▲동시베리아 대륙붕 해수의 온도 상승으로 메탄하이드레이트가 녹아서 메탄가스가 거품기둥 형태로 분출되고 있다. 메탄은 강력한 온실가스로서 온실효과가 이산화탄소의 23배이다.

 
■특별연재: 지구온난화 Global Warming

기후변화의 최전선(1) ... 동 시베리아 북극 대륙붕 메탄 방출

 

기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Chane)는 지난 10월 초에 일주일간 인천 송도에서 제48차 총회를 개최했다. 회장인 한국인 이회성은 개막식에서 “IPCC 역사에서 가장 중요한 회의”라고 역설했다. 이번 회의가 왜 그토록 중요했을까? 이번 송도 회의에서 다룬 핵심 의제는, ‘지구온난화 1.5℃ 특별보고서’를 승인하는 것이다.

IPCC 당사국 총회는 지난 2015년 12월 파리기후협정을 채택하였는데, 위 협정에서 합의된 목표는 “산업화 이전 수준 대비 지구 평균 기온 상승을 2℃ 보다 현저히 낮은 수준으로 유지 및 1.5℃까지 제한하기 위해서 노력할 것”이었다. 기온 상승을 2℃ 이하로 억제하자는 것이 지난 수 십 년간 목표가 되어 왔으나 최근 과학자들 사이에서는 그 수치로는 문명의 안전을 담보할 수 없다는 주장이 대세를 이루고 있고, 이에 따라 ‘UN기후변화협약’은 IPCC에게 지구 평균기온 상승폭을 산업혁명 이전 대비 1.5℃로 제한하기 위한 방안을 강구해 달라고 요청하였던 것이다.

IPCC 총회는 165개 회원국의 합의 절차를 거쳐 10월 8일에 ‘지구온난화 1.5℃ 특별보고서’를 승인했다고 공표했다. 보고서는 1.5℃ 이내로 막으려면 2030년까지 탄소 배출을 45% 줄여야 하고, 2050년까지 배출량을 제로로 만들어야 하며, 더 나아가 이미 배출된 탄소를 대기로부터 포집해서 격리해야 한다고 말하고 있다.

그런데, 1.5℃ 상승으로 막는다면, 인류는 과연 안전할까? 인류가 지난 일만 년 간 문명을 꽃피워 왔던 안락한 기후환경이 지속될 수 있을까? IPCC 총회가 1.5℃ 특별보고서를 승인한 결정을 환영해 마지않지만, 그 목표로 충분치 않을 수 있다는 의구심을 떨쳐 버릴 수가 없다. 우리는 지금 1℃ 오른 지구를 겪고 있는데, 과학자들도 미처 예측하지 못했던 속도로 기후변화를 가속하는 연쇄 작용이 진행 되고 있기 때문이다.

인류가 얼마나 긴박한 상황에 처해 있는지 인식하려면 기후변화의 최전선 현장에 가 보아야 한다. 소개할 현장은 두 곳, 동 시베리아 북극 대륙붕과 영구동토층이다. 지금 그곳에서는 우리가 진정 두려워해야 할 중대한 사건이 진행되고 있다.

 

▲첫 번째 현장 : 시베리아 북극 대륙붕에는 추크치해(海), 동시베리아해, 랍테프해가 있다. 2005년 이후 여름에 이 지역에서 빙하가 완전히 사라졌다.

동 시베리아 북극 대륙붕

 

기후변화의 최전선으로 소개할 첫 번째 현장은 시베리아 북쪽,동 시베리아 북극 대륙붕이다. 그곳에는 추크치 해(海,) 동 시베리아 해, 랍테프 해가 있다.

NASA는 2011년 여름에 추크치 해의 해수면 온도를 측정하여, 7℃라고 발표했다. 그로부터 3년 후 케임브리지 대학 와담스 교수가 이끄는 과학자 팀은 추크치 해의 해수면 온도가 17℃이고, 기온은 19℃라고 관측했다. 추크치 해, 동 시베리아 해, 랍테프 해에서는 2005년 이후 여름에 빙하가 완전히 사라졌다. 빙하가 해수면 위를 덮고 있는 동안에는 빙하 밑 해수의 온도가 0℃ 이하로 유지되지만, 덮개가 사라지자 태양복사에너지가 표층수를 관통하여 대륙붕 해저면까지 도달하고 바다를 덥히고 있는 것이다.

동 시베리아 북극 대륙붕은 원래 시베리아 툰드라 대륙의 주변부였다가, 15,000년 전부터 7,000년 전 사이에 마지막 빙하기가 끝나고 해수면이 130m 상승하면서 그 결과 바다에 잠긴 지형이다. 수심은 평균 45m 정도로 얕고, 해저면은 기복이 적고 평탄하다. 대륙붕 해저면에는 메탄 하이드레이트(methane hydrate)가 매장되어 있다. 이는 메탄 가스( )가 얼음 결정 속에 박혀 있는 물질이다. 얼음처럼 생겼으나 불을 붙이면 연소되기에, ‘불타는 얼음’ 이라는 별명을 갖고 있다.

▲대륙붕 해저에는 메탄하이드레이트가 매장되어 있다. 이는 메탄이 얼음 속에 박혀 있는 물질이다. ‘불타는 얼음’이라는 별명을 갖고 있다.

동 시베리아 북극 대륙붕의 메탄 하이드레이트는 빙하기에 툰드라에서 형성된 것인데, 위와 같이 홀로세 범람 시기에 바다에 잠겨 대륙붕 해저에 자리 잡게 된 것이다. 메탄 하이드레이트는 고압·저온의 환경에서는 고체 상태로 있다가, 압력이 낮아지거나 온도가 오르면 메탄이 가스 형태로 풀려난다.

샤코바와 세밀레토프가 이끄는 러시아-미국 합동 연구팀은 동 시베리아 해와 랍테프 해에 1,000개의 관측소를 설치하고 5,000개의 지점에서 5년간 메탄 농도를 측정했다. 연구 결과는 놀라웠다. 그들은 <사이언스>지에 수록된 논문에서, 동 시베리아 해 대륙붕 해저의 바닷물 80%와 표층해수 50%가 메탄가스로 과포화된 상태이고, 메탄가스가 대기로 분출되고 있다고 보고했다. 이 지역에서 대기 중 메탄가스의 농도는 지구 평균 농도의 9배 정도이고, 가장 높은 곳은 80배라고 관측되었다. 이게 왜 놀라운 사건인가?

▲동시베리아 대륙붕 해수의 온도 상승으로 메탄하이드레이트가 녹아서 메탄가스가 거품기둥 형태로 분출되고 있다. 메탄은 강력한 온실가스로서 온실효과가 이산화탄소의 23배이다.

메탄가스는 강력한 온실기체이다. 메탄의 온실효과는 이산화탄소에 비해서 20년 동안은 84배, 100년 동안 평균은 23배이다. 대륙붕 바다의 수온이 상승하자, 대륙붕 해저에 위치한 메탄 하이드레이트가 녹은 것이다. 얼음 결정 속에 갇혀 있던 메탄가스가 풀려나 거품 기둥 형태로 분출된 것이다. 통상적으로 메탄가스는 위로 솟아오르는 동안 해양에 산화되어 대기 중으로 방출되지 않는다. 그런데, 동 시베리아 해는 수심이 낮아서 메탄이 미처 산화되지 않은 채 대기로 분출된 것이다. 게다가, 이 지역의 해양이 그동안 해저에서 분출된 메탄으로 과포화 되어 있으므로, 메탄이 해양에 흡수되지 않고 대기로 방출된 것이다.

사실, 메탄 하이드레이트의 존재가 알려진 지는 꽤 오래 되었으나, 과학자들은 이로부터 메탄이 대기로 유출되는 데에는 적어도 수 백 년이 걸릴 것이라고 예측해 왔다. 수십 개의 저명한 기후 모델들 중에 얼음 결적 속 메탄 하이드레이트의 해체와 이로 인한 메탄가스의 분출을 예상하여 이를 반영한 모델은 없다.

▲시베리아 해 대륙붕 해저의 바닷물 80%와 표층해수 50%가 메탄가스로 과포화된 상태이고, 메탄 가스가 대기로 분출되고 있다.

 

동 시베리아 북극 대륙붕에 매장되어 있는 메탄의 양은 얼마나 될까?

샤코바와 세밀레토프 연구팀은 지난 2010년 8월 ‘지구물리학 연구 저널’에 수록된 논문에서 “동 시베리아 북극 대륙붕에 저장된 탄소량은 1400Gt으로 추산된다. 수천 년 간 얼음으로 봉해져 있던 이 저장소에서 메탄이 풀려 나와 대기로 탈출하면 전 지구적으로 메탄 양이 급증할 것이고, 지구에 심각한 영향을 미칠 것이다”라고 보고했다.

Gt(giga ton, 기가 톤)이란 10억 톤의 약자이다. 1400Gt이 얼만 큼인지 감을 잡으려면 현재 대기 중에 있는 탄소량과 비교해 보면 된다. 현재 대기 중에 메탄과 이산화탄소의 형태로 존재하는 탄소의 양은 830Gt이다. 산업혁명 이전에는 360Gt이었다. 산업혁명 이후 인간의 활동으로 인해 대기로 유입된 탄소량이 470Gt이고, 그 결과 기온이 1℃ 올랐는데, 동 시베리아 대륙붕에서 방출을 앞두고 있는 메탄 양이 1400Gt이라는 것이다!

그렇다면, 이 지역의 메탄은 얼마나 빨리 풀려 나올까?

이 주제를 다룬 대표적인 연구 2개를 소개한다. 먼저, 샤코바와 세밀레토프 팀의 연구가 있다. 이 연구는 2개의 시나리오가 가능하다고 제시했다. 첫 번째는 완만한 배출 시나리오로서, 매년 5% 정도씩 배출량이 증가한다고 가정할 때, 향후 50년 이내로 50Gt이 배출될 것이다. 두 번째는 급격한 배출 시나리오로서, 수년 내로 50Gt이 배출될 것이다. 두 번째 시나리오 연구로, 화이트맨 팀의 연구가 있다. 이 연구는, 2015년부터 10년에 걸쳐 50Gt의 메탄이 배출될 것이라고 전망했다.

동 시베리아 대륙붕에서 얼마나 빨리 메탄가스가 풀려나 대기 중으로 배출될 것인지, 그 속도에 관하여 일정한 불확실성이 있고, 연구에 따라 약간의 편차가 있다. 그러나, 북극 빙하가 빠른 속도로 녹고 있고, 조만간(아마도 2025년 무렵) 여름철에 완전히 사라지고 나면, 메탄 분출이 가속화할 것이고, 그 중 50Gt이 먼저 풀려날 가능성은 적어도 50% 이상이다.

조만간 대기로 방출될 메탄 50Gt은 기온을 얼마나 올릴까?

화이트맨 연구팀은 메탄 50Gt이 더해지면, 이로 인해 온도가 얼마나 더 오를지에 관해 연구했다. 연구에 의하면, 2025년까지 메탄 50Gt이 방출될 경우에, 종전 예측치에 더해 0.6℃의 추가적인 온도 상승이 발생한다. 0.6℃ 상승에 도달하는 때는 2040년 무렵이겠지만, 0.3℃ 상승은 불과 수 년 내라고 전망했다. 이러한 기온상승은 다시 지구 기후 시스템에 양성 피드백을 더욱 자극할 것이다. 또한, 이 대륙붕에 1,000Gt 이상의 메탄이 순서를 기다리고 있음을 상기하라. 동 시베리아 대륙붕에서의 메탄 방출은 인류가 현재 당면하고 있는 가장 긴급하고 중대한 위험 중 하나이다.

이치선 변호사