가이드라인 변경에 따른 주요국 국가온실가스 인벤토리 보고서의 경종부분 메탄 배출량 현황

Methane Emission Status in the Crop Cultivation Section of Major Countries National Greenhouse Gas Inventory Reports Following Guideline Changes

Article information

J Korean Soc Environ Eng. 2025;47(9):626-636

Publication date (electronic) : 2025 September 30

doi : https://doi.org/10.4491/KSEE.2025.47.9.626

Soonho Hwang ¹

, Seokhyeon Kim ²

, Su-Heon Jang ³

, Seong-jik Park ³^,⁴^,

¹Department of Crop Sciences, University of Illinois Urbana-Champaign, Urbana, 61801, United States

²Department of Hydro Science and Engineering Research, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology, Goyang, 10223, Republic of Korea

³Department of Bioresources and Rural System Engineering, Hankyong National University, Anseong, 17579, Republic of Korea

⁴Institute of Agricultural Environmental Science, Hankyong National University, Anseong, 17579, Republic of Korea

황순호¹

, 김석현²

, 장수헌³

, 박성직³^,⁴^,

¹일리노이대학교 작물과학과

²한국건설기술연구원 수자원하천연구본부

³한경국립대학교 지역자원시스템공학과

⁴한경국립대학교 농촌환경과학연구소

^†Corresponding author E-mail: parkseongjik@hknu.ac.kr Tel: +82-31-670-5131 Fax: 02-873-2087

Received 2025 July 22; Revised 2025 August 26; Accepted 2025 August 27.

Abstract

본 연구는 IPCC 가이드라인의 개정에 따라 주요국의 국가온실가스 인벤토리 보고서(NIR)에서 경종 부문, 특히 벼 재배로 인한 메탄(CH₄) 배출량 산정 방식의 변화와 그에 따른 국가 간 배출량 차이를 비교･분석하였다. 1996, 2006, 2019년 가이드라인의 개정 과정에서 메탄 배출계수는 재배일수, 물관리 방식, 유기물 시용 조건 등을 반영하여 점차 정밀하게 보정되었으며, 이에 따라 연간 기본 배출량도 감소 추세를 보였다. 특히, 벼 재배 기간 중 물관리 방식 및 유기물의 종류와 시용 방법은 메탄 배출량에 큰 영향을 미쳤으며, 각국의 농업 관행과 정책에 따라 차이가 발생하였다. 미국과 일본을 중심으로 총 14개국의 NIR 및 CRF 자료를 분석한 결과, 물관리 방식, 유기물 적용 방식, 재배면적 등의 차이로 인해 국가 간 메탄 배출량은 큰 폭으로 상이하였다. 본 연구는 최신 가이드라인의 적용에 따른 메탄 배출량 산정 정밀도의 향상과 더불어, 국가별 온실가스 감축 전략 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

Trans Abstract

This study analyzes the impact of guideline revisions by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) on methane (CH₄) emission estimates in the crop cultivation sector, particularly from paddy rice fields, as reported in the National Greenhouse Gas Inventory Reports of major countries. Over successive revisions (1996, 2006, 2019), the IPCC guidelines have introduced increasingly detailed calculation methodologies, incorporating factors such as cultivation period, water management practices, and organic amendment applications. These refinements have led to a gradual decrease in default annual emission factors. Using National Inventory Report (NIR) and Common Reporting Format (CRF) data from 14 countries, including the United States and Japan, the study compares changes in CH₄ emissions based on water regime, organic input types, and cultivated area. The findings reveal significant differences in emissions between countries, primarily driven by variations in irrigation practices and organic amendment strategies. This study highlights the importance of adopting updated IPCC guidelines to improve the accuracy of emission estimates and supports the formulation of more effective national GHG mitigation strategies.

Keywords: greenhouse gas inventory; methane; rice cultivation; IPCC guideline; water management

Keywords: 온실가스 인벤토리; 메탄; 벼 재배; IPCC 가이드라인; 물관리

1. 서 론

기후변화 대응의 핵심은 온실가스 배출량을 정확히 평가하고 이를 기반으로 효과적인 정책과 기술을 개발하는 것이다. 온실가스 배출량의 신뢰성 있는 자료는 저감 기술의 발전, 배출량 감축 계획의 실행, 그리고 정책적 결정을 뒷받침하는 필수적인 요소다[1-3]. 이에 따라 유엔 기후변화협약 당사국들은 국가온실가스 인벤토리와 온실가스 감축목표 달성 경과 등을 표준보고형식(CRF, Common Reporting Format)이나 국가 인벤토리 보고서(NIR, National Inventory Report) 형태로 제출해야 하며, 이를 통해 국제적 검토와 상호 비교가 가능해진다[4,5]. 이는 전 세계적으로 온실가스 감축 목표를 달성하기 위한 국제 협력의 기반을 강화하는 데 중요한 역할을 한다.

IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)는 온실가스 배출량 평가를 체계적이고 신뢰성 있게 수행하기 위해 가이드라인을 지속적으로 보완하고 발전시켜 왔다. 1995 가이드라인을 통해 온실가스 배출량 산정의 기본 틀을 마련했으며[6], 이후 1996 가이드라인에서는 배출원을 보다 세분화하고 구체적인 산정 방법을 추가했다[7]. 1996 가이드라인은 배출원을 에너지, 산업공정, 농업, 폐기물 등 7개의 주요 범주로 나누며, 농업 부문에서는 가축 장내발효, 논에서의 메탄 배출, 퇴비화로 인한 메탄 배출 등 농업 활동에서 발생하는 온실가스를 주요 대상으로 다뤘다[8]. 특히, 2006 가이드라인은 농업, 임업, 기타 토지이용 부문으로 분류하며 기존 가이드라인의 주요 내용을 통합하고, 평가의 일관성과 신뢰성을 높이기 위한 세부 기준을 추가했다[9].

기후변화에 효과적으로 대응하기 위해서는 온실가스 배출량을 정확히 평가하고, 이를 바탕으로 정책 및 기술을 개발하는 것이 핵심이다. 국가 온실가스 인벤토리 보고서에서 벼 재배로 인한 메탄(CH₄) 배출량은 유기물 사용 및 물관리 방식에 따라 달라지며[10,11], 각국의 영농 환경에 따라 배출계수 및 활동자료도 상이하다. 더불어, IPCC 가이드라인의 개정에 따라 각국이 적용하는 배출계수 및 보정계수의 방식에도 차이가 발생한다[12]. 특히 논에서 발생하는 메탄 배출량 산정 방법은 1996년과 2006년 가이드라인을 거치며 점진적으로 개선되어 왔으며, 2006년 가이드라인에서는 재배 횟수, 재배 전 물관리, 작기 중 담수 일수, 유기물 시용량, 토성, 품종 등 다양한 요소를 고려하는 방식이 도입되었다. 이에 따라, 배출원의 추가 및 삭제, 배출계수와 보정계수의 수정이 이루어졌다[13]. 따라서 2006년 가이드라인을 기준으로 벼 재배에 따른 메탄 배출량을 장기적인 자료를 통해 분석하면 국가 간 배출량 차이를 비교할 수 있을 뿐만 아니라, 각국의 영농 조건에 맞춘 정책적 시사점을 도출하는 데에도 유의미한 근거를 제공할 수 있다.

국내의 NIR 자료는 온실가스 배출량 및 흡수량을 체계적으로 산정하고 보고하기 위해 작성되며, 다양한 국제 기준을 적용하고 있다. 현재 2023년 온실가스 인벤토리 보고서에서는 2006 IPCC 가이드라인을 기반으로 온실가스 배출량을 산정하고 있다[14]. 2024년 온실가스 인벤토리 보고서 요약에서는 2006 가이드라인 기준의 배출량과 1996 가이드라인 기준의 배출량을 함께 수록하여, 산정 방법 간의 배출량 차이를 비교할 수 있게 하였다[15]. 특히, 농업 분야 중 벼 재배 및 농경지 토양 분야의 경우, 국내 온실가스 배출 및 흡수량을 보다 정밀하게 평가하고, 국제 기준과의 정합성을 유지하기 위해 노력하고 있다. 이에 따라, 국가 차원의 온실가스 감축 목표 설정 및 이행 과정에서 보다 신뢰성 높은 데이터를 제공할 수 있으며, 기후변화 대응 전략 수립에도 중요한 역할을 한다[16].

본 연구는 경종 부문에서 가이드라인 변경에 따른 벼 재배에 따른 메탄 배출량 산정 방법의 변경 사항을 비교하고, 배출계수 및 활동자료의 변화에 대한 고찰을 수행하는 데 초점을 둔다. 또한 2006 가이드라인 적용에 따라 1990년부터 2021년까지 벼 재배로 인한 메탄 배출량을 국가별로 비교 및 분석하는 것을 목표로 하였다. 주요국 간 메탄 배출량 분석 결과와 국내 인벤토리 보고서의 결과 비교를 통해, 국내에서 벼 재배에 따른 메탄 배출량 신규 가이드라인 적용 시 추가적으로 고려해야 할 시사점을 도출하고자 한다.

2. 자료 및 분석 방법

본 연구에서는 우선 1996, 2006, 2019 IPCC 가이드라인에 따른 기본 배출계수 및 산정 방법의 변화를 비교 및 평가하였다. 특히 현재 경종 부문에서 국가별 메탄 배출량 산정 시 주로 2006 가이드라인이 활용되고 있다는 점을 고려하여, 1996 및 2006 가이드라인 간의 주요 배출계수 변화 및 산정 방법의 차이를 중심으로 비교하였다. 구체적으로는 가이드라인별 기본 배출계수의 변화, 배출량 산정식의 구성, 물관리 및 유기물 관리 방식에 따른 배출계수 조정 여부 등을 검토하였다.

또한 UNFCCC(United Nations Framework Convention on Climate Change) [17]에서 제공하는 NIR 및 CRF 자료를 활용하여, 메탄 배출량의 변화 추이와 국가 간 차이를 분석하였다. 본 연구에서는 2024년에 제출된 각국의 CRF 자료 중 경종 부문의 메탄 배출량을 보고하고 있는 미국, 유럽, 일본 등 총 14개국의 평균 32년간 자료(불가리아 34년, 헝가리 37년)를 데이터 베이스화 하여 분석을 수행하였다(Table 1). 특히 약 32년간의 변화 경향을 비교하기 위해 1990년과 2021년의 재배 면적과 배출량을 도출하여, 국가별 메탄 배출량의 변화 및 특성을 평가하였다. 아울러 NIR 자료를 통해 각국의 물관리 등 농업 활동 정보를 검토함으로써, 메탄 배출량 변화에 대한 시사점을 도출하고자 하였다. 국내 자료의 경우 UNFCCC [17]에서 제공하고 있지 않으나 국내 환경부(Ministry of Environment)에서 제공하는 2023년 온실가스 인벤토리 자료로부터 도출하였다. 마지막으로 본 연구에서는 가이드라인별 변화 및 국가별 적용 방식의 차이를 종합적으로 검토함으로써, 향후 경종 부문 메탄 배출량 산정의 정밀도 제고를 위한 시사점을 도출하고자 한다.

Table 1.

Methane emission in rice cultivation area inventory data.

3. 연구 결과

3.1. 경종부분 메탄 직접 배출

농업에서의 온실가스 배출을 정확히 평가하기 위해, 국제 가이드라인은 지속적으로 개정되며 산정 방식이 발전해왔다. 특히 논에서 발생하는 메탄 배출량을 평가하는 방식은 1996, 2006, 2019 가이드라인을 거치면서 점진적으로 개선되었다. 1996 가이드라인에서는 논의 재배면적을 단순히 연간 재배 횟수를 고려하여 평가하는 방식을 채택하였다. 그러나 이후 2006 및 2019 가이드라인에서는 재배 횟수를 보다 정밀하게 반영하기 위해, 1년 중 실제 재배된 일수를 조건별로 세분화하여 고려하는 방식으로 변경되었다. 이에 따라 재배일수를 기준으로 보다 정밀한 배출량 평가가 가능하다. 메탄 기본 배출량 또한 가이드라인의 개정에 따라 달라졌다. 1996 가이드라인에서는 연간 배출량을 산정하여 15.0g CH₄ m^-2 yr^-1(일단위 환산시: 1.34kg CH₄ ha^-1 day^-1)로 설정하였다. 이후 2006 가이드라인에서는 보다 세분화된 산정 방식을 도입하여 일단위 배출량을 제시하였으며, 2019 가이드라인에서는 더 낮은 값으로 조정하였다(Table 2). 특히 2006 과 2019 가이드라인에서는 재배기간 동안의 실제 재배일수를 고려하여 보다 정밀한 연간 배출량을 산정하였다(Table 2). 평균적으로 논의 재배일수는 연중 112일로 평가되었으며, 이를 고려한 2006 과 2019 가이드라인의 연간 기본 배출량을 환산하면 Table 2와 같다. 이러한 변화는 최신 가이드라인으로 갈수록 기본 배출량이 점진적으로 감소하는 경향을 보였다. 이는 재배 기간 및 관리 조건을 보다 정밀하게 반영함에 따라 메탄 배출 산정 방식이 점점 개선되고 있음을 시사한다.

Table 2.

Comparison of direct methane emissions from paddy fields [7, 18, 19].

또한, 논에서의 메탄 직접 배출과 관련하여, 1996 가이드라인부터 2019 가이드라인까지의 가이드라인 개정 과정에서 배출계수 또는 기본 배출량의 조정과 보정을 위한 항목이 지속적으로 증가하였다. 초기 1996 가이드라인에서는 유기물 시용과 재배기간 중 물 관리 기법에 한해서만 배출계수를 반영하였다. 그러나 2006 가이드라인부터는 실제 재배일수를 고려하는 방식이 추가되었으며, 이에 따라 재배기간 전과 재배기간 중의 물 관리를 보다 세부적으로 구분하였다. 또한, 2006 가이드라인 이후부터는 토양의 물리적 특성(토성)과 벼 품종까지 고려함으로써 배출량 산정 방식의 정확성을 높였다. 특히, 벼논에서의 메탄 배출을 보다 정밀하게 평가하기 위해 2006 가이드라인 이후부터 작부기간을 조건별로 세분화하고, 일 단위 산정을 포함하는 합의식을 도입하였다(Table 3). 반면, 1996 가이드라인은 연단위 배출량을 단순히 계산하는 방식이었기 때문에, 2006 이후의 방식에 비해 상대적으로 덜 정교한 평가 방법을 사용했다는 한계가 있다.

Table 3.

Methane emission factors and emissions from paddy rice fields [7, 18, 19].

3.2. 벼 재배기간 중 물관리 방법과 보정계수의 변화

벼 재배기간 중 물관리 방법은 메탄 배출량에 직접적인 영향을 미치며, 이를 반영한 보정계수는 1996 가이드라인부터 2019 가이드라인까지 모든 가이드라인에서 지속적으로 포함되었다. 논은 크게 관개논과 천수 및 침수 논으로 구분되며, 이에 따라 보정계수가 다르게 설정되었다. 관개논은 물관리가 가능한 농경지로, 2006 가이드라인부터는 물관리 방식에 따라 통합 보정계수, 상시담수, 간단관개(1회 및 2회 이상 배수)로 세분화되었다. 통합 보정계수는 2006 가이드라인에서 0.78로 처음 제시된 이후, 2019 가이드라인에는 감소하였다. 상시담수 방식의 보정계수는 모든 가이드라인에서 1로 기준이 되었으며, 간단관개의 경우 1회 배수 방식과 2회 이상 배수 방식 모두 1996 가이드라인에 비해 2006 가이드라인과 2019 가이드라인을 거치면서 점진적으로 증가하였다. 반면, 천수 및 침수 논의 보정계수는 초기 1996 가이드라인에서 상대적으로 높은 값을 보였으나, 2006 가이드라인에서는 0.27로 감소하였으며, 2019 가이드라인에는 천수논과 침수논을 각각 구분하여 보다 정밀한 보정계수를 적용하였다(Table 4).

Table 4.

Scaling factors for methane emissions under different water management regimes during rice cultivation periods [7, 18, 19].

2006 가이드라인부터는 작부시기를 보다 정밀하게 반영하기 위해 일 단위 산정 방식이 도입되었으며, 이에 따라 농작기 전 담수 방법에 따른 메탄 배출 계수도 새롭게 추가되었다. 재배기간 전의 물관리 방식은 크게 180일 이상 비담수, 180일 이하 비담수, 이앙 전 30일 이상 담수로 구분되었으며, 이러한 보다 세분화된 조건을 반영함으로써 재배 전 물관리 방식이 메탄 배출량에 미치는 영향을 보다 정확하게 평가할 수 있게 되었다. 특히, 2019 가이드라인에서는 지난 해 휴경 여부까지 추가적인 고려 요소로 포함되었다. 이는 논이 이전 작기 동안 경작되지 않았을 경우, 토양 내 유기물 분해 과정과 수분 상태 변화가 메탄 배출량에 미치는 영향을 반영한 것이다(Table 5). 이처럼, 2006 가이드라인 이후 가이드라인 개정 과정에서 작부시기와 담수 기간을 보다 세부적으로 평가함으로써, 메탄 배출량 산정 방식의 정밀도가 점진적으로 향상되었다.

Table 5.

Methane emission factors based on number of flooded days prior to the rice-growing season [7, 18, 19].

전반적으로 가이드라인이 개정됨에 따라, 통합 보정계수 자체는 일정한 수준을 유지하면서도, 개별 물관리 방식에 따른 보정계수는 보다 구체적으로 변화하였다. 특히, 2019 가이드라인에서는 세부 항목별 보정계수가 증가하는 경향을 보였으며, 이는 메탄 배출량 산정 방식을 보다 정밀하게 개선하려는 지속적인 연구 결과를 반영한 것이다.

3.3. 벼 재배기간 중 유기물 종류와 양에 따른 메탄 배출계수

2006 가이드라인부터는 벼 재배 시 사용되는 유기물의 종류와 시용 방법에 따라 메탄 배출계수를 보다 정밀하게 산정할 수 있도록 개선되었다(Table 6). 이는 논에서의 메탄 생성이 유기물의 혐기성 분해 과정과 밀접하게 관련되어 있으며, 유기물 투입이 미생물 활성도를 증가시켜 메탄 배출량을 높이는 경향이 뚜렷하게 나타나기 때문이다[18, 20-22]. 가이드라인 개정을 통해 유기물 적용 방식과 볏짚 투입 시점을 고려한 보정계수가 도입되었으며, 2006 및 2019 가이드라인에서는 토양에 투입된 유기물 종류에 따른 전환계수(conversion factor)를 제시하고, 시용 방법을 다섯 가지 유형으로 세분화하였다(Table 7).

Table 6.

Scaling factors for type and amounts of organic amendments [7, 18, 19].

Table 7.

Conversion coefficients according to methods of organic amendment application [7, 18, 19].

특히 볏짚의 경우, 재배 전 30일 이내에 투입하면 배출계수가 1.00으로 가장 높은 배출량을 유발하는 반면, 30일 이전에 투입하면 0.29로 감소하여 사전 분해에 따른 메탄 발생 저감 효과가 나타난다. 그 외에도 퇴비(compost) 0.05, 가축 분뇨(farm yard manure) 0.14, 녹비(green manure) 0.50 등의 보정계수가 제시되어, 유기물의 분해 속도와 메탄 생성 과정에 미치는 차이를 반영하였다. 또한 2019 가이드라인에서는 보정계수 값 일부가 조정되어 보다 정밀한 산정이 가능해졌다. 이러한 세분화와 조정은 논에서의 메탄 배출량을 보다 정확하게 추정하고, 물관리뿐 아니라 유기물 관리 방식까지 고려한 저감 전략을 마련하는 데 중요한 기초 자료로 기능한다.

3.4. 국가별 메탄 배출량 산출 결과

본 연구는 CRF 자료를 기반으로 국가별 벼 재배 면적과 물관리 방식에 따른 메탄 배출량을 비교 및 분석하였다. 앞서, 우선 각 국가별 기본 배출계수와 배출량 산정 방법을 비교하면, 미국과 일본을 제외한 나머지 국가에서는 각 국가의 통계 조사 자료(재배면적 등)를 기반으로 IPCC 2006 가이드라인에서 제시한 기본 배출계수와 메탄 배출량 산정 방법을 따르고 있다. 각 국가는 온실가스 배출량 산정 시 Tier 1, Tier 2, Tier 3의 세 가지 방법론과 배출계수를 활용한다. Tier 1은 가장 단순한 방식으로, 기본 방정식과 기본 배출·저장 변화계수를 적용하며 전 세계적으로 이용 가능한 거친 활동자료를 사용한다. Tier 2는 Tier 1과 동일한 방법론을 따르되, 국가나 지역의 특성을 반영한 배출계수와 탄소저장 변화계수를 적용하고, 더 높은 시간적·공간적 해상도의 세분화된 활동자료를 활용하여 국가별 기후, 토지이용, 가축 특성에 맞는 분석을 가능하게 한다. Tier 3는 모델과 국가 맞춤형 인벤토리 시스템 등 고차원적 방법을 활용하여 정밀한 추정을 수행하며, 고해상도 활동자료와 지역 단위 세분화 데이터, 반복적인 현장조사 및 GIS 기반 자료를 통합하여 불확실성을 최소화하고 국가 상황을 가장 정밀하게 반영한다[18].

미국은 온실가스 배출량 산정에 있어 Tier 1 방식과 Tier 3 방식을 혼용하고 있다. 특히, 미국은 메탄 배출량 산정시 Tier 1의 기본 배출계수를 바탕으로 하되, 보다 정밀한 분석을 위해 배출량 산정에는 DayCent 모형을 활용하고 있다. 미국은 메탄 배출량 산정 외에도 DayCent 모형을 활용하여 농업 분야에서 작물 생산에 따른 이산화탄소 및 아산화질소 배출량을 지역별로 산정하는 데에도 사용되고 있다[25]. 일본은 온실가스 배출량 산정에 있어 Tier 3 방식의 DNDC-Rice 모형을 활용하여 논 농업 부문의 메탄 배출계수를 설정하고, 배출량 산정에는 수정된 Tier 2 방식을 적용하고 있다. 특히, 중간낙수 (mid-season drainage) 기간이 연장된 논 면적을 분리하여, 해당 면적에 대해서는 메탄 배출 저감률 30%를 배출계수에 반영하는 등 보다 현실적인 산정이 이루어지고 있다[26]. 국내에서는 벼 재배에 따른 메탄 배출량 산정에 2006 IPCC 가이드라인을 적용하고 있으며, 재배 기간 중 물 관리 방식에 따른 보정계수(SFw)는 국가 고유 계수와 IPCC GPG 2000의 기본값을 함께 활용하고 있다. 또한, 유기물 시용량에 따른 보정계수(SFo)는 국내 실정을 반영한 고유 계수를 기반으로 산정하고 있다[14].

벼 재배에 따른 메탄 배출 인벤토리 자료(Table 8)를 분석한 결과, 상시담수를 적용하는 국가는 미국과 일본을 포함하여 총 10개국, 간단관개(1회 배수)를 적용하는 국가는 6개국, 2회 이상 배수를 적용하는 국가는 4개국으로 나타났다. 특히, 유럽연합(EU)과 튀르키예의 경우, 상시담수, 1회 배수, 2회 이상 배수의 세 가지 관개 방법을 모두 적용하는 것으로 확인되었다. 미국은 대부분의 논에서 전통적인 상시담수 방식이 유지되고 있으며, 이에 따라 높은 메탄 배출량이 나타났다. 반면, 일본은 1회 간단관개 방식을 더 널리 적용하고 있으며, 이로 인해 상대적으로 낮은 메탄 배출량을 기록하고 있다. 이는 일본이 온실가스 저감을 위한 농업 정책을 적극 도입하고 있으며, 간단관개가 실질적인 메탄 배출 저감 효과를 가짐을 보여준다. 대조적으로, 일본을 제외한 대부분의 국가는 여전히 상시담수 방식을 채택하고 있어 메탄 배출량이 높은 것으로 나타났다. 국내에서는 일반적으로는 상시담수 논과, 간단관개 논으로 나누며, 간단관개는 낙수 기간에 따라 1회(1-2주 미만) 또는 2회 이상(2주 이상)으로 세분하여 배출량을 산정한다. 특히 물 공급이 어려운 천수답의 경우, 국내에서는 대부분의 논이 관개시설을 통해 물을 공급받는 특성을 고려하여, 해외와는 달리 이를 상습 가뭄 지역으로 분류해 메탄 배출 산정에 별도로 반영하고 있다[14].

Table 8.

Water management regime methodologies for estimating methane emissions from rice cultivation by country [7, 18, 19].

Table 9에 따르면 국가별 유기물 시용 방식은 차이를 보이며, 주로 볏짚(straw)을 적용하는 국가가 가장 많았다. 특히, 미국과 불가리아의 경우 가축 분뇨를 적용하는 것으로 나타났으며, 이는 이들 국가의 농업 환경 및 축산업과의 연계성을 반영한 결과로 해석된다. 한편, 일본의 경우 다른 국가들과 달리 볏짚과 퇴비를 함께 적용하는 특성을 보였다. 이는 일본의 농업 시스템이 벼 재배와 함께 퇴비화 과정을 병행하는 방식으로 운영되고 있음을 시사하며, 이를 통해 메탄 배출을 부분적으로 조절하는 전략을 채택하고 있음을 보여준다.

Table 9.

Organic amendments considered in methane emission estimates for rice cultivation by country and water regime management [7, 18, 19].

본 연구에서는 총 14개국 중 7개국에서 유기물을 논토양에 적용하고 있는 것으로 나타났다. 이는 절반 이상의 국가가 유기물 시용을 통해 작물 생산성을 높이고 있으며, 동시에 논에서의 메탄 배출량 증가를 수반할 가능성이 높다는 점을 시사한다. 따라서, 국가별 온실가스 감축 전략을 수립할 때 유기물 시용 방식과 시점에 대한 고려가 필수적이며, 특히 볏짚을 재배 전 30일 이내에 투입하는 방식은 높은 메탄 배출을 유발하므로, 이를 줄이기 위한 관리 방안이 필요하다.

벼 재배 면적은 국가의 농업 환경과 기후 조건에 따라 큰 차이를 보이며, 이는 메탄 배출량에 직접적인 영향을 미친다. 2021년 기준, 미국 16.2 10⁹ m²과 일본 15.6 10⁹ m²은 유사한 벼 재배 면적을 보유하고 있으나, 물관리 및 유기물 시용 방식의 차이로 인해 메탄 배출량에는 뚜렷한 차이를 보였다(Fig. 1). 그 외, 국가들 대부분의 벼 재배 면적이 줄어든 것으로 나타났으나, 스페인과 그리스의 경우는 1990년에 비해 2021년의 벼재배 면적이 늘어난 것으로 보고하고 있다. 국내의 경우, 2021년 기준 7.3×10⁹ m²의 재배면적을 갖는 것으로 보고하고 있으며, 이는 1990년의 12.5×10⁹ m²에 비해 약 42% 감소한 수치이다.

Fig. 1.

Status of inventory data on total rice cultivation area by country.

2021년 기준(2006 가이드라인 적용), 일본의 메탄 배출량은 약 27M tons로 일본 내 전체 온실가스 배출량의 2.3%를 차지하였다(Fig. 2). 1990년 기준과 비교한 결과, 쌀 생산 재배면적이 감소하는데 비해 쌀 생산에서 발생하는 메탄 배출량은 큰 변화가 없는데, 이를 CRF 상에서 비교한 결과, 단위면적당 유기물 시용량이 점차 증가하여 메탄 배출 계수는 오히려 증가한 것으로 나타났다. 미국의 2021년 기준 메탄 배출량은 약 793 M tons로, 전체 온실가스 배출량의 11.5%를 차지하며 1990년 대비 14.4% 감소하였다. 이 중 벼 재배 부문의 메탄 배출량은 8.3% 감소하였는데, 이는 일본과 마찬가지로 벼 재배 면적 감소의 영향이 크다. 또한 단위면적당 유기물 시용량은 증가하였으나, 일본이 1990년 대비 약 35% 증가한 것과 달리 미국은 약 10% 증가에 그쳐 상대적으로 낮은 수준이었다. 이러한 결과는 국가별 영농 관리 방식이 메탄 배출량에 중요한 영향을 미치는 핵심 요인임을 보여주며, 동시에 농업 및 환경 정책의 차이가 온실가스 감축 성과에 직접적으로 반영된다는 점을 시사한다.

Fig. 2.

Status of National Inventory Data on Methane Emissions by Country.

국내 메탄 배출량 감소를 위해서는 일본 및 미국과 같이, 적극적인 물관리 방식 개선과 유기물 시용 조절을 통해 온실가스 감축 효과를 높이는 전략이 필요할 것으로 사료된다. 스페인과 그리스의 경우에는 앞서 기술한 바와 같이 재배면적이 늘어나며, 메탄 배출량 역시 늘어난 것으로 보고하고 있다. 국내의 벼 재배에 따른 2021년 메탄 배출량은 54 M tons로, 이는 1990년 대비 48.4%, 2020년 대비 3.8% 감소한 수치이다. 이러한 감소 추세는 주로 메탄 배출 산정의 기준이 되는 벼 재배 면적이 지속적으로 줄어든 데에 기인한다[14].

4. 결론

본 연구는 IPCC 가이드라인의 개정에 따른 벼 재배로 인한 경종부분 메탄 배출계수 및 배출량 산정 방식의 변화와 국가 간 차이를 분석하였다. IPCC에서는 1996, 2006, 2019 가이드라인 개정을 거치면서 메탄 배출 산정의 정밀도를 높였으며, 재배일수, 물관리 방식, 유기물 시용 방법 등을 반영한 보정계수의 세분화를 도입하였다. 특히, 1996 가이드라인에 비해 크게 달라진 점은 2006 가이드라인에서는 유기물 시용 유형에 대한 구체적인 분류를 통해, 각국의 메탄 배출 저감 노력을 보다 정교하게 반영하고자 하였고, 2019 가이드라인에서는 기존 배출계수의 조정을 통해 산정의 정확성을 향상시켰다.

각 국가에서 보고한 NIR 및 CRF 자료를 바탕으로 국가별 벼 재배 면적, 물관리 형태, 유기물 종류 및 시용 방식에 따른 메탄 배출량을 비교한 결과, 동일한 벼 재배 면적을 보유하더라도 각국의 농업 관행에 따라 배출량이 크게 상이함을 확인하였다. 특히, 상시담수 방식은 여전히 다수 국가에서 적용되고 있어 메탄 배출량이 높게 나타났으며, 일부 국가에서 도입된 간단관개 방식은 메탄 배출 저감에 효과적인 것으로 분석되었다. 또한 유기물 시용 방식 역시 메탄 배출량에 중요한 영향을 미치는 변수로 확인되었다. 본 연구 결과는 향후 국내를 포함한 주요 국가들이 IPCC 최신 가이드라인을 적극 도입하고, 국가별 실정에 맞는 온실가스 감축 전략을 수립하는 데 있어 과학적 근거를 제공할 수 있다.

본 연구에서는 자료의 신뢰성을 위해 UNFCCC에 국가가 공식적으로 보고한 NIR 및 CRF 자료만을 대상으로 하였다. 추후, 국내와 같이 UNFCCC가 아닌 자체적인 데이터베이스를 통해 자료를 보고하는 국가들(특히 주요 벼 재배 국가인 인도, 동남아시아 국가 및 중국 등)의 자료를 수집할 수 있다면, 국가 간 가이드라인 개정 효과의 정량적 영향 평가와 국가별 시나리오 분석이 더욱 타당해질 것이다. 또한 각 국가별 논 면적의 변화와 메탄 배출 저감 요인뿐만 아니라 기타 관련 요소들에 대한 정보가 NIR 자료에 보고된다면, 메탄 배출량 산정 방법의 변화를 고려한 보다 심도 있는 논의가 가능할 것이다. 이러한 기반 위에서, 지속적인 가이드라인 적용과 함께 물 관리 및 유기물 관리 개선을 통해 저탄소 벼 재배 기술의 도입이 가능할 것으로 기대된다.

Notes

Acknowledgement

본 연구는 2024년도 농촌진흥청의 재원으로 기후변화 완화 및 저탄소 농업기술개발 사업의 지원을 받아 수행된 연구임(RS-2024-00397705).

Declaration of Competing Interest

The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.

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No.	Country (code)	Data periods
1	United States (USA)	1990-2021 (32 years)
2	Australia (AUS)	1990-2021 (32 years)
3	Japan (JPN)	1990-2021 (32 years)
4	Kazakhstan (KAZ)	1990-2021 (32 years)
5	European Union (EU)	1990-2021 (32 years)
6	France (FRA)	1990-2021 (32 years)
7	Bulgaria (BGR)	1988-2021 (34 years)
8	Spain (ESP)	1990-2021 (32 years)
9	Greece (GRC)	1990-2021 (32 years)
10	Hungary (HUN)	1985-2021 (37 years)
11	Italy (ITA)	1990-2021 (32 years)
12	Portugal (PRT)	1990-2021 (32 years)
13	Russia (RUS)	1990-2021 (32 years)
14	T;rkiye (TUR)	1990-2021 (32 years)

Category	1996 guideline	2006 guideline	2019 guideline
Area	· Annual Cultivated Area	· Annual Cultivated Area	· Annual Cultivated Area
Area	· Number of Cultivation Seasons per Year	· Number of Cultivation Days by Emission Condition	· Number of Cultivation Days by Emission Condition
Daily Emission Factor	·1.34kg CH₄ ha^-1 day^-1	·1.30kg CH₄ ha^-1 day^-1	·1.19 kg CH₄ ha^-1 day^-1
Daily Emission Factor	(Converted from yearly emission factor)	·1.30kg CH₄ ha^-1 day^-1	·1.19 kg CH₄ ha^-1 day^-1
Yearly Emission Factor	·15.0g CH₄ m^-2 yr^-1	·14.5 g CH₄ m^-2 yr^-1	·13.3 g CH₄ m^-2 yr^-1
Yearly Emission Factor	·15.0g CH₄ m^-2 yr^-1	(Converted from daily emission factor)	(Converted from daily emission factor)
Scaling factor	· Organic amendment application	· Water Management During Cultivation Period	· Water Management During Cultivation Period
	· Organic amendment application	· Number of Flooded Days During Growing Season	· Number of Flooded Days During Growing Season
	· Water Management During Cultivation Period	· Amount and Method of Organic Amendment Application	· Amount and Method of Organic Amendment Application
	· Water Management During Cultivation Period	· Soil Texture, Rice Variety, etc.	· Soil Texture, Rice Variety, etc.

Guideline	Methane Emission Factors and Emissions from Paddy Rice Fields
1996	· Methane Emissions (CH_{4 Rice})
	- Annual Cultivated Area×Cropping Frequency × Emission Factor
	· Emission Factor
	- Baseline Emission Factor (g CH₄ m^-2 yr^-1) × Water Management Scaling Factor × Organic Amendment Scaling Factor
2006	· Methane Emissions (CH_{4 Rice})
	- Annual Cultivated Area (ha yr^-1) × Cropping Frequency × Cultivation periods × Emission Factor ×10^-6 (Gg CH₄ yr^-1)
	· Emission Factor (Tier 1)
	- Emission Factor (kg CH₄ ha^-1day^-1) × Water Management Scaling Factor × Pre-Season Flooding Scaling Factor × Organic Amendment Scaling Factor
	· Emission Factor (Tier 2)
	- Tier1 Emission Factor × Soil Property Scaling Factor × Rice Variety Scaling Factor
2019	· Same as the 2006 guideline

Guideline	Water Management Practice			Integrated Scaling Factor		Detailed Emission Factor
Guideline	Water Management Practice			SFw	Error	SFw	Error
1996	Irrigated paddy field^*	Continuous Flooding (continuously flooded except during harvest)		1	-	-	-
		Intermittent Irrigation	Single Drainage	0.5	0.2-0.7	-	-
		(At least one drying period (more than 3 days) during the growing season)	Multiple Drainages	0.2	0.1-0.3	-	-
	Rainfed paddy field	Deep-flooded paddy field (Field submerged with water more than 50 cm during the growing season)		0.8	0.5-1.0	-	-
	Rainfed paddy field	Dry field (Area where drying periods naturally occur during the season)		0.4	0.0-0.5	-	-
	Deep-flooded paddy field^**	Water depth, 50-100 cm		0.8	0.6-1.0	-	-
	Deep-flooded paddy field^**	Water depth more than 100 cm		0.6	0.5-0.8	-	-
2006	Irrigated paddy field	Continuous Flooding		0.78	0.62-0.98	1	0.79-1.26
		Intermittent Irrigation	Single Drainage			0.6	0.46-0.80
		Intermittent Irrigation	Multiple Drainages			0.52	0.41-0.66
	Rainfed and deep-flooded paddy field	Rainfed paddy field		0.27	0.21-0.34	0.28	0.21-0.37
		Dry field				0.25	0.18-0.36
		Deep-flooded paddy field				0.31	ND
2019	Irrigated paddy field	Continuous Flooding		0.6	0.44-0.78	1	0.73-1.27
		Intermittent Irrigation	Single Drainage			0.71	0.53-0.94
		Intermittent Irrigation	Multiple Drainages			0.55	0.41-0.72
	Rainfed and deep-flooded paddy field	Rainfed paddy field		0.45	0.32-0.62	0.28	0.39-0.74
		Dry field		0.45	0.32-0.62	0.25	0.11-0.24
		Deep-flooded paddy field		0.06	0.03-0.12	0.31	0.03-0.12

Guideline	Pre-Season Water Management for Paddy Fields	Integrated Scaling Factor		Detailed Emission Factor
Guideline	Pre-Season Water Management for Paddy Fields	SFw	Error	SFw	Error
1996	-	-	-	-	-
2006	Non flooded pre- season〈180 days	1.22	1.07-1.40	1.00	0.88-1.14
	Non flooded pre- season 〉180 days			0.68	0.58-0.80
	Fields flooded for more than 30 days prior to transplanting			1.90	1.65-2.18
2019	Non flooded pre- season〈180 days	1.22	1.08-1.37	1.00	0.88-1.12
	Non flooded pre- season 〉180 days			0.89	0.80-0.99
	Fields flooded for more than 30 days prior to transplanting			2.41	2.13-2.73
	Non-Flooded (Fallow) conditions for more than 365 days prior to transplanting			0.59	0.41-0.84