커피, 친환경퇴비로 변신
월간 친환경(요약)
커피박 퇴비 활용방안
우리나라 20세 이상의 성인들은 1년에 400여잔의 커피를 마신다. 2016년 농식품부와 한국농수산식품유통공사의 보고서에 따르면 커피 시장은 매년 급격하게 성장하고 있으며, 2012년 이후 연평균 7% 이상의 증가 추세를 보이고 있다. 6조원이 넘는 시장 규모의 커피, 하지만 이렇게 많은 커피를 소비하고 난 커피찌꺼기는 어떻게 될까? 유기성 폐자원으로 버려지던 커피찌꺼기가 이제는 친환경퇴비로 재활용되어 눈길을 끌고 있다. 월간 친환경에서는 커피박 퇴비의 효과, 그리고 영농활용방안을 소개한다.
커피박이란
커피박이란 단어는 우리나라에서 매우 생소하지만 외국에서는 coffee waste, coffee meal, coffee ground 등 다양한 이름으로 불리고 있다. 다양하게 불리고 있는 커피박은 커피원두로부터 커피액을 추출하고 남은 찌꺼기를 말하는데 커피박에는 유기물뿐만 아니라 풍부한 섬유소, 리그닌, 카페인, 폴리페놀화합물 등 다양한 기능성 물질을 다량 함유되어 있어 재활용 가치가 높은 유기성 자원 중 하나로 평가받고 있다.
우리나라는 커피 생산국이 아니지만 전 세계적으로 커피 원두의 수입량과 소비량이 매우 높은 국가 중 하나로 손꼽히고 있다. 2007년 9만 1,000톤이었던 것이 2010년 11만 7,000톤으로 무려 29% 이상 급속히 증가하고 있는 것으로 나타났다. 더욱이 2015년 우리나라의 원두 수입증량이 13만 8,000톤으로 금액으로 환산하면 약 5억 4,700만달러에 달하는 것으로 조사되었다. 이러한 커피 수입량은 2014년 같은 분기에 비해 무려 3.0%가 증가한 것으로 나타났다. 그런데, 국내 커피산업의 발달과 더불어 커피의 수입량이 증가하는 만큼 귀중한 유기성 자원이 커피박도 연평균 12만톤 이상 발생하는 것으로 알려져 있다. 따라서 우리나라와 같이 국가적으로도 농업분야에서 유기성 자원이 절대적으로 부족해 상토, 유박 등의 재료들이 대부분 수입되고 있는 실정을 감안한다면 원재료 매입비용이 적은 반면 부가가치를 창출할 수 있는 수익성이 매우 높은 재료로 고가로 수입된 커피박 자원을 재활용 할 수 있는 기술이 지속적으로 개발되어야 할 것이다.
커피박의 이화학성
ㅇ 커피박의 출처별 총 인산함량
인산함량범위: 0.035~0.042%(평균 0.039%)
커피박의 유기물이 인산함량에 비해 매우 낮아 장기간 토양에 투여해도 토양에 염류장해를 일으킬 확률이 적은 것으로 판단된다.
✽ 유기물 재료별 인산함량: 쌀겨 2.03%, 밀기울 0.78%, 체종유박 0.67%
ㅇ 커피박 출처별 pH, EC 및 미량원소 함량
pH : 5.0~5.6(평균 5.3), EC: 1.79~2.94(평균 2.37)
마그네슘(MgO): 1.46~ 1.82mg/kg(평균 1.60mg/kg)
나트륨(Na2O): 0.05~0.66mg/kg(평균 0.43mg/kg)
망간(Mn): 0.02~0.10mg/kg
ㅇ 커피박 출처별 유기물 함량과 C/N을 비교
유기물 함량: 32.1~38.3%(평균 36.1%)
커피박의 출처별 탄질비가 20.1~29.0로 퇴비를 제조하기에 매우 적합하다. 커피박은 비료관리법에서 정하고 있는 나트륨이나 중금속이 검출한계 이하로 검출되었다.
표1 커피박의 유기물 함량 및 탄질비
종류 | 유기물(g/kg) | 총질소(%) | 탄질비(C/N) | 인산(%) | 칼륨(%) |
전문점(5곳) | 379±3.1 | 2.4±0.2 | 21.9±1.9 | - | - |
산업용(3곳) | 330.3±13.7 | 1.9±0.1 | 27.5±1.5 | - | - |
커피박 퇴비 제조 조건
ㅇ 퇴비 만들기 4대 조건
수분은 60%가 가장 좋으며, 퇴비 재료의 호기성 발효를 위해 지속적 산소 공급이 필요하다. 퇴비재료로 사용되는 자재가 지닌 기본적인 탄소와 질소의 비율로 탄소 : 질소의 비율은 20~30:1이 가장 좋다. 식물체의 탄소와 질소의 비율은 퇴비의 분해속도와도 관련 있으며 지나치게 질소가 많거나 탄소성분이 많을 경우 양질의 퇴비를 얻을 수 없다. 온도의 경우 퇴비재료가 미생물에 의해 자연분해 되면서 발생하는 열로 유해미생물을 사멸하고 양질의 퇴비를 얻기 위해서는 50℃이상 온도를 유지할 수 있도록 수분이나 공기공급에 신경써야 한다.
커피박 퇴비의 특성
① 커피박 퇴비의 식물병·해충 발생 억제
매장용 커피박 재료의 경우 시들음병원균(F.oxysporum)을 제외한 4종이 식물병원균의 균사 생육을 10mm이상 억제하며 잿빛곰팡이병원균(B.cinerea)에 대한 균사생육 억제효과가 가장 뛰어났다. 산업용 커피박 재료는 커피전문 매장용 커피박에 비해 항균력이 낮으며 5종의 식물병원균의 균사생육을 억제하며 잿빛곰팡이병원균(B.cinerea)에 대한 균사생육 억제효과가 가장 뛰어났다.
표2 커피박 출처별 퇴비 추출물의 중요 식물병원균의 균사생육 억제효과
커피박 | 균사생육 저지원의 길이(mm) | ||||
모질록병 | 균핵병 | 시들음병 | 역병 | 잿빛곰팡이병 | |
전문점(5곳) | 13.0±1.7 | 10.8±0.4 | 8.4±0.1 | 13.1±1.2 | 13.8±0.8 |
산업용(3곳) | 9.3±0.1 | 9.1±0.2 | 6.5±0.1 | 8.7±0.3 | 10.0±0.4 |
✽커피박퇴비는 향균력을 가지고 있어 토양비 방제에 활용기 가능함
② 유기물 혼합 커피박 퇴비 토양처리에 의한 토양 병원균 밀도 감소 효과
10% 깻묵 + 커피박(7:3)와 10% 버섯 + 커피박(7:3) 처리가 커피박 단독처리에 비해 토양 중의 상추 주요 식물 병원균(모자록병, 균핵병, 시들음병, 뿌리썩음병)에 대한 밀도 감소 효과가 있었다.
표3 유기물 혼합 커피박 퇴비 상추 토양처리에 따른 식물 병원균의 밀도변화
처리(V/V) | 토양 병원균 밀도(cfu/g) | |||
모질록병 | 균핵병 | 시들음병 | 뿌리썩음병 | |
10% 커피박 | 11.3±1.5 | 5.0±1.0 | 5.7±0.6 | 2.7±0.6 |
10% 커피박+버섯(7:3) | 9.0±1.0 | 0.3±0.6 | 0.0±0.0 | 0.3±0.6 |
10% 커피박+깻묵(7:3) | 6.0±1.0 | 0.3±0.6 | 0.7±1.2 | 0.3±0.6 |
10% 유박 | 41.0±6.0 | 48.0±2.0 | 25.7±4.5 | 7.7±2.5 |
③ 커피박 퇴비 처리방법에 따른 엽채류 토양병원균에 대한 억제효과(온실)
유기물 혼합 커피박이 종류에 따라 상추 균핵병 방제효과의 차이는 있으나 무처리에 비해 66.7%이상 균핵병 발생을 억제하는 결과가 나왔다. 10% 커피박 + 스테비아 방제가가 99.9%로 가장 우수한 것으로 나타났다.
표4 유기물 혼합 커피박 퇴비 농도별 상추 균핵병 발생억제 효과(온실)
처리(v/v) | 균핵병 발생율(%) | 방제가(%) | ||
5일 | 10일 | 15일 | ||
커피박 퇴비 | 0.0±0.0 | 10.0±0.8 | 30.0±2.2 | 66.7 |
커피박 + 스테비아 | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 | 10.0±1.1 | 88.9 |
커피박 + 밀기울 | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 | 20.1±1.2 | 77.8 |
커핍박 + 깻묵 | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 | 20.0±0.8 | 77.8 |
무처리 | 0.0±0.0 | 40.0±2.4 | 90.0±5.1 | - |
④ 유기물 혼합 커피박 퇴비 추출물의 점무늬병 발아 억제효과
유기물 혼합 커피박이 종류에 따라 점무늬병원균의 포자발아 억제효과가 차이는 있으나 무처리에 비해 포자발아 및 신장을 억제했다. 무처리의 경우 점무늬병원균의 포자 발아관의 길이가 420㎛이상 억제하였다.
⑤ 유기물 혼합 커피박 퇴비 추출물의 역병균(Phytophthora capsici)유주자낭 형성 억제효과 검정
유기물 혼합 커피박 퇴비 추출물은 고추 역병균의 유주자낭 형성을 62.8% 이상 억제했다. 억제효과는 커피박 + 5%스테비아(93.0%)>커피박 + 5% 깻묵(82.6%)>커피박 +5% 밀기울(72.1%)>커피박 퇴비(62.8%)순이다.
⑥ 커피유인트랩 재료 및 제조방법
유인제는 맥주, 살충제는 인스턴트 커피가루(페트병 1개에 1스푼의 커피), 커피찌꺼기, 담배가루(페트병 1개에 1/2개피)를 사용하며 트랩으로는 1.8ℓ 페트병을 사용한다(2m 간격으로 1개씩 필요).
제조법
1) 달팽이를 유인하는 집을 만들기 위해 빈 페트병을 아래 그림과 같이 땅에 묻힐 부분을 10cm 정도 남겨두고 그 윗부분에 달팽이가 충분히 들어올 수 있도록 기둥이 되는 부분을 제외하고 4면을 잘라 문을 만들어준다.
2) 달팽이를 유인하는 집이 완성되면 여기에 마시고 남은 맥주나 새 맥주를 종이컵으로 1컵 정도 부어 준다.
3) 달팽이집으로 유인된 달팽이를 꼼짝 못하게 하기 위해서는 맥주 속에 커피가루 1스푼이나 담배 1/2개피를 넣어주면 유인트랩이 완성된다.
4) 달팽이를 방제하기 위해서는 설치하는 시기가 중요한데 달팽이가 야행성인 것을 감안해 채소밭 주위에 2m 간격으로 해질 무렵에 설치하는 것이 효과적이다.
5) 한 번 설치하면 맥주만 보충해주면 지속적으로 효과를 볼 수 있다.
맥주에 대한 달팽이류의 유인효과가 뛰어나 설치 후 지속적인 포획이 가능하며, 커피 또는 커피박의 달팽이류 포살효과가 담배에 의한 효과와 유사하다. 다만 빨리 건조해진다는 단점이 있기 때문에 유인제인 맥주 보충이 필요하다.
표5 맥주 유인트랩을 이용한 상추 달팽이류 방제효과(농가포장)
처리 | 민달팽이 포획수(마리) | 명주달팽이 포획수(마리) | ||||
1차 | 2차 | 3차 | 1차 | 2차 | 3차 | |
맥주(100㎖)+커피박(2g) | 21.3±3.1 | 26.0±2.0 | 14.7±3.1 | 3.7±1.2 | 1.7±0.6 | 3.0±1.7 |
맥주(100㎖)+커피박(5g) | 19.7±3.5 | 28.0±2.6 | 14.3±1.5 | 3.3±1.5 | 1.7±0.6 | 5.0±1.0 |
맥주(100㎖)+커피박(10g) | 20.3±3.5 | 25.7±1.5 | 14.7±2.1 | 4.0±1.0 | 3.0±1.0 | 2.7±0.6 |
맥주(100㎖)+담배잎(2g) | 19.0±2.6 | 25.0±3.0 | 12.3±3.2 | 3.7±0.6 | 2.3±0.6 | 2.7±0.6 |
맥주(100㎖) | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 |
무처리의 경우 달팽이 발생이 시간이 경과함에 따라 지속적으로 증가하였으나 맥주+커피 또는 담배잎 처리구는 달팽이 포획 수가 증가해 피해가 감소했다. 맥주+커피 또는 담배잎 달팽이 유인트랩 설치 후 3차 조사 시 상추에 지속적인 효과를 나타냈다.
⑦ 커피박 피복을 이용한 상추 달팽이류 경감 효과
두께 2cm, 폭20cm, 길이5m 간격으로 커피박을 온실 가장자리에 뿌려준다. 커피박띠를 설치하지 않은 유기농 상추포장은 2.2~6.7%로 매우 낮게 발생했다. 커피박띠를 이용하면 무처리에 비해 민달팽이 피해를 85.3%이상 경감할 수 있다. 또한 커피박 피복으로 인해 시설하우스 가장자리에 잡초 발생을 억제하는 효과도 있다.
표6 커피박 퇴비 피복 넓이에 따른 상추 민달팽이 피해 경감효과(농가포장)
처리 | 피해주율(%) | ||
1차 | 2차 | 3차 | |
커피박 10cm | 5.6±1.9 | 6.7±0.0 | 6.7±3.3 |
커피박 20cm | 4.4±1.9 | 5.6±1.9 | 2.2±1.9 |
무처리 | 35.6±8.4 | 28.9±3.8 | 45.6±8.4 |
커피박 퇴비의 작물 생육 촉진효과
① 유기물 혼합 커피박 엽채류 발아율 및 생육 촉진효과
발아율은 6종의 유기물 혼합 커피박 모두 동이라하며, 생육은 커피박 + 깻묵(7:3) 퇴비가 상추(141.4g), 배추(841.4g), 풋고추(641.4g)의 생육을 촉진했다.
표7 커피박 퇴비를 이용한 엽채류 종자 발아율 및 생육 촉진효과(온실)
처리(v/v) | 상추 | 배추 | 고추 | |||
발아율(%) | 생체중(g/주) | 발아율(%) | 생체중(g/주) | 발아율(%) | 생체중(g/주) | |
커피박 | 100 | 106.6±3.6 | 100 | 706.6±33.6 | 100 | 406.6±13.6 |
커피박+버섯(9:1) | 100 | 115.8±4.2 | 100 | 815.8±24.2 | 100 | 515.8±14.2 |
커피박+버섯(8:2) | 100 | 125.4±5.2 | 100 | 825.4±35.2 | 100 | 525.4±11.2 |
커피박+버섯(7:3) | 100 | 135.4±3.6 | 100 | 835.4±23.6 | 100 | 530.4±13.6 |
커피박+깻묵(9:1) | 100 | 130.4±4.1 | 100 | 848.4±13.1 | 100 | 530.4±13.1 |
커피박+깻묵(8:2) | 100 | 138.5±4.1 | 100 | 878.5±24.1 | 100 | 538.5±14.1 |
커피박+깻묵(7:3) | 100 | 141.4±6.3 | 100 | 941.4±16.3 | 100 | 641.4±16.3 |
관행(유박) | 100 | 119.2±5.4 | 100 | 789.2±35.4 | 100 | 489.2±15.4 |
② 커피박 퇴비 처리농도에 따른 배추유묘의 생육촉진 효과
커피박+깻묵(7:3) 퇴비를 배추유묘 정식 전 토양에 혼화처리 후 배추유묘(4엽기)를 정식하였다. 2.5% 커피박 퇴비처리가 무처리에 비해 배추 유묘 생육이 가장 좋았으며, 15% 이상의 커피박 퇴비 처리구는 무처리에 비해 배추의 생육이 억제되었다.
③ 커피박 퇴비 처리농도에 따른 적상추 유묘의 생육촉진 효과
커피박 + 깻묵(7:3) 퇴비를 상추유묘 정신 전 토양에 혼화처리 후 상추유묘(4엽기)를 정식하였다. 무처리에 비해 2.5%와 5.0% 커피박 퇴비 처리구의 상추 생육이 우수하다는 결과나 나왔으며, 20% 커피박 퇴비 처리구는 무처리에 비해 상추의 생육이 억제 되었다.
표8 커피박 퇴비 처리농도에 따른 상추유묘 생육 비교(온실 검정)
처리(v/v) | 상추 | 배추 | 고추 | |||
발아율(%) | 생체중(g/주) | 발아율(%) | 생체중(g/주) | 발아율(%) | 생체중(g/주) | |
커피박 | 100 | 106.6±3.6 | 100 | 706.6±33.6 | 100 | 406.6±13.6 |
커피박+버섯(9:1) | 100 | 115.8±4.2 | 100 | 815.8±24.2 | 100 | 515.8±14.2 |
커피박+버섯(8:2) | 100 | 125.4±5.2 | 100 | 825.4±35.2 | 100 | 525.4±11.2 |
커피박+버섯(7:3) | 100 | 135.4±3.6 | 100 | 835.4±23.6 | 100 | 530.4±13.6 |
커피박+깻묵(9:1) | 100 | 130.4±4.1 | 100 | 848.4±13.1 | 100 | 530.4±13.1 |
커피박+깻묵(8:2) | 100 | 138.5±4.1 | 100 | 878.5±24.1 | 100 | 538.5±14.1 |
커피박+깻묵(7:3) | 100 | 141.4±6.3 | 100 | 941.4±16.3 | 100 | 641.4±16.3 |
관행(유박) | 100 | 119.2±5.4 | 100 | 789.2±35.4 | 100 | 489.2±15.4 |
④ 유기물 혼합 커피박 퇴비의 상추생육촉진 효과(농가포장)
상추 엽장과 엽폭은 무처리에 비해 10% 커피+깻묵(7:3) 처리가 우수하였으며, 엽수는 무처리에 비해 10% 커피+버섯(7:3) 처리가 가장 많았다.
⑤ 유기물 혼합 커피박 퇴비의 상추 수량 증수효과(농가시험포장)
무처리에 비해 10% 커피+깻묵(7:3)을 처리한 상추의 생육이 촉진되었으며, 유박처리에 비해 10% 커피+깻묵(7:3) 처리가 50%이상 수량이 증수되었다.
표9 유기물 혼합 커피박퇴비 토양처리에 의한 상추수량에 미치는 영향(농가포장)
처리(v/v) | 포기무게(g) | 뿌리무게(g) | 뿌리길이(cm) | 수량(kg/3.3㎡) |
10%커피박+깻묵(7:3) | 31.9±2.4 | 2.7±0.3 | 22.6±2.4 | 2.1±0.2 |
10% 유박(관행) | 21.2±2.3 | 1.6±0.2 | 18.1±1.7 | 1.4±0.1 |
⑥ 커피박 퇴비 처리농도가 유기농 따릭 개화에 미치는 영향
2.5% 커피박 퇴비는 평균 2.1개, 5.0% 커피박 퇴비는 평균 1.8개의 꽃이 더 많았다. 20% 커피박 퇴비 농도를 제외하고 무처리에 딸기 개화수가 많았다.
⑦ 커피박 퇴비 처리농도에 따른 유기농 딸기 건전유묘 육묘기술 개발
5% 이상 커피박 퇴비 처리가 무처리에 비해 딸기 유묘의 지상부 생육이 억제됐으며, 무처리에 비해 20%, 15% 커피박 퇴비 처리가 딸기 유묘 생육을 가장 억제하였다.
⑧ 커피박 퇴비 토양처리에 따른 생강 생육촉진효과 검정
유기물 혼합 커피박 중 커피박+깻묵(CB4, 3:7)와 커피박+스테비아(CB4, 3:7) 처리의 생강 생육촉진효과가 가장 우수했다. 커피박 퇴비 처리구의 관행(유박) 처리에 비해 생강의 초장은 8%, 생체중은 26%, 경수는 6% 이상 증가했다.
⑨ 커피박 퇴비 토양처리에 따른 생강 입모율 및 수량 향상효과
정식 후 출현일을 비교하면 10%와 20% 커피박 퇴비 처리가 유박처리에 비해 7일 정도 빠르며, 생강입모율의 경우 유박 처리구에 비해 커피박 처리시 18.4% 이상 증가했다.
표10 깻묵+커피박(3:7) 퇴비 처리 농도에 따른 생강 입모율 향상
처리(v/v) | 생강 입모율(%) | |||
6월 12일 | 6월 19일 | 6월 25일 | 7월 3일 | |
유박(관행) | 0.0±0.0 | 22.5±2.3 | 58.5±2.5 | 66.5±3.8 |
10% 커피박 | 3.8±1.2 | 40.25±3.5 | 71.8±3.8 | 84.9±3.2 |
20% 커피박 | 3.9±1.5 | 45±4.2 | 74.2±4.5 | 85.2±5.2 |
⑩ 커피박 퇴비 토양 처리에 따른 생강 수량 향상 효과(농가포장)
생강 초장의 경우 20% 커피박 퇴비 처리가 평균 14cm 이상 더 신장하는 효과를 보였으며 생강 근경 무게의 경우 10% 커피박 퇴비 처리가 유박 처리에 비해 705g 이상 더 무겁다는 결과가 나왔다.
표11 깻묵+커피박(3:7) 퇴비 처리농도에 의한 생강 생육향상(농가포장)
처리(v/v) | 생강 초장(cm) | 무게(g) | ||
평균 | 최대 | 최소 | ||
유박 | 57.2±1.4 | 62 | 54 | 433 |
10% 커피박 | 67.0±1.3 | 72 | 62 | 1,138.0 |
20% 커피박 | 71.4±1.1 | 76 | 67 | 812 |
커피박 퇴비의 토양 이화학성 생물상 증진효과
① 커피박 퇴비의 토양처리에 따른 이화학성 개선 효과
유박을 처리한 시험구는 처리 일수 경과에 따라 토양 내 미량원소 변화가 적었지만 10% 커피+ 깻묵(7:3)과 10% 커피 + 버섯(7:3)가 토양 내 미량원소가 증가하는 것을 알 수 있었다.
표12 유기물 혼합 커피박 퇴비 종류별 토양처리 일수 결과에 따른 토양 이화학성 변화
처리(7:3) | 구분 | K | Mg | Na | Ca | Fe | Zn | Cu | B | Mn |
(cmol/kg) | (mg/kg) | |||||||||
커피박+깻묵 | 처리전 | 1.2 | 9.5 | 0 | 9.4 | 15.4 | 9.9 | 6.6 | - | 67.7 |
처리후 | 1.3 | 2.3 | 0 | 6.8 | 69.5 | 8.9 | 7.7 | - | 51.5 | |
커피박+지렁이 | 처리전 | 1.1 | 1.9 | 0.1 | 18.2 | 34.4 | 2.1 | 0.5 | - | 3.2 |
처리후 | 2.1 | 2.5 | 0.1 | 22.9 | 35.7 | 4.1 | 0.2 | - | 2.9 | |
커피박+유박 | 처리전 | 2 | 9.8 | 0.1 | 2.1 | 285 | 2.5 | 0.2 | - | 5.6 |
처리후 | 3.1 | 1.5 | 0.1 | 2.9 | 40.2 | 4.8 | 0.1 | - | 8.2 | |
커핍가+볏짚 | 처리전 | 1.1 | 1 | 0.1 | 3.1 | 36.2 | 2.2 | 0.5 | - | 3.3 |
처리후 | 2.1 | 8.8 | 0.1 | 2.8 | 37.4 | 6.2 | 0.5 | - | 2.1 | |
커핍가+버섯 | 처리전 | 3 | 2.1 | 0.1 | 9.4 | 37.4 | 1.9 | 1 | - | 22.8 |
처리후 | 5 | 3.9 | 0.1 | 14.3 | 38.4 | 2.1 | 0.5 | - | 15.9 |
② 유기물 혼합 커핍가 퇴비 토양처리에 의한 유용 미생물 밀도 증가효과(농가포장)
유박처리보다 유기물 혼합 커피박 퇴비의 유용 미생물의 밀도가 가장 높으며, 10% 깻묵+커피박(7:3)이 Psendomonas sp.의 밀도가 가장 높았다. 10% 버섯+커피박(7:3)은 Actionomycetes sp.와 Baeillus sp.의 밀도가 가장 높았다.