“에너지, 기후변화로 생태계 교란”

자연적 탄소순환에 대한 인간간섭으로 지구온난화 발생
지구온난화 가속화로 기상이변, 인류의 문화적 갈등 심화

한국시니어과학기술인협회 다학제 연구위원회가 지난 16일 대학문화원(서울 중구 동호로 소재) 강당에서 에너지, 기후변화, 남극 생태계 등이 환경에 미치는 영향에 관한 세미나를 발표해 관심을 끌었다.

이날 세미나는 류재근 박사(다학제 연구회 위원장/환경·건설·지구·해양 분과위원장)가 진행하고, 발표 좌장으로 신희덕 박사가 참여했다.

첫 발제자인 김동욱 박사(전 유엔대표부 환경국장, 전 환경부 기획관리실장)가 ‘물질, 에너지, 그리고 환경’에 대해 발표했다.

김 박사는 “지구생태계는 물질순환과 에너지 흐름에 의해 생성, 발전, 유지된다”며 “지금 우리의 지구는 온실가스로 인한 지구온난화 때문에 생태계가 교란되어 코로나 19와 같은 현상이 발생하고 있다”고 언급했다.

지구생태계의 물질흐름은 물질보존법칙의 지배를 받는다.

김 박사는 “물질보존법칙은 ‘물질은 모든 정상적인 물리화학적, 생물적 변화과정에서 결코 창조되거나 파괴되지 않고, 다만 형태와 장소만 이것에서 저것으로 변한다’는 것이다”며 “물질보존법칙 때문에 환경문제가 발생, 우리가 사용한 물질을 아무데도 버릴 수 없다”고 말했다.

이어 “에너지보존법칙은 ‘그 어떤 정상적인 물리적, 화학적 과정에서도 에너지는 창조되거나 파괴되는 것이 아니고, 다만, 형태만 변할 뿐이다’라는 것”으로, “인간을 포함한 어느 생물체도 에너지를 만들어 낼 수 없다”고 강조했다.

김 박사는 “에너지열화법칙은 ‘고품질의 농축열에너지가 일을 하면서 저품질의 희석열에너지로 변하고, 자연계에서 그 반대의 과정은 일어나지 않는다’라는 것”으로, “에너지는 순환될 수 없다는 것을 말한다”고 설명했다.

이날 김 박사는 발표를 통해 “물질은 적정량, 적정장소, 적정시간, 적정속도로 순환해야 하며, 태양에서 지구에 복사된 에너지와 지구에서 인간이 발생시킨 에너지는 사용 후 우주공간으로 흘러나가야 한다”고 강조했다.

즉, 자연적 탄소순환에 대한 인간간섭으로 대기 중 탄소량이 증가하면서 지구온난화 현상이 발생하고 있다는 것이다. 2020년 기준 지구의 탄소예산은 24GTc이지만, 2022년 6월말로 그 탄소예산이 모두 소진됐다.

아울러, 인공합성물질 중 생분해가능물질은 순환하지만 플라스틱 등 생분해불가능물질은 자연생태계의 폐기물이 돼 자연적 물질순환을 방해하며, 태양광 에너지는 부존량이 무한하나 과대한 토지면적이 필요한 매우 곤란한 문제를 안고 있다고 설명했다.

김 박사는 태양광, 석유 및 원자력 발전의 전기자동차의 에너지효율이 각각 10%, 24% 및 74%이며, 하이브리드자동차의 에너지효율은 34%, 수소전기자동차의 에너지효율은 36%로 결코 전기자동차도 무공해자동차가 아니라고 주장했다.

김 박사는 “태양광, 풍력, 수력 등 태양에너지를 이용한 재생에너지 생산기술의 개발이 미래 인류의 생존과 번영을 결정할 것”이라고 피력했다.

이어 오성남 박사(국립기상과학원 연구실장, 국립환경연구원 지구환경연구소장)가 ‘기후변화가 인류문화에 미친 영향’에 대해 발표했다.

최근 우리나라를 포함해 전 세계적으로 지구온난화가 가속화되면서 기상이변 등 자연재해의 발생, 침략전쟁 등 인류의 문화적 갈등이 심화되어 가고 있다.

특히 2000년대 들어서 가뭄, 호우, 폭설, 미세먼지, 태풍, 여름 이상고온, 겨울 강추위 등 기상이변이 최근까지 계속되면서 COVID-19 펜데믹의 발생은 기후변화와 결코 무관하지 않음을 UN IPCC는 선언한 바 있다.

오 박사는 이와 관련해 “우리는 지난 역사시대에 겪었던 기후변화와 인류문화의 변천 그리고 과학의 힘으로 극복한 산업혁명의 시대를 돌이켜 볼 필요가 있다”고 말했다.

지난 세기 AD 1350-1890년 지구의 평균 기온이 1℃ 정도 낮은 소위 짧은 빙하기 시대였다.

이를 후세에 소빙하기(Little Ice Age, LIA)라 명명했으며, 짧은 빙하기가 인류의 문화가 번창하던 역사시대에 나타난 원인은 당시 많은 화산의 분화로 화산 먼지가 태양 복사에너지를 차단해 대기를 냉각시킴과 함께, 태양과 지구의 거리가 멀어졌고 지구 기울기 등의 변화가 나타난 마운더 극소기에 그 원인이 있었다고 오 박사는 설명했다.

기후변화는 첫째 식량, 둘째 질병에 영향을 끼쳤다.

소빙하기에는 가뭄이 극심했다. 당시 유럽과 아시아지역은 계속되는 가뭄과 급작스런 호우의 경작지 황폐함으로 곡물가격은 최고조로 상승하여 극심한 굶주림에 반란과 범죄가 빈번했다.

소빙하기 기간, 흑사병으로 인해 유럽인구의 절반에 이른 4000만 명이 목숨을 잃었다.

역사가들은 유럽의 소빙하기 결과에 대한 문화적 반응이 폭력적인 희생양으로 구성됐다고 주장한다. 장기간의 춥고 건조한 기간은 많은 유럽 지역 사회에 가뭄을 가져왔고 작물성장 불량, 가축 생존율 저하, 병원균 및 질병 매개체의 번성을 초래했다.

실업과 경제적 어려움이 발생한 것과 같은 조건에서 질병은 더욱이 심화됐고 장기간의 춥고 건조한 계절. 질병과 실업은 치명적인 피드백 루프를 형성했다.

유럽인들은 자신들이 겪고 있는 기근, 질병, 사회 불안에 대한 원인설명을 원했고 무고한 사람들을 비난하게 됐다. 여러 연구에 따르면 소빙하기에 소외된 집단에 대한 폭력적인 행동의 증가는 특히 춥고 건조한 기후의 해와 겹친다.

오 박사는 이른바 소빙하기 동안 발생한 폭력적인 희생양의 한 예로 마법 재판의 부활을 들었다. 소빙하기 이전에는 마법이 중요하지 않은 범죄로 간주됐지만 1380년대 소빙하기가 시작되면서 유럽 인구는 마법과 날씨 만들기를 연결하기 시작했다는 것이다.

전쟁과 질병, 갈등과 마녀사냥, 폭력과 거짓 등 지친 유럽은 새로운 신대륙을 찾았지만 당시 아메리카에 번성된 천연두 등 풍토병과 토착 인디언들과의 갈등으로 정착을 포기했다.

그 후, 증기시스템을 운반교통에 응용한 기차의 발명, 직물의 개발, 새로운 의학 연구와 과학적 영농방법인 농업의 발달로 제1차 산업혁명이 시작됨과 동시에 과학의 발전에 의존하게 됐다.

아시아지역을 살펴보면, 조선 500년 동안 거의 모든 기간이 가뭄에 시달렸다. 가장 참혹한 사례가 현종 때의 경신대기근(100만 명 아사)과 숙종 때 을병 대기근(141만 명 아사)이다. 일본은 부분적으로 기아 현상의 극심했지만 조선만큼 심하지는 않았으며, 중국은 질병과 굶주림으로 결국 아편전쟁 등 극한적인 사건의 연속이었다.

오 박사는 “오늘날 21세기, 기후변화는 소빙하기 550년 기간과 정반대 지구온난화 현상이지만, 그 결과는 중세 소빙하기와 판박이로 같은 문화적 현상이 나타나고 있다”고 강조햇다.

오 박사는 “질병과 가뭄, 국지적 호우로 대홍수 발생, 태풍의 강도는 더 세지고 인간사 갈등과 거짓은 더욱 심화되고, 우크라이나 전쟁같이 몽고의 동유럽 침략과 유사한 전쟁이 계속되고 있다”고 현재 발생하고 있는 상황을 언급했다.

마지막으로 한국시니어과학기술인협회 환경·건설·지구해양분과 장순근 박사는 ‘남빙양의 생태계’에 대해 발표했다.

남빙양은 남극대륙을 감싸는 광대한 바다이다. 남극대륙의 해안에서는 극동풍이 불어 동풍류 쪽으로 흐른다. 그 북쪽에서는 남극순환류인 서풍피류(西風皮流)가 동쪽으로 흘러 북쪽에서 남하하는 열원한테서 남극대륙을 차단한다.

서풍피류의 북쪽에서는 아남극해류가 동쪽으로 흐르며 그 사이가 남극수렴선(南極收斂線)이다. 남극수렴선은 남위 50도 부근에서 남위 62도 정도에 걸친다.

폭 40km 정도의 남극수렴선을 경계로 기상과 해양의 상태와 생물의 산출이 크게 달라진다. 남극조약에서는 남위 60도 남쪽이 남극이라고 규정했으나, 대자연이 규정하는 남극은 남극수렴선 남쪽이다. 남극의 크기는 중국의 2.4배 정도이다.

남빙양에서는 식물플랑크톤 규조를 먹이로 하는 크릴(Krill uphausia superba)이 서식한다.

장 박사는 “크릴은 동물플랑크톤으로 크기가 5cm 정도이며 새우와 형태와 생태가 다른 갑각류이다. 크릴은 남빙양에서 서식하는 포유동물(고래와 기각류 脚類)과 어류와 조류의 먹이가 돼 남빙양의 생태계의 기초가 된다”고 설명했다.

크릴은 무게의 40% 정도가 단백질이며 20% 정도가 지방이다. 범고래(Killer whale Orcinus orca)와 나그네 신천옹(Wandering Albatross Diomedea exulans)이 각각 남빙양 수중과 수상에서 최고의 포식자이다.

장 박사는 “인류는 1819년 남극이 발견된 이후 남극물개와 코끼리해표를 잡았으며, 이들이 줄어들자 20세기 초부터 남빙양의 고래를 잡기 시작했다”고 말했다.

그러나 장 박사는 “고래가 현저히 줄어들자 1986년부터는 고래를 보호하기 시작했으며, 소련이 1960년대 초부터 크릴을 어획하기 시작했다”고 말했다.

대부분의 크릴은 사료나 비료로 쓰였다. 최근에는 파타고니아 이빨고기가 어획되며 크릴 오일의 가치가 알려져 다시 어획되고 있다. 느리게 성장하는 파타고니아 이빨고기는 맛이 아주 좋으나 불법어획의 대상이다.

장 박사는 “우리나라는 1978년부터 당시 박정희대통령의 뜻을 따라 당시 국립수산진흥원(현 국립수산과학)이 크릴을 어획해서 연구했다(크릴연구는 우리나라 남극연구의 시발이 됐다)”며 “크릴은 크게 이용되지 못했고 지금은 정일산업(과거 인성실업)과 몇 개 회사가 파타고니아 이빨고기를 어획한다”고 말했다.

현재, 고래를 제외한 남빙양의 생물자원은 남극해양생물보존협약(CCAMLR)에 따라 엄격하게 규제되며, 기각류는 남극물개보존협약(CCAS)에 따라 보호되고 있다.

이날 장 박사는 기후변화의 영향으로 남극의 얼음이 점점 녹고 있는 남극 생태계의 변화에 대해 설명했다.

<조혜영 기자>