토양호흡 및 환경 자동측정 시스템 개발

생태계 탄소배출량 파악해 생태계 및 기후변화예측

2011.11.09 00:00 편집자 객원기자

국립환경과학원과 건국대학교(이재석 교수) 연구팀은 자연생태계 속에서 토양의 이산화탄소 배출량을 측정하는 ‘토양호흡 및 토양환경 연속 자동측정 시스템’을 개발했으며 향후 기후변화에 따른 탄소흐름의 변화를 파악하는 데 활용될 것이라고 8일 밝혔다.

최근 이산화탄소 배출과 관련하여 국제사회의 관심이 높아지고 있는 가운데 이번의 연구성과는 초미의 관심사가 될 것으로 보인다.

탄소는 무엇일까? 탄소는 생태계와 기후변화에 어떠한 영향을 주는 것일까? 탄소는 대기뿐만 아니라 토양에도, 물 속에도 존재한다. 이들 탄소는 자연생태계 속에서 순환을 거듭하게 되는데 녹색식물에 의한 탄소의 순환이 대표적인 예가 될 수 있다.
 
녹색식물은 뿌리로부터 흡수한 물과 대기 중의 이산화탄소를 잎의 기공으로부터 흡수하여 이를 재료로 포도당과 전분을 만들고 동물은 이를 소화, 흡수시켜 에너지원으로 사용한다. 그리고 죽은 후 동물은 미생물에 의해 분해되어 땅 속의 양분이 되거나 화석연료가 된다. 일부는 대기 중의 이산화탄소로 다시 되돌아가는데 이러한 과정이 바로 탄소의 순환이라 할 수 있다.

탄소의 순환은 이 뿐만 아니라 자연 상태 그대로에서 자연스럽게 순환을 거듭하게 되며 동,식물의 생태계와 기후변화에 지대한 영향을 미치게 된다. 그래서 이번 연구팀의 탄소측정시스템의 개발은 그 의미가 크다고 할 수 있다.

▲ 토양호흡 연속 자동측정시스템의 측정 체임버 ⓒ환경부

▲ 측정제어장치 ⓒ환경부


연구팀에서 개발한 측정시스템은 토양에서 배출되는 탄소를 실시간으로 측정하기 위하여 자동으로 개폐되는 체임버를 이용함으로써 장마와 같은 기상조건과 상관없이 다양한 자연생태계 내에서 연중 측정이 가능하게 한 측정 시스템이다.

토양 속에 저장되어 있는 탄소 양은 대기나 식물에 저장되어 있는 탄소의 양보다 4~5배 더 많이 저장되어 있다고 한다. 또한 토양 내 식물 뿌리와 토양미생물에 의해 대기 중으로 이산화탄소를 방출하는 토양호흡을 일으켜 앞서 언급한 탄소의 순환과정을 이루고 있다.

최근에는 지구온난화로 툰드라 동토가 해빙되면서 막대한 양의 토양 탄소가 대기 중으로 배출될 것이라는 우려 속에 온난화로 인한 토양호흡량 증가와 관련된 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.

반면, 우리나라는 관련 연구 자료의 부족으로 국가보고서 작성 시 국내 여건을 제대로 반영하지 못한다는 한계가 있었다.

개발된 시스템은 2010년부터 경기도 광주에 위치한 태화산 서울대학교 학술림에 시범적으로 설치되어 운영되고 있으며 성공적으로 토양탄소 배출량이 모니터링 되고 있다.

▲ 토양호흡 연속 자동측정시스템의 모식도(Ch1-Ch6 : 측정 체임버, SV : 선택밸브, AP : 공기펌프, AF : 공기필터, MF : 유량계, PPD : 제습기, IRGA : 가스분석기) ⓒ환경부


국립환경과학원은 이 측정시스템을 활용하여 국내의 연구자들이 산림, 습지, 초지 등 다양한 생태계에서 토양호흡 측정시 활용할 수 있도록 관련 정보는 제공할 계획이며 이를 통해 우리나라 생태계의 탄소배출량을 산정하는 모델에 실측값을 제공하여 신뢰성 있는 배출총량을 산출할 계획이다.

이번 탄소측정시스템은 한반도의 생태가 기후변화에 어떻게 반응하는지 예측하여 향후 이를 위한 대책을 수립하는 데 기초 자료로써 활용될 전망이어서 귀추가 주목된다.

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