토양과 탄소화

 

탄소농업의 메커니즘과 잠재력

                                  Text & Photo: HATCH編集部생명2024.03.12업데이트 : 2024.03.08

 

탄소 농업은 농지와 같은 토양에 탄소를 저장하는 농업 생산 방법입니다. 현재 농업은 온실가스 배출의 주요 원인이지만, 탄소농업은 탄소배출원이 아닌 흡수원이 되어 환경보호에 기여할 것으로 기대된다. 탄소 농업의 메커니즘과 배경, 효과에 대해 설명하고, 국내외의 탄소 농업에 관련된 동향을 소개합니다.

 

탄소 농업이란 무엇입니까?

먼저 탄소 농업의 정의, 작동 방식 및 분류 방법을 살펴보겠습니다. 탄소 격리의 정의와 작동 방식 2023년 3월, 농림수산부는 탄소농업에 관한 보고서를 발간했다. 여기에는 다음과 같이 정의되어 있습니다[*1]. 탄소 농업은 대기 중의 CO2를 토양으로 흡수하여 농지의 토양 품질을 개선하고 온실 가스 배출을 줄이는 것을 목표로 하는 농업 방법입니다. 그렇다면, CO2를 토양 내로 흡수하는 토양 탄소 격리란 무엇인가[*2], (그림 1).

 

 

 

 

그림 1: 농지 및 초지 토양에 대한 탄소 균형 모델 출처: 농림수산성, "농림수산 부문의 지구 온난화 대책을 위한 농지의 탄소 수확량"https://www.maff.go.jp/j/council/seisaku/kikaku/goudou/13/pdf/data3_3.pdf, p.1

 

 

농지에서 사용하는 퇴비 등의 유기물은 대부분 미생물에 의해 분해되어 대기 중으로 방출되지만, 일부는 토양 유기 탄소로 토양에 장기간 저장되어 분해가 어렵습니다. 토양 유기 탄소는 원래 식물이 광합성을 통해 대기 중에서 흡수 한 탄소에서 파생되므로 토양 유기 탄소가 증가하면 대기 중 CO2가 그만큼 감소합니다. 이것이 토양 탄소 격리입니다.

 

토양 유기 탄소는 토양의 좋은 특성을 유지하고 작물에 영양분을 지속 가능하게 공급하는 데 매우 중요한 역할을 하며 농업 생산성을 향상시키고 안정화하는 데 없어서는 안될 필수 요소입니다. 탄소농업은 온실가스(이하 'GHG') 배출량을 줄이고, 농지의 토양의 질을 개선하며, 농업의 생산성과 질을 향상시키는 농법이다.

 

분류 및 농업 방법

탄소농업을 추진하는 유럽연합(EU)의 주요 기관 중 하나인 유럽의회(European Parliament)는 탄소농업을 다음과 같이 5가지로 분류하고 있다[*1].

1. 이탄지 재습윤 및 복원: 이탄지 재습윤, 유지 및 관리
2. 혼농임업 시스템의 수립 및 유지 : 기존 산림의 조림 및 복원 및 관리
3. 광물 토양의 토양 유기 탄소(SOC)의 유지 및 향상: 농업 및 초원 관리
4. 가축 및 분뇨 관리: 장내 메탄가스 저감 기술, 분뇨 관리, 가축 및 사료 효율성
5. 농지 및 초원의 영양분 관리: 영양분 계획, 개선된 비료 시기 및 적용, 비료 감소

2. 혼농임업은 나무를 심고 산림을 관리함으로써 산림 보호와 농업의 균형을 맞추면서 기후 변화에 대응하는 한편, 그 사이의 토지에서 작물을 재배하고 가축을 기르는 활동[*3]을 위한 사업입니다.

보시다시피, 탄소 농업에는 다양한 카테고리가 있습니다 만, 탄소 저장고를 늘리는 농법 중 하나가 '무경운 재배'입니다[*4, *5].

무경운 재배는 표면을 약 15cm 깊이까지 교반하여 절개하고 씨앗을 파종하고 수확 후 다음 해 파종까지 농지를 갈아 엎지 않고 비료를 뿌리는 재배 방법입니다. 무경운 재배를 실천함으로써 토양 미생물의 분해에 의한 온실가스의 대기 중으로의 배출을 억제할 수 있습니다.

 

 

탄소 농업 추진의 배경

다음으로 탄소 농업의 추진 배경에 대해 살펴 보겠습니다. 농림수산 부문에서 배출되는 온실가스의 양[*6], (그림 2).

 

그림 2: 전 세계 및 일본의 농업, 임업 및 수산업 부문의 온실가스 배출량 및 비율 출처: 홋카이도 "농업 부문의 탄소 중립"https://www.pref.hokkaido.lg.jp/fs/9/0/7/5/5/9/3/_/01-2%E8%A6.pdf, p.7

 

 

인위적 온실가스 배출량은 전 세계(2019년)에서 약 590억 t-CO2에 달하며, 이 중 농업 및 임업이 22%를 차지했습니다.

한편, 일본의 총 배출량 11억 7천만 t-CO2(2021 회계연도) 중 농림수산 부문에서 4,949만 t-CO2가 배출되어 4.2%가 발생했습니다.

농업 및 임업과 같은 토지 이용으로 인한 CO2 배출을 억제하기 위해서는 식물과 토양이 대기로부터 탄소를 흡수하고 그 양이 대기 중으로 방출되는 양을 초과하도록 하는 것이 효과적입니다.

토양 내 탄소의 양을 늘리는 것을 목표로 하는 국제 이니셔티브인 4 Permille Initiative는 전 세계 토양 표층의 탄소 양을 매년 0.4% 증가시킬 수 있다면 인간의 경제 활동으로 인해 발생하는 대기 중 이산화탄소의 양을 사실상 0으로 줄일 수 있을 것으로 추정하고 있습니다[*1].

이러한 배경에서 대기 중의 CO2를 토양으로 흡수하여 GHG 배출량을 줄이는 것을 목표로 하는 탄소 농업이 주목받고 있습니다.

 

 

유럽과 미국에서의 이니셔티브

탄소농업을 장려하는 유럽과 미국의 동향을 살펴보자.

EU의 이니셔티브

학계 연구에 따르면 탄소 농업이 촉진될 경우 탄소 감소는 현재 EU 배출량의 ~3-12% 또는 농업 부문에서 현재 EU 배출량의 26% 이상에 해당할 것으로 추정됩니다[*1].

 

(1) 기술 지도 핸드북

2021년 4월 27일, 유럽연합 집행위원회(EU의 집행 기관)는 2년간의 조사 끝에 기술 지침 핸드북을 발행했습니다. 이것은 EU에서 탄소 농업을 시작하고 구현하는 방법에 대한 기술 가이드입니다. 목표는 공공 및 민간 기관의 탄소 농업 시작을 지원하는 것입니다.

이 핸드북은 적절한 탄소 농업 노력이 EU의 탈탄소화에 상당한 기여를 할 수 있다고 결론지었습니다.

또한 탄소 농업을 확대하기 위해서는 경험이 필요하며, 지역 및 지역 차원에서 파일럿 이니셔티브를 수행하는 것이 권장된다고 명시되어 있습니다.

 

(2) 지속가능한 탄소순환에 관한 커뮤니케이션

2021년 12월, 유럽연합 집행위원회(European Commission)는 지속 가능한 탄소 순환에 관한 커뮤니케이션(Communication on the Sustainable Carbon Cycle)을 발표했습니다. 탄소 제거를 늘리기 위한 개발 실행 계획을 제시합니다.

이 커뮤니케이션은 환경 친화적 인 비즈니스 모델의 확장을 옹호하며, 토지 관리자는 탄소 저장으로 이어지는 이니셔티브에 대해 보상을받습니다.

 

(3) 재정 지원

EU는 LIFE 프로그램 및 유럽 지역 개발 기금을 포함하여 파일럿 이니셔티브를 지원하기 위한 재정 지원을 제공합니다.

LIFE 프로그램은 유럽 토양에서 유기 탄소 저장량을 늘리고 유지하기 위해 새로운 탄소 제거 방법의 개발 및 채택을 식별하고 가속화하는 것을 목표로 하는 프로젝트입니다.

유럽지역개발기금(European Regional Development Fund)은 농장에 탄소 제거 기술을 도입하여 농업 토양을 개선하면서 기후 변화를 줄이는 것을 목표로 하는 프로젝트입니다.

 

(4) 전문가 단체에 의한 지원

2022년, 유럽연합 집행위원회(European Commission)는 70명의 선발된 전문가들에 의해 활성화된 전문가 그룹에 대한 공개 모집을 시작했습니다.

이 그룹은 탄소 제거 인증 제도에 대한 유럽연합 집행위원회(European Commission)의 작업을 지원하고 특히 다음과 같은 기술적 전문성과 조언을 제공합니다.

• 탄소 농업을 포함한 탄소 제거, 탄소 저장 제품, 영구 저장을 위한 다양한 옵션, 인증 방법론
• 농업, 임업 및 산업의 탄소 저장을 위한 혁신적인 인센티브와 솔루션
• 탄소 제거의 확실성, 투명성 및 품질을 보장하기 위한 인증 개발

미국의 이니셔티브

미국 의회는 탄소배출권 거래제에 탄소농업을 포함시키는 법안을 제정했다[*4].

2021년 6월 상원을 통과한 '성장 기후 솔루션법(Growing Climate Solutions Act)'은 농업, 축산 및 임업 분야의 사람들과 토지 소유자가 탄소 배출권 시장을 더 잘 이해하고 접근할 수 있도록 돕는 법안입니다.

탄소배출권은 기업의 노력에 따른 온실가스 감축 효과를 배출권(배출권)으로 발행하여 다른 기업과 거래할 수 있는 메커니즘입니다[*7].

바이든 행정부의 탄소은행 구상은 EU와 마찬가지로 농지의 탄소저장에 대한 재정적 인센티브를 제공하기 위해 정부가 탄소저장에 종사하는 농가의 탄소배출권 구매에 보조금을 지급하는 개념이다[*8].

이러한 추세는 중서부의 주요 농부들 사이에서 무경운 농업이 널리 퍼져 있고 더 많은 경제적 이익을 얻을 수 있도록 돕고자 하는 농업 그룹의 강력한 수요 때문일 수 있습니다.

 

 

일본에서의 대처

다음은 국내의 대처에 대해 살펴 보겠습니다.

"바이오 숯의 농지 적용"이 이제 J-Credits의 대상이 됩니다.

일본에서는 2020년 9월에 J-Credit 제도에 따라 탄소 저장 활동의 일종인 '바이오 숯 농지 신청'이 크레딧 대상이 되었습니다[※9].

J-크레디트 제도는 일본판 탄소배출권으로, 에너지 절약 설비의 도입 및 재생 가능 에너지의 이용에 의해 감축된 온실가스 배출량과 적절한 산림 관리에 의해 흡수된 CO2 등의 물질을 배출권으로 정부가 인증합니다[*10].

처리하지 않고 방치하면 바이오 숯의 원료인 나무와 대나무에 함유된 탄소가 미생물 활동에 의해 분해되어 CO2로 대기 중으로 방출됩니다. 그러나 나무나 대나무 등을 탄화시켜 바이오 숯으로 토양에 적용하면 탄소를 토양에 가두는 것으로 탄소를 저장할 수 있습니다.

쌀 껍질 biochar 생산

Yanmar Energy System Co., Ltd.는 2023년 10월 왕겨 바이오 숯 생산 설비의 본격적인 실증 테스트를 시작했습니다[*11].

이 시연 테스트에는 왕겨 가공과 탄소 저장에 사용되는 바이오 숯 생산이 동시에 포함됩니다.

벼농사에서는 매년 수확 후 발생하는 대량의 왕겨를 어떻게 처리하느냐가 과제입니다. 또한 왕겨는 제대로 처리하지 않으면 GHG인 메탄가스를 배출하기 때문에 환경에 미치는 영향도 문제입니다.

이에 회사는 바이오 숯 생산에 주력하고 있으며, 2024년 9월 상용화를 목표로 '왕겨 바이오 숯 생산 장치'를 개발하고 있다(그림 3).

그림 3: 왕겨 바이오 숯 생산 장비출처: Yanmar "에너지 방출, 왕겨 처리 및 탈탄소화 문제 해결을 위한 '왕겨 바이오 숯 생산 장비' 시연 테스트 시작"https://www.yanmar.com/jp/energy/news/2023/10/17/129955.html

 

「홋카이도 탄소 농업 연구회」의 설치

2023년 8월에는 탈탄소화 유제품 산업의 실현을 위한 지역 사회, 지역 시민, 유제품 제조업자 간의 연계 프로젝트로서 홋카이도 탄소 농업 연구회가 설립되었습니다[※12].

일본 최대의 원유 생산지인 홋카이도 베츠카이초를 밭으로 하여 목장의 토양에 축적된 탄소의 양을 조사해, 목초지의 탈탄소화 가능성을 탐구합니다.

이것은 다양한 이해 관계자가 협력하여 낙농 현장에서 탄소 농업을 시도하고 낙농업의 미래를 사회에 제안하는 일본 최초의 이니셔티브입니다.

이렇듯 일본에서는 탄소 농업에 관한 다양한 대처가 시작되었습니다.

 

 

도전과 전망

탄소 농업을 대규모로 전개하는 데에도 어려움이 있습니다[*13].

그 중 하나는 토양 탄소 저장량을 정확하게 파악하기 어렵다는 것입니다. 실제로 어떤 농법이 탄소 저축 효과가 있는지 보다 정확하게 평가할 필요가 있지만, 아직 과학적으로 규명되지 않았습니다.

또 다른 과제는 환경 친화적인 농부들에게 어떻게 인센티브를 제공할 것인가 하는 것입니다. 인센티브 제도를 강화하는 것이 중요하긴 하지만, 탄소배출권 가격 책정에 대한 국제사회의 통일된 시각은 아직 없다.

지금까지 살펴본 바와 같이 탄소농업은 온실가스 배출원이었던 농지 토양을 온실가스 흡수원으로 바꿀 수 있는 혁신적인 잠재력을 가지고 있습니다.

R&D 및 실증 테스트를 통한 지식 축적과 시스템 설계가 탄소 농업을 촉진하는 열쇠가 될 것입니다.

 

\ HATCH 메일 매거진 /