바이오매스 잔여물에서 탄소 제거로: 바이오차의 글로벌 영향 분석
Biomass residue to carbon dioxide removal: quantifying the global impact of biochar
1. 연구 개요
본 연구는 바이오차(Biochar) 를 활용하여 전 세계 국가들의 온실가스(GHG) 배출 감축에 기여할 수 있는 잠재력을 평가한 결과를 시각적으로 표현한 것이다. 지도는 각 국가별 바이오차의 탄소 제거 가능성을 분석하고, 이를 국가의 총 온실가스 배출량 대비 바이오차 활용을 통한 탄소 제거 비율로 나타냈다.
바이오차는 농업 및 임업에서 발생하는 바이오매스 잔여물(예: 작물 잔해, 임업 폐기물, 가축 분뇨 등) 을 산소가 부족한 환경에서 열분해(Pyrolysis)하여 생성되는 고형 탄소 물질이다. 이를 토양에 적용하면 탄소를 장기적으로 저장할 수 있어, 기후 변화 대응 수단 중 하나로 주목받고 있다.
2. 바이오차의 탄소 제거 원리
① 바이오매스와 탄소 순환 과정
• 일반적으로 농업 및 임업 폐기물(바이오매스)은 자연적으로 부패하면서 이산화탄소(CO₂)를 대기 중으로 방출한다.
• 하지만 이를 열분해하여 바이오차로 전환하면, 탄소의 일부가 안정한 형태로 보존되면서 토양 내에 수십 년에서 수백 년 동안 저장될 수 있다.
② 바이오차의 주요 탄소 감축 효과
• 탄소 저장: 바이오차 내 탄소는 대기 중으로 방출되지 않고 장기간 토양에 고정됨.
• 토양 개선: 토양의 수분 보유력과 영양소 공급 능력을 향상시켜 농업 생산성을 높일 수 있음.
• 메탄 및 아산화질소 배출 감소: 바이오차는 가축 분뇨 및 토양에서 발생하는 메탄(CH₄)과 아산화질소(N₂O) 배출을 줄이는 효과를 가질 수 있음.
3. 지도 설명: 국가별 바이오차 탄소 제거 가능성 분석
본 지도는 각국의 총 온실가스 배출량에서 바이오차를 활용한 탄소 제거가 차지할 수 있는 비율을 색상으로 구분하여 나타낸 것이다.
• 바이오차 탄소 제거 잠재력(국가별 총 배출량 대비 비율)
• 연한 파란색 (0 - 2%)
• 푸른색 (2 - 5%)
• 연두색 (5 - 10%)
• 초록색 (10 - 15%)
• 갈색 (15 - 20%)
• 짙은 갈색 (20 - 100%)
• 회색 (NA: 데이터 없음)
4. 국가별 바이오차 탄소 제거 잠재력 분석
① 바이오차 활용 가능성이 높은 국가 (20% 이상)
• 대표적인 국가: 아르헨티나, 아프리카 일부 국가
• 이들 국가는 온실가스 배출량 대비 바이오매스 공급이 풍부하여, 바이오차를 활용하면 자국의 온실가스 배출량의 20% 이상을 줄일 수 있는 가능성이 있다.
• 예를 들어, 아르헨티나는 넓은 농업 지역과 가축 산업이 발달해 있어, 농업 폐기물과 가축 분뇨를 활용한 바이오차 생산이 매우 유망하다.
② 중간 수준(5 - 15%)의 바이오차 탄소 제거 가능성을 가진 국가
• 대표적인 국가: 미국, 브라질, 러시아, 인도, 중국 등
• 이들 국가는 농업 및 임업 활동이 활발해 바이오매스 공급이 원활하지만, 총 온실가스 배출량이 많아 바이오차의 기여도가 상대적으로 낮아질 수 있다.
• 예를 들어, 중국과 인도는 높은 온실가스 배출량을 기록하고 있으며, 바이오차를 활용하더라도 전체 배출량 대비 감축 기여도가 크지 않을 수 있다.
③ 바이오차 감축 효과가 낮은 국가 (0 - 2%)
• 대표적인 국가: 유럽 주요 국가들, 일본, 한국 등
• 이들 국가는 농업 및 임업에서 발생하는 바이오매스 잔여물의 양이 상대적으로 적거나, 이미 다른 탄소 감축 방법을 활용하고 있어 바이오차의 기여도가 낮다.
• 예를 들어, 한국과 일본은 농업과 임업의 규모가 상대적으로 작고, 바이오차를 통한 탄소 저장량이 제한적이다.
④ 데이터가 없는 국가(NA, 회색으로 표시됨)
• 일부 작은 섬나라나 데이터가 부족한 국가들은 연구 분석에서 제외되었다.
5. 바이오차의 정책적 시사점 및 결론
① 바이오차를 활용한 탄소 제거의 기회
• 농업과 임업이 주요 산업인 국가들에서는 바이오차를 활용한 탄소 제거가 상당한 효과를 낼 수 있다.
• 특히, 농업 및 임업 폐기물을 효과적으로 활용하여 온실가스 감축과 동시에 지속 가능한 토양 관리를 촉진할 수 있다.
② 국가별 맞춤형 정책 필요
• 농업과 임업이 발달한 국가: 바이오차 생산을 장려하고 탄소 크레딧(Carbon Credit) 시장과 연계하는 것이 효과적일 수 있다.
• 산업화된 국가: 바이오차를 활용한 토양 개량 및 온실가스 감축 효과를 연구하고, 지속가능한 농업 정책에 포함할 필요가 있다.
③ 바이오차만으로 탄소 중립을 달성할 수는 없음
• 연구에 따르면 바이오차는 탄소 중립(Net-zero) 목표를 달성하는 하나의 유용한 도구이지만, 단독으로는 부족하며 다른 탄소 감축 기술과 병행해야 한다.
• 특히 탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS), 재생에너지 확대 등의 전략과 병행할 때 최적의 효과를 낼 수 있다.
6. 최종 결론
• 바이오차는 온실가스를 감축하고 탄소를 토양에 저장하는 효과적인 기후변화 대응 전략이 될 수 있다.
• 특히 농업 및 임업 기반 국가에서는 온실가스 배출 감축의 중요한 수단이 될 가능성이 크다.
• 그러나 국가별 온실가스 배출 특성에 따라 바이오차의 기여도가 다르므로, 맞춤형 정책 설계가 필요하다.
• 바이오차를 탄소 크레딧 시스템과 연계하면 경제적 인센티브를 제공할 수 있어 더욱 효과적인 감축 수단이 될 수 있다.
1709년까지만 해도 철광석을 생산하는 유일한 방법은 숯으로 철광석을 제련하는 것이었습니다.
열분해로 알려진 기술을 사용하여 생산되는 목재는 산소가 없는 상태에서 약 400°C의 온도로 가열되어 숯을 형성합니다.
철에 대한 수요가 급증함에 따라 용광로에 불을 붙일 수 있는 충분한 숯을 확보하는 것이 중요했습니다.
그러나 숯을 기반으로 한 철 제련에는 심각한 비용이 들었습니다. 농업과 목재를 위한 토지 개간과 함께 제철공의 숯에 대한 수요는 17세기 유럽 삼림 벌채의 주요 원인 중 하나였습니다.
나무와 숯의 공급이 부족했기 때문에 대안을 찾게 되었습니다. 영국의 철공인 에이브러햄 다비(Abraham Darby)는 야금용 석탄으로 불을 뿜는 용광로에서 철을 생산할 수 있다는 것을 처음으로 보여주었습니다.
이 발견은 유럽에 남아 있는 삼림에 대한 압력을 완화하는 데 도움이 되었지만, 채굴하고 개발하기 위해 석탄을 찾기 시작했습니다. 오늘날 철강 생산은 전 세계 온실 가스(GHG) 배출량의 ~7%를 차지하며, 그 중 석탄이 주요 원인입니다.
315년이 지난 지금, 대기에서 탄소를 제거하는 솔루션의 중요성이 점점 더 커지면서 숯과 화학적으로 매우 유사한 제품에 대한 수요가 르네상스를 누리고 있습니다.
알려진 바와 같이 Biochar도 열분해를 사용하여 생산되지만 더 넓은 범위의 바이오매스 공급 원료를 사용하여 만들 수 있으며 결정적으로 훨씬 더 높은 온도(600-1000 °C)로 가열됩니다.
숯의 물리적 특성은 가열에 유용하다는 것을 의미하지만 바이오 숯의 다공성과 표면적이 더 크다는 것은 탄소 격리에 이상적임을 의미합니다.
또한 분석에 의하면 분해되는 데는 적어도 1,000년이 걸릴 것이며, 현실적으로는 10,000년을 훨씬 넘을 것이다.
모든 의도와 목적에 대해 biochar는 지구 온도 상승을 1.5 °C 미만으로 유지하는 데 필요한 시간 척도를 감안할 때 영구적입니다. 탄소 제거 특성뿐만 아니라 바이오 숯은 토양 건강을 개선하고 작물 수확량을 늘리는 역할도 합니다.
자연의 '검은 황금'이라고 불리는 데는 이유가 있습니다.
7. 출처
• Biomass residue to carbon dioxide removal: quantifying the global impact of biochar
(글로벌 바이오차 탄소 제거 잠재력 분석 지도)
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