[기획특집] 농업 자원순환 대전환. 농업 온실가스 주범 메탄가스 어떻게 잡을 수 있을까?

[기획 특집] 농업 자원순환 대전환

1. “대한민국 선순환 경제, 주춧돌 농수산업부터 다져야 한다. 시급한 기후위기 대응 농수산업 정책 이렇게 바뀌어야 한다” 홍문표 농수산식품 유통공사 사장 인터뷰

2.  세계 농수축산 지도가 바뀐다

3.  세계 농수축산업도 바뀐다.

4.  한국의 기후 위기가 몰고온 농수산업 “아주 심각하다”

5.  한국의 NDC 농업정책

6.  농업분야 온실가스 주범 메탄 어떻게 잡을 수 있을까

7.  어떻게 바뀌어야 하나?

메탄(CH4)은 강력한 온실가스다.

이산화탄소보다 온난화 효과가 무려 80배 이상 높다.

7대 온실가스 중에서 가장 많은 비중을 차지하는 것은 이산화탄소다. 덕분에 지구 온난화의 주범인 온실가스 감축을 논할 때 우리는 흔히 “이산화탄소 감축”이라고 한다.

하지만 가장 강력한 파괴력의 소유자는 메탄이다. 분출된 메탄가스의 장점은 그나마 생명이 약 12년 정도로 짧다는 것이다. 또한 가장 강력한 열연료 소재다. 가성비가 높은 가스발전 혹은 LNG 가스발전에서 메탄은 높은 열량으로 효율적 발전의 근간이 된다. 그러나 공기중으로 분출된 메탄은 심각한 유해성이 드러난다. 이에 따라 석탄 화력발전은 많은 매탄가스를 배출, 화석연료[1]중 가장 빠르게 퇴출되는 협약에 이르렀다. 화석연료를 사용할 때 가장 많이 배출되는 것은 이산화탄소이지만 메탄은 더욱 강력한 온실가스이기 때문이다.

메탄에 관한 가장 큰 진전은 2021년 COP26(글래스고우)에서 이뤄졌다. COP26에서 세계 정상들은 「국제메탄서약」에 합의했다. 세계 메탄 배출량을 2030년가지 2020년 대비 30% 감축하기로 했다. 또한 이를 위해 선진국들은 2030년까지, 개발도상국들은 2040년까지 화력발전을 폐지하기로 합의했다. [2] 이뿐만이 아니다. 유엔환경계획(UNEP)은 COP26에 앞서 새로운 메탄관측소의 출범을 알렸다. 국제메탄배출관측기구(International Methan Emission Observatory. IMEO). IMEO는 초기 석탄화력 발전소의 데이터에 집중했지만 이후 메탄의 또 다른 핵심 배출처인 농업부문에서 중요한 데이터를 제공하고 있다.

농업과 관련 가장 많은 관심을 모으는 온실가스 역시 메탄이다. 일반 산업분야 못지않게 농업분야에서 엄청난 메탄이 발생한다.

유엔기후협약(UNFCCC)에서 농업이 본격적으로 다뤄진 것은 지난 2023년 12월, COP28에 이르러 서다. 이는 각국에서 농업이 차지하는 특수한 성격 탓이다. 근대 산업화를 주도한 것은 제조업이다. 이후 공업, 금융업, 서비스업이 비약적으로 발전하고 도시화가 급격하게 진행됐다. 덕분에 농업은 인간의 삶에 가장 핵심적인 산업분야임에도 갈수록 침체를 거듭했고 도시화에 밀려 공동화 현삼이 보편화되고 있다. 따라서 농업에 부담을 주는 어떠한 정책도 쉽게 집행되기 어려웠고 농민을 거스르는 일은 쉽지 않다. 

각국의 농업 지원 정책은 보편적이지만 이 역시 세계화에 따른 다양한 제도틀에선 서로 눈치를 보는 지경이다. “농민이 잘 사는 나라가 진정한 선진국이다”라는 말은 사실이다. 그만큼 농민의 경제적 삶을 향상시키는 일은 현재의 산업구조에서 어려운 일이다.

온실가스 배출은 도시와 공장에 한정되지 않는다. 농업 부문이 차지하는 비중이 적지 않다. 통계에 따라 다르지만 20%에 육박한다는 제시도 있다. 그러면 피폐한 농민의 삶에 기후 위기의 메스를 어떻게 들이 댈 수 있을까? 이는 각국 정부가 안고 있는 가장 큰 숙제 중 하나라고 할 수 있다.

농업부문 이산화탄소 감축에서 중요한 진전을 이룬 COP28에 이어 COP29에서는 「유기성 폐기물 메탄감축서약」에 합의했다. 이 서약은 한국, 미국, 일본 등 35개국이 동참했으며 참여국이 늘고 있다. 이 서약은 향후 국가온실가스감축목표(NDC) 수립 시 유기성 폐기물 감축을 위한 부문별 정량화된 목표를 설정하는 것을 골자로 한다. 또한 부문별 목표 달성을 위해 구체적인 정책과 로드맵 수립 등을 요구하고 있다. 이는 유엔환경계획(UNEP)의 기후 및 청정 공기 연합(CCAC)에서 개발된 선언문으로 COP26에서 시작된 2021년 글로벌 메탄 서약(GMP)의 이행을 지원하는 성격을 가지고 있다. 유기성 폐기물은 음식물 쓰레기, 가축분뇨, 나무 껍질, 각종 슬러지 등 주로 유기물을 주체로 하는 폐기물을 일컫는다. 농업 부문과 화석 연료에 이어 세번째로 큰 메탄 배출원으로, 유기성 폐기물 메탄 감축 서약이 GMP 목표를 달성하는 데 필수적이라는 설명이다.

이러한 필요성에도 불구하고 농업 분야는 예민하다. 농업은 식량안보, 즉 안정적 생산, 농민 생계, 농촌지역 경제의 핵심 축이다. 경제성이 부족하더라도 공적인 지원이 필수다. 이 분야 역시 트레이드오프(Trade Off) 효과가 명확하기 때문이다.

다만 지속가능한 농업과 온실가스 감축은 농업에서도 피할 수 없는 숙제다. 농업분야에서 발생하는 가장 강력한 메탄가스를 중요하게 들여다보는 것이 그 첫 걸음이다.

다음은 기후솔루션에서 발표한 「지구를 데우는 가축분뇨, 지속가능한 농축산을 위한 해결과제」의 주요 내용.

우리나라에서 발생하는 온실가스 가운데 농업 부문의 배출량은 약 4% 정도다. 그런데 국내 메탄 발생량 중 43%가 농업에서 나온다. 농축산업은 전 세계 메탄 배출 중 가장 큰 배출원(1억 4,200만 톤 CH₄/연)이다. 국제에너지기구(IEA, 2024)에 따르면, 2023년 전 세계 연간 메탄 배출량은 약 5억 8천만 톤 CH₄이다. 이중 약 33%는 자연적인 원인에 의해 배출되며, 나머지 약 67%는 인간 활동에서 비롯된다. 인간 활동으로 인한 대표적인 메탄 배출원은 농축산(24.3%), 에너지 생산(21.9%), 폐기물 처리(12.2%)로 나뉜다.

농축산업의 배출량을 구성하는 항목 중에서 주요한 배출원은 소와 양 같은 반추동물의 소화과정에서 생성되는 장내 발효와 벼농사이다. 유엔식량농업기구(FAO)에 따르면, 농업에서 발생한 온실가스 총배출량은 약 107억 톤 CO₂-eq. 이중 장내 발효가 매년 약 30억 톤 CO₂-eq로 가장 많이 배출됐으며, 1990년에 비해 13% 증가했다. 이 배출량 증가는 전 세계적으로 가축 사육이 확대된 영향으로 해석할 수 있다. 농장 내 배출량 중 가장 큰 증가 추세를 보인 것은 가축분뇨와 비료 사용으로 1990년에 비해 각각 28%와 44%의 증가율을 기록했다. 메탄(4%)은 산업(38%)과 전환(30%)에 비해 상대적으로 낮은 비중을 차지하지만 메탄 총배출량의 절반에 가까워 핵심 부문이다. 국가 온실가스 배출량이 산정되기 시작한 1990년부터 가장 최근인 2022년까지 누적된 메탄 배출량을 기준으로 할 경우 농축산업은 총 메탄 배출량의 47%, 2022년도 단일 연도 기준으로는 43%를 차지했다.

농축산업의 메탄 배출원은 크게 벼 재배와 축산(장내발효 및 가축분뇨 처리)으로 구분된다. 1990년부터 2022년까지 누적된 메탄 배출량을 보면, 벼 재배(61%)가 가장 높은 비중을 차지했고, 장내발효(30%), 가축분뇨 처리(9%)가 그 뒤를 이었다. 그러나 가장 최근인 2022년을 기준으로 하면, 벼 재배의 기여도는 과거 61%에서 45%로 감소했지만, 장내발효(43%)와 가축분뇨 처리(12%) 비중은 높아졌다. 특히, 가축분뇨 처리에서 발생하는 메탄 배출량은 1990년 80만 톤 CO₂-eq에서 2022년 138만 톤 CO₂-eq으로 약 72.5% 증가했다. 이는 가축 사육 두수의 증가와 관련이 있으며, 가축분뇨 처리 과정에서의 메탄배출이 점차 중요한 감축 과제가 되고 있음을 시사한다. 벼 재배 중심의 추세는 바뀔 것이다. 농지 면적은 감소하지만, 가축 사육 두수는 증가하기 때문이다. 농림축산식품부는 추세가 지속될 경우 2050년까지 경지 면적은 26% 감소하지만, 소와 돼지의 가축 수는 계속해서 증가할 것으로 예측했다. 가축 중에서도 돼지는 2050년까지 32% 증가할 것으로 예상된다. 

환경부 온실가스종합정보센터는 2025년 1월부터 2006년 IPCC Guidelines(GL)를 반영한 국가 온실가스 인벤토리를 공개했다. 국제사회의 요구에 따른 이번 개정은 국가 온실가스 통계 종합관리체계를 법제화한 2010년 이후 처음으로 시행된 것이다. 이에 따라 올해부터는 1996년 IPCC GL에 따른 배출량과 개정 후인 2006년 IPCC GL에 따른 배출량을 비교할 수 있다. IPCC GL 개정으로 인해 우리나라 메탄 총배출량은 30% 정도 높게 나타났다. 이는 정부가 오래된 온실가스 배출량 산정 방법을 사용해 오면서 메탄 배출량을 30% 이상 과소하여 보고해 왔음을 의미한다. [3] 가축분뇨 처리에서 유독 큰 변화가 나타난 이유로는 IPCC GL 개정으로 인해 가축분뇨 처리의 메탄 배출계수가 더 정교화됐기 때문으로 추측한다. 그러나 2024 국가 온실가스 인벤토리 보고서가 아직 발간되지 않았기 때문에 현재로서는 산정 방식의 자세한 차이를 확인하기는 어렵다.

국가 온실가스 인벤토리는 가축분뇨 처리 과정에서의 축종별 메탄 배출량을 제공하고 있다. 그러나 퇴비화, 액비화, 바이오가스화 등과 같이 세부적인 처리 방법에 따른 메탄 배출량은 제시하고 있지 않다. 가축분뇨 처리 과정에서 발생하는 메탄 배출량이 정확히 산정되지 않아 누락되는 배출량이 생기면, 감축 목표를 과소 설정할 수 있는 문제로 연결될 수 있다.

국가 온실가스 인벤토리의 한계점을 보완하기 위해 본 연구는 우리나라에서 처음으로 가축분뇨 처리 전과정의 메탄 배출 흐름도를 축종별, 처리 방법별로 세분화하여 분석했다. 이때 2006 IPCC GL을 기준으로 했으며, 배출계수 산정등급(Tier)2은 Tier 1을 적용했다.

처리 과정은 크게 자가처리와 위탁처리로 나누었으며, 세부적인 가축분뇨 처리 방법으로는 정화방류, 퇴비화, 액비화, 바이오가스화 등 네 가지를 적용했다. 분석을 위해 활용한 자료의 기준 연도는 2023년이다. 분석 대상은 우리나라에서 가장 많이 사육되는 축종인 한·육우, 젖소, 돼지, 닭으로 한정했다. 2006년 IPCC GL에 따라 2023년 가축분뇨 처리 전과정의 메탄 배출량을 산정한 결과, 가축분뇨 처리의 메탄 배출량은 약 300만 톤CO2-eq로 자가처리와 위탁처리 비중은 비슷하게 나타났지만, 처리 방법별 메탄 배출량에는 차이가 보인다. 가축분뇨 처리 방법별로는 퇴비화에서 총 메탄 배출량의 절반 정도인 49%, 정화방류에서 29%, 액비화에서 22% 정도가 발생했다. 

주목할 만한 결과는 축종별 분뇨의 메탄 발생량이다. 가축분뇨 처리 과정에서 발생하는 메탄의 73%가 돼지 분뇨(돈분)에서 발생한다. 이는 돈분을 통해 가축분뇨 처리 과정 중 메탄을 가장 많이 감축할 수 있음을 의미한다. 이어서 한육우와 젖소인 우분에서 약 23%, 계분에서 약 4%로 나타났다. 가축분뇨 처리 시 절반 정도의 메탄이 퇴비화를 통해 배출되고 있다. 또한, 2023년 기준, 국내 가축분뇨 처리 방법 중 퇴비화 처리가 가장 큰 비중(75.3%)을 차지하고 있다. 따라서 가축분뇨 처리 중 퇴비화 과정에서 나오는 메탄 배출량을 보다 면밀히 살펴볼 필요가 있다. 가축분뇨 퇴비화는 가축분뇨에 포함된 유기물이 호기성 미생물에 의해 분해 및 안정화되는 과정이며, 이때 이산화탄소, 물, 암모니아 가스, 열에너지가 발생한다. 일반적으로 퇴비화는 메탄 배출이 거의 없다고 평가되지만, 최근 연구에 따르면 공기 주입부족 등으로 혐기성 조건이 형성될 경우 퇴비화 과정에서도 메탄이 배출될 수 있다. 즉, 퇴비화 과정의 메탄 배출량은 현재 배출량 보고 체계나 온실가스 감축 계획 수립 과정에서 누락되거나 과소 추정됐을 가능성이 높다. [4]

국가 온실가스 인벤토리가 오래된 온실가스 산정 방식을 따름으로 인해 2024년까지 농축산 분야 메탄 배출량이 최소 30% 매우 낮게 보고되어 왔고, 특히 가축분뇨 처리는 2.5배 과소 됐을 가능성을 확인했다. 또한, 가축분뇨 처리 중 가장 큰 비중을 차지하는 퇴비화 과정을 집중해서 살펴본 결과, 퇴비화 초기 과정인 1차 발효(통풍식)에서 새어 나가는 메탄이 전체 퇴비화 공정 중 72%를 차지함을 확인했다. 이번 장에서는 우리나라의 농축산 온실가스 감축 전략의 한계점을 확인함과 동시에 개선해야 할 정책을 제안하고자 한다.

우리나라 농축산 온실가스 및 메탄 감축 전략은 2050 탄소중립 녹색성장 위원회와 농림축산식품부에서 수립한다. 정부는 계속해서 진전된 온실가스 감축 목표를 세울 필요가 있다. 2050 탄소중립 녹색성장 위원회가 2023년, ‘2030 메탄 감축 로드맵’에서 제시한 감축 수단은 농림축산식품부가 2021년에 세운 ‘2050 농식품 탄소중립 추진전략’에서 제시된 것과 다르지 않다. 이는 우리나라 정부의 온실가스 감축 의지가 적극적이지 않다는 것으로 해석할 수 있다.

농축산의 보수적인 온실가스 감축 목표는 ‘2030 메탄 감축 로드맵’에서도 나타난다. ‘2030 메탄 감축 로드맵’에 따르면, 농축산의 감축 비중이 16.9%로, 에너지, 폐기물 부문과 비교했을 때 가장 낮은 수준이다.

기후솔루션은 이 보고서를 통해 IPCC의 기준에 근거한 보다 정확한 조사와 통계를 강조한다. 보다 세목에 대한 기준과 통계에 근거한 세밀한 대책이 필요하다고 강조한다.

결론적으로 농축산업 분야의 메탄 발생 원인에 대한 정밀한 분석에 다른 전략과 대책이 필요한데, 돼지 분뇨, 반추동물, 퇴비화 과정 등에서 보다 구체적인 대응이 절실하다는 것이다.

선진 국가들은 이미 오래전부터 가축분뇨 처리 정책을 온실가스 감축 규제로만 한정 짓지 않고, 농민을 지원하는 다양한 형태로 펼쳐왔다. 대표적으로 성공한 정책 중 하나가 바이오가스 확대이다. 한 사례로 독일의 법률과 정책을 주목할 수 있다. 독일 정부는 메탄 배출량 저감과 에너지 자원의 다변화를 목표로 바이오가스 기술에 주목해 왔다. 이는 화석연료 의존도를 줄이고 재생 가능 에너지원으로 전환하려는 노력과 맞물려 있다. 특히, 지난 20여 년간 독일 정부는 가축분뇨를 에너지원으로 활용할 수 있는 바이오가스 시설에 대한 투자를 대폭 확대하였으며, 이를 통해 가축분뇨를 단순한 폐기물이 아닌 재생 가능한 에너지원으로 전환하는 데 성공했다. [5]

이러한 해외 국가들의 정책 사례는 단순히 정부가 농가에 지급하는 보조금과 기술 지원만으로는 온실가스를 획기적으로 감축하는 데에 한계가 있음을 시사한다.

기후솔루션은 정부는 가축분뇨를 에너지화 하여 농가에 직접적인 수익이 보장되는 정책을 마련하고, 이것이 현장에서 뿌리내릴 수 있도록 섬세한 지원을 뒷받침해야 한다고 강조한다.

뿐만 아니라 이 과정에서 발생할 수 있는 농가의 피해를 최소화하고 자원순환을 위한 기술 개발과 기술 보급이 반드시 필요하다.

즉 기후위기를 정확히 계량하고 인력과 수익 부족으로 힘겨운 농촌 경제를 현실적으로 치유하는 지혜로운 정책이 정교해야 한다. 기후 위기로 인한 농업지도 대응, 농촌경제 발전, 메탄 등 온실가스에 대한 적극적 대응 등 3중고에서 위기를 돌파해야 하는 힘겨운 싸움이다.

중앙정부, 지방정부, 농림축산식품부 등 정부와 농촌진흥청, 한국농수산식품유통공사, 농어촌공사 등 관련 공공기관 등 모든 관련 기관과 관련 기업, 농가가 협조해야 한다.

농축산업 분야는 기후위기 대응이 가장 어려운 분야라고 할 수 있다.