한국표준과학연구원 강남구 박사와 국가농림기상센터 강민석 박사 공동연구팀이 논에서 배출되는 메탄 측정의 신뢰도를 높일 수 있는 '와류공분산법 적용 메탄 플럭스 관측 시스템'을 개발했다고 23일 밝혔다.

메탄은 이산화탄소에 비해 단위 물질량당 온실 효과가 25배 더 큰 온실가스다.

벼농사 과정에서 나오는 메탄은 국내 농업 분야 전체 온실가스 배출량 중 약 30%를 차지한다. 효과적인 기후변화 대응 정책을 수립하기 위해서는 논토양 메탄 배출량의 정확한 측정이 필요하다.

전 세계적으로 논토양 메탄 배출량 측정에 가장 널리 사용되는 방법은 챔버법이다. 토양에 일정 간격으로 상자 형태의 챔버를 설치한 뒤 단위 면적·시간당 포집된 메탄 양을 계산하는 방식이다.

이는 상시 연속측정이 불가능해 배출량이 왜곡될 수 있다. 챔버 내 벼와 토양을 가둬 놓고 측정하므로 넓은 지역을 대표하기 어렵다는 한계도 있다.

그럼에도 불구하고 유엔 기후변화협약(UNFCCC) 데이터베이스에 등록하기 위한 국가 고유 배출계수 산출법으로 챔버법이 여전히 쓰인다.

챔버법 한계를 보완한 최신 기술로 와류공분산법이 있다. 초당 10회로 대기 속 이산화탄소, 메탄 등의 미량 가스 성분의 수직 이동량을 관측하는 방법이다.

이는 개방되고 넓은 공간인 논토양에서 나오는 메탄 양을 연중 상시 측정할 수 있다. 문제는 현장 여건에 따라 측정장비 설치 높이가 달라져 측정값에 영향을 준다는 점이다.

연구팀은 강원도 철원 논토양에서 2020년, 2021년 수집한 와류공분산 측정데이터를 이용, 현장 관측 높이 변화로 인한 측정결과의 차이를 최초로 규명하고 그 보정법을 제시했다.

연구팀은 서로 다른 높이에 설치된 와류공분산법 적용한 '메탄 플럭스 관측 시스템'을 개발했다.

강남구 박사(측정장비데이터검증연구팀장)는 "이번에 새롭게 개발한 시스템을 통해 측정한 결과를 비교해 결과값의 차이를 보정할 수 있는 알고리즘을 개발했다"면서 "이 보정법을 현장 측정 메탄 플럭스 데이터에 적용하면 연간 메탄 배출량을 정확하고 정밀하게 산출할 수 있다"고 말했다.

표준연이 자체 개발한 메탄농도 표준가스를 이용해 챔버법과 와류공분산법 핵심장비를 모두 정밀교정할 수 있는 기술을 개발한 것이 이번 성과의 밑바탕이 됐다는 설명이다.

이번 성과를 활용하면 챔버법과 와류공분산법 측정결과를 상호 비교해 국가 온실가스 배출량 데이터를 검증하고 신뢰성을 높일 수 있다.

또 와류공분산법을 사용하는 전 세계 다양한 온실가스 관측망에서 측정 정확도 향상과 데이터 통합 관리에 기여할 수 있다.

강 박사는 "이번 성과는 2050년 국가 차원의 농·림·축산업 탄소 중립 목표 달성을 위한 계획 수립과 이행 검증에 두루 기여할 것"이라고 말했다.

공동연구팀은 와류공분산법이 논토양 메탄 측정 외에도 임업, 원예업, 축산업 등 여러 산업에서 다양한 온실가스 모니터링에 적용 가능한 점에 착안해 후속연구를 이어갈 전망이다.

특히 스마트 농업 분야에서 현장 맞춤형 품질관리 기술을 개발·접목해 온실가스를 정확하게 모니터링하는 방법을 연구할 예정이다.

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