A stealth effort to bury wood for carbon removal has just raised millions

탄소를 포집한 나무를 땅에 파묻는 스타트업

수십 년 동안 과학자들은 대기 중 이산화탄소를 감소시킬 수 있는 방법들을 찾아왔다. 미국의 스타트업 ‘코다마 시스템스’가 빌 게이츠의 기후 펀드와 다른 투자자들로부터 600만 달러가 넘는 투자금을 확보했다. 코다마는 산불 위험을 줄일 뿐만 아니라 수확한 나무에 탄소를 가두는 새로운 방법을 연구한다.

미국 캘리포니아의 한 스타트업이 죽은 나무를 땅에 파묻어 대기 중에 있는 이산화탄소를 수천 년 동안 가두는 간명하고 새로운 계획을 추진하고 있다.

캘리포니아 시에라네바다 산맥의 구릉 마을 소노라에 위치한 산림 관리업체 코다마 시스템스(Kodama Systems)는 지난여름 설립된 이후 은밀하게 운영되어왔다. 그러나 코다마는 최근 빌 게이츠의 기후펀드 ‘브레이크스루 에너지 벤처스(Breakthrough Energy Ventures)’와 ‘컨그루언트 벤처스(Congruent Ventures)’ 등 여러 투자사로부터 660만 달러(약 88억원)가 넘는 투자금을 확보했다.

뿐만 아니라 결제 플랫폼 스트라이프(Stripe)도 코다마와 연구 협력 기관 ‘예일대 탄소 봉쇄 연구소(Yale Carbon Containment Lab)’에 25만 달러(약 3억 2000만원)의 연구 자금을 제공했다고 밝혔다. 이 보조금은 캘리포니아 숲에서 수확한 폐기 바이오매스를 네바다 사막에 묻은 후, 매장한 바이오매스가 기후변화의 원인인 온실가스 방출을 얼마나 잘 막을 수 있는지 확인하는 시범 연구 지원에 사용될 예정이다.

스트라이프는 이 개념증명(proof-of-concept) 프로젝트 결과가 특정한 평가 기준을 달성할 경우, 코다마가 격리하게 될 이산화탄소 약 415톤을 25만 달러에 구입하기로 합의했다.

스트라이프의 조달 및 생태계 전략 담당자 조애나 클리츠케(Joanna Klitzke)는 “물론 나무를 통한 이산화탄소 포집 기술이 장기적으로 지속될 수 있을지에 대한 조사가 추가적으로 이루어져야 하겠지만, ‘바이오매스 매장(biomass burial)’은 저비용 대규모 탄소 제거 접근법이 될만한 잠재력을 가지고 있다”라고 설명했다.

지난 몇 년 동안 스트라이프는 탄소 제거 산업 구축의 일환으로 스타트업들이 대기에서 분리하여 영구 격리하려고 하는 이산화탄소를 미리 구매했다. 스트라이프는 또한 나무 심기 같은 인기 있는 탄소 상쇄 프로젝트를 통해 단순히 탄소배출권을 구매하는 것을 넘어서서 기업이 기후 배출에 대응하기 위한 다른 모델을 확립하는 데에도 도움을 주었다. (나무 심기 같은 프로젝트는 효과 측면에서 점점 더 철저한 검토 대상이 되고 있다.)

소수의 연구 단체와 스타트업들은 분해를 늦추는 방식으로 나무의 잔해를 땅에 묻거나 다른 방식으로 저장해서 나무에 이산화탄소를 가두는 기술의 잠재력을 탐색하기 시작했다.

자연적으로 나무는 대기에 포함된 엄청난 양의 이산화탄소를 효율적으로 흡입할 수 있지만, 죽어서 땅 위에서 부패할 경우에는 저장하고 있던 이산화탄소를 다시 배출한다. 나무를 땅속에 격리하면 이러한 현상을 방지할 수 있다. ‘바이오매스 매장’이 기대하는 만큼의 효과를 보인다면 온실가스를 제거할 비교적 저렴하고 손쉬운 방법으로 활용될 수 있을지도 모른다. 각종 연구에서는 향후 수십 년 동안 지구 온도 상승을 억제하려면 수십억 톤에 달하는 온실가스를 제거해야 한다는 결과가 나온 바 있다.

그러나 이러한 기술이 대규모로 구현되고 면밀하게 연구되기 전까지는 바이오매스 매장 기술에 어느 정도의 비용이 필요한지, 이 기술로 얼마나 많은 탄소를 저장할 수 있는지, 얼마나 오랫동안 안정적으로 온실가스를 격리할 수 있는지 두고 봐야 한다.

죽어버린 숲

산림 전문가들은 미국이 수십 년 동안 지나치게 공격적인 화재 진압 정책을 추구한 결과, 숲이 지나치게 울창해져 버렸다고 경고해 왔다. 이런 울창한 숲은 산불이 발생했을 때 대형 산불로 번질 수 있는 위험을 크게 증가시킨다. 기후변화로 더 덥고 건조한 환경이 조성되면서 화재 위험성이 악화되었다.

미국 서부 지역에 몇 년 동안 파괴적인 화재가 잇따라 발생한 이후에 여러 주들은 화재 위험을 줄이기 위해 숲을 정리하는 데 점점 더 많은 자금을 지원하고 있다. 이러한 작업에는 덤불 제거, 벌목, 화재가 숲까지 도달하지 못하도록 의도적으로 불을 내어 산림의 풍경을 파괴하는 작업도 포함된다.

예일대 탄소 봉쇄 연구소의 책임자 저스틴 프라이부르크(Justin Freiberg)는 기후변화가 빨라지면서 앞으로 몇 년 동안은 각 주에서 이 작업을 통해 더 많은 산림 폐기물을 생산할 것으로 예상된다고 밝혔다. 예일대 탄소 봉쇄 연구소는 지난 몇 년 동안 다양한 조건들에서 수많은 ‘나무 탄소 봉쇄(wood carbon containment)’ 접근법을 탐구하기 위한 현장 시험을 진행했다.

그러나 현재의 관행은 일반적으로 숲 정리 작업을 마친 곳에 수확한 식물과 나무를 쌓아 두고 썩을 때까지 방치하거나 고의적으로 불태운다. 이에 따라 산림 폐기물에 저장되어 있던 이산화탄소가 대기로 다시 방출되면서 지구온난화를 촉진하게 된다.

코다마는 산불 위험성과 탄소 배출 문제를 모두 해결하고자 한다. 코다마는 지나치게 울창한 숲을 정리하는 자동화된 방법을 개발하여 작업 비용은 줄이고 속도를 높이고 있다(그러나 아직 이 작업을 사업 개발로 자세하게 논의하지는 않고 있다). 이들은 작아서 목재로 판매하지 못하는 나무에서 큰 나뭇가지들을 떼어낸 후, 트럭에 실어서 준비된 구덩이로 보낸다.

코다마가 수집한 작은 통나무를 포함한 바이오매스.
KODAMA SYSTEMS

핵심은 이들이 ‘나무 금고(wood vault)’라고 부르는 죽은 나무의 분해를 가속하는 산소와 물을 차단하여 나무에서 온실가스가 새어 나가지 않도록 막는 기술이다.

코다마는 예일대 연구진과 2023년 3분기에 하기로 한 현장 작업에서 네바다 사막에 높이 6m. 깊이 2.7m, 길이와 폭은 53m에 달하는 일종의 ‘봉분’을 만들 계획이다.

코다마는 바이오매스를 토목섬유(geotextile)로 덮은 후 수분 흡수를 위해 선정된 토종 식물층 아래 토양에 매장할 계획이다. 코다마의 바이오매스 활용 및 정책 책임자 지미 부리스(Jimmy Voorhis)는 사막 지역의 건조한 환경을 고려할 때 “이 방식은 매장된 목재 덩어리에서 분해가 일어나는 것을 방지하여 이산화탄소를 수천 년 동안 목재 안에 가두어놓을 수 있을 것”이라고 주장했다.

프라이부르크는 나무를 파묻지 않고 드러내고, 다른 방식으로 설계한 더 작은 ‘나무 금고’도 만들 예정이라고 덧붙였다. 연구팀은 이것들을 계속해서 모니터링하면서 몇 년 동안 나무 분해 속도와 온실가스 누출량을 비교할 것이다. 연구팀은 이러한 데이터와 다른 연구 및 실험 결과를 종합하여 장기적인 탄소 저장 추정치를 예측할 수 있으리라고 기대한다.

매장에 들어가는 비용

다른 스타트업들과 연구팀들은 다른 방식을 찾고 있다. 호주의 기업 ‘인터어스(InterEarth)’는 나무를 매장하기 전에 소금기 있는 지하수를 흡수시키면 나무를 더 장기적으로 보존할 수 있으리라고 생각한다.

메릴랜드 대학의 닝쩡(Ning Zeng) 교수가 설립한 공익 법인 ‘카본 록다운 프로젝트(Carbon Lockdown Project)’는 투과성이 낮은 점토 같은 물질로 덮은 구덩이를 만들자고 제안했다.

2022년 펴낸 논문에서 닝쩡과 연구원들은 다른 많은 잠재적인 접근법도 조명했다. 이러한 접근법에는 동결된 지역, 수중, 또는 심지어 지상 보호소에 바이오매스를 저장하는 방법이 포함됐다. 그의 초기 연구에서는 나무를 수확해서 저장하면 1톤당 100달러 이하의 훨씬 적은 비용으로 연간 수십억 톤에 달하는 이산화탄소를 제거할 수 있다는 가능성을 발견한 바 있다.

그러나 아직 알지 못하는 부분도 많이 남아있다. 이산화탄소를 제거하기 위한 노력과 기업의 기후 계획을 평가하는 카본 다이렉트(Carbon Direct)의 바이오매스 탄소 제거 및 저장 담당 수석 과학자 대니얼 샌체즈(Daniel Sanchez)는 “나무 수확 및 저장에 관한 이론이 여전히 진화하고 있다는 점을 알아야 한다”라며 “가장 중요한 것은 무엇이 나무의 분해를 촉진하는지 우리가 더 알고 있어야 한다는 점”이라고 강조했다.

또한 주민들과 환경 단체들은 산림 벌채에 반대하는 경우가 많다. 나무를 톱으로 잘라서 울창한 숲의 가파른 경사면에서 제거하는 작업은 효과적으로 자동화하기 어렵고 많은 노동력과 비용이 투입된다. 부피가 거대한 나무의 잔해를 운반하고 구덩이를 크게 파내는 작업에도 많은 비용과 에너지가 필요하다.

나무를 제거하고 운송해서 매장하는 과정에서도 탄소 배출이 발생한다. 따라서 이러한 작업을 수행하고자 할 때는 작업에서 발생하는 탄소 배출과 이를 통해 저장할 수 있는 총 탄소량을 비교하여 신중한 결정을 내려야 한다.

KODAMA SYSTEMS

마지막으로 필요한 만큼의 폐기 바이오매스를 확보해야 한다는 문제도 있다.

로런스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Lab)가 2020년에 발표한 연구에서는 오늘날 탄소 저장용으로 활용할 수 있는 폐기 바이오매스가 상당히 많다는 사실을 발견했다. 연구에서는 캘리포니아에서 건축, 벌목, 화재 예방 및 기타 활동을 통해 매년 5,600만 톤에 달하는 ‘바싹 마른’ 폐기 바이오매스가 생산된다고 추정했다. (나무는 질량의 약 50%가 탄소로 이루어져 있다.)

그러나 코다마, 모트 하이드로젠(Mote Hydrogen), 참(Charm) 등 스타트업들이 바이오매스를 이용해 이산화탄소를 제거하려는 다양한 시도를 하며 폐기 바이오매스를 주목하고 있고, 전 세계가 야심 찬 기후 목표 달성을 위해 경쟁을 벌이면서 폐기 바이오매스에 대한 수요는 증가할 것으로 보인다.

하지만 이 모든 노력이 결국 화재 예방이나 생태계 유지에 필요한 것 이상의 나무나 농업 원료를 없애버릴 수 있다는 위험도 있다. 바이오매스 제거는 또한 숲과 농장이 썩은 식물에서 얻는 영양분을 감소시키기도 한다.

코다마는 바이오매스에 탄소를 저장하여 매장하는 전 과정에 대한 경제 및 탄소 관련 평가를 진행했다고 말했다. 코다마는 탄소 1톤당 100달러 이하의 비용으로 처리할 수 있게 될 것이라 확신하며, 시범 프로젝트에서 배출되는 탄소량은 이 프로젝트를 통해 궁극적으로 격리될 순 탄소량의 약 15% 정도를 줄이는 정도에 그치리라 추정한다.

코다마의 공동 설립자이자 최고 경영자인 메릿 젱킨스(Merritt Jenkins)는 회사가 삼림 벌채 작업뿐만 아니라 사용가능한 목재 판매와 목재 매장(burial) 프로젝트로 얻은 탄소배출권을 통해 수익을 확보할 계획이라고 밝혔다.

그러나 예일대의 프라이부르크는 현재 중요한 임무는 스트라이프가 제공한 연구 보조금을 사용해서 “바이오매스 매장과 관련한 커다란 과학적 질문에 답하는 데 도움을 주고, 이 방법이 정말로 지원할 가치가 있는 해결책인지 증명하는 것”이라고 강조했다.

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