서인천복합화력발전소 굴뚝에서 수증기가 뿜어져 나오고 있다.ⓒ연합뉴스



데이터를 이용해 무언가를 살펴볼 때 가장 큰 장점은 보이지 않던 것을 보이게 한다는 것이다. 물론 데이터 자체에 그런 힘이 있진 않다. 데이터를 확보하는 과정에서, 보이지 않던 것을 보이게 만드는 힘이 생긴다. 사실 그게 과학이 하는 일이기도 하다. 새로운 방법으로 데이터를 모으고 해석하면 보이지 않던 게 보인다. 기후도 마찬가지다. 눈에 보이지 않는 온실가스의 증가 경향, 그에 따른 지구 온도의 상승을 실시간으로 확인할 수 있는 것도 데이터 덕분이다.
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여기 또 하나의 대상이 있다. 메탄(메테인·CH₄)이다. 메탄은 사실 사람에게 친숙한 기체다. 가정에서 쓰는 천연가스의 주성분이 메탄이다. 하수구에서 유기물이 썩어 악취가 날 때, 쓰레기가 부패할 때도 메탄이 발생한다. 취사용 천연가스, 요즘 주목받는 수소를 만들 때에도 사용된다. 농장에서 소가 트림 릴짱 을 할 때 나오는 기체도, 습지에서 부글거리며 방출하는 기체도 메탄이다.


메탄은 지구 어디든 우리 주위를 배회한다. 대기 중에 일정한(약 2000ppb) 농도로 검출된다. 이 메탄의 30~40%는 자연적 원인으로 배출되지만 나머지는 인위적 요인으로 만들어진다. 농업이 가장 큰 배출원이고, 에너지 바다이야기룰 부문이 뒤를 잇는다. 석탄 연소, 천연가스 및 석유 공정 등이다.


해가 갈수록 높아지는 대기 중 메탄 농도. ⓒ윤신영" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/24/sisain/202601240949313 오징어릴게임 46msaj.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="ZecoBZlwnH" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/24/sisain/202601240949 오리지널골드몽 31346msaj.png" width="658">

<그림 1> 해가 갈수록 높아지는 대기 중 메탄 농도. ⓒ윤신영



최근 메탄이 주목받는 이유는 강력한 온실가스이기 때문이다. 메탄은 6대 온실가스의 하나로 지구온난화에 미친 영향이 이산화탄소(CO₂)에 이어 두 번째로 크다. 지구 평균기온은 산업화 이전 대비 1.1℃ 상승한 상태인데, 이산화탄소가 0.8℃, 메탄이 0.5℃ 기여한 것으로 평가된다(기온을 오히려 낮추는 가스도 있어서 두 주요 온실가스의 기여 온도 합이 1.1℃를 넘는다). 기후변화 3분의 1 이상의 원인이 메탄이란 뜻이다.


비록 상대적으로 양이 적어서 현재의 기후변화에 미친 영향은 이산화탄소에 이어 2위이지만, 같은 양을 기준으로 비교하면 강도가 수십 배 강력해 요주의 기체로 꼽힌다. 이산화탄소의 온난화 영향을 기준으로 온실가스가 지구온난화에 기여하는 정도를 수치화한 ‘지구온난화지수(GWP)’를 보면, 100년간 미치는 영향은 이산화탄소의 28배, 20년간 미치는 단기 영향은 이산화탄소의 80배다.


메탄은 기후변화의 대표적 원흉이지만, 지금껏 이산화탄소의 유명세에 밀려 큰 주목을 받지 못했다. 하지만 최근 메탄 감축에 주목해야 한다는 목소리가 높아지면서 국제사회도 다양한 대책이 논의되고 있다. 2021년 국제메탄서약을 통해 150여 개국이 2018년(한국은 2020년) 기준 30%를 2030년까지 감축한다고 선언한 게 대표적이다. 일부 지역과 국가는 무역 제재를 가할 움직임도 보이고 있어서 산업계 대응이 시급하다. EU 메탄규제법은 2024년 5월 발효돼 2025년부터 유럽으로 수입되는 석유와 가스에 대해 메탄 배출량을 모니터링하고 보고하게 했다. 2027년부터는 보고 방식이 강화되며, 2030년부터는 기준을 충족하지 못할 때 수입이 제한된다. 탄소국경조정제도(CBAM)와 같은 무역장벽이 될 가능성이 있다. 특히 한국과 일본, 중국은 전 세계 천연가스 수요의 70%가 몰리는 곳이다. 전 세계가 주목하고 있다.


한국의 경우 온실가스 총배출량 중 메탄의 비중이 2022년 국가온실가스통계 기준 4.9%로 세계 평균(17%)에 비해서는 낮다. 논이 줄어들면서 과거보다 낮아진 영향도 있다. 하지만 국내 메탄 배출량(3220만t)이 국내 농업 분야의 전체 온실가스 배출량(2300만t)보다 많다는 점에서 결코 무시할 수 없는 수준이다.


그런데 메탄 감축에는 큰 문제가 있었다. 제대로 된 데이터가 없다는 사실이다. 메탄의 인위적 배출원 가운데 대표적인 것이 에너지 부문이다. 석탄이나 석유, 가스 관련 시설에서 많이 발생한다. 만들고 쓸 때도 배출되지만, 운송하거나 분배할 때, 환기할 때에도 배출된다. 그런데 에너지 부문의 메탄 실제 배출량 상당 부분은, 의외로 대단치 않은 이유로 생겨나고 있다. 그냥 새고 있다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 에너지 분야에서 실제 배출되는 메탄 추정량은 각국이 집계해 보고한 양의 1.8배에 달한다. 공식 기록의 80%에 해당하는 양이 새고 있을 가능성이 높다는 뜻이다. 모든 부문 전체 메탄 배출량 기준으로는 36%다.

그동안 몰랐던 메탄 누출량, 얼마나 될까

도시에서는 소각이나 하수 부패, 운송 도중 노후관 접합부에서의 누출이나 정유공장 수소 생산 공정에서의 누출 등 이유로 메탄이 꾸준히 배출되는 것으로 추정된다. 지금까지 대부분의 메탄 배출량은 천연가스 공급량과 배출계수 등을 이용해 추정했다. 문제는 이 방법으로 측정되지 않는, 누출 메탄의 규모를 정확히 모른다는 점이다. 그 양이 적지 않기에 추가 관측이 필요하다.


대표적인 방법이 인공위성을 이용한 측정이다. 이미 여러 위성이 메탄 관측을 시도하고 있다. 〈그림 2〉와 〈그림 3〉은 2025년 12월11일 과학 학술지 〈사이언스〉에 발표된 위성 메탄 탐지 논문의 원 데이터를 구해서 필자가 지도에 표기한 것이다. 온실가스 관측 인공위성(GHGSat)을 이용해 2023년 전 세계 3100여 대형 에너지 시설에서 메탄 배출 순간을 측정한 데이터 1만1000여 개를 표시했다. 〈그림 2〉는 지점별로 시간당 배출량을 표시했다. 원이 클수록 한 시간당 배출되는 양이 많은 곳이다. 오렌지색은 석탄 시설, 녹색은 석유와 가스 관련 시설이다. 〈그림 3〉은 포착된 전체 배출 지점의 위치다. 색이 밝을수록 중복 관측이 많았던 곳이다.


위성으로 관측한 전 세계 에너지 시설의 시간당 메탄 누출량. ⓒ윤신영" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/24/sisain/20260124094931634yauq.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="5JjnzHCEJG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/24/sisain/20260124094931634yauq.png" width="658">

<그림 2> 위성으로 관측한 전 세계 에너지 시설의 시간당 메탄 누출량. ⓒ윤신영



위성으로 관측한 전 세계 에너지 시설의 메탄 누출 관측 횟수. ⓒ윤신영" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/24/sisain/20260124094931949thut.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="1e3XcR2udY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/24/sisain/20260124094931949thut.png" width="658">

<그림 3> 위성으로 관측한 전 세계 에너지 시설의 메탄 누출 관측 횟수. ⓒ윤신영



〈그림 2〉를 〈그림 3〉과 함께 보면 지구 전역의 에너지 시설에서 메탄 배출이 발생하고 있음을 알 수 있다. 사막이나 열대우림, 빙하로 덮인 지역을 제외하면 대부분 지역에서 배출이 이뤄진다. 물론 배출이 집중되는 곳은 그중에서도 일부다. 배출 양상이 지리적으로 길게 선을 그린 곳도 보인다. 가스관이 지나는 길임을 짐작할 수 있다.


〈사이언스〉에 실린 이 논문에선 몇 가지 흥미로운 분석을 했다. 그중 하나는 석유 및 가스의 메탄 배출량 추정치가, 석탄에서 발생하는 배출량에 비해, 종전에 이용하던 보고 기반 추정과 상관성이 약하다는 사실이었다. 국종성 서울대 지구환경과학부 교수는 “고해상도 위성 관측을 활용해 시설 단위 메탄 배출의 간헐성과 규모를 정량적으로 제시했다는 점에서, 기존 인벤토리(온실가스 배출원별 배출량 및 흡수량 목록) 기반 배출 추정의 한계를 명확히 드러냈다”라고 말했다.


연구팀은 인벤토리를 간과하거나 잘못 파악했을 가능성을 제기했다. 정수종 서울대 환경대학원 교수는 “의도치 않게 배출되는 메탄 누출을 통계 방식으로는 정확히 산정할 수 없기에 실측 모니터링이 필요하다. 더 정확한 관측 기반 모니터링이 이루어지지 않으면 배출량의 정확도가 떨어져 국가 NDC(온실가스 감축목표)에 부담으로 작용하고, 사업장의 비용 손해로 이어질 수 있다”라고 말했다.

적은 노력으로 큰 효과 볼 수 있어

누출은 원시적 원인이지만 대책을 세우기는 유리하다. 누출 지점을 찾아서 막으면 된다. 이산화탄소를 감축할 때처럼 극소량이라도 줄이고자 산업공정과 생활, 에너지원을 바꿔가며 쥐어짤 필요가 없다. 특히 메탄은 대기 중 체류 시간이 12년으로 비교적 짧아서 다른 온실가스에 비해 적은 노력으로 큰 온실가스 저감 효과를 볼 수 있다. IEA는 2024년 기준 화석연료 메탄 배출량의 30%는 추가 비용 없이 예방할 수 있을 것이라고 추정한다. 기업으로서도 경제적 효율성을 달성하기 쉽다.


메탄 데이터를 체계적으로 관측하고 대책을 세울 필요성이 나온 이유다. 위성을 비롯해서 다양한 측정 방법은 그 대안이다. 정수종 교수팀은 이동형 메탄 측정 장비와 위성 관측 자료, 항공 측정 자료 등을 종합해서 메탄 배출원을 관측하고 있다. 도심의 경우, 대형 시설에서 배출이 확인된다. 예를 들어 서울 강남구 삼성동 지역은 일반적인 대기 농도와 비교해 메탄이 두 배 검출된다. 복합화력발전소나 열병합발전소, 폐기물매립지, 인천 액화천연가스(LNG) 생산시설 등에서는 대기 농도보다 수 배~40배 높은 고농도가 검출되기도 했다. 대부분 지금까지?몰랐던 누출이다.


다양한 대책을 두루 고려할 필요도 있다. 홍진규 연세대 대기과학과 교수는 “부처 간에 흩어진 관측과 모델링 역량을 통합하고, 지자체의 위성 중복 투자 문제까지 포함해 국가 차원의 감시·검증 체계를 설계하는 것이 더욱 전략적인 접근이 될 수 있다”라고 말했다.

윤신영 (과학 저널리스트) editor@sisain.co.kr

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