석유사랑

기후위기 대응의 핵심 과제로 떠오른 메탄 감축.
하지만 효과적인 감축을 위해서는 무엇보다 '정확하게 측정하는 기술'이 필요하다.
국경을 넘어 전 세계 배출원을 실시간으로 추적하는 초소형 위성 군집은
이제 메탄 모니터링의 새로운 표준으로 자리 잡고 있다.
위성 기술이 글로벌 기후 규제와 에너지 산업을 어떻게 바꾸고 있는지 살펴본다.

기후위기 시대, 메탄이 주목받는 이유

장마와 폭염이 반복되던 우리나라의 여름은 이제 시간당 200mm에 달하는 극한 호우가 낯설지 않은 계절이 됐다. 유럽에서는 기록적인 폭염으로 냉방 수요가 급증하며 사회적 문제가 발생하는 등 기후위기는 이미 전 세계인의 일상을 바꾸고 있다. 온실가스는 이러한 기후위기의 가장 큰 원인으로 꼽히며, 그중에서도 최근 가장 주목받는 온실가스는 메탄이다. 메탄은 이산화탄소보다 약 20~30배 높은 온실효과를 유발하지만 대기 중 체류기간은 약 10년에 불과하다. 이산화탄소의 체류기간이 약 200년인 점을 고려하면 메탄 감축은 단기간 내 지구온난화를 억제할 수 있는 가장 효과적인 수단 가운데 하나다. 이러한 이유로 메탄은 국제사회가 가장 우선적으로 감축해야 할 온실가스로 주목받고 있다.

메탄의 발생원과 영향 인포그래픽(자료: 기후 및 청정 공기 연합(Climate and Clean Air Coalition))

국제사회는 2021년 COP26에서 '글로벌 메탄 서약(Global Methane Pledge)'을 공식 출범시키고, 2030년까지 2020년 대비 메탄 배출량을 최소 30% 감축하는 것을 목표로 국제 공조를 추진하고 있다. 우리나라 역시 글로벌 메탄 서약에 가입해 2018년 약 2,800만 톤이던 메탄 배출량을 2030년까지 약 1,970만 톤으로 감축하기로 했다.

2021년 11월 2일 100여 개국이 미국과 유럽연합이 주도하는 강력한 온실가스인 메탄 배출량을
2020년 대비 2030년까지 30% 감축하는 노력에 동참했다.(자료: globalmethanepledge.org)

신뢰할 수 있는 감축의 출발점, MRV

UNFCCC에 보고된 부문별 전 세계 메탄 배출량 및 IEA 추정치(자료: IEA 2022 글로벌 메탄 추적 보고서)

문제는 실제 메탄 배출량이 공식 통계보다 훨씬 적게 보고되고 있다는 점이다. 국제에너지기구(IEA)의 ‘2022 글로벌 메탄 추적 보고서’에 따르면, 각국 정부가 공식 보고한 에너지 부문의 메탄 배출량보다 실제 배출량은 약 70% 높은 것으로 분석됐다. 이러한 차이가 발생하는 이유는 기존의 상향식 추정 방식이 가진 한계 때문이다. 실제 측정보다는 활동량과 배출계수를 활용해 산정하는 방식이기 때문에 최신 데이터 반영이 어렵고, 국가마다 적용 기준과 지구온난화지수¹가 달라 결과에도 차이가 발생한다.

이처럼 온실가스 측정은 기술적·경제적·정치적 제약으로 인해 정확한 수치를 확보하기 어렵다. 이러한 한계는 국가별 온실가스 통계에 대한 신뢰도를 낮추고 감축 노력의 객관성에도 영향을 미친다. 그래서 중요해진 개념이 바로 MRV다. MRV는 온실가스를 얼마나 배출했는지 측정(Measurement)하고, 보고(Reporting)하며, 객관적으로 검증(Verification)하는 국제 표준 체계를 의미한다. 탄소국경조정제도(CBAM), ESG 공시 등 기후 규제가 강화되면서 MRV의 정확성과 신뢰성은 국가 경쟁력과 기업 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소가 되고 있다.

¹ 지구온난화지수(Global Warming Potencial): 특정 온실가스가 일정 기간 동안 이산화탄소보다 얼마나 강한 온난화 효과를 일으키는지 나타내는 지표

위성이 바꾸는 메탄 모니터링

MRV의 신뢰성을 높이기 위한 가장 효과적인 수단으로 떠오른 것이 바로 위성이다. 위성은 국경의 제약 없이 넓은 지역을 동시에 관측할 수 있으며, 특정 국가의 보고에 의존하지 않고 동일한 기준으로 데이터를 확보할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 글로벌 메탄 배출량과 주요 배출원을 객관적으로 파악할 수 있는 가장 효율적인 방법으로 평가받는다.

TROPOMI로 관측한 전 세계 대기 중 메탄 농도(출처: KNMI(네덜란드 기상청))

기존에도 유럽우주국(ESA)의 TROPOMI, NASA의 OCO와 같은 위성이 전 지구적인 온실가스 변화를 관측해 왔다. 그러나 이러한 위성은 주로 기후변화 연구를 위한 대규모 관측을 목적으로 설계돼 산업시설이나 유전, 가스전과 같은 개별 배출원의 위치와 배출량을 정밀하게 파악하는 데에는 한계가 있었다. 지상 관측소 역시 인위적인 배출원에서 떨어진 지역에 설치되는 경우가 많아 실제 산업 현장의 메탄 배출을 실시간으로 파악하기 어려웠다. 특히 최근에는 탄소국경조정제도(CBAM)², 기후공시 의무화, TNFD³ 등으로 산업시설 단위의 정밀한 배출 데이터 수요가 빠르게 증가하며, 위성도 공간해상도와 시간해상도를 크게 높이는 방향으로 발전하기 시작했다.

유럽우주국(ESA) 위성 TROPOMI(출처: ESA)

NASA 위성 OCO(출처: 위키피디아)

발사 비용이 크게 낮아지고 상업용 부품의 우주 활용이 확대되면서, 이제는 100kg 미만의 초소형 위성도 경제성과 성능을 동시에 확보할 수 있게 됐다. 특히 여러 기를 동시에 운영하는 군집 방식이 가능해지면서 전 세계 주요 배출원에 대한 배출량 정보를 실시간으로 얻을 수 있게 됐다.

메탄은 이러한 초소형 위성에 가장 적합한 관측 대상이다. 분광 신호가 강하고 필요한 관측 채널 수도 상대적으로 적어 초분광 센서⁴를 탑재한 초소형 위성으로도 높은 정확도의 데이터를 확보할 수 있다. 따라서 전 세계 주요 배출원을 실시간에 가깝게 감시하는 글로벌 메탄 모니터링 체계 구축이 가능해지고 있다.

² 탄소국경조정제도(Carbon Border Adjustment Mechanism): 온실가스 배출규제가 느슨한 국가에서 생산된 제품을 유럽연합(EU)으로 수출할 때 제품 생산 과정에서 배출된 탄소량에 따라 비용을 부과하는 제도
³ TNFD(Taskforce on Nature-related Financial Disclosures): 기업이 자연자본과 생물다양성 관련 위험 및 기회를 공시하도록 권고하는 국제 협의체
⁴ 초분광 센서: 수백 개의 파장 정보를 동시에 측정해 물질의 종류와 농도를 정밀하게 분석하는 센서

글로벌 메탄 모니터링 경쟁

초소형 위성 기술이 발전하고 메탄 배출 데이터에 대한 글로벌 수요가 급증하면서, 해외에서는 이미 위성 기반 메탄 모니터링 서비스가 빠르게 상용화되고 있다. 대표적인 사례로는 위성 데이터를 상업적으로 제공하는 캐나다의 민간기업 GHGSat과 공공 데이터를 구축하는 미국의 비영리단체 Carbon Mapper가 있다.

2023년 첼트넘 메탄 누출 사고를 감지한 GHGSat 위성(출처: 유럽우주국(ESA))

메탄 관측을 전문으로 하는 캐나다의 민간 위성 데이터 기업 GHGSat은 2016년 첫 위성을 발사한 이후 현재 25kg급 초소형 위성 14기를 운영하고 있으며, 2026년 말까지 총 21기 규모의 군집위성을 구축할 계획이다. 주로 석유·가스 생산시설을 비롯해 폐기물 매립지, 광산 등을 대상으로 메탄 배출을 정밀하게 모니터링하고 있으며, 민간기업뿐 아니라 유럽우주국(ESA), 각국 정부기관 등도 데이터를 활용하고 있다. 특히 세계 최대 셰일오일 생산지인 미국 퍼미안 분지를 지속적으로 관측하며 유정과 가스 처리시설에서 발생하는 메탄 누출을 탐지하고 있다. 이러한 데이터는 설비 이상을 조기에 발견하고 유지보수 시기를 결정하는 데 활용되며, 실제 메탄 감축과 운영 효율 향상에도 기여하고 있다.

각국 배출원별 탄소 배출량(출처: Carbon Mapper 공식 홈페이지)

미국의 비영리단체 Carbon Mapper는 NASA 제트추진연구소(JPL), Planet Labs, 캘리포니아공과대학(Caltech), 애리조나주립대학교 등이 참여하는 글로벌 메탄 모니터링 프로젝트를 운영하고 있다. 100kg급 위성을 활용해 전 세계 메탄과 이산화탄소의 주요 배출원을 고주기로 관측하고, 수집한 데이터를 공공에 공개하는 것을 목표로 한다. 2024년 첫 위성을 발사했으며, 향후 위성 군집을 확대해 전 세계 주요 배출원의 약 80% 이상을 지속적으로 추적할 계획이다.

이처럼 위성 기반 메탄 모니터링은 이제 연구 목적을 넘어 산업 현장의 운영 방식까지 변화시키고 있다. 프랑스의 글로벌 에너지 기업 TotalEnergies는 GHGSat과 협력해 전 세계 석유·가스 생산시설의 메탄 배출을 모니터링하고 있으며, 영국의 석유·가스 기업 Shell 역시 위성 데이터와 드론, 지상 센서를 연계한 디지털 모니터링 체계를 구축해 메탄 누출을 조기에 탐지하고 있다. 과거에는 정기적인 현장 점검에 의존하던 메탄 관리가 이제는 우주에서 확보한 데이터를 기반으로 상시 관리 체계로 전환되고 있는 것이다.

국내 메탄 모니터링 기술

경기샛(GYEONGGISat) 초소형 메탄 모니터링 위성 1호기(출처: 나라스페이스테크놀로지)

경기샛 1호기 실시간 궤도 추적 화면(출처: 경기기후플랫폼)

우리나라에서도 초소형 위성을 활용한 메탄 모니터링 기술 개발이 본격화되고 있다. 대표적으로 경기도가 주관하고 나라스페이스테크놀로지와 서울대학교 기후연구실 등이 참여하는 경기샛(GYEONGGISat) 프로젝트가 있다. 경기샛은 국내 최초의 초소형 메탄 모니터링 위성으로, 경기도 산업단지의 메탄 배출을 정밀하게 진단하는 것은 물론 전 세계 주요 메탄 배출원까지 관측하는 것을 목표로 한다. 특히 국내와 같이 배경 대기 중 메탄 농도가 높은 환경에서도 정확한 측정이 가능하도록 설계돼 우리나라의 메탄 관측 기술 자립과 데이터 활용 기반을 확대할 것으로 기대된다.

이와 더불어 국립환경과학원이 추진하는 환경위성(GEMS) 프로젝트가 있다. 총 5기의 위성 군집을 구축해 국내 주요 메탄 배출원을 고주기로 관측하는 것을 목표로 하며, 2027년 첫 위성 발사를 추진하고 있다. 천연가스 발전소와 석유화학단지, 폐기물 매립지 등 주요 산업시설의 메탄 배출을 지속적으로 관측해 국내 온실가스 배출원 진단 및 감축을 위한 기초 데이터를 수집하는데 새로운 장을 열 것으로 기대하고 있다.

데이터, 탄소 시대의 새로운 경쟁력

위성 기술의 발전으로 이제 국경의 제약 없이 전 세계 주요 메탄 배출원을 실시간에 가깝게 모니터링할 수 있는 시대가 열리고 있다. 이러한 데이터는 단순한 환경 정보가 아니라 국가의 기후정책과 기업의 경쟁력을 좌우하는 핵심 자산으로 자리 잡고 있다.
석유·가스 산업 역시 예외는 아니다. 생산시설에서 발생하는 메탄은 제품의 탄소집약도와 직접 연결되며, 향후 글로벌 시장에서는 메탄 관리 수준 자체가 기업의 경쟁력을 평가하는 기준이 될 가능성이 크다. 실제로 해외 에너지 기업들은 위성 기반 모니터링을 통해 메탄 누출을 줄이고 ESG 공시와 감축 전략을 고도화하고 있다.

나라스페이스테크놀로지의 ‘나르샤 프로젝트’ 개념도. 초분광 탑재체, 초소형 위성 시스템, 메탄 산출 알고리즘, 데이터 활용 방식 등이
기후위기 대응에 부합한다고 평가받으며 CEOS(국제 위성 협의체) 포털에 공식 등재됐다.(출처: 나라스페이스테크놀로지)

우리나라도 이러한 변화에 적극 대응해야 한다. 특히 탄소국경조정제도가 본격 시행되는 이후에는 해외 경쟁사들이 위성 기반의 객관적인 배출 데이터를 근거로 국제 시장에서 경쟁력을 확보할 가능성이 높다. 반대로 우리 기업이 이에 대응할 수 있는 데이터와 검증 체계를 갖추지 못한다면 협상력은 물론 수출 경쟁력에도 영향을 받을 수 있다.

이제 초소형 위성은 단순히 새로운 우주기술이 아니다.
정확한 데이터를 기반으로 기후위기에 대응하고, 산업 경쟁력을 높이며
글로벌 규제에 선제적으로 대응하기 위한 핵심 인프라다.
앞으로는 위성 기술을 적극적으로 정책과 산업에 접목하고
이를 뒷받침할 제도와 사회적 공감대를 함께 마련하는 노력이 필요하다.