화학비료

화학비료는 토양 또는 식물 조직에 투여하였을 때 식물의 생장을 촉진할 수 있는 무기화합물이다. 이들은 일부 또는 전과정을 인위적 합성을 통해 생산한다. 화학비료는 주로 식물의 생장에 필요한 질소, 인, 칼륨과 같은 화학물질을 식물이 쉽게 흡수할 수 있는 형태로 만들어졌으며, 식물이 더 빠르고 크게 자라게 함으로써 생산량을 증대시키는데 이용되고 있다.

목차

식물에 필수적인 영양소는 비교적 많은 양을 필요로 하는 다량영양소(macronutrient)와 적은 양이지만 필수적인 미량영양소(micronutrient)가 있다.¹⁾ 일반적으로 식물의 건조중량 1 kg 당 1 g 이상 요구되는 영양소를 다량영양소라고 하며, 이보다 적은 양이 필요한 것을 미량영양소라고 한다. 하지만, 이러한 기준은 다량영양소가 미량영양소보다 더 중요하다는 것을 의미하지는 않다. 일반적으로 다량영양소에 해당하는 원소는 질소, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 인과 황이며 미량영양소는 염소, 철, 붕소, 망간, 아연, 구리, 몰리브덴, 니켈 등이다. 이들 중 화학비료로 가장 많이 사용되는 3대 영양소는 질소, 인, 칼륨이다. 이들 원소 자체는 식물이 직접 이용할 수 없는 형태이며, 음이온 또는 양이온과 같은 화합물 형태로 식물체로 흡수가 된다. 따라서, 화학적 방법을 이용하여 식물이 흡수할 수 있는 형태로 변형시켜 비료로 사용된다.

식물의 필수 영양소 (출처:정동훈)

화학비료는 공급하는 영양분의 갯수에 따라 단일비료 또는 복합비료로 나눌 수 있다. 단일비료는 한가지의 성분만을 제공하는데 비하여 복합비료는 두 가지 또는 그 이상의 영양소를 제공한다. 화학비료는 일반적으로 무기화합물이며 동물 또는 식물의 부산물, 사체에서 유래한 유기질 비료와 구별이 된다. 가장 많이 사용되는 단일비료는 질산암모늄(NH₄NO₃)이며 질소를 공급한다. 복합비료는 두 가지 이상의 영양소로 이루어져 있으며 가장 일반적이다. 

비료를 이용하여 식물의 생장을 촉진하는 농법은 수천년 전부터 지속되어왔다. 현대적인 화학비료는 프리츠 하버의 질소고정법을 이용한 인공비료의 개발을 통해 본격적으로 시작되었다. 하버 공법이라 불리는 이 방법은 대기 중의 질소를 메탄가스와 높은 에너지로 반응하여 암모니아를 생성하는 방법이다. 이러한 화학비료의 사용은 20세기 초반 작물의 생산량을 증대시키는데 큰 기여를 하였다.

화학비료의 생산을 위해서는 많은 에너지를 필요로 하며, 가공 과정 및 지나친 비료 사용으로 인해 환경오염을 야기하기도 한다. 특히, 토양의 산성화, 수질오염, 대기오염의 원인이 되기도 한다.²⁾

1. Schachtman DP,  Shin R (2007) Nutrient sensing and signaling: NPKS. Annu Rev Plant Biol, 58: 47-69
2. Gruber N, Galloway JN (2008) An Earth-system perspective of the global nitrogen cycle. Nature, 451: 293-296