논에서 온실가스 배출량을 자동으로 측정하는 기술

2024년 10월부터 덴마크 코펜하겐 대학교 농업환경연구소와 세계습지센터는 타이빈성 동흥구 푸르 엉사 에서 "베트남 벼농사의 온실가스 배출량 모델링, 계산 및 예측을 위한 현장 측정 방법 수립" 프로젝트를 시행할 예정이다.

GS Bo Elberling (trái) thuộc Trung tâm Đất ngập nước toàn cầu kiểm tra hoạt động của các thiết bị đo phát thải trên đồng ruộng. Ảnh: Bảo Thắng. — 세계습지센터의 보 엘버링 교수(왼쪽)가 현장에서 배출 측정 장비의 성능을 점검하고 있다. 사진: *바오 탕*

이 프로젝트는 2년 동안 CO₂, CH₄, N₂O 등의 온실가스가 지표면과 대기 사이에서 교환되는 것을 측정하고 분석하여 농업 활동이 환경에 미치는 영향을 평가하는 것을 목표로 합니다.

연구팀은 벼(봄과 여름 작물)와 겨울 작물(낙엽)을 모두 측정했습니다. 이를 통해 매년 총 온실가스 배출량을 추정할 수 있었습니다. 이를 통해 각 작물과 재배 과정의 모든 단계에서 발생하는 온실가스 배출량을 종합적으로 평가할 수 있었습니다.

베트남에서는 벼 재배로 인한 온실가스 배출량을 측정하는 여러 연구가 진행되었습니다. 그러나 대부분의 연구는 수작업으로 이루어졌거나, 논에서 물을 빼낼 때와 같이 특정 경작 단계에서만 이루어졌습니다.

농업환경 연구소와 세계습지센터 프로젝트는 모든 측정이 실시간으로 자동 수행된다는 점에서 차별화됩니다. 사용자는 언제든지 데이터에 접근하여 각 온실가스의 배출량을 정확히 파악할 수 있습니다.

이 자동화 시스템은 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 첫 번째는 가스 분석 장치가 담긴 용기입니다. 이 용기의 역할은 현장 표면에 위치한 자동 측정실에서 온실가스 데이터를 수집, 분석 및 저장하는 것입니다.

Một cảm biến đo lượng khí thải. Ảnh: Bảo Thắng. — 배출량을 측정하는 센서. 사진: *바오 탕.*

컨테이너에서 수십 미터 떨어진 논에는 자동 가스 측정실(챔버) 6개가 두 줄로 설치되어 있습니다. 한 줄은 논(챔버에 벼가 없는)에서 발생하는 가스 배출량을 측정하고, 다른 줄은 벼가 있는 곳을 측정합니다.

지정된 측정 시간(약 15분 간격)마다 샘플링 챔버가 자동으로 닫혀 펌프가 내부의 모든 가스를 흡입하여 용기 내 분석기로 전달합니다. CO₂, CH₄, N₂O 농도 측정은 완전 자동으로 수행됩니다.

샘플링이 완료되면 챔버가 자동으로 열리고 샘플링은 다음 챔버로 이동합니다.

연구 기간 동안 온실가스 변동을 분석하기 위해 실험 현장에 기상 관측소를 설치했습니다. 이 관측소의 임무는 기온, 습도, 풍속 등을 측정하여 프로젝트 실행 기간 동안 온실가스 배출량과 그 변화(있는 경우)를 종합적으로 분석하고 제공하는 것입니다.

모든 측정 데이터는 데이터로거에 기록 및 저장되어 지속적인 모니터링과 분석이 가능합니다.

Một chamber đang mở nắp. Nó sẽ tự động đóng trong khoảng 15 phút theo lịch cài đặt để xác định lượng khí thải từ đất. Ảnh: Bảo Thắng. — 뚜껑이 열린 챔버. 토양에서 방출되는 가스의 양을 측정하기 위해 설정된 일정에 따라 약 15분 후 자동으로 닫힙니다. 사진: *바오 탕.*

보 엘버링 교수(글로벌 습지 센터)는 이 프로젝트의 결과가 농부들이 작물 수확량, 품질, 관개수, 비료를 최적화하고, 토양 유기물을 유지 및 개선하며, 온실 가스 배출을 줄이는 데 도움이 될 것이라고 말했습니다.

습지(논 포함)는 지구 표면의 작은 부분만을 차지하지만, 온실가스를 흡수하고 방출하는 "핫스팟"입니다. 지난 수백 년 동안 습지는 줄어들거나 농경지로 전환되어 왔으며, 토양에 저장된 탄소 중 일부가 이산화탄소(CO₂)로 방출되었습니다. 이 지역을 다시 침수시키면 이산화탄소 배출량은 감소할 수 있지만, 메탄(CH₄)과 아산화질소(N₂O) 배출량은 증가할 수 있습니다.

세계 습지 센터는 인류의 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 습지(논 포함)의 온실가스 배출 잠재력을 모델링하고 예측하는 새로운 접근 방식을 설계하고자 합니다.

농업환경연구소 소장인 마이 반 찐 부교수에 따르면, 농업 생산으로 인한 온실가스 배출은 전 세계적인 문제로 대두되었습니다. 특히 베트남과 같은 농업 국가에서는 농업 생산이 기후 변화의 영향을 크게 받을 뿐만 아니라, 메탄(CH₄) 배출에 기여하기 때문에 기후 변화에 직접적인 영향을 미칩니다.

Hệ thống thiết bị đo của dự án sẽ ghi nhận kết quả trong vòng 2 năm, từ đó đưa ra những tham vấn để tính toán chính xác hơn lượng phát thải trong canh tác lúa nước. Ảnh: Bảo Thắng. — 이 프로젝트의 측정 시스템은 2년 동안 결과를 기록하여 벼 재배로 인한 배출량을 더욱 정확하게 계산하는 데 필요한 조언을 제공할 것입니다. 사진: *바오 탕.*

쌀 생산은 농업 온실가스 배출량의 약 절반을 차지합니다. 따라서 쌀에서 발생하는 CH₄ 배출량을 측정할 수 있는 기술은 배출량 감축 방안을 제시할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 농업에서 배출되는 세 가지 온실가스, 즉 CO₂, CH₄, N₂O는 생태계에서 탄소와 질소의 생지화학적 순환의 산물이기 때문입니다.

현재까지 베트남은 1994년, 2000년, 2010년, 2013년, 2014년, 2016년, 2018년, 2020년에 6차례의 국가 온실가스 인벤토리를 실시했습니다. 대부분의 온실가스 인벤토리 계산은 국가별 계수(Tier 2 이상)를 사용하지 않고 IPCC Tier 1 배출 계수를 사용합니다.