바이오차의 밭 토양 탄소 증진 및 온실가스 감축 효과
저자
이선일(Sun-Il Lee) ; 이종문(Jong-Mun Lee) ; 최은정(Eun-Jung Choi) ; 권효숙(Hyo-Suk Gwon) ; 이형석(Hyoung-Seok Lee) ; 박도균(Do-Gyun Park) ; 강성수(Seong-Soo Kang) ; 최우정(Woo-Jung Choi)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
523
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
10-11(2쪽)
제공처
바이오차 (Biochar)는 바이오매스 (biomass)와 숯 (charcoal)의 합성어로, 식물 잔사 등 바이오매스를 산소가 없는 조건에서 열분해하여 제조한 고형물로 탄소 함량이 높다. 바이오차 원료 중 탄소는 열분해를 거치면서 안정된 형태의 방향족 구조로 재배열돼 토양 미생물에 의해 쉽게 분해되지 않는다. 바이오차를 토양에 투입하면 탄소를 반영구적으로 저장해 토양 속에서 탄소를 격리할 수 있다. 이처럼 바이오차를 토양에 투입·저장하면 대기 중 이산화탄소 농도를 줄일 수 있어 기후변화 완화기술로 주목받고 있다. 바이오차는 탄소격리 효과 이외에도 온실가스 감축, 토양개량을 통한 작물 수확량 증진 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 기후변화 완화를 위한 농업 분야 대응 기술로 주목받고 있는 바이오차의 토양 온실가스 저감 및 탄소저장 효과를 조사하기 위해 수행되었다. 연구 대상 농경지는 밭 (과수원 포함) 토양으로 한정하였으며, 온실가스는 이산화탄소 (CO₂)와 아산화질소 (N₂O)를 대상으로 하였다. 연구는 1) 농경지 바이오차 투입에 따른 토양 탄소저장, 온실가스 감축 및 작물생육: 한·중·일 문헌 연구, 2) 바이오차 종류별 농경지 온실가스 배출 특성 비교, 3) 콩대 바이오차 투입에 의한 밭 토양 탄소 증진 효과, 4) 과원 전정 가지 바이오차 투입에 따른 토양 탄소 및 온실가스 배출량 비교 등 4가지로 구성하였다. 문헌 연구 결과에 의하면, 바이오차 농경지 투입에 따른 탄소저장, 온실가스 저감 그리고 작물 수확량 증진 연구는 2007년 이후 급격히 증가하였다. 우리나라와 농업 환경이 유사한 중국, 일본 등 동북아시아 지역에서 수행된 연구 결과에 의하면, 바이오차의 탄소는 미생물에 분해에 대한 저항성이 있어 바이오차 투입량에 비례하여 토양 탄소저장량이 증가하였다. 그리고, 대부분 연구에서 바이오차 투입에 따른 농경지에서 배출되는 온실가스인 N₂O 배출량은 감소하였고, 작물 수확량은 증가하였으나, 실험 조건에 따라서 그 반대의 경향도 보고되었다. 따라서, 바이오차에 의한 온실가스 저감과 작물 수량 증대 효과는 기후, 토양, 작물 등 다양한 요인에 영향을 받는 것으로 해석되었다. 대표적 농업부산물인 왕겨, 콩대 그리고 배 전정 가지를 열분해하여 바이오차를 생산하고 밭 토양에 적용하여 온실가스 발생량에 대해 비교 평가한 실험 연구에서, 바이오차 투입으로 CO₂ 발생량은 바이오차 종류에 따라 1.3 ∼ 19.9% 범위로 감소하였고, N₂O의 발생량은 바이오차 종류와 상관없이 80% 이상 감축되었다. 콩대 부산물 바이오차를 콩 재배 농경지에 투입하고 토양 탄소 저장량 및 수확량을 비교검토한 결과, 문헌조사 결과와 유사하게 토양 탄소 함량은 바이오차 투입량에 비례하여 증가하였지만, 수량 증대 효과는 인정되지 않았다. 배 과원의 전정 가지 부산물로 생산한 바이오차를 토양에 환원하여 토양탄소 저장량과 토성별 온실가스 배출량을 비교 검토한 결과에 의하면, 토양 탄소저장량은 바이오차 투입량에 따라 유의성 있게 증가하였다. 또한, 바이오차에 의해 N₂O 발생이 양토에서 12.6 ∼ 31.9%, 사양토에서 27.9 ∼ 48.1% 줄이어 토성에 따라 줄이는 효과가 상이하였지만 줄이는 효과는 바이오차 투입량과 상관관계가 있었다. 본 연구 결과는 우리나라 농업 환경 여건에서 바이오차에 의한 온실가스 배출 저감과 토양 탄소 함량 증진 효과를 실험적으로 검증함으로써 향후 저탄소 농업실천 기술로서의 바이오차 활용 가능성과 방법을 제시한다.
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