바이오차(Biochar)

토양에 탄소를 저장하는 기술

식물은 살아있는 동안 이산화탄소를 흡수하지만, 죽으면 미생물에 의해 분해되면서 갖고 있던 탄소를 이산화탄소 형태로 배출합니다. 그런데 미생물에 의한 분해가 쉽게 이뤄지지 않도록 탄소를 수백 년 이상 가둬둔다면, 그만큼 탄소가 대기 중으로 배출되지 않을 수 있겠죠. 이렇게 탄소를 고정하는 기술로 ‘바이오차’가 있습니다.

바이오차(Biochar)는 바이오매스(Biomass)와 숯(Charcoal)의 합성어입니다. 나무·왕겨·가축분 같은 유기물을 산소가 거의 없는 조건에서 350℃ 이상으로 열분해해서 만든 고체 탄소물질을 말합니다. 열분해 과정에서 휘발성 성분이 빠져나가고, 남은 고형물에는 안정된 형태의 탄소가 응축되는데, 이 바이오차를 토양에 섞으면 탄소가 공기 중으로 배출되지 않고 오랫동안 남게 됩니다. 이 원리를 ‘탄소 네거티브(carbon-negative)’라고 부르며, 대기 중 탄소를 실제로 줄이는 방법 중 하나로 꼽힙니다.

바이오차의 장점

바이오차의 장점을 정리해 볼까요? 첫 번째는 온실가스 감축 효과입니다. 농경지에 투입된 바이오차는 토양에서의 아산화질소(N₂O) 배출을 평균 20% 이상 줄이는 것으로 보고되고 있습니다. 아산화질소는 이산화탄소보다 300배 강한 온실가스이기 때문에, 이를 줄이는 효과는 매우 큽니다. 또한 토양의 통기성을 높여 메탄(CH₄) 발생을 억제하기도 합니다.

한편 바이오차는 농사에 도움이 되기도 합니다. 바이오차에는 많은 공기구멍이 있는데, 이것이 땅 속에서 물과 양분을 오래 잡아두고 산성 토양의 pH를 높여 작물 생육을 돕습니다. 또한 칼륨·마그네슘·질소 등 다양한 원소가 들어있어서, 작물에 필요한 영양분을 천천히 공급하는 완효성 비료 역할을 합니다. 바이오차를 토양에 섞었더니 작물 생산성이 평균 11% 증가했고, 특히 척박하거나 산성인 토양에서 효과가 뚜렷하다는 연구 결과도 있다고 하네요.

또한 농업 순환 체계에도 도움이 됩니다. 목재나 가축분, 농업 부산물 등 폐자원을 활용해서 바이오차를 생산하면, 폐기물을 줄임과 동시에 에너지 자원으로 활용하는 효과를 얻을 수 있습니다. 일본 교토에서는 대나무로 만든 바이오차를 농지에 넣어 채소를 재배하고, 탄소인증을 통해 기업 후원을 받는 순환 구조인 ‘쿨베지(COOL VEGE)’ 프로젝트를 진행한 바 있습니다. 독일 베를린 식물원에서는 낙엽과 잡초로 바이오차를 만들어 퇴비에 혼합함으로써, 악취를 줄이고 토양 영양분을 보존하는 실험을 진행했습니다. 이처럼 바이오차는 지역 내 자원 순환과 기후대응을 동시에 이루는 ‘녹색 순환농업’의 핵심 소재가 되고 있습니다.

우리 정부에서도 바이오차 실용화 체계를 구축 중입니다. 2030년까지 바이오차를 이용해서 약 5만 8천 톤의 온실가스를 줄이는 것을 목표로 하고 있으며, 비료 공정 규격 제정과 통계 기반 마련을 추진하고 있습니다. 

 

탄소중립과 농촌 지속가능성의 새로운 열쇠

바이오차는 과거의 단순한 숯이 아닙니다. 기후위기 시대에 맞게 과학적으로 설계된 탄소 저장소이자 토양 회복제입니다. 토양에 투입된 바이오차는 수백 년 동안 탄소를 붙잡아 두며, 동시에 농작물의 수확량을 늘리고 토양의 산성화를 막습니다. 이러한 장점 덕분에 IPCC(기후변화에 관한 정부 간 협의체)는 바이오차를 공식적인 이산화탄소 제거(CDR) 기술로 포함시켰습니다.

세계 시장에서도 그 가치가 커지고 있습니다. 국제 분석기관에 따르면 바이오차 산업은 연평균 15% 이상 성장해 2030년대에는 60억 달러 이상 규모로 성장할 것이라고 합니다. 앞으로는 가축분 바이오차, 도시형 미세바이오차 등 다양한 응용 기술이 등장할 것입니다. 농업 분야에서의 탄소중립, 바이오차를 통해 한발 더 가까이 갈 수 있기를 기대합니다.

 <참고자료> 
  · 농림축산식품부 보도자료('23.8.5.) 
  · 한국농어촌 공사, 탄소중립을 위한 「바이오차」('23.7) 
  · 세계농업, 바이오차(Biochar)를 이용한 농림업부문 기후변화 대응 적용사례('21.3)