —오늘날 그러한 체계가 없는 국가들은 후진국이거나 시대에 뒤떨어졌다고 여겨진다. 그 까닭은 악취와 질병을 막는 유일한 대안이 수세식 변기와 하수처리 체계라고 믿기 때문이다. 

초기의 하수도와 수세식 변기를 발명한 로마제국이 붕괴한 뒤 19세기 말 직전까지, 서구의 사회에서는 지하수에 인간의 똥을 집중적으로 버리면서 도시의 수로와 강이 콜레라와 장티푸스 같은 치명적인 전염병을 발생시키는 근원이 되었다. 이는 똥오줌으로 오염된 물을 마심으로써 야기되었다. 사람들은 생리적 욕구를 거리나 뒤뜰 및 뻥 뚫린 정원에서 요강에 해결하거나, 심하게는 꽉 막힌 오수구덩이 등에서 해소했다 —인구밀도가 높은 도시에서는 절대 건강하게 생활할 수 없는 방법이다. 수세식 변기와 하수처리 체계는 적어도 선진국에서는 그러한 문제를 해결해 주었고, 아무도 다시는 그 비참한 위생 상태의 시대로 돌아가고 싶어 하지 않는다.

중국의 농업

그러나 오늘날에는 절대적인 수세식 변기가 위생 문제를 해결할 수 있는 유일한 방법은 아니다. 인간의 똥오줌을 음용수에서 분리시키는 더 지속가능한 방법도 존재한다. 중세와 초기 산업혁명 시기의 비참한 위생 상태는 순전히 서구사회의 현상일 뿐이다. 중국에서는 20세기에도 강물을 사람이 마셔도 안전했다. 

중국인들은 당시 유럽인과 미국인 들만큼 엄청난 수가 있었으며, 인구밀도가 높은 대도시도 있었다. 차이점이라면 그들이 농업 체계를 유지하기 위하여 인간의 "폐기물"을 거름으로 활용했다는 것이다. 똥과 오줌을 신경써서 소중하게 모았고, 때로는 꽤 먼 거리까지 운반했다. 그들은 다른 유기물과 함께 똥오줌을 섞어서 거름으로 만든 다음 농지에다 사용했다(위의 삽화처럼). 

그 방법은 일석이조의 효과가 있다: 음용수를 오염시키지 않을 뿐만 아니라, 농업을 영원히 이어갈 수 있다. 실제로 현재 가장 풍부한 자원인 칼륨의 재고량이 700년인데, 그보다 훨씬 긴 4000년 동안 계속 농사를 지어 왔지 않은가. 

그러한 중국의 방법은 한국과 일본에서도 마찬가지였다. 이는 미국 토양학자 프랭클린 하람 킹이 쓴 <4천년의 농부 http://goo.gl/iY7Pc>에 잘 나와 있다. 이 책은 값싼 인공 질소비료의 생산으로 이어진 하버-보쉬법이 고안된 무렵인 1911년에 출간되었다. 저자는 아시아인이 '인간거름'을 수집하고 활용하는 모습에 대해 모든 지면을 할애했다. 조지프 니덤Joseph Needham도 <중국의 과학과 문명 http://goo.gl/g4gnB>에서 여러 초기 자료를 인용하며 그 방법을 다루었다. Duncan Brown은 자신의 책에서 중국의 방법을 “Feed or Feedback: Agriculture, Population Dynamics and the State of the Planet“이라고 했다.

똥 장사꾼

<4천년의 농부> 저자인 킹이 중국을 방문했을 때, 중국의 성인 인구는 약 4억으로 추정된다. 이는 유럽의 전체 인구 약 4억과 미국의 1억에 비교된다. 4억 명이 싸는 똥과 오줌은 밀폐된 똥장군에 수거되었다. 각각의 집에서, 농촌의 마을에서 대도시로 그걸 한데 모았다. 몇몇 도시에서는 특별한 수로망과 배가 이를 위해서 건설되고 만들어졌다(아래 사진). 이것으로 중국이 서구와는 다르지만 비슷한 형태의 수상운송 하수처리망을 가지고 있었다고 주장할 수도 있겠다. 

킹이 중국을 방문했을 무렵, 중국에서는 매년 약 1억8200만 톤 이상의 똥오줌이 도시와 마을에서 수거되었다 — 성인 1명에 연간 450kg. 여기에는 흙으로 돌아갈 총 116만 톤의 질소, 37만6000천 톤의 칼륨과 15만 톤의 인이 함유되어 있다. 1908년 일본에서는 2385만295톤의  “인간거름”이 수거되어 흙으로 돌아갔다. 

상하이는 수백 척의 배(앞의 사진처럼)를 활용하여 특별히 설계된 수로망을 통해 사람들의 '생산물'을 거래하고 유통시켰다. 그 거래량은 연간 10만 달러에 이르렀다. 인간거름은 귀중한 상품으로 여겨졌다. 1908년 어느 중국의 사업가는 연간 7만8000톤에 달하는 인간거름의 수거권을 얻기 위하여 3만1000달러(오늘날의 70만 달러 이상일 수 있음)를 지불했다. 이건 다시 농촌 지역의 농민들에게 판매되었다. 

중국보다 훨씬 도시화가 이루어진 일본에서는 세입자가 양질의 똥을 주인에게 남기면 임대료를 덜 내도 되었다. 킹은 도쿄와 요코하마에서 가져온 인간의 똥짐을 나르는 인부들의 모습을 묘사하기도 했다(<4천년의 농부> 380쪽을 참조). 일본의 농촌에서는 손님이 방문한 집에서 똥을 누는 일을 반겼다고 한다. 농민들은 그 생산물(?)을 자신의 농지에 거름으로 주었다. 

동아시아에서 인간의 똥을 재활용하는 방법은 어떤 방문객들에게는 혐오감을 불러일으켰다. 포르투칼의 탐험가 Fernam Mendez Pinto가 1583년 작성한 글을 참조하라.¹

4000년 동안 유지되던 체계가 20세기 초반 서구에서 수입된 인공 화학비료가 도착하면서 사라졌다. 오늘날 중국은 전 세계 무기비료 소비량의 28%를 담당하는 가장 큰 소비자이다. 현재 동아시아 전체는 세계의 인공 화학비료 가운데 절반 이상을 사용한다. 

유럽의 야간 분뇨(Night Soil) 수거

유럽에서도 인간의 "폐기물"을 수거했지만, 그 역사는 훨씬 짧고 규모도 작았다. 유럽에서는 주로 19세기 중반쯤 농업의 시대가 끝났다고 본다. 이 당시부터 도시로의 이주가 가속화되고, 그에 따라 하수처리 문제가 매우 악화되었다. 

그와 함께, 건강 전문가들이 콜레라와 장티푸스의 원인이 오염된 물을 마신 결과라는 것을 알아냈다. 농업에서 동물의 분뇨가 점점 줄어들면서 한번에 문제를 해결할 수 있는 방법이 나타났다. 몇몇 국가와 도시에서 마련한 첫 번째 체계는 흔히 "야간 분뇨" 수거로 알려진 동아시아와 비슷한 방법이다. 

똥과 오줌이 옥외 변기 아래에 놓인 운반이 가능한 목제 용기에 차곡차곡 모였고, 여기에서 악취가 나는 걸 막고자 흙과 재, 숯 등을 섞었다. 야간 분뇨 수거꾼이 정기적으로 방문하여(이름처럼 주로 밤에) 그 용기를 가져갔다. 위의 사진(출처)과 아래 사진(출처)이 그 모습이다. 

이렇게 가득찬 용기를 수레나 마차의 큰 통에 비우고는 곧바로 돌아가거나(통 청소는 사용하는 사람들이 담당), 가득 찬 통을 마차에 싣고 대신 빈 통을 주고 가기도 했다(이때는 청소부가 통을 청소함). 빈 용기를 다시 옥외 변기 아래에 놓고, 수거된 용기는 마차나 수레에 실어 도시 밖의 어느 지점까지 운반되었다. 그곳에서 똥오줌은 농업에 사용할 거름으로 만들어졌다. 

안타깝게도 폐기물의 수거와 운송이 한국이나 중국, 일본만큼 깔끔하고 효율적이며 위생적으로 이루어지지 않았다. 밀폐 용기를 사용하면 괜찮았지만 늘 그렇지는 못했다. 개방형 용기를 사용해서 악취가 풍기고 똥물이 튀었다(아래의 19세기 삽화, 출처). 용기를 나르고 수레에 비우는 동안 오물이 바닥으로 떨어졌다. 게다가 수거가 제때 이루어지지도 않았다. 특히 가난한 동네에서는 말이다. 

그럼에도 불구하고, 목제 용기는 유럽의 야간 분뇨 수거가 지닌 문제점을 해결하면서 개선되었다. 중세 시대에는 이른바 '똥 농부'가 거리와 뒤뜰, 오수구덩이에서 사람과 동물의 똥을 모아 자신의 농지에 활용하려는 농민에게 팔았다. 문제는 이들이 짐수레 한 대 분량의 똥을 팔려면 충분한 똥을 수거해야 한다는 점이었다. Duncan Brown은 이 상황을 간결하게 묘사한 Cipolla를 인용한다:

이 사업의 가장 우습고 비참한 측면은 가난한 사람들이 판매하기에 충분한 양의 똥이 쌓일 때까지 그걸 집에서 보관하다가 거리에 내놓아 수거해야 한다는 점이었다. 

중세 시대에 중국의 방법이 연상되는 야간 분뇨 수거법이 조직된 곳은 플랑드르 지역이다. 앤트워프의 마을 주변에서는 유기폐기물(인간의 똥, 도시 안의 말똥, 비둘기 똥, 운하의 오수와 음식물찌꺼기)의 관리가 16세기까지 중요한 산업의 한 분야였다. 18세기까지 스헬데 강을 따라서 네덜란드의 마을들에서 나온 똥을 바지선으로 운송해서 부리는 커다란 저장소들이 즐비했다.

Charles Liernur의 진공하수처리

두 번째 수거 방법은 네덜란드의 공학자 Charles Liernur이 1866년에 고안했다(특허권). 그의 진공 하수처리 체계는 초기의 하수처리 방법이 지닌 생태적이고 거름을 만드는 장점에다 오늘날과 같은 유수식 하수처리망의 편안함을 결합했다. 모든 집의 변기가 지하의 작은 수송관 구조로 연결되었고, 똥과 오줌이 즉시 집에서 내보내져 퇴적되었다. 

그러나 오늘날의 기술과 가장 큰 차이는 Liernur의 체계는 운송수단으로 물을 사용하지 않고 대기압을 활용한다는 점이다. 이는 똥을 물로 희석시키지 않음으로써 거름의 가치를 그대로 보존시켰다 —Liernur가 일부러 의도한 바이다. 한편 진공하수처리 체계는 각각의 집을 방문하고, 똥오줌이 찬 용기를 운반하고, 모든 사람의 잠을 방해할 필요가 없도록 만들었다. 그 방법은 아시아에서 사용하던 방법을 포함하여 야간 분뇨 체계를 확실하게 개선한 것이다.

 

몇몇 네덜란드의 도시들은 Liernur 체계를 갖추었다. 1871년에는 레이덴, 1872년에는 암스테르담, 1874년에는 도르트레히트. 처음에는 몇 천 가구만 진공하수처리망으로 연결되었는데, 암스테르담에서는 꽤 확대되었다. 19세기 말 암스테르담의 주민 약 9만 명이 Liernur 하수처리망으로 연결되었다. 이는 당시 암스테르담 인구의 약 20%이다. 암스테르담과 레이덴에서 그 체계는 거의 40년 동안 운영되었다. 또한 Liernur 체계는 체코의 프라하와 프랑스의 투르빌 쉬르 메르, 독일의 하나우, 영국의 스텐스테드에도 소규모로 도입되었다. 1892년에 설치된 투르빌의 체계는 1987년까지 운영되었다(출처). 오늘날 그 방법은 선박과 열차, 항공기에서 여전히 사용되고 있다. 

Liernur 체계의 프랑스 판은 Berlier 체계이다. 1880년 리옹에 시범적으로 도입되어 성공적으로 4km 거리의 하수오물을 처리했다. 1881년 5km의 연결망이 파리에서 시범적으로 도입되었다. 프랑스는 매우 진지하게 실험을 진행했다. 하수오물을 다양한 지점에서 유리로 된 수송관을 통해 관찰되었다. 기술적으로 Liernur 체계보다 우수한 Berlier 체계는 흠잡을 데 없이 작동했다. 그 시설로 신병훈련소의 많은 병사들이 파리에 주둔하면서 전혀 장티푸스가 만연하지 않았다. 

수세식 변기의 등장

기술적 성공에도 Berlier 체계는 실험단계 이상으로 나아가지 못했다. 네덜란드 건강자문위원회는 암스테르담에서의 성공을 바탕으로 1873년 Liernur 체계를 전국에 도입하자고 권고했지만 받아들여지지 않았다. Liernur는 유럽의 여러 도시(파리, 베를린, 스톡홀름, 뮌헨, 슈트트가르트, 취리히)와 미국(볼티모어)를 위한 계획을 설계했지만, 결코 실현되지 않았다. 

기압을 활용한 이 체계가 오늘날의 표준적인 하수처리 체계가 되지 못한 데에는 몇 가지 이유가 있다. 먼저, 수세식 변기와 상수도의 등장이 있다. 네덜란드에서는 Liernur 체계를 수세식 변기에 연결하는 사람들이 늘어나며 똥과 오줌이 희석되어 농업에서의 가치가 상당히 떨어졌다.

 

이 일이 발생하기 전에도 거름으로 활용하기 위한 하수오물의 판매는 기대하는 것만큼 이윤을 발생시키지 못했다. 건강 전문가들은 이윤이 위생 체계의 첫째 목표는 아니라고 했지만, 문제는 Liernur 스스로 자신이 개발한 체계의 중요한 이점이 경제적 이윤이라고 강조했다는 점이다. 이것이 투자자들을 유혹했고, 손해를 보기 시작하자 그들은 곧바로 등을 돌려 버렸다. 

네덜란드만이 아니라 서구 사회의 중요한 문제는 도시 규모의 성장이었다. 야간 분뇨 체계와 더 정교한 방법 모두는 결국 거대 도시를 유지하며 멀리 있는 농장들을 지원하는 데에 실패했다. 진공하수처리 체계에 대한 결정타는 1910년 값싼 생산법을 알아낸 무기비료의 등장이었다. 그것이 거름 부족 문제를 해결했다.

도시에서 오물을 처리하기 위하여 유수식 하수처리 체계를 구축하기 시작했기 때문에, 논리적으로 다음 단계는 하수오물을 똑같은 방법으로 처리하는 것이었다. 기본적으로 이것은 후진적인 것이다. 똥은 다시 지표수에 방출되어 쓸모없이 하류로 떠내려갔다. 선진국에서 하수처리시설이 일반화되기 전까지 70년 동안 그러했다. 

세 가지 미래의 가능성

우리가 식량 공급의 자연적인 순환을 회복하고자 한다면, 세 가지 기술적 가능성이 존재한다. 각각의 집에서 똥을 다른 유기물과 함께 모아 퇴비화 화장실을 활용하여 하수오물을 처리하는 현대적 방식을 개발할 수 있다. 오줌은 별도의 통으로 흘러가게 하여 1년에 한 번 치운다(이 방법은 이른바 오줌 분리 변기라 하여 일부 네덜란드와 스웨덴의 거주 지역에 존재함). 또는 똥이 물에 희석되지 않고 자동적으로 모이는 Liernur이나 Berlier 체계를 현대적으로 변용하여 개발할 수 있다.

진공하수처리 체계는 1960~1970년대 이후 일부 새로운 주택단지에 제한적으로 적용되었다. 미국, 영국, 호주, 독일, 몰디브, 아프리카 남부, 중동의 수백 채의 집에서 운영된다(개관). 진공하수처리 체계의 설치는 기존 하수처리 체계보다 2배 정도 싸다. 또한 진공 체계는 더 빨리 만들고 유지하기도 쉽다. 땅속 깊이 파묻지 않아도 되는 더 작은 튜브로 구성된다 –도로 표층에 좁은 도랑만으로도 충분하다.

세 번째 기술은 다른 두 가지 방식보다 몇 배 많은 비용이 든다. 현재의 유수식 하수처리 체계의 희석된 하수오물을 거름으로 사용하는 것이다. 기본적으로 이 방식은 이미 비싸고 복잡한 시설에 값비싼 시설과 복잡한 공정이 추가로 필요하다. 희석된 하수오물을 말려야 할 뿐만 아니라 정화해야 한다. 이는 하수오물 슬러지가 인간의 폐기물만이 아니라 가정과 공장에서 나온 많은 다른 폐기물(독성을 포함)을 함유하고 있기 때문이다. 

흥미롭게도 우리가 하수처리 체계에서 똥과 오줌을 제거하면, 유수식 하수처리 체계를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 더 나아가 상당한 비용과 에너지를 절감할 수 있다. 빗물을 활용하고(기본적으로 포장된 표면을 제거) 지역에서 생활하수를 재사용하는 대안을 실행할 수 있다.

거름 만들기

인간의 똥오줌은 처리를 거쳐 거름으로 사용할 수 있다. 이는 이미 처리되지 않은 똥이 "식물을 태워나 죽이고, 싹을 썩게 하며 인간의 손과 발에 해를 끼친다"며 위험을 경고한 중국의 농서를 통해서도 잘 알려져 있다. 오늘날에는 건강에 위험을 끼친다는 것까지 알고 있다. 프랭클린 하람 킹과 조지프 니덤은 통시(아래의 그림처럼)를 결합시킨 중국인의 지혜에 찬사를 보냈다. 그러나 Duncan Brown은 그들의 퇴비화 기술에 비판적이다. 중국인들이 음용수를 깨끗하게 유지함으로써 얻는 혜택이 작물을 통해 발생하는 질병으로 상쇄될 수 있다는 것이다. 

위장 질환이 그 지역에 만연했다. 한국과 일본에서는 흡충병이 일반적이었다. 거름으로 준 인간의 똥이 흘러들어간 연못ㅇ서 잡은 날생선을 먹었기 때문이다. 그러나 그러한 질병들은 그들의 자연과 전염되는 방법을 이해하면 피할 수 있었다. 상대적으로 현대적인 탱크나 산화탱크, 이른바 퇴비화 화장실과 같은 장치를 제대로 사용했다면 인간의 똥을 거름으로 사용함으로써 야기되는 위장 질환의 위험을 피할 수 있었을 것이다.

퇴비화 과정은 늘 최우선이고, 이는 두 가지 방식으로 할 수 있다. 첫 번째는 저온 발효이다. 그 기술은 “Humanure Handbook“에 설명되어 있다. 저온 발효는 저온에서 이루어지고 적당한 기후에서 1년이 걸린다. 안전을 위하여 대부분 무취의 퇴비를 먹는 부분과 거름이 직접적으로 닿지 않게 재배하는 작물(과일처럼)이나 먹지 않는 식물(꽃과 화분 등)에 사용한다.

두 번째 방법은 고온 발효이다. 더 빨리 거름으로 만들 수 있고, 먹으려고 하는 작물에 사용할 수 있다. 몇몇 국가에서는 몇 년에 걸쳐 산업화에 성공했다. 흥미롭게도 이 과정의 첫 번째 단계는 전기를 발생시키고, 더 나아가 전체 체계의 지속가능성을 개선한다. 2005년 이후 네덜란드의 Orgaworld라는 기업의 공장은 여러 유기물과 함께 아기와 노인들의 기저귀를 통해 퇴비를 만든다. 그를 통하여 약 6주 걸려서 병원균이나 호르몬이 없는 고품질 퇴비를 만드는 최첨단 공정이다. 그 기업은 또한 캐나다와 영국에 공장을 세웠다. 

인간거름을 사용하여 세계를 먹여살릴 수 있을까?

우리는 인공적인 질소와 채굴하는 칼륨과 인을 대체하여 자연적인 거름을 충분히 생산할 수 있을까? 프랭클린 하람 킹이 수집한 자료에 따르면, 성인 1인당 하루에 평균 1135그램의 똥오줌을 싼다. 여기에 얼마나 많은 질소, 칼륨, 인이 함유되어 있을까? 무엇을 먹느냐에 따라 달라진다.

100년 전 킹은 중국에서 다양한 연구결과를 인용하는데,  1인당 연간 질소는 2.9~6kg, 칼륨은 0.9~2kg, 인은 0.4~1.5kg의 범위라고 한다.

 

현재 세계의 인구는 약 70억으로 추산된다. 그들이 20세기 킹이 조사한 중국인들과 비슷하게 먹는다고 가정하자. 이렇게 하면 세계의 인구가 질소 4200만 톤, 칼륨 1400톤, 인 1050만 톤을 생산할 수 있다. 이것으로 인공 화학비료를 쓰지 않아도 충분할까? 한눈에 보아도 아니다. 오늘날 인공 화학비료의 생산은 다음과 같다.

• 질소 9990톤으로 모든 사람이 생산할 수 있는 양의 2배 이상(4200만 톤)
• 칼륨 3700톤으로 사람들이 생산할 수 있는 양의 약 4배(1400톤)
• 인 2580톤으로 사람들이 생산할 수 있는 양의 1.8배 이상(1050만 톤)

가축

그러나 인간은 똥 생산을 외주로 해결할 수 있는 가축이 있다. 인공 화학비료의 엄청난 양이 가축의 사료를 생산하는 데 쓰인다. 이러한 동물들은 지구의 모든 인간보다 더 많은 양의 거름을 생산한다. 2004년 가축의 배설물은 1억2500만 톤의 질소와 5800만 톤의 인을 함유하고 있다고 추산된다(칼륨 함유량에 대한 자료는 없어 넘어감). 인간거름으로 생산할 수 있는 양보다 질소는 3배, 인은 6배 이상이다. 

 

동물은 중국의 인간거름에 기반한 농업에서는 덜 중요한 역할을 담당했지만, 중세 시대의 유럽에서는 가축의 똥이 중요한 거름원 역할을 수행했다. 동물은 똥은 절대 그냥 버려지지 않았다. 조지프 니덤은 Fussell을 인용한다.

15~17세기 유럽의 농민들은 크고 작은 고민거리가 있었다. 그것은 거름이다. 그들은 어떠한 공급원도 소홀히 하지 않았다. 그들이 재배하는 모든 작물의 성공은 그들이 모아서 사용할 수 있는 양에 의존했다. 그들은 충분한 퇴비를 만들기 위해서라면 헤라클레서의 노역이라도 떠맡을 의지가 있었다. 

우리의 건강과 환경을 위하여 고기 소비를 줄여야 할 여러 가지 좋은 이유가 있다 —가축 생산은 삼림 파괴의 주요한 원인이다(이는 토양 악화의 주요한 원인이 됨).

그러나 우리가 지나친 고기 소비를 포기하고 싶지 않다면, 최소한 “충분한 퇴비 생산을 위하여 헤라클레서의 노역을 떠맡을” 각오가 되어 있어야 한다.  

그것이 인공 화학비료의 사용량을 증가시키는 것을 막는 것은 물론, 매년 환경에 9100만 톤의 질소와 4900만 톤의 인을 폐기하여 생태계를 파괴하는 것도 막을 수 있다. 이 대부분이 어떠한 처리도 없이 비용 효율적인 폐기물 관리방법으로 도시 인근의 농지에 과다 사용됨으로써 불법적 또는 합법적으로 행해진다.  

음식물찌꺼기와 관리 기술

그냥 버려지는 또 다른 자연 거름 물질원이 있다. 그것은 바로 음식물찌꺼기이다. 이 경우 역시 소중한 자원으로 변화시킬 수 있다. 음식물찌꺼기는 고기 생산의 지속가능성을 향상시키도록 돼지의 먹이로 쓸 수도 있다. 그 대신 우린 돼지에게 곡물을 먹인다. 미국에서 발생하는 음식물찌꺼기 전체의 단 3%만이 재활용된다. 나무지는 매립되어 엄청난 양의 온실가스를 배출하고 있다. 

거기에는 수요를 낮출 수 있다는 잠재성도 가지고 있다. 오늘날 화학비료를 사용하는 주요한 원인 가운데 하나는 과소비 때문이다. 인공 화학비료는 값이 싸고 그 결과 농민들은 작물을 재배하며 너무 많은 양의 화학비료를 쓰는 경향이 있다. 이는 많은 영양분이 토양침식과 빗물에 쓸려가고 침출되어 상실된다는 것을 의미한다. 이러한 영양분이 하수처리시설을 통하지 않고 흘러가 지하수와 강, 바다가 오염된다. 

이는 초기 중국의 농업과 유럽의 중세 시대와 큰 차이가 나는 점이다. 당시에는 거름이 남아돌지 않았기에 농민들은 신중하게 시비를 했다. 오늘날의 농민들은 철저한 기술을 통하여 더 적은 양의 화학비료를 사용하여 비슷한 수준의 수확량을 올릴 수 있다. 오늘날 유기농업에서 적용되고 있는 역사적으로 중요한 기술인 작물의 돌려짓기와 사이짓기, 풋거름작물의 사용이 그것이다. 이를 통해 화학비료에 대한 수요를 줄일 수 있다. 

영양 균형

잠시 이 모든 정보를 이해해 보자. 1억6600만 톤의 질소와 7200만 톤의 인을 생산할 수 있는 가축과 사람이 존재한다. 이 대부분은 버려지고, 생태계 파괴를 일으키고 있다. 

이와 함께 공장에서는 9990만 톤의 인공 질소비료와 3700만 톤의 인 비료를 생산한다. 지나치게 남용되어 오염을 증가시키고 막대한 양의 에너지를 낭비한다. 인구와 가축의 성장이 예상되면서 생물학적, 인공적으로 생물연료를 만드는 에너지 작물에 대한 수요가 증가할 것이고 상황은 더욱 악화될 것이다. 

인류는 이미 무기비료 없이 지속할 수 있는 단계를 훌쩍 지나 버렸다. 20세기의 인구 폭발은 결국 인공 화학비료 덕이었다. 그러나 이는 문제가 되지 않을 것이다. 인간과 동물의 막대한 양의 똥이 무기비료에서 유래한 영양분을 포함하고 있으며, 우리는 주로 무기비료로 재배된 음식을 먹기 때문이다. 인간은 이미 지구 생태계에서 영양분의 양을 2배로 만들었다고 추산된다. 따라서 중요한 문제는 무기비료를 생산하는 것이 아니라, 우리가 그것들을 재활용하지 않는다는 데에 있다.

물류 문제

가축의 똥만 고려해도 70억 인구가 먹고살기 위해 이용할 수 있는 충분한 자연 거름이 있다. 동물의 똥을 사용하는 데에는 아무런 금기도 없는데 왜 그걸 사용하지 않는가? 동물의 똥으로 농지에 적용된 영양분은 1996년 세계적으로 질소 3400만 톤(전체의 28%)과 인 880톤(전체의 15%)에 지나지 않는다고 추산된다. 따라서 버려지는 양이 인공 화학비료 생산과 같거나(질소는) 초과한다(인의 경우).

이는 지구적 규모로 운영되는 공장식 집중형 고기와 유제품 생산 체계 때문이다. 많은 국가에서 소들이 세계의 반대편에서 생산된 사료를 먹는다. 그래서 순환 고리를 닫기 위하여 사료가 온 곳으로 다시 똥을 실어 보내야 한다. FAO는 다음과 같이 이야기한다.

사료가 재배된 같은 대륙에서 사육된 가축이더라도, 그 공업형 사료 생산의 규모와 지리적 집중은 똥을 재활용할 방법을 방해하여 전체적 불균형을 야기한다. 많은 노동력과 운송비용은 생산시설의 바로 인근에서 유기비료로 똥을 사용하는 일을 제한하곤 한다.

물론 인간의 똥도 마찬가지일 수 있다. 가축과 같이 인간은 농지가 보이지 않는 대도시에 지리적으로 집중되어 있다. 가축과 같이 인간은 자신이 살고 있는 곳에서 멀리 떨어진 지역에서 생산된 먹을거리를 먹는다. 이는 인간거름을 수거하려고 한다면, 식량이 소비되는 곳에서 식량이 생산되는 곳으로 운송해야 한다는 것을 뜻한다. 결과적으로 영양 요소를 재활용하려면 전 세게에 트럭이나 선박, 기차(또는 하수처리 수송관)처럼 똥을 운송하는 대규모 물류 체계가 필요해진다.

우리는 모든 똥이 먹을거리가 재배된 곳으로 다시 보내져야 한다고 말하지는 않는다. 그건 불가능하고 터무니없다. 영양의 수입과 수출 사이의 균형을 계산하자는 것이다. 먹을거리를 수출하는 국가들은 다른 먹을거리를 수입하는 대신 똑같은 수확량을 올리고 음식의 다양성을 증가시키는 똥을 선택하는 것이다. 우리에게 기본적으로 필요한 것은 복잡한 영양분을 계산하는 체계이다.

인구의 분산

물론 근본적인 해결책은 지역에서 먹을거리를 생산하는 것이다. 이는 똥을 수송할 필요도 없앨 뿐만 아니라, 식량은 운송할 필요도 없앤다. 가축 생산이 지리적으로 더욱 다양화되고 농사와 복합적인 방식으로 바뀌면, 모든 동물의 똥이 사용되어 인공적인 화학비료가 불필요해질 것이다. 

도시가 더 작아지고 농촌 지역으로 균일하게 분산된다면, 농지에 인간거름을 돌려주기 위한 물류는 매우 단순해질 것이다. 물론 이것은 인간 인구의 ‘지방 분산’은 인구가 밀집된 도시가 더 균일하게 분산된 인구보다 더 지속가능하다는 개념에 반대되는 것이다. 그 과제는 교외 지역을 폐기시키지 않을 것이고, 오히려 더 자립적으로 만들 것이다. 

출처

• “4천년의 농부(http://goo.gl/iY7Pc“, F.H. King 지음, 곽민영 옮김
• “Science and Civilisation in China(http://www.nri.org.uk/science.html)“, Joseph Needham
• “De geschiedenis van de techniek in Nederland – de wording van een moderne samenleving 1800~1890, deel 2“, H.W. Lindsen (1993) —the liernur system(in Dutch)
• “Feed or Feedback: Agriculture, Population Dynamics and the State of the Planet“, Duncan Brown, 2003 —the nutrient cycle and how to restore it
• “The history of sanitary sewers” —the liernur system and other early sewer systems
• “Proposed plan for a sewerage system, and for the disposal of sewage“, Samuel M. Gray(1884) —the technical options at the end of the 19th century
• “Humanure Handbook“, Joseph Jenkins
• “The nitrogen dilemma: is America fertilizing disaster?“, Tom Philpott -inorganic fertilizers
• “Livestock’s long shadow“, Food and Agriculture Organisation(2006) –figures of livestock dung production
• “Production and use of potassium“
• “Inorganic phosphorus and potassium production and reserves“, T.L. Roberts and W.M. Stewart, in “Better Crops” (2002)
• “Environmental aspects of phosphate and potash mining“, UNEP
• “Peak Phosphorus“, James Elser & Stuart White, Foreign Policy
• “Scientists warn of lack of vita phosphorus as biofuels raise demand“, Times online, June 23, 2008
• “The voyages and adventures of Ferdinand Mendez Pinto, a Portugal, during his travels for the space of one and 20 years in the kingdom of Ethiopia, China, Tartaria, etcetera“, Ferdinand Mendez Pinto

읽을거리:

• When “Eww” Turns to “Ooh!”
• Phosphorus Matters
• Phosphorus Matters II – Keeping Phosphorus on Farms

1. "You must know that in this country there are many of such as make a trade of buying and selling mens Excrements, which is not so mean a commerce among them, but that there are many of them grow rich by it, and are held in good account. They which make a trade of buying it go up and down the streets with certain Clappers, like our Spittle men, whereby they give to understand what they desire without publishing of it otherwise to people, in regard the thing is filthy of itself; whereunto I will adde thus much, that this commodity is so much esteemed among them, and so great a trade driven of it, that into one sea port, sometimes there comes in one tyde two or three hundred Sayls laden with it." [본문으로]