바이오차는 어떤 원료를 사용해 만드는지에 따라 토양에 미치는 특성이 달라집니다. 같은 바이오차라고 하더라도 목재를 원료로 만든 바이오차와 왕겨를 원료로 만든 바이오차는 탄소 함량, 회분, 규소, 기공 구조, pH 및 양분 특성에서 차이가 나타날 수 있습니다.

특히 농업 현장에서 바이오차를 토양개량 소재로 활용하려면 단순히 “바이오차를 사용한다”는 것보다 어떤 원료의 바이오차를 선택할 것인지가 중요합니다.

목재 바이오차는 탄소가 풍부하고 안정적인 구조와 발달된 기공을 갖는 경우가 많고, 왕겨 바이오차는 상대적으로 높은 회분과 규소 함량이 대표적인 특징입니다. 다만 실제 특성은 원료뿐만 아니라 열분해 온도와 제조 조건에 따라서도 크게 달라질 수 있습니다. (ScienceDirect)

이번 글에서는 목재 바이오차와 왕겨 바이오차의 차이를 원료 특성, 탄소와 회분, 규소 함량, 기공 구조, 토양 pH, 양분관리, 농업적 활용 측면에서 비교해보겠습니다.

1. 목재 바이오차와 왕겨 바이오차란?

먼저 두 바이오차의 출발점부터 다릅니다.

목재 바이오차는 나무, 목재 부산물, 임산 부산물 등을 산소가 제한된 조건에서 열분해하여 만든 탄소성 물질입니다.

반면 왕겨 바이오차는 벼 도정 과정에서 발생하는 왕겨를 원료로 제조합니다.

왕겨는 벼 낟알을 감싸고 있는 단단한 껍질로, 셀룰로오스와 리그닌뿐 아니라 상당량의 무기성분, 특히 규소(Silicon)를 포함하고 있습니다. 일부 문헌에서는 왕겨가 건물 기준으로 약 15~20% 수준의 규소를 포함할 수 있다고 설명합니다. (스프링거)

이러한 원료 자체의 차이가 열분해 이후 만들어지는 바이오차의 성질에도 영향을 줍니다.

2. 가장 대표적인 차이는 ‘규소와 회분’

목재 바이오차와 왕겨 바이오차를 구분할 때 가장 눈여겨볼 부분이 회분과 규소 함량입니다.

일반적인 목재계 바이오차는 상대적으로 회분 함량이 낮고 고정탄소 비율이 높은 특성을 나타내는 경우가 많습니다.

반면 왕겨 바이오차는 원료인 왕겨 자체에 무기성분이 많이 포함되어 있기 때문에 상대적으로 회분 함량이 높고 규소가 풍부한 특성을 나타냅니다. 왕겨 바이오차에 관한 여러 리뷰에서도 높은 규소 및 회분 함량을 주요 특징으로 제시하고 있습니다. (ScienceDirect)

쉽게 정리하면 다음과 같습니다.

구분	목재 바이오차	왕겨 바이오차
주요 원료	목재·임산 부산물	벼 도정 부산물
탄소 특성	상대적으로 높은 고정탄소 특성	목재계보다 상대적으로 낮을 수 있음
회분	대체로 낮은 편	상대적으로 높은 편
규소	상대적으로 낮음	높은 규소 함량이 특징
기공 구조	발달된 기공이 형성될 수 있음	다공성 구조와 규소 성분의 영향
pH	대체로 중성~알칼리성	알칼리성을 나타내는 경우가 많음
주요 농업적 관심	탄소 저장·토양 물리성	규소 공급·양분 보유·토양관리
대표적인 활용	밭·시설재배 등 다양한 토양	논·벼 재배 및 다양한 농경지

다만 위 표는 일반적인 경향을 비교한 것입니다. 실제 제품의 특성은 제조 온도와 원료 상태에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

3. 목재 바이오차는 탄소와 기공 구조가 중요한 특징

목재는 리그닌 등 탄소가 풍부한 구조를 가진 바이오매스입니다.

이를 열분해하면 탄소가 풍부한 고형물이 만들어지고, 생산 조건에 따라 다양한 크기의 기공이 발달할 수 있습니다.

목재계 바이오차는 일반적으로 낮은 회분과 높은 고정탄소, 발달된 기공 구조를 나타내는 경향이 있으며, 일부 연구에서는 높은 비표면적이 목재 바이오차의 특징으로 제시되고 있습니다. 다만 비표면적은 열분해 온도와 활성화 여부 등에 따라 크게 달라질 수 있습니다. (ScienceDirect)

이러한 특성 때문에 목재 바이오차는 토양에 적용했을 때 다음과 같은 부분에서 관심을 받고 있습니다.

• 토양의 물리적 특성 개선
• 수분 이동 및 보유 특성 변화
• 양분 흡착 및 보유
• 탄소 저장
• 토양 미생물의 서식 환경 제공

특히 탄소를 비교적 안정적인 형태로 토양에 저장하는 것이 중요한 활용 목적 중 하나입니다.

4. 왕겨 바이오차는 규소가 중요한 특징이다

왕겨 바이오차를 설명할 때 빼놓을 수 없는 것이 규소(Si)입니다.

벼는 생육 과정에서 규소를 많이 흡수하는 작물이며, 흡수된 규소의 상당 부분이 왕겨에 축적됩니다.

따라서 왕겨를 열분해하여 바이오차로 만들면 규소가 풍부한 탄소성 소재가 만들어질 수 있습니다. 연구에서는 왕겨 바이오차의 높은 규소 함량을 주요 특징으로 보고 있으며, 토양에 적용했을 때 규소 공급원으로 활용될 가능성도 제시하고 있습니다. (ScienceDirect)

특히 벼는 규소와 밀접한 관계가 있는 작물이기 때문에 왕겨 바이오차는 논 토양과 벼 재배 분야에서 특별한 관심을 받고 있습니다.

규소는 벼의 조직을 강화하고 도복이나 여러 환경 스트레스에 대한 작물의 반응과 관련된 것으로 연구되고 있습니다. 다만 바이오차에 포함된 총 규소 함량과 실제 작물이 흡수할 수 있는 규소의 양은 동일한 개념이 아니므로 제품의 성분과 토양 조건을 함께 평가해야 합니다. (PubMed Central (PMC))

5. 토양 pH에도 차이가 나타날 수 있다

바이오차를 농경지에 사용할 때 중요한 항목 가운데 하나가 pH입니다.

목재 바이오차와 왕겨 바이오차 모두 제조 조건에 따라 알칼리성을 나타낼 수 있지만, 왕겨 바이오차는 상대적으로 높은 회분과 무기성분의 영향을 받아 높은 pH를 나타내는 경우가 있습니다. 왕겨 바이오차 연구에서도 열분해 온도가 높아질수록 pH와 회분 함량이 증가하는 경향이 보고되었습니다. (PubMed Central (PMC))

이러한 특성은 산성 토양에서는 장점이 될 수 있습니다.

예를 들어 토양이 지나치게 산성화되어 있다면 적절한 특성의 바이오차를 사용하여 토양 산도를 완화하는 방향으로 활용할 수 있습니다.

하지만 pH가 높다고 무조건 좋은 것은 아닙니다.

이미 중성 또는 알칼리성에 가까운 토양에 높은 pH의 바이오차를 과량 투입하면 오히려 토양의 화학적 균형에 영향을 줄 수 있습니다.

따라서 바이오차를 선택할 때는 제품의 pH뿐만 아니라 현재 농경지의 토양 pH를 먼저 확인하는 것이 중요합니다.

6. 양분 관리 측면에서는 어떤 차이가 있을까?

목재 바이오차와 왕겨 바이오차 모두 토양의 양분 이동과 보유에 영향을 줄 가능성이 있습니다.

바이오차의 다공성 구조와 표면에 존재하는 작용기는 토양 속 일부 양이온이나 영양물질과 상호작용할 수 있기 때문입니다.

왕겨 바이오차의 경우 높은 표면적과 흡착 특성, 규소 및 무기성분의 존재 때문에 양분 보유 및 비료 이용 효율과 관련한 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다. 일부 연구에서는 왕겨 바이오차가 토양의 양분 보유와 비료 효과 개선에 도움을 줄 가능성을 제시하고 있습니다. (ScienceDirect)

그러나 바이오차를 비료와 동일하게 생각해서는 안 됩니다.

바이오차는 기본적으로 토양의 환경과 양분 이동을 변화시키는 소재이며, 작물에 필요한 질소·인·칼륨을 충분히 공급하는 일반적인 NPK 비료와는 역할이 다릅니다.

따라서 바이오차를 사용한다고 해서 기존 시비관리를 무조건 중단하는 것은 적절하지 않습니다.

7. 수분 보유와 토양 물리성에서는 어떻게 다를까?

두 바이오차 모두 토양의 물리적 특성에 영향을 줄 가능성이 있습니다.

바이오차의 기공은 토양 속에서 물과 공기의 이동에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.

목재 바이오차는 생산 조건에 따라 미세기공이 잘 발달하면서 높은 비표면적을 나타낼 수 있습니다.

왕겨 바이오차 역시 다공성 구조를 가지며, 연구에서는 열분해 과정에서 왕겨의 구조가 변화하면서 다양한 기공이 형성되는 것으로 보고하고 있습니다. (스프링거)

하지만 여기서 중요한 점은 바이오차의 기공이 많다고 해서 모든 토양에서 수분 보유력이 동일하게 증가하는 것은 아니라는 것입니다.

토양의 모래·미사·점토 함량, 기존 유기물, 바이오차의 입자 크기 및 투입량 등에 따라 결과가 달라집니다.

따라서 “목재 바이오차가 더 좋다” 또는 “왕겨 바이오차가 더 좋다”라고 단순하게 결론을 내리기보다는 어떤 토양에서 어떤 목적을 가지고 사용하는가를 기준으로 판단해야 합니다.

8. 탄소 저장 측면에서는 목재 바이오차가 주목받는 이유

바이오차의 중요한 활용 목적 중 하나가 토양 탄소 저장입니다.

바이오매스를 열분해하면 원료의 탄소 일부가 비교적 안정적인 고형 탄소 형태로 전환될 수 있습니다.

목재계 바이오차는 일반적으로 높은 고정탄소 특성을 나타내는 경우가 많아 장기적인 탄소 저장 소재로 관심을 받고 있습니다.

반면 왕겨 바이오차는 상대적으로 회분과 규소의 비중이 높기 때문에 같은 조건에서 생산된 목재 바이오차와 탄소 조성이 다를 수 있습니다. 실제 비교 연구에서도 왕겨 바이오차는 다른 일부 바이오차에 비해 규소와 회분이 높고 탄소 함량은 상대적으로 낮은 경향이 보고됐습니다. (ScienceDirect)

하지만 탄소 저장 효과는 단순히 탄소 함량 하나만으로 결정되지 않습니다.

원료 → 생산 과정 → 운송 → 토양 적용 → 장기적인 탄소 안정성을 종합적으로 고려해야 합니다.

9. 그렇다면 논에는 왕겨 바이오차가 더 적합할까?

왕겨 바이오차는 벼 재배 과정에서 발생하는 부산물을 다시 농경지에 활용할 수 있다는 점에서 논 농업과의 연관성이 높습니다.

특히 왕겨에 풍부한 규소를 활용할 수 있고, 농업 부산물을 다시 농업 생산 과정으로 순환시킨다는 장점이 있습니다.

실제로 왕겨 바이오차에 관한 연구에서는 논 토양에서 토양 유기탄소, 양분 보유, 미생물 활성 및 벼 생육 등에 미치는 영향이 연구되고 있습니다. (ScienceDirect)

다만 “논에는 무조건 왕겨 바이오차”라는 의미는 아닙니다.

논 토양의 pH, 유기물, 양분 상태, 토성, 물 관리 조건 등을 먼저 확인해야 합니다.

10. 밭이나 시설재배에서는 목재 바이오차가 더 유리할까?

목재 바이오차는 탄소 함량과 기공 구조, 표면 특성 등을 활용할 수 있기 때문에 밭이나 시설재배 토양에서도 다양한 연구가 이루어지고 있습니다.

특히 토양의 물리적 특성과 수분관리, 양분 보유, 탄소 저장 등을 목적으로 활용할 수 있습니다.

그러나 여기에서도 특정 원료를 무조건 우선시하는 것은 적절하지 않습니다.

예를 들어 물을 잘 보유하지 못하는 토양인지, 산성 토양인지, 양분이 쉽게 유실되는 토양인지에 따라 필요한 바이오차의 특성이 달라질 수 있기 때문입니다.

따라서 작물보다 먼저 토양을 분석하고 바이오차를 선택하는 접근이 중요합니다.

11. 목재 바이오차와 왕겨 바이오차 중 어떤 것이 더 좋은가?

이 질문에는 하나의 정답이 없습니다.

두 바이오차의 목적과 특성이 다르기 때문입니다.

목재 바이오차가 관심을 받을 수 있는 경우

• 탄소 저장을 중요하게 생각하는 경우
• 높은 고정탄소 특성을 원하는 경우
• 기공 및 표면 특성을 활용하려는 경우
• 토양의 물리적 특성을 개선하려는 경우

왕겨 바이오차가 관심을 받을 수 있는 경우

• 논이나 벼 재배 토양에 활용하려는 경우
• 규소 공급 가능성을 고려하는 경우
• 농업 부산물의 자원순환을 중요하게 생각하는 경우
• 양분 보유 및 토양 화학성 개선 가능성을 함께 고려하는 경우

다만 이것은 일반적인 선택 방향일 뿐이며, 실제 제품의 특성과 토양 분석 결과에 따라 달라질 수 있습니다.

12. 바이오차 선택에서 원료만 보면 안 되는 이유

목재와 왕겨 중 하나를 선택했다고 해서 바이오차의 특성이 결정되는 것은 아닙니다.

열분해 온도와 제조 조건도 매우 중요합니다.

같은 왕겨를 사용하더라도 열분해 온도가 달라지면 pH, 회분, 표면적, 기공 구조 및 탄소 특성이 달라질 수 있습니다. 왕겨 바이오차 연구에서도 열분해 온도가 증가하면서 수율은 감소하고 회분과 표면적 등이 변화하는 것으로 보고됐습니다. (ScienceDirect)

목재 바이오차 역시 마찬가지입니다.

따라서 농업용 바이오차를 구매할 때는 단순히

“목재 바이오차인가?”
“왕겨 바이오차인가?”

만 확인해서는 부족합니다.

다음과 같은 정보를 함께 확인하는 것이 좋습니다.

• 원료 종류
• 열분해 온도
• 제조 방식
• pH
• EC
• 수분 함량
• 회분 함량
• 총탄소 및 고정탄소
• 주요 무기성분
• 입자 크기
• 유해물질 관련 품질정보

13. 목재 바이오차와 왕겨 바이오차의 핵심 차이

결국 두 바이오차의 차이를 한 문장으로 정리하면 다음과 같습니다.

목재 바이오차는 탄소와 기공 구조를 활용한 토양관리 및 탄소저장 측면에서 관심이 높고, 왕겨 바이오차는 높은 규소와 회분 특성을 활용한 토양관리 및 농업 부산물 자원순환 측면에서 강점이 있습니다.

하지만 실제 농경지에서는 이러한 일반적인 특성보다 바이오차의 실제 분석값과 토양 상태가 더 중요합니다.

마무리

목재 바이오차와 왕겨 바이오차는 모두 바이오매스를 열분해하여 만든다는 공통점이 있지만, 원료의 성분이 다르기 때문에 최종적인 바이오차의 특성에도 차이가 나타납니다.

목재 바이오차는 상대적으로 높은 고정탄소와 발달된 기공 구조가 주요 특징으로 언급되며, 왕겨 바이오차는 높은 회분과 규소 함량이 대표적인 특징입니다. (ScienceDirect)

특히 왕겨 바이오차는 벼 재배 부산물을 다시 농업에 활용한다는 자원순환 측면에서도 의미가 있습니다.

하지만 어떤 바이오차가 더 우수한지를 단순 비교하는 것은 바람직하지 않습니다.

산성 토양인지, 사질토인지, 논인지 밭인지, 어떤 작물을 재배하는지, 탄소 저장이 목적인지 양분 관리가 목적인지에 따라 적합한 바이오차의 특성이 달라질 수 있기 때문입니다.

따라서 농업 현장에서 바이오차를 선택할 때 가장 중요한 기준은 “목재냐 왕겨냐”가 아니라 “현재 토양에 어떤 특성이 필요한가”라고 할 수 있습니다.

좋은 바이오차보다 중요한 것은 내 토양에 맞는 바이오차를 선택하는 것입니다.

이 원칙을 바탕으로 토양 분석 결과와 바이오차의 품질 정보를 함께 비교한다면 보다 과학적이고 효율적인 바이오차 활용이 가능할 것입니다.