I. 서론
II. 이론적 고찰
III. 연구 방법
1. 연구지역
2. 자료 수집 및 분석 방법
IV. 결과 및 고찰
1. 산림토양 탄소흡수량 분석
2. 연안 지역 갯벌 이산화탄소흡수량 분석
V. 결 론
I. 서론
오늘날의 기후변화는 생물다양성 감소, 오염, 그리고 토지 황폐화와 더불어 가장 심각한 지구 환경 문제 중 하나이다(IPCC, 2023). 기후변화는 폭염, 가뭄, 태풍, 홍수 등 기상 이변과 더불어 생물다양성 손실, 생태계의 훼손과 토지의 황폐화를 초래하고 있다(IPBES, 2019). 이에 따라 자연에서 제공하는 다양한 생태계 서비스의 감소와 재난 및 재해의 증가로 사회경제적 손실이 증가하고 있다(IPBES, 2019). 기후변화협약과 생물다양성협약 등 유엔 환경 계획 산하의 주요 국제기구들은 국가 간 협력을 통해 기후변화에 따른 사회경제적 위기를 극복하고 지속 가능한 사회 구현을 위하여 노력하고 있다. 특히, 기후변화협약에서는 탄소중립 목표를 제시하고 모든 국가에서 탄소 배출 감소와 흡수 확대 정책 수립 및 의무적인 이행을 통해 탄소중립 실현을 강조하고 있으며, 이를 실현하기 위하여 자연생태계의 흡수량 예측 및 증진이 중요한 이슈로 대두되고 있다 (United Nations, 2023).
자연생태계 중 산림과 해양은 대표적인 탄소흡수원과 저장고로 탄소중립 실현에 매우 중요한 역할을 담당한다(Jandl et al., 2007; Moritsch et al., 2021). 전통적으로 탄소의 흡수 및 저장고로 중요한 역할을 한 산림생태계의 식생과 더불어 산림토양 또한 매우 중요한 흡수원과 저장고의 역할을 한다. 산림토양은 전 세계 탄소 순환에서 핵심적인 부분을 차지하고 있으며 지구상의 산림 탄소 저장량 861T 66Pg C 중 383T 30Pg C(44%)가 토양에 저장되어 있을 만큼 비중이 매우 크다(Pen et al., 2011). 산림토양과 마찬가지로 해양생태계 또한 탄소흡수원으로 커다란 잠재력을 가진 것으로 추정하고 있다(Hepburn et al., 2019). 연안과 해양생태계의 탄소저장량은 약 9GtC인 것으로 추정되었으며(Hepburn et al., 2019), 이러한 추정 값은 염생습지와 망그로브 등 연안 식생과 해양식물 등을 대상으로 산정되고 있다.
특히, 탄소 순환과 관련된 토양의 생태학적 기능들은 지구 온난화 완화와 생물다양성 등의 환경 보호 및 지속가능한 발전을 제공하는 데 핵심적인 역할을 한다(Lal, 2004). 그러나 토양이 탄소를 어떻게 저장하고 방출하는지에 대한 정확한 메커니즘은 아직 충분히 이해되지 않았으며 이는 우리가 기후변화 대응 전략을 수립하는 데 있어 큰 장애물로 작용하고 있다(Crowther et al., 2016). 현재 국내에서 산림토양에 대한 생물다양성과 탄소흡수 및 저장량에 대한 자료와 연구는 매우 부족한 실정이다. 구체적으로 산림토양에 대한 온실가스 흡수량에 대한 국내 고유의 토양별 흡수계수 등의 부재로 산림토양의 흡수량이 정확하게 산정되지 않고 있다. 또한 IPCC 안내서에서는 해양생태계 탄소흡수 또는 저장은 염생습지와 망그로브 등 연안 식생과 해양식물을 중심으로 산정되며 비식생 갯벌의 경우 육상 기원의 유기물과 토양의 이중 산정과 해양 기원 유기물의 경우 기원 규명의 어려움을 이유로 탄소흡수 및 저장이 산정되지 않고 있다(Eggleston et al., 2006). 우리나라의 경우는 갯벌뿐 아니라 연안습지, 식생 그리고 해양식물 등 해양생태계 전반에 대한 탄소흡수량과 저장량 추정이 이루어지지 않고 있다. 특히, 우리나라는 세계 5대 갯벌 중 하나를 보유하고, 삼면이 바다로 둘러싸인 다양한 해양생태계를 보유하고 있어 해양의 탄소흡수 잠재력이 높음에도 불구하고 블루카본에 관한 연구 및 자료가 부족한 실정이다(서민아, 2022).
따라서 이번 연구는 향후 기후변화에 대응하는 발전적 방향을 제시하기 위하여 산림토양과 해양생태계 갯벌의 연간 탄소흡수량에 대한 잠재력을 분석하는 것을 목표로 한다. 국내의 산림토양은 일반토양 분류체계와 달리 이원화된 분류체계를 가지고 있다. 이에 먼저 이원화된 자료를 재구성하고 재구성된 자료를 바탕으로 전국의 산림토양에 대한 탄소흡수량 분석을 수행했다. 다음으로 해양생태계의 경우, 자료의 가용성을 고려하여 비식생 갯벌에 대하여 탄소흡수량 분석을 수행하였다. 연구지역은 대한민국 전역으로 시도 및 시군구의 공간 단위를 사용하였다. 단, 북방한계선(Northern Limit Line, NLL) 인근의 자료는 보안의 목적으로 분석에서 제외하였다. 산림과 해양생태계 갯벌의 탄소흡수량 시범 분석을 토대로 시도 및 시군구의 공간 단위의 탄소공간지도를 제작하였다.
II. 이론적 고찰
기후변화로 인해 발생하는 다양한 문제들의 완화책으로 제시된 탄소중립의 실현에 있어서 산림과 해양생태계의 역할과 기능의 중요함이 강조되고 있다. 전 세계 육상 탄소 저장량의 상당 부분이 산림토양에 있는 것처럼 산림토양은 탄소 순환에 있어 매우 주요한 탄소흡수원이다(Pan et al., 2011; Lal, 2004). 마찬가지로 맹그로브와 갯벌 등을 포함하는 해양생태계의 블루카본은 탄소 격리에 중요한 역할을 하며 그중에서도 갯벌은 세계에서 가장 탄소 밀도가 높은 생태계 중 하나다(충남연구원, 2018). 그러나 현재 우리나라는 산림토양과 해양생태계 블루카본에 대한 연구가 초기 단계이며, 연구가 진행 중으로 관련 자료 및 연구 결과가 미흡한 실정이다. 최근 국제적으로 산림토양과 해양생태계 블루카본의 중요성이 강조됨에 따라 우리나라 역시 2021년 "2050 탄소중립 시나리오"가 수립되면서 이에 관한 관심이 급증하고 있다(2050 탄소중립녹생성장위원회, 2021). 그러나, 현재 국내의 산림토양과 해양생태계의 온실가스 인벤토리 산정 여건은 시작 단계로 정확한 분석을 위해 활용할 수 있는 자료가 미비한 실정이다. 산림토양과 해양생태계의 탄소흡수량 산정을 위해서는 대규모 지역에 대한 장기간의 모니터링과 연구가 수반되어야 한다(Johnson et al., 2002).
먼저 산림토양의 경우, 산림토양 탄소흡수량에 영향을 미치는 토양 미생물의 상호작용 등 산림토양 탄소 메커니즘의 복잡성으로 인해 정확한 탄소흡수량을 파악하기 어렵다(Tang et al., 2022). 또한 지상부 바이오매스에서의 변화는 토양 유기 탄소량과 미생물 군집에 상당한 영향을 미치므로 유기적인 상호작용을 고려한 정확한 탄소흡수 및 저장량 파악이 필요하다(Feng et al., 2023). 산림토양 탄소흡수량을 파악하는 과정에서도 IPCC에서 제공하고 있는 산정 모델이 산림토양의 탄소흡수량 잠재력을 과대평가할 가능성이 있어 지역적 특성에 맞는 모델 및 계수값 수정이 필요하다(Green and Keenan, 2022). 해양생태계 블루카본에서 가장 대표되는 갯벌 또는 연안습지는 유기 탄소뿐만 아니라 다양한 영양물질의 주요 저장고로 알려져 있다(Post et al., 1982). 따라서 갯벌을 명확하게 이해하기 위해서는 갯벌에 탄소가 저장되는 속도와 양이 조사지역의 토양 및 식생에 따라 편차가 크다는 점이 고려되어야 한다(Mok, 2019). 이와 더불어, 습지를 형성하는 과정에서 개입되는 수문학적 영향(hydrologic effect), 생화학적 기작(機作)과 연안습지 주변 생태계와의 상호작용 등이 복합적으로 탄소저장에 영향을 미친다. 따라서 갯벌의 탄소흡수와 저장량 추정에 있어서 조사지역의 다양한 인자들이 포괄적으로 고려되어야 한다(Mitsch and Gosselink., 2000).
이처럼 산림토양 및 해양생태계 갯벌의 경우 다양한 관점을 고려한 연구 수행이 필요하여 전국단위의 지속적인 연구 진행에 많은 어려움이 있다. 또한 생태환경의 지역적 편차가 크므로 이를 정확하게 반영하기에 어려움이 있다. 또한 근래에 탄소중립 이행에 따른 해양생태계 갯벌의 탄소흡수원 역할의 중요성 제기에도 불구하고 장기 연구의 어려움 등으로 데이터가 부족한 실정이다. 이러한 특성들을 종합적으로 고려할 때, 전국단위의 대규모 탄소흡수량을 산정하기 위해서는 기존 연구 결과를 활용할 뿐만 아니라 국내의 다양한 생태환경을 반영할 수 있는 다양한 인자들과의 상호작용을 종합적으로 고려하여야 한다. 이를 위해, 산림청에서 구축한 ‘산림입지토양도’와 ‘2018 전국갯벌면적조사’를 통해 구축된 GIS데이터를 기존 연구들과 결합하고, 전국적인 탄소흡수량 파악 및 모니터링을 위한 체계적인 기준 마련과 이를 수행할 수 있는 모델 구축이 시급하다.
III. 연구 방법
1. 연구지역
1). 연구지역
본 연구에서는 지자체별 산림분포 현황을 조사하고 탄소흡수량을 계산하기 위하여 산림입지토양도와 블루카본 중 가장 많은 면적을 차지하는 갯벌 자료를 활용했다(그림 1).
그림1 (A)의 산림입지토양도는 1:5,000 비율로 17개의 토양 속성정보를 담아 GIS 데이터로 제공된다. 해당 데이터는 폴리곤 형태의 벡터 데이터로 구축되었으며 도엽번호, 지역 X 좌표, 지역 Y 좌표, 모암대, 모암중, 입지 표고, 입지 경사도, 8방위 각도, 기후대, 지형 구분, 사면형태, 경사형. 토심, 토성, 토양형, 지형지물 등의 데이터를 포함하고 있다. 그림1 (B)는 전국 갯벌 분포를 나타내는 지도이다. 연안 지역의 갯벌 면적 산정 작업은 2018년 해양수산부에서 진행한 ‘2018 전국갯벌면적조사’자료를 활용했다. 한반도의 갯벌은 주로 서해안과 남해안 일대에 분포하며 특히 조차가 큰 서해안을 중심으로 널리 분포한다. 반면, 조차가 상대적으로 작은 동해안의 경우 해안지역이라도 갯벌이 좁게 분포하거나 분포하지 않는다. 전라남도 남해안 일대 역시 서해안의 영향 및 조차로 인한 갯벌이 분포하고 있다.
2. 자료 수집 및 분석 방법
연안 지역 갯벌과 산림토양의 이산화탄소 흡수원에 대한 분석은 다음 연구 절차를 따랐다(그림 2).
앞서 소개된 바와 같이 국내의 산림토양은 일반토양 분류체계와 다른 분류체계를 가지고 있다. 따라서 가장 먼저 산림입지토양도 자료를 재분류하여 산림토양의 탄소흡수 잠재력 분석을 수행했다. 산림입지토양도의 재분류를 위하여 NFSI (National Forest Soil Inventory) 보고서에서 제공하는 기준을 준수하였다. 또한 분류된 토양 유형에 대해 토양 전문가와 국립농업과학원의 자문을 통해 검증 절차를 완료하였다. 다음으로 시도 및 시군구별 탄소흡수량을 산정하기 위하여 GIS 자료에 발생한 불 부합지역을 재편집하였다. 또한 다음으로 연안 지역 갯벌 자료를 추출하여 지역별 탄소흡수량 산정이 가능하도록 새로운 데이터베이스를 구축하였다. 산림토양에 대한 탄소흡수량 산정을 위하여 튀넨 연구소에서 제공하는 계수 값과 국내 연구진에 의해서 산정된 지역별 갯벌의 계수 값을 적용하여 탄소흡수량을 산정하였다. 즉 산림토양과 갯벌에 대한 탄소 공간지도를 제작하여 토양 유형에 따른 시도별 면적 현황도, 시군구별 연간 탄소흡수량 분포도 제작, 연안 갯벌의 이산화탄소흡수량 산정, 시군구별 이산화탄소흡수량을 분석하였다.
1) 산림토양 자료 수집과 분석 방법
효율적인 산림토양 관리와 산림생태계에 대한 이해를 위해서는 다양한 토양정보를 담고 있는 고정밀의 토양도 활용이 필수적이다(구교상 등, 2003). 이를 위해 본 연구에서는 산림청에서 제작한 1:5,000 산림입지토양도 GIS 데이터를 활용하였다. 산림입지토양도는 전 국토의 산지를 대상으로 제작된 자료로써 국내처럼 국가 단위의 산림입지토양도를 제작한 사례는 세계적으로 드문 경우일 만큼 해당 자료는 높은 공간 해상도를 가지고 있다(권민영 등, 2021). 산림입지토양도는 1:5,000 비율로 17개의 속성정보(도엽번호, 지역 X 좌표, 지역 Y 좌표, 모암대, 모암중, 입지 표고, 입지 경사도, 8방위각도, 기후대, 지형구분, 사면형태, 경사형. 토심, 토성, 토양형, 지형지물 등)를 담아 GIS 데이터로 제공된다(정진현 등, 2011). 해당 데이터는 폴리곤 형태의 벡터 데이터로 구축되었으며 시도 및 시군구별 통계를 내기 위해 새로운 속성정보를 추가했다. 1:5,000 산림입지토양도는 토양을 8개의 토양군, 11개의 토양아군, 28개의 토양형의 3단계로 구분하는 자연적 계통 분류 방식을 채택하며 고차에서 저차 카테고리로의 하강식 분류방식을 사용한다. 국내에서 사용하는 산림토양 분류체계는 USDA의 Soil Taxonomy 또는 세계토양학회의 WRB(World Reference Base for Soil Resources) 분류(IUSS Working Group WRB, 2022)와는 다른 분류체계를 가지고 있다. 앞서 언급한 바와 같이 현재 국내에는 공공이 접근할 수 있는 토양유형별 계수값이 제공되고 있지 않기 때문에 잠재력 분석을 위해서 독일 튀넨연구소(Thünen)에서 발간한 NFSI(National Forest Soil Inventory)보고서의 탄소흡수 계수 값을 활용했다(Güneberg et al., 2014). 탄소흡수계수의 보다 정확한 적용을 위하여, 가장 먼저 국립농업과학원의 자체 분류체계 조사결과를 참고하고 국내 토양 전문가와 국립농업과학원의 검증 단계를 거쳐 토양형 그룹을 튀넨연구소의 분류에 따라 재분류하였다(표 1). 재분류 과정을 통해 미숙토양, 갈색 산림토양, 암적색 산림토양, 침식토양, 적황색 산림토양, 화산회 산림토양, 회갈색 산림토양, 암쇄 토양에 대한 계수가 결정되었다.
표 1.
국내 산림토양 계수 매칭 결과
2) 연안 지역의 갯벌 자료 수집과 면적 산정 방법
연안 지역의 갯벌 면적 산정 작업은 2018년 해양수산부에서 진행한 ‘2018 전국갯벌면적조사’를 활용하여 분석을 진행하였다(해양수산부, 2019). 조사기준에 따르면 조사 대상은 약최고고조면(Approximately Highest High Water; AHHW)과 약최저저조면(Approximately Lowest Low Water; ALLW) 사이의 갯벌로 규정되었고. 약최고고조면과 약최저저조면은 국립해양조사원에서 수로측량을 통해 결정되었다. GIS 자료의 경우 연안통합관리(Integrated Coastal Management, ICM) 좌표계를 기준으로 제작되었다. 따라서 본 연구에서도 연안통합관리 좌표계를 기준으로 면적을 새롭게 산정하여 이산화탄소흡수량 분석을 수행하였다.
면적 산정 과정에서 데이터의 정밀성을 높이고자 몇 가지 추가 작업을 수행하였다. 먼저 ‘2018 갯벌면적 조사’ 보고서에서는 0.1km² 미만인 객체의 면적을 0으로 입력하고 통계 계산에 포함하지 않았다. 하지만 0.1km²를 ha(헥타르)로 환산했을 경우 10ha에 해당하기 때문에 본 보고서는 이에 따른 갯벌 면적의 과소 추정을 방지하기 위하여 전국의 갯벌 면적을 1m² 단위로 계산하여 ha로 재변환하는 과정을 거쳤다. 또한 데이터 구축과정에서 오류가 발생한 지역을 제외하였다. 자료구축 과정에서 전라남도 완도군 노화읍에 있는 노화도가 DB 구축과정에서 속성정보가 빠진 것을 확인하였다. 이에 정밀수로조사 성과와 노화도 갯벌의 데이터 누락 현황을 고려하여 총 5.94km²에 해당하는 면적을 분석에서 제외하였다. 마지막으로 ‘2018 전국갯벌면적조사’ 보고서에 표기된 이북 지역을 제외했다. 이북 지역은 북방한계선을 기준으로 제거하였고, 북방한계선의 경우 정확한 경계가 일반에 제공되고 있지 않기 때문에 Google 지도에서 제공하는 한국의 북방한계선을 활용하였다.
이러한 수정 및 보완 과정을 거쳐 산정된 면적을 활용하여 연안 지역 갯벌에 대한 이산화탄소흡수량을 산정하였다. 이산화탄소흡수량 계수 값은 가장 최근 군산대학교에서 수행한 ‘전국 갯벌 이산화탄소흡수량’ 연구 결과를 사용하였다(Lee et al., 2021). 해당 연구는 원격탐사 기술 및 장기적인 현장조사를 통해 서해와 남해의 연간 축적률 및 탄소흡수량을 산정하였다(표 2). 연안 지역 갯벌의 이산화탄소흡수량 계수는 최소 0.306에서 최대 1.864까지 다양한 범위로 결정되었다.
표 2.
연안 지역 갯벌 이산화탄소흡수량 계수(Lee et al,. 2021)
| 해역 | 지역 | 이산화탄소흡수량 계수 (t CO2/ha/yr) |
| 서해 | 인천 | 1.701 |
| 경기 | 1.864 | |
| 충남 | 0.508 | |
| 전북 | 0.306 | |
| 전남 | 0.486 | |
| 남해 | 전남 | 0.809 |
| 경남 | 1.104 | |
| 부산 | 0.533 |
IV. 결과 및 고찰
1. 산림토양 탄소흡수량 분석
1) 토양 유형에 따른 시도별 면적 현황
토양 유형에 따른 시도별 면적을 시각화하기 위하여 탄소공간지도를 제작하였으며(그림 3), 이중 갈색 산림토양의 시도별 면적분포(그림3 (A))를 살펴보면, 갈색 산림토양은 습윤한 온대 및 난대기후에 분포하는 토양 유형으로 전 국토에 가장 많은 4,520,187.24ha를 차지하고 있다.
이는 전국 산림토양 면적에 80%을 차지하는 국내의 대표 토양형이다. 주요 분포지역으로는 강원도가 878,853.62ha로 가장 넓으며 충청남도가 도중에서 가장 적은 345,251.40ha를 차지한다. 제주도의 경우 화산분출로 인해 형성된 화산섬으로 갈색 산림토양이 분포하지 않는 것을 확인할 수 있다. 그림3 (B)는 적황색 산림토양의 시도별 면적분포를 나타낸다. 적황색 산림토양은 홍적지대에 주로 생성된 토양으로 물리적 성질이 불리한 산성토양이다. 주로 화성암 및 변성암을 모재로 해안가 인근 지역에 나타나기 때문에 전체적인 면적이 상대적으로 적으며 국내의 경우 서해안 및 야산지와 남해 일부 해안가 지역에 나타난다. 실제 지도를 보면 서해를 포함하고 있는 충청남도에 1,704.97ha, 경기도에 618.30ha 전라북도에 607.47ha 전라남도에 166.42ha가 분포함을 확인할 수 있다. 그림3 (C)는 암적색산림토양의 시도별 면적분포를 나타낸다. 암적색산림토양은 전 산림토양 면적 중 11%의 면적을 차지한다. 주로 퇴적암지대의 응회암 및 석회암 지대에 분포하며 모재에 가까워질수록 적색이 강하게 나타난다. 석회암 지대가 주로 발달한 중부지방을 기준으로 뚜렷한 분포를 나타내며 해당 지역이 속해있는 강원도에 250,206.47ha, 경상북도에 228,725.35ha, 충청북도에 54,142.18ha, 경상남도에 43,475.67ha 순으로 넓은 면적을 차지하고 있다.
그림 4는 회갈색산림토양(A), 회갈색산림토양(B), 침식토양(C)의 시도별 면적분포를 나타낸다. 회갈색산림토양은 전 산림토양 면적 중 약 7%의 면적을 차지한다. 주로 퇴적암지대의 나암, 사암, 셰일 등의 모암으로부터 생성된 토양으로 미사함량이 높아 투수가 불량한 특성이 있다. 경상북도에 195,902.51ha, 전라남도에 78,170.55ha, 전라북도에 37,952.54ha, 경상남도에 35,665.83ha 순으로 많은 면적을 차지하고 있으며 대부분 남해 일대를 기준으로 분포하고 있다. 화산회산림토양은 전 산림토양 면적 중 약 1%의 면적을 차지한다. 화산활동으로 생성된 토양으로 제주도 및 울릉도와 연천지역 등에 분포하고 있으며 물리적 성질 중 가장 비중이 작으며 유기물이 풍부한 특성을 가진다. 제주도가 61,630.04ha로 가장 넓은 면적을 차지하고 있으며 울릉도와 독도가 속해있는 경상북도에 5,600.95ha, 연천 일대를 포함하고 있는 강원도에 47.49ha가 분포하고 있다. 침식토양은 전 산림토양 면적 중 약 1%의 면적을 차지한다. 주로 산정의 능선과 산복경사면에 분포하며 층위가 발달하였으나 침식으로 인해 토층이 일부 유실된 특성을 가진다. 경상북도가 23,787.15ha로 가장 넓은 면적을 차지하고 있으며 경기도 2,591.82ha, 경상남도 7,105.27ha, 서울특별시 5,909.48ha 순서로 많은 면적을 차지하고 있다.
그림 5는 미숙토양(A)와 암쇄토양(B)의 시도별 면적분포를 나타낸다. 미숙토양은 전 산림토양 면적 중 약 0.06%의 면적을 차지한다. 미숙토양은 주로 산복사면 및 계곡저지 등에 분포하는 토양으로 층위의 분화가 완전하지 않거나 붕적되어 쌓여있는 토양으로 전 국토에 소량 분포하고 있다. 충청남도 해안지역에 1,490.91ha가 분포하며 강원도 443.11ha, 경상북도 367.16ha, 경상남도 348.62ha의 면적 순서를 갖는다. 암쇄토양은 전 산림토양 면적 중 약 0.7%의 면적을 차지한다. 산정 및 산복사면에 분포하는 토양으로 B층이 없었으며 토심이 얕아 암반 노출이 많은 것이 특징이다. 암석지 비율이 전국적으로 가장 높은 전라북도에 4,391.49ha로 암쇄토양의 분포가 가장 많다. 순서대로 제주특별자치도에 3,964.87ha, 강원도에 1,811.73ha, 충청북도에 1,558.86ha로 순서대로 많은 면적을 차지하고 있다.
그림 6은 산림입지 토양도의 유형별 토양 면적 비율을 보여준다. 갈색산림토는 전 국토의 산림토양 면적 중 약 80%의 면적을 차지하는 국내에 가장 넓게 분포하는 토양형이다. 뒤를 이어 암적색산림토양이 11%의 면적을 차지하고 있으며 회갈색산림토양은 7%의 면적을 차지하고 있다. 나머지 토양 유형들은 1% 미만으로 분포하고 있다.
2) 시군구별 연간 탄소흡수량 분포 현황 및 분석
그림 7은 시군구별 산림토양 면적(A) 및 연간 탄소흡수량(B)을 보여준다. 산림토양은 우리나라의 대표 산맥인 태백산맥을 중심으로 높은 산림토양 면적을 나타내고 있다. 특히 태백산맥뿐만 아니라 소백산맥을 중심으로 높은 산림토양 면적을 확인할 수 있다. 반면 (B)의 연간 탄소흡수량을 보면 면적과는 상이한 모습을 보여준다. 탄소흡수량 계수가 음수인 암적색 산림토양 및 침식토양, 회갈색산림토양이 주로 분포하는 경상북도와 경상남도 일대는 오히려 연간 탄소흡수량이 감소했으며 일부 지역은 오히려 탄소배출량이 증가한 곳도 있었다. 산림토양의 특성상 산림과 비교해 연간 탄소흡수량이 적거나 특정 토양형의 경우 반대로 탄소를 배출하는 것으로 분석되었다.
분석 결과를 토대로 토양유형별 시도별 연간 탄소흡수량을 살펴보며(표 3), 각각 연간 탄소흡수량 계수가 0.47(t C/ha/yr)과 0.11(t C/ha/yr)인 갈색과 적황색 산림토양 모두 토양 면적에 비례하여 탄소흡수량이 증가하였다. 적황색 산림토양의 경우 강원도와 경상북도 일대를 기준으로 높은 수치의 탄소흡수량을 보였으며 적황색 산림토양의 경우 충청남도 및 서해안 일대를 기준으로 높은 수치의 탄소흡수량을 보였다. 암적색산림토양과 회갈색산림토양의 연간 탄소흡수량 계수는 각각 -0.17(t C/ha/yr)과 -0.26(t C/ha/yr)으로 두 토양형의 탄소흡수량은 면적과 반비례하여 감소하였다. 암적색산림토양의 경우 분포지역이 넓은 중부지방 및 강원도 일대를 기준으로 많은 양의 탄소배출을 확인할 수 있었다. 회갈색산림토양 또한 탄소흡수량과 면적이 반비례하고 계수 값이 암적색산림토양보다 더 낮아 면적 증가량과 비교해 탄소배출량이 암적색산림토양보다 높은 것으로 추정되었다. 특히, 분포지역이 넓은 경상북도 및 남부지방 일대를 중심으로 탄소배출량이 많은 것으로 분석되었다. 화산회 산림토양의 탄소흡수량 계수는 0.11(t C/ha/yr)이며 침식토양의 탄소흡수량 계수는 -0.17(t C/ ha/yr)이다. 화산회 산림토양의 경우 제주도와 울릉도 및 연천 일대 지역에 분포하는 특수 지역이기 때문에 해당 지역이 속한 지역의 탄소흡수량이 높은 것을 확인할 수 있었다. 반대로 침식토양의 경우 음수의 연간 탄소흡수량 계수로 인해 침식토양이 주로 분포하는 경상북도 및 경상남도 지역의 높은 탄소배출량을 확인할 수 있었다. 미숙 토양의 탄소흡수량 계수는 0.14(t C/ha/yr)이며 암쇄 토양의 탄소흡수량 계수는 0.40(t C/ha/yr)이다. 두 계수 모두 면적 증가에 따라 탄소흡수량이 증대된다. 미숙 토양의 경우 충청남도 해안에 주로 분포하는 지역적 특성으로 인해 탄소흡수량 역시 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 암쇄 토양의 경우 전 지역에 골고루 분포하지만, 전라북도 암석지에 주로 나타나는 특성으로 인해 높은 탄소흡수량을 확인할 수 있었다. 결론적으로 우리나라 산림토양의 총 이산화탄소흡수량은 1,929,388.12(t C/yr)으로 추정되었다.
표 3.
시도별 연간 탄소흡수량
2. 연안 지역 갯벌 이산화탄소흡수량 분석
1) 연안 갯벌의 이산화탄소흡수량 산정
그림 8의 (A)를 보면, 갯벌은 인천광역시 일대와 충청남도, 전라남도 서해 지역에 넓게 분포함을 확인할 수 있었다. 특히, 인천광역시 옹진군, 강화군 그리고 중구, 서구, 동구, 연수구를 포함하는 지역에서 넓은 분포를 보인다. 충청남도의 경우 태안군 서산시 등에 주로 분포하는 것을 확인할 수 있었다. 전라남도의 경우 서해 일대의 신안군, 무안군, 영광군 등에 널리 분포하고 있다. 전라남도 남해안 일대에는 고흥군과 해남군 등에 분포하고 있다. (B)를 살펴보면 인천광역시의 옹진군과 강화군이 이산화탄소흡수량이 가장 높은 지역에 속하며 이는 인천광역시의 높은 이산화탄소흡수량 계수에서 기인한다. 전라남도 서해 신안군의 경우 넓은 갯벌 면적을 가지고 있으나 이산화탄소흡수량 계수가 낮아 상대적으로 낮은 이산화탄소흡수량을 보였다.
갯벌의 이산화탄소흡수량 상위 10개 지역을 살펴보며(그림 9). 이산화탄소흡수량은 갯벌 면적과도 비례하지만, 이산화탄소흡수량 계수와 큰 상관관계를 가진다. 따라서 계수가 높으면서 면적이 넓은 옹진군, 강화군, 인천광역시의 이산화탄소흡수량이 많은 것으로 추정되었다. 반면 면적이 넓음에도 신안군과 완도군의 경우 이산화탄소흡수량 계수가 낮아 상대적으로 낮은 이산화탄소흡수량을 보였다.
2) 권역별 이산화탄소흡수량 분석 결과
그림 10은 이산화탄소흡수량이 높은 인천광역시(A)와 경기도(B)의 연안 갯벌 지역을 보여준다. 두 지역의 높은 이산화탄소흡수량은 넓은 갯벌의 면적과 높은 이산화탄소흡수량 계수로부터 기인한다. 특히, 섬으로 이루어진 강화군 및 옹진군에서 높은 이산화탄소흡수량을 확인할 수 있다. 서구, 중구, 동구, 연수구를 포함한 인천광역시 중구 외 지역 역시 흡수량이 많았으며 인천광역시는 총 73,425.5ha의 면적과 124,953(t CO2/yr)의 이산화탄소흡수량을 보였다. 갯벌 면적이 적은 김포시는 3,110ha의 면적과 5796.5(t CO2/yr)의 이산화탄소흡수량을 보였다. (B)의 경우 경기도 화성시와 안산시에 많은 이산화탄소흡수량을 확인할 수 있다. 경기도 지역의 경우 약 1.8(t CO2/ha/yr)의 높은 이산화탄소흡수량 계수 값을 가져 갯벌 면적이 작음에도 불구하고 화성시 13,512(t CO2/yr)와 안산시 8,608.5(t CO2/yr)에서 많은 이산화탄소흡수량을 보였다.
그림 11은 충청남도(A)와 전라북도(B) 지역 갯벌에 대한 이산화탄소흡수량을 나타낸 지도이다. 충청남도 태안군, 서산시, 보령시, 서천군 일대에 갯벌 분포를 확인할 수 있다(그림 11(A)). 충청남도 연안은 인천광역시와 전라남도 일대와는 달리 상대적으로 섬의 면적이 작고, 약 0.5(t CO2/ha/yr)의 낮은 이산화탄소흡수량 계수를 갖기 때문에 비교적 적은 이산화탄소흡수량을 보였다. 전라북도는 군산, 부안군, 고창군 일대에서 낮은 이산화탄소흡수량을 보였다(그림 11(B)). 전체 면적은 군산시 2,620ha, 고창군 6,355ha, 부안군 2,294ha로 전라남도의 남해 지역과 비슷한 수준이지만, 약 0.3(t CO2/ha/yr)의 낮은 이산화탄소흡수량 계수로 인해 전체 이산화탄소흡수량은 다른 지역에 비해 낮은 수치를 보였다.
그림 12는 전라남도(A)와 경상남도(B) 갯벌의 이산화탄소흡수량을 나타낸다. 전라남도는 연안을 따라 서해안과 남해안 일대에 뚜렷한 갯벌 분포를 보인다(그림 12(A)). 특히, 서해안의 신안군은 34,679ha에 달하는 넓은 갯벌의 분포와 4,596.3(t CO2/yr)의 이산화탄소흡수량을 확인할 수 있었다. 무안군과 영광군 역시 각각 15,176ha와 14,828ha에 달하는 넓은 면적을 가지고 있었다. 남해안의 고흥군과 해남군은 각각 8,622ha와 7,097ha로 무안군, 영광군과 비교하여 상대적으로 적게 갯벌이 분포하였다. 하지만 이산화탄소흡수량 계수에서 서해안의 경우 약 0.48(t CO2/ha/yr), 남해안의 경우 약 0.8(t CO2/ha/yr)로 약 2배에 가까운 차이를 보였다. 이로 인해 무안군은 2,011.5(t CO2/yr), 영광군 1,965.4(t CO2/yr), 고흥군 6,973.1(t CO2/yr) 해남군 4,128.6(t CO2/yr)의 이산화탄소흡수량을 보였다. 경상남도의 경우 고성군 일대가 유일하게 갯벌 면적이 1,000ha를 넘겼으며 대부분 지역에서 1,000ha 미만의 분포를 보였다. 이산화탄소흡수량은 조차가 큰 서해안 일대에서 거리가 멀어질수록 격차가 크게 벌어짐을 확인할 수 있었다.
시도별 갯벌의 면적 비율과 이산화탄소흡수량을 살펴보면(그림 13), 전라남도 연안 지역에 있는 갯벌의 면적이 가장 높지만(그림 13(A)), 이산화탄소흡수량을 보면 인천광역시가 가장 높고 다음 순서로 나타났다(그림 13(B)). 이는 전라남도의 이산화탄소흡수량 계수가 인천광역시보다 낮기 때문이다. 전라남도의 남해는 이산화탄소흡수량이 약 0.8(t/ha/yr)로 인천광역시와 경기도의 절반 정도 되지만, 가장 많은 갯벌을 가진 신안의 경우 전남 서해에 속해 약 0.48(t/ha/yr)의 이산화탄소흡수량 계수를 가져 결과적으로 전체 이산화탄소흡수량이 더 낮게 산정됐다. 경기 충남 전북 등의 지역은 면적과 비슷한 양의 이산화탄소흡수량 비율을 보였다.
즉 지자체별 갯벌의 면적을 조사한 결과 전라남도, 인천광역시, 충청남도 순으로 넓은 면적을 차지했으나 갯벌의 이산화탄소흡수량을 분석한 결과 인천광역시, 전라남도, 충청남도 순으로 높은 이산화탄소흡수량이 추정되었다. 전라남도의 경우 인천광역시에 비해 넓은 갯벌 면적을 가지지만 낮은 탄소흡수량을 보였다. 그 이유는 지역별로 갯벌의 연간 침적률이 다르기 때문이다. 먼저 인천광역시는 0.69cm인데 반해 전라남도는 이의 절반에 가까운 0.38cm의 침적 깊이를 가진다. 결론적으로 우리나라 갯벌의 총 이산화탄소흡수량은 224,723.6(t CO2/yr)으로 추정되었다.
V. 결 론
산림토양과 해양생태계는 인간 활동의 영향으로 오랜 기간 오염되어왔으며 그 면적 또한 급격히 감소해왔다. 최근 들어 다양한 생태계 서비스를 제공하는 산림토양과 해양생태계 갯벌의 중요성이 점차 강조되면서 탄소흡수 및 저장량에 관한 관심도 증가하게 되었다. 실제로 토지피복의 변화에 따라 최대 30%의 토양 탄소 배출이 이루어졌으며, 산림에서 경작지로 토지이용이 변하는 경우 최대 42%까지도 토양 탄소가 손실될 우려가 있다. 기본적으로 산림토양은 산림 개발을 통해 대기로 방출될 수 있는 많은 양의 탄소를 저장하며 해양생태계의 경우 지속적인 이산화탄소 축적을 통해 매년 탄소를 흡수하는 거대한 탄소 저장고 역할을 한다. 따라서 산림토양과 해양생태계 환경을 지속해서 보전하는 것은 매우 중요하다 (Guo and Gifford, 2002). 산림토양과 해양생태계 갯벌의 탄소흡수량에 대한 중요성과 인식은 다양한 연구를 통해 확인할 수 있지만, 산림의 지상부 바이오매스에 대한 탄소흡수량 산정에 관한 연구와 비교해 보면 매우 미미한 수준의 연구가 진행되고 있다. 또한 산림토양의 유형별 계수 값 및 해양생태계의 복잡한 요인들로 인해 탄소흡수량을 예측하는 데 많은 어려움이 있다.
따라서 본 연구는 국내외 연구를 통해 산정한 산림토양과 해양생태계의 탄소흡수량 계수를 활용하여 전국단위의 시군구별 산림토양 및 해양생태계의 탄소흡수량을 분석했다. 산림토양의 탄소흡수량 계수 선정과정에서는 국내에서 자체적으로 사용하고 있는 산림토양 분류체계로 인해 국내외 연구 결과를 직접 적용할 수 없었다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 인식하여 토양 전문가의 의견과 국립농업과학원 내부 토양 분류체계를 종합하고 해외 국책 연구기관에서 실시한 연구 결과를 활용하여 산림토양에 대한 연간 탄소흡수량 산정분석을 수행했다. 이를 통해 본 연구에서 파악한 국내 산림토양의 면적과 탄소흡수량은 시군구별 면적으로 산정하면 5,655,184.06ha, 탄소흡수량은 1,929,388.12(t C/yr)로 추정되었다. 해양생태계의 갯벌 탄소흡수량에 대한 분석을 위한 이산화탄소흡수량 계수는 군산대에서 조사한 연안 지역별 이산화탄소흡수량 계수를 활용하였다. 그 결과 갯벌의 면적은 전라남도, 인천광역시, 충청남도 순으로 전라남도가 가장 넓었으며, 갯벌의 탄소흡수량은 인천광역시, 전라남도, 충청남도 순으로 인천광역시가 가장 많은 것으로 나타났다. 전라남도가 인천광역시에 비해 넓은 갯벌 면적에도 불구하고 이산화탄소흡수량 계수가 낮아 상대적으로 적은 탄소흡수량 추정 결과를 보였다. 이처럼 전라남도의 낮은 계수는 갯벌의 연간 침적률이 인천광역시는 0.69cm인데 반해 전라남도는 이의 절반에 가까운 0.38cm이기 때문이다. 결론적으로 우리나라 갯벌에서의 전체 이산화탄소흡수량은 224,723.6t(CO2/yr)로 추정되었다.
본 연구의 결과는 아직 산정체계가 정립되지 않은 산림토양과 갯벌에 대한 탄소흡수량 시범 분석을 통해, 우리나라 온실가스 인벤토리 산정체계 개선 방향과 탄소중립 실현에 두 생태계의 잠재적 역할을 보여주었으며, 앞으로의 탄소중립 관련 정책 결정과 관련 연구에 매우 중요한 참고 자료를 제공할 것이다. 그러나, 기존 연구 결과와 모니터링 자료 등의 부족으로 여러 가지 한계점을 가지며, 이러한 한계는 다음과 같이 요약해볼 수 있다. 가장 먼저 튀넨 연구소에서 수행한 NFSI는 독일의 기후대와 토양환경에 부합하는 결과물로서 국내의 산림토양환경과는 다른 환경을 갖는다. 국내의 경우 산림지 대부분이 경사지에 형성되어 있어 유기물 축적이 어렵다는 점, 하계 강수 집중으로 인해 유기물 용탈 및 세탈이 활발하다는 점 등을 추가로 고려해야 할 필요성이 있다. 이와 더불어 산림토양의 탄소흡수량보다는 산림지 및 산림토양 이용변화에 따른 탄소 손실의 중요성을 반영해야 한다. 해양생태계의 경우 갯벌의 연간 축적률을 GIS 자료로 제공하고 있지 않다. 또한 해양 및 연안 환경에는 비식생 갯벌뿐만 아니라 패류, 잘피류, 염생식물 등 다양한 탄소흡수원이 분포한다. 국내의 해양 및 연안 환경이 지닌 잠재적 탄소흡수 능력을 더욱 정확하게 파악하기 위해서는 다양한 탄소흡수원에 관한 추가적인 연구가 필요하다.
결론적으로 본 연구는 국내에서는 초기 단계에 있는 전국단위의 산림토양 및 갯벌생태계의 지역별 탄소흡수량을 산정하여 탄소중립에 대한 잠재력을 분석하였으며 이러한 결과를 통해 탄소중립 실현과 유관 정책 결정에 귀중한 참고 자료로 활용되기를 바란다.
