신규 블루카본 후보군으로서 해조류의 역할과 탄소 격리에 대한 연구 고찰

1. 서 론

2023년 전 세계 에너지 관련 이산화탄소(CO₂) 배출량이 2022년 대비 1.1%(410 Mt CO₂) 증가한 37.4 Gt CO₂을 기록하며 역대 최대치를 경신했다(IEA, 2024). 온실가스 중 약 80%를 차지하는 CO₂는 대기 중에서 분해되는데 100년 이상이 소요되어, 온실가스 중 기후변화에 의한 잠재적인 영향이 가장 큰 물질로 지목되고 있다. 증가하는 CO₂ 농도로 인한 기후위기의 심각성이 지속적으로 언급되면서, 우리나라를 포함한 전 세계 136개 국가는 탄소중립을 선언했다. 우리나라의 경우, 온실가스 배출량을 2030년까지 2018년(772.6 Mt CO₂) 대비 40% 감축하고, 2050년까지 순배출량 0(총배출량-흡수×제거량)을 달성하겠다는 목표를 확정했다. 현실적으로 산업 활동으로 인해 배출되는 온실가스를 당장 저감하기 어려운 상황에서 탄소 포집×활용×저장(CCUS, Carbon Capture Utilization and Storage) 기술 개발은 탄소중립 목표 이행을 위한 전략 중 하나로서 주목받고 있다(Tapia et al., 2018). 국제 에너지 기구(IEA, International Energy Agency)는 CCUS 기술이 2050 탄소중립에 약 18% 기여할 수 있는 핵심 수단이 될 것으로 전망했다(IEA, 2021).

최근 이상기후, 생물다양성 손실, 기후완화 실패와 같은 문제들이 동시다발적으로 발생하는 다중위기를 극복할 수 있는 전략으로서 자연기반솔루션(NbS, Nature-based Solutions)의 가능성이 제고되고 있다. NbS는 자연 탄소 저장고인 육상, 담수, 해안 및 해양 생태계를 지속적으로 보호, 보존, 복원하여 탈탄소화에 기여하는 조치로써 기술적 대안에 비해 비용 효율적이며 동시에 환경적, 사회적, 경제적 혜택을 제공하여 기후위기를 효과적으로 해결할 수 있는 솔루션으로 정의된다(IUCN, 2020; Pereira et al., 2024). 2025년 1월 기준 시가총액 1위(3조 6천억 달러) 기업인 글로벌 IT 기업 애플(Apple)은 자생림과 초원, 산림, 습지 복원을 통해 매년 1 Mt의 CO₂를 제거하는 것을 목표로 국제 보존협회(Conservation International, CI) 및 미국의 국제금융사 골드만삭스(Goldman Sachs)와 협력하여 지난 2021년 2억 달러 규모의 복원 기금(Restore Fund)을 출범시켰다. 또한, 애플은 케냐 추율루 힐스(Chyulu Hills) 지역의 사바나 초원 복원(70,000 ha)을 통해 약 3.7 Mt CO₂eq의 온실가스 배출 저감을 달성하였다(Lee et al., 2024). 투자금 회수 방식이 구체적이지 않아 투자를 주저하던 기업들은 앞선 사례와 같이 NbS 기반의 복원 기금을 출범시킴으로써 탄소중립에 기여함과 동시에 저감시킨 탄소를 바탕으로 탄소배출권을 거래하는 선순환구조를 구축하여 금전적･기후적 이익을 확보할 수 있는 방안을 마련하기 위해 노력하고 있다. 그로 인해, 2050년까지 NbS를 통한 대기 중 CO₂ 제거량은 탄소중립을 위해 요구되는 총 완화량의 10-18%(10-18 Gt CO₂e･yr^-1)를 차지하는 수준까지 상승할 것으로 전망되고 있다(Wang et al., 2023).

NbS 관점에서 블루카본은 해양 분야의 기후변화 대응에 있어 매우 중요한 요소로서, 탄소격리뿐만 아니라 연안침식 방지 등 기후위기 대응 효과를 두루 갖추고 있다. 특히, 블루카본은 연간 약 2.4 kg의 CO₂를 저장하는데 7 m²의 면적을 필요로 하는 반면, 그린카본(육상 생태계가 저장하는 탄소)은 연간 약 12 m²의 면적이 필요해 경제성 측면에서도 큰 이점이 있으며, 일부 연구에 따르면 블루카본의 CO₂ 흡수 속도는 그린카본에 비해 50배 이상 더 빠른 것으로 보고되었다(Friedlingstein et al., 2022; Hwang, 2023). 연구결과에 따르면, 전 세계적으로 블루카본 생태계 보존을 통해 연간 304 Mt CO₂e의 산업활동에 의해 배출되는 CO₂를 상쇄할 수 있다(Macreadie et al., 2021). 이처럼, 블루카본은 대기 중 CO₂를 대량으로 저감할 수 있는 능력이 뛰어나기 때문에 블루카본 생태계의 보존 및 복원은 기후위기 완화를 위한 필수전략이 되었다. 현재, 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)는 맹그로브숲, 염습지, 잘피림을 공식적인 블루카본으로써 인정하고 있다. 최근 2025년 10월, 페루 리마에서 개최된 제63차 IPCC 총회에서 갯벌, 해조류, 조하대 퇴적물 등 기존 가이드라인에 포함되지 않았던 연안 습지를 새로운 탄소 흡수원으로 인정하기 위한 방법론 보고서(Methodology Report) 개요가 최종 승인되었다(IPCC, 2025). 이번 승인은 기존 가이드라인을 수정하는 것이 아니라, 신규 탄소 흡수원에 대한 추가 지침을 제공하여 상호 보완적으로 활용하기 위함이다. 이는 해조류를 포함한 신규 블루카본 후보군이 국제 사회의 합의를 통해 공식적인 탄소 흡수원 산정 범주에 편입될 수 있는 방법론적 기틀을 마련했다는 점에서 중요한 정책적 진전이라 할 수 있다. 우리나라에는 맹그로브 서식지가 부재하며, 염습지와 잘피림의 면적이 매우 적다는 점이 불리한 측면으로 작용되고 있다. 이러한 한계에 맞서, 정부는 120대 국정과제 중 하나로 ‘신규 탄소흡수원(블루카본) 확대’를 적시하며 블루카본 후보군(갯벌, 해조류, 미세조류 등)에 대한 탄소흡수 능력 산정기술 개발을 적극적으로 추진하고 있다(KIMST, 2024).

김, 미역, 다시마 등 해조류가 다량의 탄소를 흡수한다는 사실이 알려지면서 전 세계적으로 해조류는 신규 블루카본 인증 유력 후보군으로 지목되고 있다. 2016년 보고된 연구결과에 따르면, 전 세계적으로 해조류는 한 해에 약 173 t g C (61-268 t g C)을 격리할 수 있는 것으로 보고되었다(Krause-Jensen and Duarte, 2016). 국내의 경우, 긴 해안선을 가진 동해안이 보유한 해조류 자원은 연간 15,000 t 이상의 탄소 고정 잠재력을 가지고 있는 것으로 추정되어, 해조류를 신규 블루카본으로 내세워 해조류의 탄소격리 가능성에 대한 다양한 연구 및 사업이 진행되고 있다(Noh, 2022; Yoon et al., 2022). 해조류를 포함한 신규 블루카본 후보군은 IPCC로부터 신규 탄소흡수원으로 인정을 받아야만 국가 온실가스 배출량 산정에 포함되어 국가 탄소중립 전략으로서 역할을 할 수 있다. 해조류를 비롯한 신규 블루카본 후보군이 국가 온실가스 인벤토리에 등재되어 탄소중립의 실질적 이행 수단으로 활용되기 위해서는, 무엇보다 IPCC 방법론 보고서 지침에 부합하는 장기 탄소 격리 기작의 과학적 규명이 선행되어야 한다. 아울러 이를 정량적으로 평가할 수 있는 구체적인 산정 방법론의 확립이 필수적이다.

신규 블루카본 후보군으로서 해조류의 역할을 명확히 이해하기 위해, 관련 용어에 대한 과학적 정의를 제시하고자 한다. 흡수(Absorption)는 해조류가 대기 중 CO₂를 광합성 과정에서 활용하는 것을 의미하며(Wu et al., 2008; Ould et al., 2022; Lian et al., 2023), 고정(Fixation)은 흡수된 CO₂가 해조류의 생체 내에서 유기탄소 형태로 전환되는 과정을 설명한다(Hurd et al., 2022; Lian et al., 2023). 이어서 저장(Storage)은 고정된 탄소가 해조류의 생체 내에 축적되어 유지되는 상태를 나타내며(Gao et al., 2021), 마지막으로 격리(Sequestration)는 고정된 탄소가 해조류의 사후에도 심해 퇴적물에 퇴적되거나 해수 내 용해된 상태로 100년 이상 대기로 방출되지 않고 지속적으로 남아있는 과정을 의미한다(GESAMP, 2019). 또한, 국내 “탄소흡수원 유지 및 증진에 관한 법률” 탄소 흡수원은 대기 중 CO₂를 흡수하여 최종적으로 격리함으로써 지구온난화 완화에 기여할 수 있는 바이오매스를 지칭한다. 많은 과학자들의 노력 덕분에 해조류와 같은 차세대 블루카본 생태계의 탄소 흡수 및 고정률이 기존 블루카본 생태계(맹그로브, 염습지, 잘피림)보다 더 높다는 결과가 지속적으로 학계에 보고되고 있다(Duarte, 2017; Li et al., 2022). 이러한 과학적 근거를 바탕으로 IPCC 국제인증의 가능성이 점차 높아지고 있으나, 여전히 장기적인 관점에서 해조류의 탄소 격리량에 대한 정보는 제한적이다. 또한 해조류의 순환경제 모델에 따라 ‘활용’과 ‘격리’간 상충 관계가 존재하여 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 관점에서 양식-수확-활용-폐기(격리)까지의 탄소 흐름이 고려되어야 할 필요가 있지만 이러한 접근은 아직 미비한 실정이다.

따라서 본 논문은 이러한 한계를 고려하여, 해조류 기반 이산화탄소 제거 및 장기 격리의 과학적 근거를 체계적으로 검토하고, 향후 기술적 실현 가능성 및 실험적 검증 방안을 고찰하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 국내외 해조류 기반 탄소흡수･저장 실험과 현장연구 사례를 비교 분석하고, 해조류 탄소격리의 구체적 메커니즘(예: 용존유기탄소의 재활용 및 장기화, 미생물 탄소펌프, 심해 침전 등)과 관련한 연구사례를 고찰하였다. 아울러 IPCC 등 국제 기준이 요구하는 장기 탄소격리 요건과 그를 충족하기 위한 접근법을 살펴보고, 해조류의 탄소 흡수량 산정 방법과 최신 실증 연구 결과를 비교 분석하여 향후 추진방향에 대한 기술적 고찰을 추가하였다.

2. 해조류의 탄소순환 및 블루카본 기능

2.1. 해조류의 탄소고정 및 탄소순환

해조류는 연안 수역에 주로 서식하는 수생식물로서, 탄소저장 및 수질정화, 해양 생물에게 서식지 제공 등 연안 생태계에서 중요한 역할을 한다. 해수 내 용해되어 있는 CO₂, 중탄산염(HCO₃^-)과 같은 용존무기탄소(DIC, Dissolved Inorganic Carbon)는 해조류에게 광합성과 성장에 필요한 주요 탄소원이다. 광합성을 통해 고정된 DIC의 일부는 입자성 유기탄소(POC, Particulate Organic Carbon)와 용존유기탄소(DOC, Dissolved Organic Carbon)형태로 배출되고 나머지는 해조류 조직의 유기탄소로 고정된다(Zhang et al., 2017; Fig. 1).

Fig. 1.

Carbon fixation and carbon cycling by macroalgae.

해수 내 용존무기질소(DIN, Dissolved Inorganic Nitrogen), 빛의 세기, 온도와 같은 해양환경인자의 계절적 변동이 해조류의 DOC 배출에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 해조류의 종 별로 DOC 배출량의 차이가 있다(Zheng et al., 2019; Paine et al., 2021). 기존에 수행된 연구 결과에 따르면, 다양한 문(Phylum)에 속하는 해조류의 DOC 배출율이 녹조류(Chlorophyta)에서 최대 266.44 μmol C･g DW^-1･h^-1, 갈조류(Ochrophyta)에서 최대 89.92 μmol C･g DW^-1･h^-1, 홍조류(Rhodophyta)에서 최대 41.28 μmol C･g DW^-1･h^-1인 것으로 보고되었다(Paine et al., 2021). 또한, Phyllospora comosa 와 Ecklonia radiata를 대상으로 봄･여름과 가을･겨울에 배출되는 DOC 농도를 비교한 결과, 봄과 여름철에 가을과 겨울보다 약 16배 높은 DOC 수치가 기록되었다(Paine et al., 2023). 해조류에서 배출되는 DOC는 미생물에 의한 생물학적 이용 가능성에 따라 가용성 용존유기탄소(LDOC, Labile Dissolved Organic Carbon)와 난용성 용존유기탄소(RDOC, Recalcitrant Dissolved Organic Carbon) 형태로 분류할 수 있다(Hansell, 2013; Kim et al., 2017; Feng et al., 2022; Li et al., 2022; Zhang et al., 2023). 해조류 유래 DOC의 상당 부분은 미생물에 의해 전환되어 가스 형태로서 대기중으로 배출될 수 있는 LDOC 형태인 것으로 보고되었으며(Wada et al., 2008; Jones et al., 2016), 안정성이 높아 미생물 분해에 저항할 수 있는 RDOC 만이 해수 내 장기간(100년 이상) 격리될 수 있다(Osterholz et al., 2015; Trevathan-Tackett et al., 2020; Li et al., 2022). 또한, LDOC 중 일부는 미생물에 의해 소비된 후 새로운 RDOC로 전환될 수 있으며, 이는 대기 중 CO₂가 광합성에 의해 유기탄소 형태로 전환된 후 심해로 가라앉으며 탄소의 일시적 또는 영구적 격리를 초래하는 생물학적 탄소 펌프(Biological carbon pump)와는 무관하게 장기간 해수 내 용해된 형태로 격리되는 미생물 탄소 펌프(Microbial carbon pump)메커니즘에 의한 현상이다(Jiao et al., 2014; Ortega et al., 2019; Wang et al., 2025).

현재까지 보고된 연구결과에 따르면, 해조류 유래 DOC의 33%가 미생물 탄소 펌프 메커니즘을 통해 RDOC로 전환되어 장기간 탄소 격리에 기여할 수 있는 것으로 추정되고 있다(Ogawa et al., 2001; Chen et al., 2020; Gao et al., 2021; Zhong et al., 2024). 최근에는 해조류 자체의 생분해 과정에서 RDOC의 생성이 초래될 수 있음이 보고되며(Chen et al., 2020; Feng et al., 2022) 해조류 기반 탄소 격리에서 RDOC의 역할이 주목을 받고 있다(Li et al., 2022a; Li et al., 2022b; Zhang et al., 2023). 그러나, 이러한 과정은 아직 완전히 검증된 탄소격리 경로로 확립된 것은 아니며, 미생물 군집의 조성, 수온, 용존 산소 등 환경요인에 따라 탄소 전환 효율이 크게 달라질 수 있다(Huang et al., 2024). RDOC와 MCP 기반 탄소 격리량의 정량적 추정은 아직 불확실성이 크며, 기존 연구들은 대부분 실험실 조건 또는 단기 관측에 기반하고 있어 실제 해양 규모에서의 지속성과 누적 효과는 제한적으로 파악되고 있다(Chen et al., 2024; Jiao et al., 2024). 따라서 해조류 단일 개체 수준의 탄소고정 메커니즘과 함께 해조류와 공생 미생물 군집을 하나의 복합 생명체로 바라보는 “통생명체(Holobiont)” 개념을 도입한 장기적×다층적 연구가 수행되어야 할 필요가 있다(Paine et al., 2021; Marzinelli et al., 2024; Zhang et al., 2024; Xi et al., 2025; Fig. 2).

Fig. 2.

Holobiont associated conversion of labile dissolved organic carbon (LDOC) to recalcitrant dissolved organic carbon (RDOC).

2.3. 해양환경에서의 순환경제 창출에 기여

해조류는 탄소 격리뿐만 아니라, 다양한 산업 분야에서의 활용을 통해 순환경제 구현에 기여할 수 있는 잠재력을 지니고 있다(Wang et al., 2025; Fig. 3). 그러나 이러한 활용 방식은 목적과 형태에 따라 탄소저감 효과가 상이하며, 일부는 격리 전략과 상충될 수 있다. 먼저, 해조류를 심해 침전 또는 바이오차(Biochar) 형태로 전환하는 것은 장기적 탄소저감 효과를 나타내는 대표적인 격리 전략으로 평가된다. 해조류 바이오차는 높은 탄소 함량을 가지며, 토양에 적용할 경우 N₂O 배출을 줄이고 토양 비옥도를 향상시키는 등 장기적 탄소 저장 수단으로 유망하다(Dang et al., 2023). 특히 Laminaria japonica와 Cladophora glomerata 유래 바이오차는 토양 퇴화를 완화하고, 육상 바이오매스보다 인(Phosphorus)을 더 효과적으로 흡착할 수 있는 것으로 보고되었다(Norouzi et al., 2016; Jung et al., 2016).

Fig. 3.

Circular economic value of seaweed.

다음으로, 해조류를 내구성 바이오소재로 전환하는 장기적 활용 전략 또한 격리 전략과 유사하게 탄소를 장기간 고정하는 효과를 가질 수 있다. 해조류 유래 다당류를 활용한 바이오플라스틱(Bioplastic) 포장재는 기존 석유계 플라스틱을 대체함으로써 제조과정에서의 온실가스를 줄이고, 사용기간 동안 탄소를 고정할 수 있다(Farghali et al., 2023). 또한 해조류 유래 천연 하이드로겔(Hydrogel)과 알긴산(Alginic acid)은 건설재료의 강도와 내구성을 높이는 고분자 첨가제로 주목받고 있으며, 콘트리트의 압축 강도를 최대 20%까지 향상시킨 사례가 보고되었다(Sarbini et al., 2020; Murugappan and Muthadi, 2022). 이러한 활용은 자원 효율성을 높이고, 장기적으로 산업 전반의 탄소 배출 저감형 소재 전환에 기여할 수 있다.

반면, 해조류를 식품×사료×바이오연료로 활용하는 단기적 이용 방식은 생산과 소비 과정에서 대부분의 탄소가 재배출되어 순탄소저감 효과는 제한적이다(Jung et al., 2016; Ganesan et al., 2024). 그럼에도 불구하고, 바이오메탄(Biomethane), 바이오에탄올(Bioethanol), 바이오가스(Biogas) 등으로의 전환은 화석연료를 대체할 수 있으며(Johnston et al., 2022), 해조류의 단백질 함량(11-32%)과 필수 아미노산×항산화 성분은 식품 및 대체단백질 산업에서 환경 부담을 낮출 수 있는 대안으로 주목받고 있다(Espinosa-Ramírez et al., 2023; Pereira et al., 2024). 이러한 활용은 직접적인 장기 격리 효과는 낮더라도, 화석 기반 자원의 사용을 줄이는 간접적 탄소저감에 기여할 수 있다.

이처럼 해조류의 활용과 격리 전략은 상충 관계를 지니지만, 장기적 활용 전략은 격리 전략과 상보적으로 작용할 수 있다. 단순히 격리 효율을 높이는 것 뿐만 아니라, 흡수된 탄소를 장기적 자원으로 활용하는 기술 개발이 병행될 때, 해조류는 진정한 의미의 순환경제를 실현할 수 있을 것이다(Fig. 3). Eger et al.(2023)의 연구 결과에 따르면, 전 세계 해조류 서식지가 창출하는 경제 가치는 약 5천억 달러에 달하는 것으로 보고되었다. 각 분야에서 지속 가능한 발전의 중요성에 대한 인식이 증가되는 현 시점에서, 해조류는 미래를 위한 효과적인 전략으로 활용될 수 있을 것이다. 이를 위해, 잠재적인 해조류의 가치를 발굴하기 위한 지속적인 연구 및 기술개발 수행되어야 한다.

3. 탄소 흡수원으로써 해조류 연구의 동향과 시사점

3.4. 탄소 고정량 산정 방법론

기술적 진전이 탄소 회계로 연계되기 위해서는, MRV 표준화가 필수적이다. 이에 본 절에서는 현재 사용되는 정량 평가 방법과 그 한계, 그리고 MRV 체계 부재에 따른 근본적인 한계에 대해 논의한다.

실험실 및 현장 기반 연구가 광범위하게 수행되고 있으며, 탄소 고정량 산정을 위해 InVEST (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs) 모델, 해조류의 탄소 함량(Carbon content) 또는 산소 발생률(Oxygen evolution rate)기반 탄소 고정량 추정, 안정동위원소표지 추적자 분석 등 다양한 방법이 활용되고 있다(Table 1).

Table. 1.

Various methodologies for measuring carbon fixation by macroalgae

InVEST 모델은 자연 자본과 생태계서비스 관리에 대한 의사결정 지원 평가를 목적으로 개발된 모델로, 정성×정량적으로 도출되는 생태계서비스 평가결과를 지도화 하여 분석, 경제적 가치평가 및 상호거래 분석 등 다방면의 연구에 활용된다. 해당 모델을 활용하여, 습지의 탄소저장 가치 파악과 같이 육상기반 탄소 고정량 평가에 적용될 뿐만 아니라, 부산 연안 해역의 2050년 기준 탄소 고정량 평가에도 적용되어 해조류 양식장의 잠재적 탄소 고정량 평가에 적용한 사례도 보고된 바 있다(Jeong, 2022). 다양한 생태계서비스 및 시나리오에 대한 평가를 수행할 수 있다는 장점이 있으나, 분석에 필요한 탄소 계수의 다양성 및 탄소 흡수원별 탄소 계수 데이터베이스(Database) 개발이 지속적으로 이루어져야 할 필요가 있다.

해조류의 탄소 함량을 통해 탄소 고정량을 추정하는 방법은 기존 연구결과로부터 도출된 해조류의 종별 탄소계수를 활용하거나(Hutto et al., 2021), 원소분석기(Elemental analyzer)를 통해 해조류 시료의 탄소 함유량을 구한 후 비교적 간단한 산술식을 통해 탄소 고정량을 추정할 수 있다(Sato et al., 2022; Weerakkody et al., 2023). 또한, 해조류 건조중량 측정 및 탄소 함량 외의 추가적인 분석을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 하지만, 다양한 해조류의 종별 탄소계수에 대한 신뢰성 높은 데이터베이스가 필요하며 탄소함량 또는 건조중량 측정에 의해 결과값이 과대×과소평가 될 우려가 있다.

광합성 속도를 통한 해조류 탄소 고정량 추정 방법은 용존산소농도(DO, Dissolved Oxygen) 측정을 통해 산소 발생률을 계산한 후, 설정한 광합성 지수(PQ, Photosynthetic quotient)에 따라 탄소 고정률(μmol CO₂×g FW^-1×h^-1)로 변환하는 방법이다(Zhao et al., 2022). 이 방법은 광합성 중 흡수된 CO₂와 발생한 O₂의 비율을 나타내는 PQ(1.0-1.8)를 통해 일차생산량 추정치 단위를 CO₂ 단위로 변환할 수 있다(Burris, 1981). DO 측정기를 사용해 짧은 시간 간격의 모니터링이 가능하다는 장점이 있으나, 해조류 시료의 생중량 측정 및 PQ 값에 따라 결과값의 편차가 발생할 수 있다. 일부 연구진은 해양 환경 변화(예: 해양 산성화)에 따른 해조류의 PQ 값 변동성을 파악하기 위해 pCO₂ (271 μatm)와 온도(20-25℃)를 변화시켜 기후 변화가 PQ 값에 미치는 영향을 조사했다(Kang et al., 2024). 연구 결과, PQ 값은 기후 변화에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났으나, 온도 상승이 PQ 값의 감소로 이어질 수 있음을 밝혔다. 이로 인해 DO 발생량 측정을 통해 광합성 효율을 추정하고 이를 DIC 흡수율로 환산할 경우, DIC 흡수율이 과대평가될 우려가 있음을 보고했다. 또한, 생중량 측정의 정확성을 높이기 위해 일부 연구자들은 생중량과 표면적 간의 상관관계를 도출하고, 유의한 상관관계가 나타날 경우 ImageJ와 같은 소프트웨어를 사용하여 표면적 측정 기반의 해조류 탄소 흡수량 평가를 수행하는 등 기존 방법론을 발전시키기 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있다(Xu et al., 2018; Paine et al., 2023).

$\[ Carbon Fixation Rate \left(g C\cdot m^{-2}{d}^{-1}\right)=\frac{\mathrm{\Delta } Dry weight \left(g DW\right)\times Carbon content \left(\mathrm{\%}\right)}{ Seaweed bed area \left(m^2\right)\times Time \left(day\right)} \]$

(1)

$\[ Oxygen evolution rate \left(\mu mol O_2•g {FW}^{-1}{h}^{-1}\right)= \frac{\left(C_f-C_0\right) \times Water volume \left(L\right)}{M_0 \times Cultivation time \left(hour\right)} \]$

(2)

$\[ •C_f :Final dissolved oxygen concentration \left(\mu mol O_2•L^{-1}\right) \]$

$\[ •C_0 :\in {\rm I}nitial dissolved oxygen concentration \left(\mu mol\mathrm{ }{O}_2•L^{-1}\right\} \]$

$\[ •M_0 : \in {\rm I}nitial fresh weight of seaweed \left(g\mathrm{ }{FW}^{-1}\right) \]$

최근, 해조류 유래 DOC에 대한 관심이 증가하면서 해조류의 광합성과 호흡에 의해 발생하는 탄소 플럭스를 추적하기 위해 탄소 안정 동위원소 라벨링(Carbon isotope labelling) 기법이 적용되고 있다(Tsubaki et al., 2020; Weigel and Pfister, 2020). 이 방법은 라벨링된 동위원소를 이용하여 보다 정확하게 탄소 플럭스를 추적할 수 있으나, 전문 분석 장비가 필요하고 복잡한 시료 전처리 과정을 거쳐야 하는 한계가 존재한다.

이처럼, 해조류에 의한 이산화탄소 제거 수준을 평가하고 탄소 순환에 대한 이해를 높이기 위해 다양한 방법이 활용되고 있다. 그럼에도 불구하고, 해조류의 탄소 고정량을 측정하는 공식적인 표준방법은 아직까지 마련되지 않고 있다(Queirós et al., 2019; Ortega et al., 2020; Hidayah et al., 2021; Kwan et al., 2022). 이러한 맥락에서 제63차 IPCC 총회의 결정(해조류 등 신규 연안 습지 산정 지침 개요 승인)은, 산재해 있던 개별 연구 방법들을 국제적으로 합의된 '국가 온실가스 인벤토리 프레임워크' 내에서 표준화하고 이를 국가 인벤토리에 적용하기 위한 제도적 첫 단추를 꿰었다는 데 의의가 있다. 그러나 아직 구체적인 표준 방법론이 확립되지 않아 연구 결과 간의 상호 비교 및 검증이 난해하며, 이는 국가 단위 데이터베이스 구축 시 데이터의 신뢰성을 담보하기 어려운 요인으로 작용하고 있다. 나아가, 역동적인 해양 환경에서 해조류가 고정한 탄소가 실제로 100년 이상 장기적으로 격리되었음을 MRV 체계를 통해 신뢰성 있게 입증하는 것은 현실적으로 매우 어려운 과제이다(Mengis et al., 2023; Rose and Hemery, 2023). 이는 탄소 회계의 불확실성을 높이며, 탄소배출권 시장 진입의 구조적 한계로 작용할 수 있다. 이러한 과학적×기술적 불확실성이 해소되지 않은 상황에서, 해조류의 블루카본 등록 및 상업적 활용이 과도하게 강조되는 것은 섣부를 수 있다. 따라서 해조류 기반 블루카본의 신뢰성을 확보하기 위해서는 장기 격리 가능성에 대한 실증적 근거 확보와 MRV 검증체계의 정립이 반드시 선행되어야 한다.

4. 결론 및 고찰

본 연구는 해조류를 활용한 탄소흡수 및 격리 전략에 대해 용어 정립부터 메커니즘, 정량평가, 국제기준, 실증방안까지 종합적으로 고찰하였다. 해조류는 빠른 생장과 높은 일차생산량을 바탕으로 해양 탄소순환에 기여할 수 있는 잠재력을 보유하고 있으며, 연안 생태계 복원 및 탄소중립 달성 수단으로 주목받고 있다. 하지만, 해조류 기반 탄소 격리 기술이 IPCC의 블루카본 국제인증을 받지 못하고 있는 근본적인 이유는, IPCC에서 제시하는 기준을 충족할 수 있는 객관적인 과학적 근거가 부족한 것 뿐만 아니라, 장기 격리의 지속성과 생태적 안정성에 대한 과학적 불확실성이 여전히 해소되지 않았기 때문이다.

현재 IPCC와 국제사회는 블루카본으로 인정받기 위한 조건으로 (1) 상당한 양의 온실가스 제거 가능성, (2) CO₂ 장기 저장 가능성, (3) 주변 생태계에 대한 부정적인 영향 초래 여부, (4) 탄소 저장량을 유지하거나 증가시키고 온실가스 배출을 줄이기 위한 관리의 실용성, (5) 인위적 개입으로 인한 사회적 또는 환경적 피해 초래 가능성, (6) 기후 변화에 대한 완화 조치와 적응 전략 등 정책적 연계 가능성을 제시하고 있다. 본 연구에서 정리한 바와 같이, 해조류는 (1) 측면에서 비교적 명확한 근거를 확보하였으나, (2)와 (3)에 대해서는 퇴적, 분해, DOC 전환 등 전주기평가의 불확실성으로 인해 실증이 어렵다.

IPCC 가이드라인에 따라 블루카본 흡수원을 국가 온실가스 인벤토리에 반영하기 위해서는, 지리적 데이터(Activity data)와 조사 지역의 탄소 변동 데이터(Emission factors)가 함께 조사되어야 한다. IPCC는 국가가 주요 탄소 흡수원을 평가하기 위해 “Tier 3”를 목표로 하기를 권장한다. 현존하는 가장 정확한 탄소 고정량 평가 기준인 Tier 3를 만족하기 위해서는 해조류 서식지 또는 양식장의 탄소 저장량에 대한 매우 구체적인 데이터가 필요하다. 그러나 해조류의 경우, 서식지와 양식장 단위에서 이러한 수준의 정밀한 장기 데이터를 확보하기에는 해양 환경의 복잡성과 시공간적 변동성이 매우 크다. 광활하고 역동적인 해양환경에서 수많은 변수를 통제하며 해조류가 고정, 격리한 탄소의 양을 100년 이상 추적하는 것은 현재 기술로는 사실상 불가능에 가깝다. 이는 탄소 회계의 근본적 신뢰성에 제약을 주며, 탄소배출권 시장에서 요구하는 영속성과 검증가능성 요건을 충족하지 못할 가능성을 내포한다.

따라서 향후 연구의 방향은 단순히 기술개발 가속이나 인증 추진이 아니라, 과학적 불확실성 해소와 생태안정성 검증을 선행하는 단계적 접근을 기반으로 설정되어야 한다. 대규모 실증 사업 이전에, 소규모 기초 실험과 장기 모니터링을 통해 탄소 저장 지속성 및 생태영향을 정량화하고, DOC 전환 메커니즘에 대한 종합적인 이해가 필요하다. 이 과정에서 수중 드론, 위성 기반 원격탐사 자동 센서 등 디지털 관측기술이 활용될 수 있으며, 수집된 자료는 표준화된 MRV 체계 내에서 관리되어야 한다. 다만, 이러한 MRV 역시 해양 시스템의 복잡성과 시공간적 이질성으로 인해 본질적 한계를 지닌다는 점을 인정하고, 불확실성에 대한 다층 검증 체계를 도입하는 등 현실적인 대응 방안 마련이 필요하다.

정책적 측면에서는, 생태계 영향을 충분히 검증하기 전까지는 인위적 해양 침적이나 대규모 조성 사업을 신중하게 제한해야 한다. 우리나라에서 수행되고 있는 바다숲 조성 사업은 해양 생태계 복원을 목표로 하였으나, 제대로 된 검증 없이 해조류 서식지를 조성하기 위해 인공 시설물을 설치하고, 미흡한 사후관리로 인해 실효성에 대해 지적을 받았다. 담당기관은 문제점을 인정하고 사후관리 강화 대책 마련을 수립했으나, 탄소감축을 비롯하여 생태계 회복 측면에서 여전히 논쟁이 이어지고 있다. 이러한 실패 사례가 반복되지 않기 위해서는 학계･기업･정부간의 협력을 통한 기술개발 및 세부적인 전략마련이 수립되어야 한다. 산업계의 기술 실증과 정부의 정책 지원은 학계의 기초연구와 과학적 검증 결과에 기반해야 하며, 세 주체가 협력하여 표준화된 데이터베이스 구축, 검증된 계수 도출, 장기 추적 시스템을 마련하는 것이 우선시되어야 한다. 2025년 10월 제63차 IPCC 총회(페루 리마)에서 해조류 관련 보고서 개요가 승인됨에 따라, 해조류가 국제 탄소 회계 체계에 편입될 수 있는 교두보는 마련되었다. 그러나 IPCC가 요구하는 엄격한 기준을 충족하기 위한 과학적 검증은 여전히 선결 과제로 남아 있다. 향후 2027년 발간 예정인 IPCC 방법론 보고서에 해조류가 정식으로 등재되고 국가 인벤토리에 실질적으로 기여하기 위해서는, ①과학적 타당성, ②생태적 안정성, ③표준화된 MRV 체계 기반의 회계적 투명성이라는 세 가지 핵심 요건이 확립되어야 한다. 따라서, 현재 수준에서 해조류 기반 탄소격리는 “기후위기 대응의 잠재적 해법”이자 동시에 “과학적 검증이 요구되는 가설”로 바라보는 것이 적절하다. 본 연구에서 종합한 문헌적 근거와 근본적인 한계에 대한 쟁점 분석은 향후 해조류 기반 탄소격리 연구가 책임성과 과학적 엄밀성을 기반으로 진전될 수 있는 기초자료로 활용될 수 있기를 기대한다.

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