[전남인터넷신문]온실가스에 의한 지구온난화가 문제 되고 있다. 국제 사회에서는 지구온난화에 대한 대책으로 2050년까지 탄소 중립실현을 추구하고 있다. 

탄소중립 실현을 위해서는 탄소배출을 최대한 줄이고 남은 배출량은 상쇄하는 기술이 불가피하게 되었다. 

탄소를 제거하는 방법에는 화학흡수, 물리흡수, 막 분리, 물리흡착, 심냉분리(深冷分離) 등이 있다. 화학흡수는 이산화탄소를 선택적으로 용해시킬 수 있는 알칼리성 용액과의 화학반응에 의해 분리한다. 

흡수된 이산화탄소를 꺼낼 때는 다량의 증기가 필요하고, 알칼리성 용액으로는 아민, 탄산칼리 수용액 등이 사용된다.

물리흡수는 고압하에서 이산화탄소를 대량으로 용해할 수 있는 액체와 접촉시켜 물리적으로 흡수시킨다. 그 후 감압(가열)하여 이산화탄소를 회수한다. 막 분리는 다공질의 기체 분리막에 가스를 통과시켜 구명의 크기에 따른 체 효과나 확산 속도의 차이를 이용하여 이산화탄소를 분리시키는 방법이다.

물리흡착은 가스를 활성탄이나 제올라이트 등의 흡착제와 접촉시켜서 그 미세한 구멍에 이산화탄소를 물리화학적으로 흡착시켜 압력차와 온도차를 이용하여 탈착시키는 방법이다. 심냉분리(深冷分離)는 가스를 압축 냉각 후 증류 조작에 의해 상분리(相分離)로 이산화탄소를 분리한다.

기후변동에 관한 정부간 패널(IPCC)에서는 위와는 별도로 5차 평가보고서(AR5, 2013)에서 온실가스 완화책으로서 가능성이 있는 기술로 바이오차를 기재했다. 그리고 2019년 5월에 개최된 IPCC에서는 2019년 방법론 보고서가 발표되었는데, 이 가이드라인에서는 바이오차의 농지적용에 관한 내용이 신규 채용되면서 바이오차의 토양 시용에 따른 토양탄소 저류량의 산정식 방법이 제시되었다. 

2019년 개량 IOCC 가이드라인 및 일본국온실효과가스 인벤토리 보고서(2020년 4월)에 의하면 바이오차의 탄소 함유량은 열분해 기준으로 가축 분료는 38%, 목재는 77%, 초본류는 65%, 왕겨는 49%, 나무 열매는 74%, 종이 슬러지는 35%로 제시했다. 또 백탄(소성온도 약 800℃기준), 흑탄(소성온도 500-800℃기준), 오가탄(소성온도 800℃기준), 분탄(소성온도 450℃기준), 죽탄의 탄소 함유율을 77%로 제시했다.

바이오차의 100년 후 탄소 잔존율은 백탄, 흑탄, 오가탄은 89%, 분탄은 80%, 죽탄은 43.6%이다. 가축분료, 목재, 초본류, 왕겨, 나무열매, 종이 및 하수도 슬러지의 탄소 잔존률은 65%이다. 이것은 바이오차의 토량 저류량을 산정할 때 기본적인 자료가 된다.

일본국온실효과가스 인벤토리 보고서(2020년 4월) 및 2019년 개량 IPCC 가이드라인을 참조한 바이오차의 저류량(貯留量) 산정식은 다음과 같다. 

탄소저류량(炭素貯留量)의 산출은 ‘탄소 저류량 ＝ ① 프로젝트 실시 후의 탄소 저류량 － ② 프로젝트 실시에 의한 탄소 배출량’이다. 기준 탄소 저류량은 바이오차가 농지에 시용되기 전의 저류량을 0으로 한다.

①의 프로젝트 실시 후의 탄소 저류량은 “프로젝트 실시 후의 탄소 저류량 = 토양에 투입된 바이오차의 양(t) × 탄소 함유율 × 바이오차에 함유된 탄소의 100년 후 잔존률 × 44 / 12”이다.

②의 프로젝트 실시에 의한 탄소 배출량은 ‘프로젝트 실시에 의한 이산화탄소 배출량 = 바이오차의 원료나 바이오차의 운반 등에 의해 배출된 이산화탄소’이다.

따라서 위의 산정식을 이용하면 바이오차의 시용에 따른 토양 중의 탄소 저류량을 산출하고, 그것을 통해 탄소 분리량(토양 저류)의 파악은 물론 탄소 제거량을 거래할 수 있는 기틀이 마련되게 되었다.

자료출처

Blanco-Canqui, H. 2021. Does Biochar Improve All Soil Ecosystem Services?. GCB Bioenergy 13: 291-304.

岸本文紅. 2022. バイオ炭の農業利用と脱炭素～国内外の動向と今後の展望. J. Life Cycle Assessment 18(1):35-42.

https://www.env.go.jp(LULUCF 分野における排出・吸収量の算定方法について)

https://soilco2.rad.naro.go.jp/