환경학및환경공학과 유가영 교수 연구팀이 지속 가능한 도시 생태계를 위한 연구 성과를 발표했다. 유 교수 연구팀은 ‘도시 생태계 탄소저장능력 향상을 위한 탄소저장량 평가 기술 및 토양-식생 결합 모듈화 공법 개발’을 주제로 연구했다.

환경학및환경공학과 유가영 교수, 관련 연구 성과 발표
탄소저장량 평가 기술과 토양-식생 결합 모듈화 공법 개발

환경학및환경공학과 유가영 교수 연구팀이 지속 가능한 도시 생태계를 위한 연구 성과를 발표했다. 이 연구는 한국환경기술원의 도시생태 건강성 증진 기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 유 교수는 ‘도시 생태계 탄소저장능력 향상을 위한 탄소저장량 평가 기술 및 토양-식생 결합 모듈화 공법 개발’을 주제로 연구를 수행했다. 해당 성과는 최근 코엑스에서 개최된 ‘도시생태계 건강성 증진 기술개발사업 시민토론회’를 통해 일반 대중에게 공개했고, 이후 12월 초에는 한국기후변화학회의 기획 세션에서 기술적인 부분도 공개했다.

유가영 교수 연구팀은 연구 결과를 ‘도시생태계 건강성 증진 기술개발사업 시민토론회’와 한국기후변화학회의 기획 세션 등을 통해 일반 대중과 학계에 공개했다. 사진은 시민토론회에서 발표 중인 유 교수의 모습

위성 자료, 딥러닝 등 다양한 기술 활용해 도시 생태계의 탄소저장량과 흡수량 산정
연구팀은 도시 녹지의 탄소 현황 평가 기술로 ‘통합 탄소 시뮬레이터(Integrated Carbon Simulator, ICSL)’를 개발했다. 위성자료, 딥러닝, 기계학습 기술을 다양하게 활용해 도시 생태계의 탄소 저장량과 흡수량을 산정하는 기술이다. 이 기술은 기존의 탄소 현황 파악 기술에 비해 거의 실시간으로 고해상도 탄소 현황을 제공할 수 있는 점이 장점이다. 또한 해당 지역의 탄소 저장능력을 증진하기 위해 모듈화 공법인 ‘도시 토양 탄소-플래닛 모듈(Module for Carbon-Planet in Urban Soil(MC-PLUS)’을 개발했다. 이는 도시 녹지에서 단위 면적당 탄소를 가장 효율적으로 증진하는 기술이다.

이 시스템에서 탄소 저장량과 흡수량은 각각 30x30(m)의 고해상도 지도로 표출된다. 저장량은 1년, 흡수량은 1일 단위로 확인할 수 있다. 유가영 교수는 이 시스템의 적용성과 활용성을 높이기 위해 ㈜나라스페이스테크놀로지와 공동 연구로 개발 작업을 수행했다. 또한 누구나 탄소 저장량과 흡수량을 확인할 수 있도록 개방된 시스템(http://icsl.naraspace.com)에 데이터를 공개했다.

연구팀은 탄소 현황을 평가하는 도구로 ‘탄소 격리 잠재력 지수(Carbon Sequestration Potential Index, CSPI)’를 개발했다. 식물이 이산화탄소를 흡수해 식생과 토양에 탄소가 저장되는데, 이 탄소는 수십 년에서 수백 년 동안 저장된 상태로 유지된다. 이를 탄소의 격리라고 한다. 연구팀은 탄소 저장량과 흡수량 그리고 토양 특성 자료를 이용해 도시 생태계 내 탄소 격리 잠재력을 평가할 수 있도록 CSPI를 개발했다.

CSPI는 탄소흡수가 매우 불량한 지역을 판단할 수 있는 지수이다. 이는 녹지관리의 우선순위를 정하는 데 큰 도움을 줄 것으로 기대된다. CSPI의 분포도는 ICSL 시스템에서 함께 표출되는데, 녹지 탄소 관리가 요구되는 지역을 확인해 이를 정책 결정에 활용할 수 있다.

유가영 교수 연구팀이 발표한 ‘통합 탄소 시뮬레이터(Integrated Carbon Simulator, ICSL)’와 ‘도시 토양 탄소-플래닛 모듈(Module for Carbon-Planet in Urban Soil, MC-PLUS)’의 활용 방안 모식도

탄소 관리 방안 MC-PLUS 지상·하부 토양관리 포함, 녹지관리 패키지
실질적인 탄소 관리 방안인 MC-PLUS는 지상부의 식생 관리, 지하부의 토양관리를 포함하는 녹지관리 패키지이다. 녹지의 단위 면적당 탄소저장 및 흡수량을 최대한 끌어올리는 모든 방안을 포함했다. 탄소흡수율이 높은 교목 수종으로의 교체뿐만 아니라, 관목을 교목과 함께 심는 다층식재, 토양에 탄소저장을 증진하기 위한 바이오차(Biochar) 투입 등이 그 방안이다.

바이오차는 바이오매스(Biomass)와 숯(Charcoal)의 합성어로 버려진 폐자원을 산소가 없는 환경에서 열분해해 만드는 고탄소 물질이다. 분해율이 낮아 토양에 투입하면 토양 내 미생물에 의해 분해되지 않고, 장기적으로 탄소를 저장할 수 있다. 현재 ‘농업, 농촌 자발적 온실가스 감축사업’의 온실가스 감축 기술로 인증돼 활발히 이용되고 있다. 연구팀은 바이오차를 생분해성 망에 토양 대비 질량비 4%로 투입하는 기술인 ‘토양 충전기(Soil Charger)’를 요소기술로 활용했는데, 운송과 시공의 편의성 및 바이오차 손실 방지에 기여한다.

MC-PLUS는 가로수, 공원 등 도시 녹지 유형에 따라 공법을 달리한다. MC-PLUS 1개를 이용해 향상되는 탄소의 양은 ICSL 시스템에서 자동 계산된다. 식재 예정인 수종, 하층식생 유무, 바이오차 투입 여부, 시공 예정 면적 등을 고려한 다양한 실험과 조사로 검증된 값으로 시뮬레이션도 할 수 있다. MC-PLUS와 시공 방법은 특허로도 등록됐다. 연구팀은 조경 시공, 설계, 유지관리 전문 기업인 ㈜장원조경과 MC-PLUS 개발을 공동으로 진행했는데, 향후에도 기술의 고도화를 위해 협력할 계획이다. 이 기술은 대표적으로 수원시에 적용됐는데, 이 성과에 따라 다양한 지자체에의 적용도 가능할 것이다.

유가영 교수는 “앞으로 지자체의 탄소중립에 대한 요구가 높아지면, 배출 저감뿐 아니라 흡수증진을 위한 실질적 기술이 필요하게 될 것이다. 이번 연구에서 개발된 ICSL과 MC-PLUS를 활용한다면, 지자체의 탄소중립 계획 수립에 많은 도움이 될 것으로 기대된다”라고 말했다.

글 정민재 ddubi17@khu.ac.kr
사진 이춘한 choons@khu.ac.kr

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