기후변화 대응을 위한 산림분야 감축활동 및 연구동향 미국의 사례를 중심으로

2007년 국정 연설에서 부시대통령은 2017년까지 의무적으로 350억 갤런의 운송연료를 재생에너지로 충당하도록 할 것이라고 발표했다. 미국 회계감사원의 2007년 6월 보고서에 따르면 2006년 미국 내 에탄올과 바이오디젤 생산량은 연간 49억 갤런으로 미국 내 전체 에너지수요의 3%로 추산되었으며, 최대로 생산할 경우 옥수수 에탄올은 150~160억 갤런, 바이오디젤은 20억 갤런까지 가능한 것으로 추정되었다(Hasse 2007). 하지만 여전히 운송연료 수요량에 170~180억 갤런이 못 미치는 양이며, 따라서 셀룰로오스 및 다른 원료로부터 부족한 에너지원을 충당해야 한다. 부족한 에너지원은 목재에서 생산되는 셀룰로오스 에탄올로 충당될 수 있다. 1 dry ton의 산림 부산물(폐기물)로 부터 75~85 갤런의 에탄올 연료 추출이 가능하고, 현재 전체 산림 부산물(폐기물) 3억 6800만 dry ton 가운데 30% 정도를 이용한다고 가정할 때, 연간 92~104억 갤런의 에탄올 생산이 가능하다(Perlack et al. 2005). 현재 셀룰로오스 에탄올 생산에 대한 연방 기금 및 벤처 캐피털의 투자가 꾸준히 증가하고 있는 추세인데, 이는 해외 원유 의존도 증가, 온실가스 배출 및 기후 온난화에 대한 위기의식과 함께 옥수수 에탄올 생산량이 2030년이면 150~200억 갤런으로 정점에 도달할 것이라는 전망들이 반영되었기 때문이다. 목재 셀룰로오스 에탄올 생산에 있어서 가장 문제가 되는 것은 생산비 절감을 위한 기술 향상이다. 또 다른 문제점으로는 목질 바이오매스의 수요와 공급을 조절하는 것이다. 목질 바이오매스를 운송연료용 재생에너지 생산에 이용할 경우, 미국 내 식량, 사료, 섬유 시장에 영향을 줄 수 있다. 에너지 전환 효율에 관한 많은 연구에서 셀룰로오스 에탄올 생산에 대해 다루고 있는데, 대부분의 연구에서 4.40~6.61 범위의 에너지 효율을 나타내고 있다(Tyson et al. 1993; Lynd and Wang 2004; Sheehan et al. 2004). 하지만 Pimental 과 Patzek(2005)의 연구에서는 –0.69로 오히려 에너지 효율이 낮은 것으로 보고하였다. 2007년 환경보호국의 운송 및 대기 품질 사무소(The Environmental Protection Agency, Office of Transportation and Air Quality)에서는 석유를 재생연료로 대체했을 경우 전과정 온실가스 배출량의 변화를 분석하였다. 여기에는 동일한 에너지 단위로 혹은 BTU 단위로 연료들을 비교하였다. 예를 들어 가솔린을 셀룰로오스 에탄올로 대체할 경우 전과정 온실가스 배출이 BTU당 90.9% 정도 감축되는 것으로 나타났다. 이 분석에서는 이산화탄소뿐만 아니라 메탄, 이산화질소 등의 온실가스도 포함하였으며, 셀룰로오스 에탄올에 대해서는 포플러, 초본, 옥수수 등을 사용하고 발효 및 가스화 공정을 거쳐 에탄올을 생산하는 것으로 가정하여 배출량을 추정하였다. 임령이 증가함에 따라 산림 내에 있는 총탄소저장량이 어떻게 변화하는지를 보여주고 있다. 여기에는 목제품 이용을 통해 산림으로부터 제거되는 탄소저장량(전 과정 평가를 토대로 함)까지 포함되었다. 그림에서 보는 바와 같이 목제품을 고려하지 않았을 경우 산림에 저장된 탄소량(그림 3-5의 녹색선)은 거의 변화가 없이 일정량을 유지하게 된다. 하지만 목제품에 저장되는 탄소량을 포함하면 시간이 흐름에 따라 총탄소저장량이 완만하게 증가한다. 특히 콘크리트나 철재와 같은 화석연료 집약적인 건축재를 목재로 대체할 경우에는(그림 3-5의 파란선) 총탄소저장량이 크게 증가하는(실제로는 배출이 감소) 효과가 나타난다. 따라서 산림과 목제품(벌채나 제재 과정에서 발생하는 부산물을 바이오에너지로 이용하는 것 까지 포함) 및 대체효과 까지 포함하면, 시간이 지남에 따라 산림탄소정책에 따른 효과가 크게 증가하게 된다(USFS 2005). 산과정에 화석연료가 많이 들어가는 화석연료 집약제품을 목재로 대체함으로써 다양한 방법으로 기후변화에 대응할 수 있다. 지속가능한 경영이 이루어지는 산림은 깨끗한 물과 공기, 야생동식물의 거주지, 휴양공간의 제공을 통해 본연의 생태적 임무를 충실히 수행하면서도, 충분한 양의 나무와 목재를 지속적으로 제공해준다. 따라서 목제품을 이용하여 화석연료 집약제품을 대체하면 화석연료 집약제품의 생산과정에서 발생하는 온실가스 배출을 줄이면서도 산림탄소를 저장하는 효과를 가질 수 있다. 전과정 인벤토리(Life-Cycle Inventory)1) 분석에 따르면, 원목, 판재 등 목재를 이용한 건축재가 철강, 콘크리트, 벽돌, 비닐 등 다른 건축재에 비해 탄소저장량이 높고 온실가스 배출량도 적은 것으로 나타났다. 또한 화석연료 집약적인 건축재에 비해 생산과정에서 발생하는 이산화탄소의 양도 매우 적은 것으로 증명되었다. 목재 대체효과를 통해 대기 중의 이산화탄소를 완전히 제거하는 것을 어렵겠지만, 목제품은 그 수명이 다할 때까지 탄소를 고정할 수 있는 장점이 있다. 애틀랜타에 지어진 주택의 벽재(단열재와 마감재 포함)에 대해서 탄소배출량의 차이를 비교한 결과이다. KD(Kiln-Dried)제재목을 벽재로 사용한 경우와 콘크리트 벽재를 사용한 경우를 비교한 결과, 바닥재와 마찬가지로 콘크리트 벽재를 사용한 경우 온실가스 배출량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 콘크리트를 만드는 과정에서 많은 양의 탄소배출이 이루어지기 때문에, 콘크리트 블록과 치장벽토(stucco), 목재 틀을 벽재로 사용한 경우, KD 합판과 비닐, 제재목 등을 벽재로 이용하는 경우보다 427%나 탄소배출량이 높았다(Lippke and Edmonds 2006). 이처럼 건축자재를 목재로 대체하는 경우 환경적인 효과가 높고 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났으며, 화석연료 및 에너지 집약적 자재를 대체했을 때 그 효과가 매우 큰 것으로 나타났다. 미네아폴리스에 지어진 실험용 주택에서도, KD제 재목을 벽재로 사용한 주택보다 철재와 단열재를 벽재로 사용한 주택에서 온실가스 배출량이 44%나 더 높았다. 다양한 공정과정과 목제품 이용 및 설계, 산림경영활동의 결과를 종합적으로 평가하기 위해서는 목재의 전과정 인벤토리(Life-Cycle Inventory)에 대해서 단계별로 그 환경적 영향을 조사하고 평가하는 것이 필수적으로 요구된다. 또한 탄소배출 감축을 위한 소비와 투자를 유도하기 위해서는, (감축 사업의) 수익과 비용이 시장에 정확히 반영되어야 한다. 대표적인 예로, 스웨덴에서는 건축재로 콘크리트의 사용을 줄이는 것이 온실가스 감축 효과가 있다는 것을 의회에서 공식적으로 승인하고 목재 사용을 장려하기 위한 다양한 정책, 캠페인, 법률 및 규정 등을 발효시킨 바 있다(Sathre 2007). 목제품 이용을 통해 대기 중의 탄소를 영구히 제거하는 것은 어렵겠지만, 탄소를 오랫동안 저장할 수 있고 온실가스 집약제품의 사용을 줄이는 효과를 기대할 수 있다. 산림에서 수확된 원목을 제재목, 가구, 합판, 기타 목제품 생산에 이용함으로써 목제품의 수명기간 동안 탄소를 저장할 수 있다.