강원도 철원 논토양 현장에 설치된 와류공분산법 적용 메탄 플럭스 관측 시스템/사진=표준연
메탄은 이산화탄소에 비해 단위 물질량당 온실 효과가 25배 더 큰 온실가스다.
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.
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.
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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.
서로 다른 높이에 설치된 와류공분산법 적용 메탄 플럭스 관측 시스템/사진=표준
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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