바이오차란 무엇인가? – 농업 탄소중립 핵심기술로 주목받는 이유

전 세계적으로 기후위기 대응과 탄소중립 실현이 요구되는 시대, 농업 역시 기존의 생산 중심 구조를 넘어 기후·환경 문제 해결에 기여하는 방향으로 전환이 요구되고 있습니다. 이 과정에서 '바이오차(Biochar)'는 농업 분야의 탄소중립을 이끄는 핵심 기술 중 하나로 주목받고 있습니다.

바이오차는 단순한 토양개량 소재를 넘어, 탄소저장(Carbon sequestration), 토양 환경 개선, 비료 효율 증진, 병해 감소 등 복합적인 효과를 가진 다기능 자재입니다. 이 글에서는 바이오차의 과학적 정의, 제조 방식, 환경 효과, 정책적 흐름까지 포함한 포괄적 기술 가이드를 제공합니다.

 

 

1. 바이오차란 무엇인가? 

바이오차(Biochar)는 바이오매스(Biomass, 생물 유래 유기물)를 산소가 거의 없는 상태에서 300~700℃의 고온으로 열분해(Pyrolysis)하여 생성된 고정 탄소 기반의 고형물입니다. 열분해는 산소 없이 열만 가하는 과정으로, 재료에 따라 고체(바이오차), 액체(바이오오일), 기체(합성가스)가 생성됩니다.

🔬 바이오차의 구조와 특성

• 다공성 구조: 공극률이 높아 물과 양분을 저장하고 미생물 서식처로 작용
• 알칼리성(pH 8~10): 산성토 중화에 효과적
• 높은 탄소 안정성: 일반 유기물과 달리 미생물에 의해 쉽게 분해되지 않음
• 흡착력: 중금속, 잔류농약, 악취 물질 제거 기능이 있음

📘 주 원료 종류

원료	장점	비고
볏짚, 왕겨	농가 부산물 활용, 공급 안정	재배 후 잔사로 쉽게 확보 가능
목재 조각	구조적 안정성, 다공성 우수	산업 부산물 연계 가능
가축분뇨 혼합물	질소 보강 가능	냄새·병원균 제어 필요

 

2. 열분해 공정과 바이오차의 제조 방식

⚙️ 열분해(Pyrolysis) 조건

• 저온 열분해 (Slow pyrolysis): 300~500℃, 바이오차 생산량이 높고 열분해 시간 길다
• 고온 열분해 (Fast pyrolysis): 500~700℃, 가스/오일 생성 비율이 높아 에너지 회수형에 적합
• 가스화(Gasification): 700℃ 이상, 고체보다 가스 회수 중심 → 바이오차 생산량 적음

🛠️ 농가용 바이오차 생산 방식

방식	장점	단점
드럼통 열분해	저비용, 직접 제작 가능	품질 균일도 낮음, 온도 관리 어려움
소형 가열로	지자체 지원 장비 활용	초기 투자 필요, 유지관리 필요
협동조합형 시설	공동 생산 가능, 품질관리 가능	운영주체 확보 필요

 

3. 탄소로 방출될 바이오매스 탄소가 토양 속에 장기 저장됩니다.

• 1톤의 바이오차 → 최대 1.5~2.5톤 CO₂eq 고정 효과
• 토양 유기탄소(SOC) 함량 증가 → 토양 내 탄소저장력 향상

📉 온실가스 저감 효과

• N₂O(아산화질소) 배출 저감: 바이오차 적용 토양에서 질소 순환 균형 조절
• CH₄(메탄) 저감: 유기물 분해 억제 및 메탄 생성 억제

♻️ 폐기물 자원화 효과

• 작물 잔사, 음식물류 폐기물, 목재 부산물 등을 탄소 고정 자원으로 전환
• 기존의 소각 또는 부패 방식을 대체해 폐기물 처리 부담 감소

 

4. 토양개량제로서의 가치 – 작물 생육과 환경 개선 효과

🌱 토양 물리·화학성 개선

• 수분 보유력 향상 → 가뭄 대응력 증가
• 양분 보유력(Cation Exchange Capacity, CEC) 향상
• pH 조절로 산성토 완화 → 미생물 활성도 개선

🌿 작물 생육 반응 (연구 사례 기반)

• 토마토, 상추, 고추 등에서 수확량 10~30% 증가 사례 보고
• 연작장해 완화, 병해 발생률 감소
• 퇴비와 병용 시 생육 효과가 더욱 우수함

🧪 실험적 근거

• 농촌진흥청, 서울대, 전북대, 강원대 등에서 작물별 실증 실험 다수 수행
• EU Horizon 프로젝트: 유기농+바이오차 농법이 탄소중립에 가장 효과적이라는 보고

 

5. 정책적 활용 가능성과 국내외 추진 동향

🇰🇷 국내 동향

• 농촌진흥청: '바이오차 활용기술 실증사업' 진행 중 (2021~)
• 환경부/산림청: 폐목재, 음식물류 등 바이오차 활용 탄소감축 연구 착수
• 일부 지자체: 농가 대상 바이오차 생산 장비 보급 및 교육 실시

🌍 해외 동향

• 미국: Carbon Removal Credit 인증 기술로 상용화 시작 (Charm Industrial 등)
• EU: EU ETS에서 바이오차 기반 탄소제거 기술 공식인정 절차 진행 중
• 국제기구: FAO, IPCC 모두 바이오차를 '잠재력 높은 농업 탄소중립 기술'로 평가

 

6. 농업 현장에서 어떻게 적용할 수 있을까?

적용 단계	실천 방법
생산	볏짚, 왕겨 등 작물 잔사 확보 후 드럼통 방식 등으로 열분해
혼합	완숙 퇴비에 5~20% 비율로 혼합, 염분/산도 맞춤 필요
시비	작물별 시비량 조절 (보통 500~2,000kg/ha 범위), 줄뿌림·혼입 시비 병행
모니터링	작물 생육 반응, 토양 분석 후 시비량 재조정

 

✅ 정리하며 – 바이오차는 농업 탄소중립 실천의 ‘현장형 솔루션’이다

바이오차는 기술적, 환경적, 정책적으로 모두 큰 잠재력을 지닌 농업 혁신 기술입니다. 탄소를 땅속에 고정하고, 토양을 살리고, 작물의 생산성을 높이며, 폐기물 문제도 함께 해결할 수 있는 ‘다중 목적 기술’로서의 가치가 분명합니다.

무엇보다 바이오차는 대규모 시설 없이도 농업인이 자발적으로 생산·활용 가능한 저비용 고효율 기술이라는 점에서, 향후 탄소중립 농업 실현에 있어 핵심 솔루션이 될 수 있습니다.