1. 서 론
2. 식생의 탄소흡수량 산정 방법
3. 수변식생 온실가스 흡수 잠재량 산정
3.1 수변구역 임목지의 온실가스 흡수량 산정
3.2 수변생태벨트 조성 시나리오별 온실가스 흡수량 산정
4. 요약 및 결론
1. 서 론
기후변화로 인한 기후재해의 심각성은 전 세계적으로 증가하고 있다. 2021년 7월 서유럽에서는 100년 만의 기록적인 폭우로 대규모 홍수가 발생하여 수백 명의 인명 피해가 발생했으며, 우리나라 역시 2020년 역대 최장기간 장마로 인해 섬진강 제방이 붕괴되고, 2022년 8월 중부지방 집중폭우로 인해 서울시 관악구 일대에 약 500년 빈도에 상응하는 시간 최대 강수량이 발생하여 인명 피해가 발생하는 등 대규모 홍수 피해를 겪었다. 이러한 재해는 하천 제방, 하수관거 등 기존의 방재 인프라를 초과하는 빈도로 발생하고 있다. 환경부에 따르면 2050년에는 홍수량이 현재보다 약 11.8% 증가할 것으로 예상되며, 이 같은 경우 100년 빈도로 설계된 하천은 미래에 4년에 한번 범람할 수 있다(Lee, 2021). 기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) 제6차 평가보고서에 따르면, 2021~2040년 중 1.5°C 지구온난화를 넘어설 가능성이 온실가스 최저배출시나리오(SSP1)에서도 50% 이상으로 온실가스 배출로 인한 전 지구 지표면 온도 상승과 이상기후 억제를 위해서는 탄소중립 달성이 필수 조건이다(IPCC, 2023).
기후위기의 심각성에 대응하기 위해 국제사회는 탄소중립 실현을 위한 노력을 강화하고 있다. 미국, 중국, 일본, 대한민국을 포함한 주요 국가들은 탄소중립 목표를 설정하고, 이를 뒷받침하기 위한 정책과 법적 기반을 마련하였다. 대한민국은 2021년 ｢기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법｣ 제정을 통해 기후위기 적응 및 온실가스 감축을 위한 법적 틀을 마련하였다. 이 법은 온실가스 감축목표 달성을 위한 최상위법으로 온실가스 감축, 기후위기 적응, 정의로운 전환, 녹색성장 등 기후변화 대응을 위한 4가지 시책이 명시되어 있다. 환경부는 2021년 3월 탄소중립 이행계획을 수립하였고 주요 전략으로 수변지역 탄소흡수원 확대를 강조하고 있다. 제1차 국가물관리기본계획 역시 탄소중립 이행 수단으로 수변생태벨트 등 온실가스 흡수원 확대를 포함하고, 하천과 인접 토지를 연계한 수변 완충녹지 확충의 필요성을 명시하고 있다. 현재 우리나라는 매년 ‘국가 온실가스 인벤토리’ 작성을 통해 산림지의 잠재적 온실가스 흡수량을 산정하고 있으나, 수변공간의 온실가스 흡수량은 별도로 산정되어 있지 않아 관련 통계자료가 부재한 실정이다.
우리나라는 ｢4대강 수계법｣에 근거하여 상수원 주변지역의 오염원 유입을 억제하기 위해 수변구역을 지정하고 매년 ‘수계관리기금’을 통해 수변구역 내 토지를 매입하고 있다. 아울러, 수변생태벨트조성사업을 통해 수변구역 내 완충녹지를 조성하여 수질개선을 도모하고 있다. Fig. 1에 따르면 수변생태벨트 조성 면적 및 예산은 2006년 이후 점차 증가하는 추세이며, 최근에는 수계에 따라 매년 조성 면적 약 0.4~1.0 km2, 50~130억원의 예산 내에서 추진되고 있다(MOEF, 2021). 수변구역의 지정 및 수변생태벨트조성사업의 주요 목적은 상수원 수질관리이나 ‘제3차 영산강·섬진강 수변구역관리기본계획’에서는 온실가스 흡수원으로써의 역할도 강조하고 있다. 그럼에도 불구하고, 수변구역의 온실가스 흡수 잠재량 산정에 대한 연구는 미흡한 실정이다.
수변구역과 관련된 기존 연구들은 주로 비점오염원 저감을 고려한 수변생태벨트 적지 선정에 관한 것으로서(Choi, 2002; Shim et al., 2014; Bahn et al., 2021), 수변식생의 온실가스 흡수량 산정과 관련된 연구들은 일부 수행된 바 있다. Kim and Sung (2010)은 비점오염원 관리를 위한 적정 수변완충폭 산정과 식재된 수종에 따른 탄소 축적 효과를 분석하였으며, 낙동강 중하류지역을 대상으로 수변녹지 조성이 가능한 면적을 산출하고 수종(침엽수, 활엽수, 혼효림)에 따른 탄소저장량을 추정하였다. Jo and Park (2015)는 4대강 유역에 조성된 주요 수종의 생장 특성을 고려하여 경과년도별 누적 탄소 저장량과 흡수량을 산정하였으며, 식재의 밀도와 규격이 커짐에 따라 탄소 저장량이 증가하는 것으로 나타났다. Lee et al. (2019)는 한강 수변구역의 복원지를 대상으로 대상지의 식생 및 토양 특성을 분석하여 표토의 유기탄소 저장량을 정량화시켰다. Bahn (2022)는 경안천 유역 내 기 조성된 수변생태벨트의 유형(숲형, 초지형, 숲-초지형, 습지형)에 따른 탄소저장 효과를 분석하였으며, 숲형이 가장 높은 습지형이 가장 낮은 탄소 저장량을 지니는 것으로 나타났다. 위의 선행연구들은 대부분 현재 상태에서 단기적 조사 및 분석에 기반한 연구들로 수변식생의 미래 온실가스 감축 기여도를 파악하는데 한계가 있다. 또한, 수변생태벨트조성사업에 대한 온실가스 감축비용 산정이 부재하여 온실가스 감축 수단으로써 수변식생의 경제적 가치를 파악하는데 한계가 있다. 이 같은 기존 연구의 한계점은 수변생태벨트 조성을 수자원 분야의 탄소중립 정책 수단으로 추진하는데 있어 과학적 근거의 결여 및 온실가스 흡수원 차원에서 사업 효율성의 저하를 야기할 수 있다.
본 연구의 목적은 온실가스 저감 수단으로써 수변식생의 기여도를 정량화시키기 위해 영산강·섬진강 수계 수변구역의 2018~2030년 온실가스 흡수 잠재량과 수변생태벨트 조성사업의 온실가스 감축비용을 추정하는 것이다. 흡수량 산정 기간은 제3차 수변구역관리기본계획의 수립 시점(2018년)과 NDC (nationally determined contribution) 목표 달성 시점(2030년)을 고려하여 위와 같이 설정하였다. 먼저, GIS 분석을 통해 현재 수변구역 내 서식하는 식생의 주요 특성(수종, 임령, 면적 등)을 도출하고, 해당 정보와 산림청의 국가 고유 흡수계수 자료를 결합하여 기 조성된 수변식생의 연도별 온실가스 흡수량을 산정한다. 더 나아가, 다양한 식재 시나리오에 대한 수변생태벨트조성사업의 잠재적 온실가스 흡수량을 추정하고, 각 시나리오의 온실가스 감축비용을 산정하여 탄소중립 수단으로써 수변생태벨트조성사업의 경제적 효율성을 평가하고자 한다.
2. 식생의 탄소흡수량 산정 방법
우리나라 국가 온실가스 인벤토리에서 LULUCF (Land Use-Land Use Change and Forestry) 분야는 2006 IPCC 가이드라인에서 제시한 6가지 토지이용 분류 체계(산림지, 농경지, 초지, 습지, 정주지, 기타토지)에 따라 온실가스 흡·배출량을 산정하고 있다. 우리나라는 흡수원 중 산림지 부문의 흡수량은 45.7 백만tCO2eq로 LULUCF 분야 흡수 총량의 99.9%, 초지 부문은 0.1%를 차지하고 있으며(2019 국가 온실가스 인벤토리 보고서 기준), 2006 IPCC 가이드라인에서 제시된 LULUCF 공간 정의에 따라 수변구역은 산림지로 분류 가능하다.
산림지의 온실가스 흡수량은 임목 바이오매스의 탄소 축적량을 이산화탄소량으로 환산한 값으로2006 IPCC 가이드라인 Tier 2에 제시된 산정 방식을 원칙으로 하며, 아래 식을 이용하여 수변구역 임목의 온실가스 흡수량을 산정할 수 있다(Eggleston et al., 2006).
여기서, 는 수종 및 임령별 고유 흡수계수(tCO2/ha/yr), 는 산림면적(ha), 는 단위면적당 재적(m3/ha), 는 바이오매스 전환·확장계수(td.m./m3)로써 목재기본밀도()와 바이오매스 확장계수()의 곱이며, 은 뿌리-지상부 비율, 는 탄소전환계수(tC/td.m.), 44/12는 탄소-이산화탄소 분율, 는 임상 유형(수종), 는 기후 유형이다. 우리나라는 기후 유형에 따른 흡수량 계수 자료가 구축되어 있지 않기 때문에 본 연구에서 온실가스 흡수량 산정에 있어 기후 영향은 고려하지 않는다. 국립산림과학원에서 2014년 우리나라 주요 수종 및 임령에 대해 Eq. (1)의 계수 값을 조사하여 값을 산정하였으며 Table 1과 같다.
본 연구에서는 수종 및 임령별 이산화탄소 흡수 특성을 고려하여 산정된 Table 1의 값을 아래 식에 대입하여 수변구역 내 임목지의 이산화탄소 흡수량을 산정하였다(Bahn et al., 2021).
여기서, 은 수종 및 임령별 연 이산화탄소 흡수량(tCO2/yr), 는 임령이다.
Table 1.
CO2 absorption per area by tree species and age (NIFoS, 2019)
3. 수변식생 온실가스 흡수 잠재량 산정
3.1 수변구역 임목지의 온실가스 흡수량 산정
4대강 수계별 수변구역 내 임목지의 수종 및 임령별 면적을 산정하는 방법은 다음과 같다. 총 3가지 단계로 데이터 수집, 공간정보 중첩, 면적 산정 순으로 이루어진다. 먼저, 국가공간정보포털에서 수변구역 공간정보 자료를 수집하여 4대강 수계별 수변구역 관리 기본계획, 환경부의 수변구역 지정현황과 비교 후 자료를 사용하였다. 이후, GIS 분석을 통해 수변구역의 경계와 1:5000 산림청 임상도(2019년에 완료된 1차 현행화 자료 이용)를 중첩하여 수변구역 내 수종 및 임령별 면적을 산정하였으며, 상세 절차는 Fig. 2에 도시하였다. 장기적으로 보았을 때 2018년과 2019년의 임상 변화가 크지 않음을 가정하였다. 임상도 속성 정보에 따라 수종은 침엽수립, 활엽수림, 혼효림으로 구분하고, 산림의 임령은 1영급~9영급으로 분류하였다.
산림청 임상도 속성 체계로 인해 Table 1의 국가 고유 흡수계수의 적용이 어려움에 따라 침엽수 종과 활엽수 종의 평균 값을 이용하여 침엽수와 활엽수 면적에 해당하는 연 이산화탄소 흡수량을 산정하였고, 혼효림의 경우 침엽수 종 평균 값과 활엽수 종 평균 값의 평균 값을 혼효림의 흡수계수로 가정하여 혼효림 면적의 연 이산화탄소 흡수량을 계산하였다. 이외에도 임상도는 10년 범위로 임령 정보(예시 1영급: 임령 1~10년)를 제공하고 있기 때문에 영급별로 평균 값을 대표 임령(예로 1영급의 경우 대표 임령을 5년으로 가정)으로 하여 2018년(산정 시작 시점) 수변구역 임목지의 이산화탄소 흡수량을 산정하였다. 국가 고유 흡수계수가 5년 단위로 구축되어 있는 반면, 본 연구에서는 산정 최종 시점인 2030년까지 1년 단위로 흡수량 변화를 계산해야 하기 때문에 Table 1의 흡수계수 값을 Fig. 3과 같이 보간하여 연 단위 흡수계수 값을 추정하였다. 여기서, 연 단위 흡수계수는 기존 5년 단위 흡수계수를 침엽수는 10~25년, 25~70년, 활엽수는 10~20년, 20~70년 두 구간으로 나누어 결정계수(R2)가 0.95 이상 만족하는 조건으로 비선형 보간하였다. 혼효림은 침엽수와 활엽수의 보간된 값을 평균하여 연 단위 흡수계수를 계산하였다. 분석 결과, 영산강·섬진강 수계의 경우 수변구역 내 임목지 면적은 약 148 km2이며 수종별로는 활엽수(44.6%), 침엽수(48.0%), 혼효림(7.4%) 순으로 면적이 크게 나타났고, 임령별로는 1~5영급 수목이 전체 면적의 약 98% 이상을 차지하는 등 50년생 이하의 수목이 수변구역 내 주로 서식하고 있는 것으로 나타났다. 6영급 이상(50년생 초과)의 수목은 수변구역 내 전체 임목지 면적의 약 1.7% 미만으로 산정되었다. 임령별 면적 분포는 Table 2에 정리하였다.
Table 2.
Results of area calculation by tree species and ageclass in designated riparian buffer zones
위의 과정에서 얻어진 수종 및 임령별 면적 및 흡수계수를 이용하여 2018~2030년 영산강·섬진강 수변구역 내 임목지의 연 온실가스 흡수 잠재량을 산정하였다. 연 흡수량 산정 결과, 2018년 수변구역의 온실가스 흡수 잠재량은 약 155,180 tCO2/yr으로 추정되었으며, 2019년 소폭 증가하였다가 이후 점차 감소하는 추세로 나타났다. 2018년 기준 수변구역 내 4영급과 5영급 수목의 면적이 가장 큼에 기인한 것으로서, Fig. 3에 도시된 바와 같이 해당 임령의 수목은 침엽수, 활엽수 모두 시간이 경과함에 따라 면적당 연 온실가스 흡수량이 감소하기 때문에 2018년 이후 수변구역의 흡수 잠재량이 점차 감소하여 2030년에 가장 낮은 값이 산정되었다. 2030년의 온실가스 흡수 잠재량은 약 134,343 tCO2/yr이며, 이는 2018년 대비 약 12.8% 감소한 수치이다(Fig. 4). 수종별로는 활엽수가 침엽수 대비 최대 약 1.7배 높은 면적당 온실가스 흡수량을 지니고 있어 유사한 면적비에도 불구하고 침엽수가 활엽수 보다 약 1.3배 이상 높은 온실가스 흡수량을 지니고 있는 것으로 나타났다.
3.2 수변생태벨트 조성 시나리오별 온실가스 흡수량 산정
현재 수변구역에 기 조성된 임목지의 탄소흡수 잠재량 산정 결과, 수종 및 임령에 따라 탄소흡수량이 민감하게 변화하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구는 복수의 수변생태벨트 조성 시나리오를 바탕으로 수변생태벨트 조성사업의 2018~ 2030년 온실가스 흡수 잠재량을 산정하였다. 먼저, 제3차 영산강·섬진강 수계 수변관리기본계획’에서 제시된 방법에 따라 2018~2030년 수변생태벨트 연 조성 면적이 최근 3년(2016~2018년) 평균 값을 유지하는 것으로 가정하여 해당 기간의 수변생태벨트 면적을 추정하였다. Fig. 1(a)에 나타낸 바와 같이 영산강·섬진강 수계의 최근 3년 수변생태벨트 연 조성 면적은약 0.911 km2이며, 해당 값은 2016년부터 2020년까지 유지되는 추세이다.
수변생태벨트 조성에 따른 온실가스 흡수량은 면적뿐만 아니라 수종 및 임령에 큰 영향을 받으며, 수종 및 임령에 따라 식재 비용이 달라지게 된다. 실제 수변생태벨트 조성사업은 제한된 예산 범위 내에서 시행되기 때문에 2022~2023년 영산강·섬진강 수계에서 시행된 12개 수변생태벨트 조성사업의 내역서를 분석하여 주요 식재 수종 및 규모(식재 수)와 식재 비용을 도출하였으며, 주요 통계는 Table 3와 같다. 총 공사비는 사업당 평균 772백만원으로 나타났으며, 식재공(교목과 관목의 식재 비용)은 전체 사업비의 약 36%, 식재공 중 교목 식재 비용은 약 49%(전체 사업비의 약 17.6%)를 차지하고 있었다. 사업 당 평균 조성 면적은 6.34 ha이며, 평균적으로 1 ha당 175 그루의 교목이 식재되었다. 사업의 평균 면적당 비용은 약 126백만원/ha로 나타났으며, Fig. 1의 기획재정부 통계자료(면적당 비용 약 110~140백만원/ha)와 유사한 값과 범위를 지니고 있어 본 연구에서 분석한 사업 내역서가 대표성을 지니고 있는 것으로 판단하였다.
Table 3.
Key statistics from 12 riparian ecobelt projects in the Yeongsan and Sumjin River watershed
주요 식재 수종은 주로 10년생 활엽수 종으로 산딸나무(25%), 이팝나무(24%), 상수리나무(13%), 느티나무(12%) 등으로 나타났다(Fig. 5). 여기서, 상수리나무를 제외한 대부분의 수종은 산림청의 국가 고유 흡수계수(Table 1)에 미포함된 수종으로 해당 경우에는 ‘지자체 온실가스 감축사업별 감축원단위 적용 가이드라인’에 따라 전 수종의 평균 값을 이용해야 한다(K-eco, 2023).
본 연구에서는 수변생태벨트 조성 방식에 따른 온실가스 흡수 잠재량 변화 및 온실가스 감축비용 추정을 위해 3가지 수변생태벨트 조성 시나리오에 대해 분석하였다. Case 1은 현재와 같은 식재 방식을 유지하는 시나리오, Case 2는 비용-효과 최대 시나리오, Case 3는 온실가스 흡수량 최대 시나리오이며, 각 시나리오 별 흡수량 산정 조건 및 주요 가정은 Table 4와 같다. Case 1과 Case 2의 교목 식재 비용은 실제 2018년 영산강·섬진강 수계 수변생태벨트 조성 전체 사업비(Fig. 1(b))에 전체 사업비 중 교목 식재 예산비를 곱하여 산정하였고, 2018년 이후 연 사업비는 ‘제3차 한강 수계 수변구역관리기본계획’에서 제시된 물가상승률 2.7%를 적용하여 계산하였다. Case 3의 경우, 비용에 대한 제약은 없는 시나리오이나, 대안의 실현 가능성을 고려하여 식재 수를 Case 1과 동일하게 설정하였다. Case 3의 사업비 산출 과정은 후절에서 확인할 수 있다. 수종의 경우, Case 1은 앞서 설명한 12개 사업 내역과 동일하게 10년생 혼효림, Case 2는 10년생 상수리나무 단일 수종, Case 3는 임령과 수종을 모두 고려했을 때 흡수량이 가장 높은 40년생 상수리나무를 식재하는 것으로 가정하였다. 현재 국가 고유 흡수계수가 구축된 수종 중 상수리나무가 가장 높은 그루당 흡수량을 지니고 있기 때문에 Case 2, 3의 식재 수종을 상수리나무로 결정하였다. 상수리나무는 임령 40년 이후에도 흡수량이 증가하나, 임령이 40년을 초과하는 상수리나무는 ‘조경 일위대가 총괄표’를 통해 식재 비용 산정이 불가능함에 따라 Case 3의 식재 수종을 40년생 상수리나무로 설정하였다.
Table 4.
Key conditions and assumptions for planting scenarios of this study
| Scenario |
Area (ha/yr) |
Total cost* (M KRW/yr) |
Cost per area* (M KRW/ha/yr) | Tree species |
Tree age (yr) |
Tree planting density (tree/ha/yr) |
| Case 1 | 91.1 | 8,359 | 92 | Mixed forest | 10 | 175 |
| Case 2 | 8,359 | 92 | Sawath oak | 10 | 110 | |
| Case 3 | 19,250 | 211 | Sawath oak | 40 | 175 |
식재 밀도의 경우, Case 1과 Case 3는 12개 사업 내역과 동일하게 설정하였고, Case 2는 ‘조경 일위대가 총괄표’의 10년생 상수리나무 식재 비용과 Table 4의 연 교목 식재 비용를 고려하여 면적당 연 식재 가능 그루 수(식재 밀도)를 산정하였다. 여기서, ‘조경 일위대가 총괄표’는 임령이 아닌 규격에 따른 그루당 식재 비용을 제공하고 있기 때문에 규격을 임령으로 환산하는 과정이 필요하며, 일반적으로 아래 식을 이용하여 수목 크기에 따른 임령을 계산할 수 있다(McPherson et al., 2016).
여기서, 는 임령(yr), 는 흉고 직경(inch), 는 성장계수(= 5)이다. Eq. (3)을 이용하여 계산된 임령은 Table 5와 같다.
Table 5.
CO2 absorption and reduction cost per a tree according to tree age of sawath oaks
| Size |
Estimated tree age (yr) |
Planting cost* (KRW/tree) |
Planting density (tree/ha/yr) |
Total absoprtion in 2018-2030 (kgCO2/tree) |
CO2 reduction cost per a tree (M KRW/tCO2) |
| R6 | 10 | 176,110 | 110 | 136 | 1.10 |
| R8 | 15 | 260,719 | 74 | 169 | 1.31 |
| R10 | 20 | 322,932 | 60 | 184 | 1.49 |
| R12 | 25 | 436,302 | 44 | 188 | 1.97 |
| R15 | 30 | 522,748 | 37 | 190 | 2.33 |
| R18 | 35 | 732,123 | 26 | 195 | 3.19 |
| R20 | 40 | 908,999 | 21 | 199 | 3.87 |
Table 5는 식재하는 상수리나무 임령 증가에 따른 식재 가능 수(식재 밀도), 2018~2030년 그루당 온실가스 흡수량, 한그루당 온실가스 감축비용을 나타낸 것이다. 임령 증가와 함께 식재 비용이 증가함에 따라 면적당 연 식재 가능 그루 수는 임령이 10년에서 40년으로 증가했을 때 최대 약 81% 감소하였다. 임령에 따른 상수리나무의 2018~2030년 온실가스 흡수량의 경우, 40년생이 10년생과 비교했을 때 1.46배 높은 흡수 잠재량을 지니고 있는 것으로 나타났다. 그러나, 임령의 증가와 함께 식재 비용이 크게 증가하여 한 그루당 온실가스 감축비용은 약 3.5배 증가하였으며, 이는 면적당 흡수량의 감소를 야기하였다. 10년생 상수리나무는 2018~2030년 기간 온실가스 감축비용이 1.10백만원/tCO2로 산정되었으며, 상대적으로 높은 식재 밀도로 인해 모든 임령 중 가장 높은 비용 대비 온실가스 흡수 효과를 지니는 것으로 나타났다. 해당 수치는 인공조림된 식생의 지속 연한 등을 고려했을 때 다른 탄소감축 수단들과 유사하거나 낮은 수준이며, 태양광, 풍력 등 재생에너지의 탄소감축비용은 약 20~70달러 수준으로 알려져 있다(IRENA, 2021).
Table 4의 가정에 따라 각 시나리오의 온실가스 흡수 잠재량을 산정하였다. 3.1절과 마찬가지로 연 단위로 흡수량을 산정해야 하기 때문에 5년 단위로 구축된 산림청의 국가 고유 흡수계수를 보간하여 연 단위 흡수계수를 추정하였다. 단, 3.1절과 달리 본 절에서는 기존 사업내역서 분석 결과에 따른 시나리오별 식재 가능 수(Table 4)를 바탕으로 수종 및 임령별 면적당 흡수계수가 아닌 그루당 흡수계수를 이용하여 흡수량을 산정한다. 3.2절의 경우, 수종 및 임령별 면적 정보만 존재하기 때문에 면적당 흡수계수를 이용하였다. Case 1은 혼효림 식재를 가정하기 때문에 전체 수종 흡수계수의 평균 값을 이용하였으며, Case 2와 Case 3는 상수리나무 단일 수종 식재 조건이므로 상수리나무 임령과 흡수계수 관계를 분석하여 임령 구간별로 연 단위 흡수계수를 산정하였다(Fig. 6). 혼효림은 임령 35년까지는 흡수계수가 급격히 증가하다가 이후 완만히 감소한 반면, 상수리나무는 임령 25년까지 급격히 증가한 이후에도 임령 70년까지 완만하게 흡수계수가 증가하는 것으로 나타났다.
먼저, 2022~2023년 영산강·섬진강 수계 수변생태벨트 조성사업과 동일 식재 조건을 가정한 시나리오인 Case 1의 경우, 연 온실가스 흡수량이 수변생태벨트 조성 면적 증가와 함께 2030년 최대 1,174 tCO2까지 증가하였고 2018~2030년 연 평균 흡수량은 511 tCO2/yr로 산정되었다. 10년생 상수리나무 단일 수종 식재를 가정한 시나리오인 Case 2에서는 2030년 온실가스 흡수량은 1,366 tCO2, 산정 기간 연 평균 흡수량은 643 tCO2/yr로 계산되었으며, Case 2 대비 약 연 평균 온실가스 흡수량이 약 1.26배 증가하였다. 흡수량 최대 시나리오(40년생 상수리나무 식재)인 Case 3의 경우, 2030년 온실가스 흡수량과 연 평균 흡수량이 각각 3,179 tCO2, 1,699 tCO2/yr로 추정되었다(Fig. 7).
앞서 설명한 바와 같이 Case 1과 Case 2의 전체 사업비는 2018년 수변생태벨트조성사업의 전체 사업비와 동일하다고 가정한 반면(Table 4), Case 3는 식재 밀도만 Case 1과 동일하게 가정하고 비용을 제한하지 않았기 때문에 타 시나리오 대비 상대적으로 높은 총 사업비가 산출되었다. Case 3의 사업비는 교목 식재 비용과 그 외 비용으로 구분하였으며, 그 외 비용은 2018년 수변생태벨트조성사업비(8,359 M KRW)의 82.4%(Table 3, 교목 식재 비용은 전체 비용의 17.6%)로 설정하였고 교목 식재 비용은 식재 밀도 및 면적(Table 4)과 상수리나무 식재 단가(Table 5)를 바탕으로 계산하였다. 이에 따라 Case 3의 사업비는 타 시나리오 대비 약 2.3배 높게 산출되었으며, 본 연구에서 분석한 3가지 수변생태벨트조성사업 시나리오의 주요 결과는 Table 6와 같다.
Table 6.
CO2 absorption and reduction cost for planting scenarios of this study
Table 6에 따르면 2022~2023년에 시행된 수변생태벨트조성사업과 같은 방식(Case 1)으로 식재할 경우, 온실가스 감축비용은 19.3백만원/tCO2가 발생하는 것으로 추정되었다. 반면, 수종의 온실가스 흡수량을 고려하여 Case 1과 동일 임령(10년생) 기준 그루당 흡수량이 가장 높은 상수리나무만 식재하는 경우(Case 2)에는 온실가스 감축비용이 15.3백만원/tCO2로 나타났으며, Case 1 대비 약 21% 감소하였다. 아울러, 해당 수치는 Table 5의 10년생 상수리나무의 온실가스 감축비용(상수리나무 식재만 고려한 비용)과 비교했을 때 약 14배 높은 수치인데, 이는 실제 수변생태벨트를 조성할 때 교목 식재 비용 외에 유지관리비, 간접노무비, 보험료, 벌목공 등 부가적인 비용(전체 사업비의 약 82.4%)이 전체 사업비에 포함되기 때문이다. 이로 인해, 실제 수변생태벨트조성사업의 온실가스 감축비용은 다른 온실가스감축수단 보다 약 50~150배 높은 것으로 나타났다.
Case 3의 식재 방식(40년생 상수리나무)을 적용했을 때 온실가스 감축비용은 Case 2 대비 약 12.4% 감소하는 등 Table 5에 나타낸 임령별 상수리나무의 온실가스 감축비용과 상반되는 경향이 나타났다. Table 5에서는 10년생 상수리나무 보다 40년생 상수리나무가 온실가스 감축비용이 약 3.5배 높게 나타났는데, 이는 식재 후 13년 동안(2018~2030년)의 온실가스 흡수량을 고려한 수치이다. Table 6와 같은 온실가스 감축비용의 경향은 10년생 상수리나무의 경우 40년생 상수리나무와 비교했을 때 식재 초기의 탄소흡수량이 낮고, 10년생 상수리나무가 40년생 상수리나무와 근접한 수준의 온실가스 감축비용을 지니기 위해서는 식재 후 일정 시간의 경과가 필요하기 때문이다. Tables 7 and 8은 식재 년도에 따른 Case 2와 Case 3의 온실가스 흡수량 및 감축비용의 변화를 나타낸 것이다.
Table 7.
CO2 absorption and reduction cost by planting year for Case 2
Tables 7 and 8의 산정 결과와 같이 2018년에 인접한 시기에 식재된 10년생 상수리나무는 임령 증가에 따른 흡수량 상승을 위한 충분한 기간이 존재하였기 때문에 동 시기에 식재된 40년생 상수리나무와 유사한 수준의 온실가스 감축비용을 지닌다. 예로 2018년에 식재된 10년생 상수리나무는 10년이 경과하면 한 그루당 흡수량이 2배 이상 상승한다(Fig. 6(b)). 그러나, 식재 시기가 2030년에 근접하면서 흡수량 상승을 위한 임목의 성장 기간이 부족하여 초기 흡수량이 높은 40년생 상수리나무와 비교했을 때 10년생의 비용 대비 온실가스 효율이 감소하였다.
Table 8.
CO2 absorption and reduction cost by planting year for Case 3
4. 요약 및 결론
본 연구에서는 영산강·섬진강 수계 수변구역의 2018~ 2030년 온실가스 흡수 잠재량과 수변생태벨트조성사업의 온실가스 감축비용을 추정하였다. 먼저, GIS 분석을 통해 현재 지정된 수변구역 내 임목지의 수종 및 임령 정보를 도출하여 온실가스 흡수량을 산정하였으며, 4~5영급의 수목이 전체 임목지 면적의 약 79%를 차지하였고 침엽수와 활엽수가 각각 약 45%, 48%의 점유율을 지니는 것으로 나타났다. 2018년 수변구역 내 임목지의 온실가스 흡수량은 약 155,180 tCO2/yr로 산정되었고, 연도가 경과함에 따라 감소하여 2030년 흡수량은 2018년 대비 12.8% 감소하였다. 이는 현재 수변구역이 주로 임령 30~50년의 수목으로 구성되어 있기 때문이며, 수목은 평균적으로 임령 20~25년을 경과하면 흡수량이 점차 감소하였다.
향후 수변생태벨트조성사업 시행에 따른 2018~2030년 온실가스 흡수량을 다양한 식재 시나리오에 기반하여 예측하고, 각 시나리오의 온실가스 감축비용을 산정하였다. 2022~ 2023년에 시행된 13개 수변생태벨트조성사업 내역서를 분석하여 실제 사업비, 조성 면적, 식재 수종 및 임령, 식재 밀도 등의 정보를 도출하였고, 현재와 같이 복수의 수종을 식재하는 방식(Case 1)을 2030년까지 유지했을 때 산정 기간(2018~ 2030년)의 온실가스 흡수량은 6,643 tCO2(연 평균 511 tCO2/ yr)로 예측되었다. 반면, 실제 사업내역과 달리 식재 수종을 10년생 상수리나무(Case 2)으로 고정했을 때 동일한 비용 조건에서 흡수량은 8,359 tCO2으로 Case 1 대비 25.8% 증가하였다. 마지막으로 40년생 상수리나무를 식재할 경우(Case 3) 산정 기간의 온실가스 흡수량은 22,087 tCO2(연 평균 1,699 tCO2/yr)으로 증가하였고, 해당 수치는 현재 수변구역 내 임목지 노화에 따른 흡수량 감소를 상쇄할 수 있는 수준이다.
Case 3는 식재 비용 증가로 인해 전체 사업비가 타 시나리오 대비 2배 이상 상승하였으나, 본 연구의 산정 조건에서 가장 높은 비용 대비 흡수 효율로 인해 온실가스 감축비용이 모든 시나리오 중 가장 낮은 13.4백만원/tCO2으로 추정되었다. 이는 수변생태벨트조성사업의 지속 연한을 약 20~50년으로 가정했을 때 태양광, 풍력 등 다른 온실가스 감축 수단 대비 최소 약 2배 높은 수준이다. 그럼에도 불구하고, 수변식생은 비점오염원 유입 저감, 토양 침식 예방, 홍수량 조절, 기저유출량 증대, 생물다양성 확보 등 다양한 공편익(co-benefit)을 지니고 있기 때문에 이를 종합적으로 고려할 경우 감축비용이 낮아질 수 있다(Tabacchi et al., 2000; Huang et al., 2023). 따라서, 수변구역의 잔존 가치를 정확하게 평가하기 위해서는 온실가스 흡수 외에 위에서 언급한 공편익 효과의 경제적 가치를 정량화시킬 수 있는 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다.
더 나아가, 10~20년생까지 흡수량이 높고 그 이후 성장 속도가 느려져 흡수량이 감소하는 버드나무와 같이 실제 수변에 군집하여 서식하는 수종을 고려할 경우(Kim, 2024), 본 연구에서 산출한 현재 수변구역 식생의 온실가스 흡수 잠재량이 달라질 수 있다. 향후 이를 보완하기 위해서는 버드나무 등 수변에 주로 서식하는 식생의 국가 고유 흡수계수를 구축하기 위한 실험적 연구가 필요하다. 이러한 한계점에도 본 연구의 결과는 수자원 분야 ‘2050 탄소중립’ 이행에 있어 흡수량 목표 설정을 위한 정량화된 자료를 제공하고, 4대강 수계 수변구역관리기본계획 수립 시 보다 효율적인 탄소중립형 수변생태벨트 조성 방안을 도출하는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
