20세기에 급속한 산업화와 도시화가 진행되면서 야생생물 서식지가 전례 없는 속도로 파괴되고 있으며 이에 따라 생물다양성이 지속적으로 감소돼 오고 있다. 경제협력개발기구(OECD) ‘환경전망 2050’에 따르면 2050년이 되면 전 세계 생물의 10%가 사라질 것으로 전망하고 있다. 이러한 문제의 심각성을 인지하고 1992년 6월 브라질 리우데자네이루에서 열린 유엔환경개발회의에서 상정된 ‘생물다양성을 위한 협약’에 158개국이 서명했으며 우리나라는 1994년 10월에 가입을 완료했다. 환경부는 생물다양성의 종합적이고 체계적인 보전과 생물자원의 지속가능한 이용을 목적으로 2013년에 ‘생물다양성 보전 및 이용에 관한 법률’을 제정했다. 생물다양성이란 살아 있는 것으로 이루어진 자연의 다양함을 말하는데 여기에는 분자, 유전자, 종, 생태계의 4가지 수준이 포함된다. 생물다양성의 수준을 측정하기 위해 풍부도와 이질성이라는 지표를 사용하는데 전자는 생태계를 구성하는 요소들의 많고 적음에 관심을 기울인다. 예컨대 단일 작물을 재배하는 농장은 자연생태계보다 생물다양성이 무려 80% 가까이 낮아진다고 한다. 후자인 이질성은 구성요소의 빈도를 뜻하는데 한 지역생태계에서 어떤 종은 흔하고 어떤 종은 드물게 분포할 때 각 생물종이 차지하는 비율의 다양성에 주목한다. 이럴 경우 흔한 종들은 핵심종으로 불리는데 생태계의 기본을 이루기 때문에 만약 이들이 절멸한다면 생태적으로 혹은 경제적으로 심각한 문제를 야기하게 된다. 대표적으로 북아메리카 대륙에서 한때 수억 마리에 이르렀던 ‘나그네 비둘기’가 단기간의 집중적 남획으로 멸종된 사례이다. 1885년에 미네소타주에서 마지막 무리가 발견된 이후, 1910년에 미국 정부에서 신고 보상금 1500달러(2005년 기준으로 약 4만 달러)를 내걸고 비둘기의 행방을 찾았지만 결국 실패하고 말았다. 이처럼 생물다양성을 보전하는 데는 타이밍이 매우 중요하다. 많은 생물학자는 생물다양성을 파괴하는 원인으로 첫째, 야생 동식물 서식지의 파괴와 변화, 분할을 들고 있다. 유엔이 2005년에 발표한 ‘새천년 생태계 평가보고서’에 따르면 지구 생태계의 60%가 이미 파괴됐고 매년 약 1700만 헥타르의 열대림이 사라지고 있다고 한다. 특히 우리나라는 좁은 국토 면적에 비해 지역경제 활성화 차원에서 각종 개발사업이 이루어져 서식지 파편화 및 생물다양성 감소가 심화될 조짐을 보이고 있다. 유엔은 2020년까지 육상의 17%를 보호지역으로 지정하라고 권고하고 있지만 우리나라는 겨우 10.3%에 머물러 문제의 심각성을 더해 주고 있다. 둘째, 단일작물의 대량경작이다. 일반적으로 재배종은 대개 유전적 다양성이 낮아 환경 변화에 매우 취약한 것으로 알려져 있다. 대표적인 예로 우리가 먹는 바나나는 캐번디시 품종인데 불치의 변종 파나마병에 걸려 거의 고사되면서 바나나 멸종이 심심찮게 과학자들의 입에 오르내리고 있다. 일반적으로 생물다양성을 보전하기 위해 할 수 있는 효과적 정책 대안은 크게 세 가지로 살펴볼 수 있다. 첫째, 생물다양성 보전을 위해서는 다양성이 풍부한 핫스폿 지역을 집중적으로 관리해야 한다. 현재 아마존 지역을 포함해 위험지대로 지정된 곳은 34곳이며 그 면적은 전 세계 면적의 약 16%에 해당된다. 절반 정도의 육지 척추동물 고유종과 식물 고유종이 여기에 분포하고 있다. 둘째, 현대의 대규모 농업 방식을 지양하고 과도한 질소비료 사용을 자제해야 한다. 생물학자 라이히홀프는 대규모 농업의 직간접 영향이 분류군에 따라 70~95%의 종 손실을 초래한다고 주장한다. 셋째, 과도한 육류 소비를 자제해야 한다. 대규모 가축 사육으로 인한 엄청난 이산화탄소, 메탄 방출은 기후변화의 주범이고 나아가 생물다양성을 파괴하는 주된 원인이기 때문이다. 생물다양성을 지키는 것은 인류 생존을 위해 선택적 사항이 아닌 필수적 사항으로 우리 모두에게 각인돼야 한다. 특히 기후변화와 맞물려 생물다양성 문제는 환경정책에서 최우선 순위에 둬야 한다. 독일 연구재단 이사장을 지낸 후베르트 마르클의 “자연은 문화적 노력이다”라는 말을 음미해 볼 필요가 있다.

남미 아르헨티나에서 약 1억7900만 년 전에 서식한 신종 공룡이 발견됐다. ‘바괄리아 알바’(Bagualia alba)라는 학명이 붙은 이 초식 공룡은 덩치가 2층 버스만하고 튼튼한 뼈와 네 다리 그리고 긴 목을 지닌 것이 특징적이다. 아르헨티나가 주도한 국제 연구진은 파타고니아 사막의 한 퇴적층에서 발굴한 이 공룡의 화석들을 자세히 분석해 이 종이 지구 온난화 현상 때문에 거대화했다는 가설을 세웠다.연구진은 최소 3마리분의 바괄리아 알바 화석 뼈 100여 개를 대상으로, 특정 화학물질의 붕괴율을 바탕으로 시기를 추정하는 방사성 연대 측정 기술을 사용했다. 그 결과, 쥐라기 초기인 당시 기후 변화가 발생해 다양한 식물 대신 키가 큰 상록침엽수가 번성했던 것으로 나타났다. 연구를 이끈 파타고니아 고생물학박물관의 디에고 폴 박사는 “이런 기후 변화는 당시 남반구 일대에서 화산 활동이 급증하면서 발생한 이산화탄소와 메탄 등 온실가스로 인한 영향 때문인 것으로 보인다”고 설명했다. 연구진에 따르면, 바괄리아 알바는 당시 새롭게 번성한 질긴 초목을 소화할 수 있도록 잘게 씹을 수 있는 튼튼한 이빨을 지닌 몇 안 되는 동물 중 하나였다. 덕분에 이들 공룡은 초식 공룡 가운데 우위를 차지해 거대화했다는 것이다.초기 용각류에 속하는 바괄리아 알바는 머리부터 꼬리까지 몸길이 약 12m, 몸무게 약 10t으로, 몸길이 약 40m, 몸무게 약 100t에 달하는 용각류보다 훨씬 작았다. 하지만 당시 수준에서는 이 공룡의 덩치가 다른 육식 공룡들의 공격을 단념하게 했을 것이라고 연구진은 말했다. 자세한 연구 결과는 영국왕립학회 생명과학 저널인 ‘영국왕립학회보 B’(Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

약 6800만 년 전 지상에서 티라노사우스 렉스가 먹이를 사냥하고 있을 때, 바닷속에서는 종이 클립처럼 생긴 껍데기를 지닌 오징어 같은 해양 생물이 살았다. ‘디플로모케라스 맥시멈’(Diplomoceras maximum·이하 D 맥시멈)이라는 학명을 지닌 이 기묘한 생물은 종이클립 같은 껍데기를 지녔지만, 몸길이는 무려 1.5m에 달했으며, 오징어를 닮긴 했지만 이미 멸종한 암모나이트에 속하는 신비한 생물이다. 그런데 최근 미국 시러큐스대 연구진이 화석 연구를 통해 D 맥시멈의 수명은 200년이나 됐을 가능성이 있다는 점을 알아냈다고 영국 과학전문 뉴사이언티스트 등이 전했다. 보도에 따르면, 이 암모나이트는 극히 보기 드문 형태의 껍데기를 갖고 있어 당시 어떤 방식으로 살았는지 명확하게 알 수 없지만, 연구자들은 껍데기에 포함된 탄소와 산소 동위원소를 분석함으로써 반복되는 패턴을 발견했다. 이는 해저에서 해마다 방출되면 메탄양을 반영하며 껍데기의 줄무늬와 일치했다. 즉 줄무늬 수를 계산하면 나이를 추정할 수 있다는 것이다. 이를 통해 도출한 몸길이 약 1.5m의 D 맥시멈 개체는 당시 200세까지 산 것으로 나타났다. 이는 사람의 경우 절대 불가능하게 오래 살았다는 것이다. 그렇지만 암모나이트의 경우 어떠할까. 달팽이와 비슷한 껍데기를 지닌 암모나이트는 조개의 근연종처럼 보이지만, 실제로는 문어나 오징어와 같은 두족류에 더 가깝다. 현생 두족류의 수명이 고작 5년 정도임을 고려하면 D 맥시멈 역시 상당히 오래 살았다고 볼 수 있는 것이다. 이렇게까지 오래 산 이유는 아직 명확하게 밝혀지지 않았지만, 이 종이 남극 근처에서 살았다는 점에서 연구자들은 몇 가지 가능성을 추정했다. 당시 이 종의 서식 환경은 겨울이 길고 혹독해 먹이를 구하기가 쉽지 않은 바다로 여겨지므로, 이런 곳에서 살아남으려고 신진대사가 느려지면서 수명이 늘었거나 열악한 환경에서 번식의 기회를 극대화하기 위해 수명을 늘리는 전략으로 적응했을 가능성이 있다고 연구진은 설명했다. 한편 이번 연구 결과는 지난달 26일부터 30일까지 미국 지질학회(GSA)가 개최한 온라인 연례회의에서 처음 공개됐다. 사진=제임스 맥케이 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구온난화로 극지방의 얼음이 녹아내리면서 오랜 시간 얼음과 함께 얼어있던 가스가 뿜어져 나오기 시작했다는 경고가 나왔다. 60여 명의 전문가로 구성된 국제 연구진은 최근 러시아 북극해의 일부를 이루는 바다인 랍테프해에서 상당한 양의 온실가스가 방출되는 것을 확인한 뒤 조사에 나섰다. 일반적으로 북극 또는 북극해 퇴적물에는 엄청난 양의 냉동 메탄과 다양한 가스가 포함돼 있다. 메탄의 온난화 효과는 이산화탄소에 비해 80배에 달하는 만큼, 얼어있던 메탄가스의 방출은 인류의 매우 강력한 위험요소로 꼽힌다. 러시아 연구선 아카데믹 켈디시에 탑승한 연구진은 현재 랍테프해 해저 경사면에서 뿜어져 나오는 메탄이 대부분 기포 형태로 물에서 용해되고 있지만, 표면까지 올라오는 메탄의 양인 일반적으로 예상되는 것보다 4~8배 많았으며, 이는 고스란히 대기로 배출되고 있는 것으로 보인다고 밝혔다.메탄 방출이 진행되고 있는 해저 경사면은 약 600㎞ 규모에 달하며, 길이 150㎞·폭 10㎞의 경사면에 걸친 모니터링 지점 6곳에서 메탄이 뿜어져 나오는 것을 확인했다. 특히 수심 350m 지점의 한 경사면에서는 메탄 농도가ℓ당 최대 1600nM(나노몰)에 달했는데, 이는 예상보다 훨씬 높은 수치였다. 스웨덴 스톡홀름대학 소속의 한 전문가는 “얼음과 함께 얼어있던 메탄이 녹아 대기 중으로 배출되고 있는 현재 상황이 당장은 지구온난화에 큰 영향을 주지 않을 것 같지만, 요점은 이 과정이 이제 시작됐다는 것”이라면서 “동시베리아의 메탄 시스템은 교란이 시작됐고 이는 계속될 것”이라고 경고했다.전문가들은 메탄이 얼어있는 해저 경사면의 불안정성이 높아진 것은 따뜻한 대서양 해류가 북극해로 유입됐기 때문에며, 대서양 해류의 수온이 상승한 것은 의심할 여지 없이 인간 활동 때문이라고 입을 모은다. 연구진은 “잠재적으로 매우 불안정한 동결 메탄의 발견은 지구의 온난화 속도를 높일 수 있는 전환점에 도달했다는 것을 의미한다”면서 “시베리아의 기온은 올해 1~6월 평균보다 5℃ 높았는데, 이는 인간이 만들어낸 이산화탄소와 메탄 배출로 인한 이상현상”이라고 지적했다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“설계에 2년, 공사에 3년 정도 소요되는 것을 감안할 때 올해 매립지 조성을 위한 행정절차에 착수해야 한다. 대체 매립지가 확보되지 않은 상황에서 수도권매립지 사용연장이 이뤄지지 못한다면 ‘쓰레기 재앙’을 피할 수 없을 것이다.” 서울과 인천, 경기 등 수도권에서 배출되는 쓰레기를 처리하는 수도권매립지 사용 연장을 놓고 환경부와 지방자치단체들의 우려가 커지고 있다. 매립지가 위치한 인천시가 2025년 사용 종료를 발표한 뒤 자체 매립장 공모에 나서면서 혼란을 가중시키고 있다. 환경부와 서울시·경기도는 2015년 6월 체결된 수도권매립지정책 4자 협의체 최종합의서 준수를 주장하면서도 ‘키’를 쥔 인천을 자극하지 않기 위해 대응을 자제하는 분위기다. 인천이 빠진 3자 협의체가 대체 매립지 공모를 추진 중인 것으로 알려졌지만 실현 가능성은 높지 않다는 게 중론이다. 인천이 단독 행보를 고수할 경우 법적 다툼이 불가피할 전망이다. 인천지역 시민단체들의 폐쇄 주장에, 대규모 부지와 자원화시설 및 노하우를 보유한 매립지를 대안 없이 폐쇄하는 것은 국가적 손실이라는 비판이 대두되면서 상황이 더욱 복잡하다.●“2025년 폐쇄” vs “4자 합의 준수” 논란은 인천시가 2025년 수도권매립지 사용 종료를 발표하면서 촉발됐다. 인천은 지난 21일 2025년 수도권매립지 3-1 공구 매립 종료에 대비해 자체 매립지 공모에 착수했다. 생활폐기물 소각재 및 불연성 폐기물을 하루 160t 처리할 수 있는 5만㎡ 이상으로 제시했다. 매립지 사용 종료는 박남춘 인천시장의 공약이기도 하다. 인천은 수도권매립지를 대체할 공동 매립지 조성이 어렵다고 판단해 독자 행보에 나선 것으로 해석된다. 수도권매립지 운영을 둘러싼 갈등이 처음은 아니지만 이전과 체감도가 다르다. 서재희 인천시 수도권매립지종료추진단장은 29일 “2025년까지 33년간 인천이 수도권에서 나오는 쓰레기를 처리하게 되는데 2026년 직매립이 금지되면 연장 요구가 계속될 것으로 예상된다”며 “논란의 소지가 있더라도 인천이 ‘영원한 매립장’으로 전락하는 것은 막아야 하고 환경 피해에 대한 시민들의 걱정을 더이상 외면하기도 어렵다”고 말했다. 수도권매립지를 공동 사용하는 서울시와 경기도는 당혹감을 감추지 못하고 있다. 환경부와 이들 지자체는 인천시에 ‘4자 합의사항’ 이행을 촉구하는 한편 공동 매립지 건설을 검토 중인 것으로 전해졌다. 2015년 6월 28일 환경부와 3개 지자체가 체결한 합의에 따라 사용 중인 3-1 공구는 103만 3000㎡ 면적에 1819만t을 매립할 계획이다. 2018년 9월 3일 매립을 시작해 2020년 8월 말 현재 29.5%인 536만 4000t을 매립했다. 4자 합의안에 매립장 사용은 종료 시까지다. 2025년 매립 종료와 관련해 인천은 연평균 매립량(299만t)을 감안할 때 2024년 하반기에서 2025년 상반기에 포화상태에 달할 것으로 추산했다. 3자 협의체는 수용할 수 없다는 입장이다. 생활쓰레기 및 사업장·건설 폐기물이 감소하고 올해 반입총량제 시행 등으로 매립량도 줄고 있다. 2018년 311.8만t이던 매립량이 2019년 287만t, 올해 상반기 코로나19 영향으로 124만t으로 집계됐다. 쟁점은 잔여부지 사용 여부다. 합의안에는 ‘대체매립지가 확보되지 않은 경우 수도권매립지 잔여부지의 최대 15%(106만㎡) 범위 내에서 추가 사용한다’는 단서 조항을 뒀다. 인천시의 ‘일방통행’에 제동을 걸 수 있는 수단이자 논란의 근원이다. 김정환 환경부 폐자원에너지과장은 “지자체가 소각장 등 직매립을 최소화할 수 있는 인프라가 부족해 매립량을 감축하는 데 어려움이 있다”며 “생활폐기물을 초과 반입한 지자체에 대해 반입량 감축과 반입 정지기간 확대 등의 페널티를 강화하는 한편 반입량의 68%를 차지하는 건설·사업장 폐기물 감축 방안도 마련할 계획”이라고 밝혔다.●대체지 가능할까?… 인천 시민 설득이 우선 전문가들은 2025년 인천의 자체 매립지, 서울·경기 공동 매립지 확보 계획과 관련해 “불가능하다”고 단언했다. 수도권매립지가 아닌 다른 장소에 매립지 조성 시 최소 6~7년, 평균 10년이 필요하다는 것이다. 주민 반대 등으로 소송이라도 제기되면 예측 불허가 된다. 수도권 상황은 더욱 심각하다. 이남훈 안양대 환경공학과 교수는 “수도권매립지가 포화돼 새로운 부지를 구하는 방식이면 모를까 인천이 반대해 옮겨오는 것으로 인식되면 어느 지역에서 수용하려 하겠나, 인천도 대체지를 구하는 게 순탄치 않을 것”이라고 지적했다. 이 교수는 “서울·경기의 부담이 커지더라도 인천을 설득해 해법을 모색하는 것이 현실적 대안”이라며 “서울·경기가 감축·저감 노력를 강화하고 주민 지원을 확대하는 것이 신규 매립지 조성보다 오히려 경제적 부담도 적다”고 강조했다. 4차 협의체는 3-1 공구 매립이 시작된 2019년부터 대체 매립지 논의에 착수했지만 이견을 좁히지 못했다. 인천은 대체지에 인천 제외 주장과 함께 대체 응모지가 없을 시 수도권매립지 잔여지를 사용하지 않겠다는 확약을 요구했지만 수용되지 않자 자체 매립지 조성으로 선회했다. 서울·경기는 매립이 완료되지 않아 쓰레기 대란에 대한 체감이 낮은 데다 연장사용 조항이 있다 보니 대체매립지 조성에 여유를 보였다. 더욱이 반입총량제나 직매립 금지 등도 인프라 부족으로 시행이 늦어지게 됐다. 2025년 폐쇄는 법적 분쟁으로 이어질 수 있다. 잔여지 사용 여부는 차치하고 4자 합의에 따라 인천에 양도된 1·2 매립장 면허권과 매립지 부지 매각대금, 반입수수료 50% 가산료, 현재 공사가 진행 중인 서울~인천 도시철도 연결 등을 놓고 논란이 예상된다. 정미선 서울시 자원순환과장은 “매립지가 없는 상황은 상상하기조차 두렵다”면서 “법적 분쟁까지 가서는 안 된다는 생각으로 4자 협의를 더욱 공고히 하고 폐기물 저감 노력을 다각도로 검토하고 있다”고 말했다. 일각에서는 대체지 논의 과정에서 인천의 자체 발주가 연장 사용의 정당성을 찾기 위한 과정으로 해석한다. 공동매립지는 고사하고 인천 자체 매립장조차 장담할 수 없는 상황인 데다 일방 종료 시 예측가능한 ‘후폭풍’을 고려한 정치적 판단이라는 것이다. 인천의 매립지 공모 규모가 작다는 점도 이 같은 정황을 뒷받침한다. ●세계 최대 규모·첨단 시스템 갖춰 수도권매립지는 수도권 발생 쓰레기를 처리하는 난지도매립지 사용 종료에 따라 1992년 김포매립지에 조성됐다. 면적이 2074만 9874㎡로 세계 최대 규모다. 2016년 매립 완료가 예상됐지만 종량제 시행과 음식물 쓰레기 직매립 금지 등으로 반입량이 줄면서 전체(1~4매립장)의 52%만 사용해 4차 합의를 통해 연장됐다. 운영 노하우와 첨단 기술이 결합돼 폐기물 처리 환경시설의 모범 사례가 되고 있다. 3매립장은 국내 최초로 생활폐기물과 건설폐기물 구역을 나눠 매립하고, 폐기물은 4.5m 높이로 다진 후 50㎝ 흙을 덮는다. 매립 완료 후 5시간 이내 일일 복토해 흙날림과 냄새, 해충 서식 등을 방지하고 있다. 세계에서 처음 사면 계곡 매립 방식도 연구 중이다. 분해과정에서 발생하는 메탄 가스는 포집해 발전에 사용하며 침출수는 바닥에 차수시설을 설치해 지하수 오염을 차단한다. 매립 종료된 2매립장에는 세계 최대 규모의 침출수 매립시설 환원정화시설이 구축돼 침출수 재순환으로 처리비용 절감 및 폐기물의 분해속도를 높이는 시험을 진행하고 있다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

전 세계 사육 소 약 15억 마리가 트림이나 방귀로 배출하는 메탄 가스는 지구 온난화를 가속할 만큼 많다. 그런데 최근 호주연방과학원(CSIRO)이 이 문제를 해결하기 위해 소의 메탄 가스 배출을 80% 이상 줄일 수 있는 해초 성분의 사료 첨가제를 개발하고 출시를 위한 회사를 설립한다고 밝혔다. ‘퓨처 피드’(Future Feed)라는 이름의 이 회사가 만드는 제품이 시장에 투입된다면 앞으로 온실가스 저감 대책으로 높은 효과를 기대할 수 있다. 전 세계 사람들은 소나 양 같은 가축으로부터 다양한 혜택을 받고 있고 그중 약 13억 명은 축산업으로 생계를 꾸려간다. 이처럼 가축의 수요는 막대하지만, 사실 이들이 환경에 미치는 영향은 무시할 수 없는 수준이다. 왜냐하면 소와 같은 가축이 트림이나 방귀로 배출하는 메탄 가스가 이산화탄소보다 28배 더 강력한 온실 가스이기 때문이다. 실제로 전 세계 온실 가스 총 배출량의 20% 이상은 축산업이 원인으로 알려졌다.이에 따라 CSIRO 연구진은 5년 전부터 가축의 메탄 배출량을 줄이겠다는 계획에 착수해 호주에 서식하는 해초로 만든 사료 첨가제를 개발해 왔다. 그리고 마침내 지난 8월 21일 퓨처피드라는 브랜드명을 붙인 이 사료 첨가제의 개발을 완료하고 세계 시장에 투입하기 위한 회사를 설립하겠다고 발표한 것이다.이들 연구자는 사료 첨가제의 성분으로 퀸즈랜드 연안에서 자라는 분홍색 해초인 바다고리풀(학명 Asparagopsis taxiformis)이라는 이름의 해초를 사용한다. 이 해초는 브로모포름으로 불리는 유기화합물을 생성하는데, 이 브로모포름에는 사료를 소화할 때 장내 특정 효소를 저해해 메탄 생성을 막는 기능이 있기 때문이다.연구진에 따르면, 퓨처피드를 사료에 첨가해 소가 먹게 한 결과, 장내 메탄 가스 생성은 80% 이상 줄었다. 게다가 이들 연구자는 이 사료 첨가제가 세계에서 10%라도 육우나 젖소 업계에 도입된다면 온실 가스 배출량을 연간 약 120메가톤까지 줄일 수 있다고 예측했다. 이는 전 세계 도로에서 5000만 대의 자동차를 없애는 것과 같은 효과가 있는 것으로 여겨진다. 또한 메탄 감소는 원래 메탄 가스로 방출돼야 했던 에너지의 대사 이용과 생산자에 대한 경제적 이익을 가져올 수도 있는 것으로 알려졌다. 이에 따라 이들 연구자는 해초 재배부터 사료 생산에 이르는 과정을 분석해 경쟁력 있는 상품을 업계에 공급할 계획이다. 사진=CSIRO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

5560만 년 전 대멸종은 심해에서 대규모 화산 활동이 일으킨 기후 변화 탓이라는 연구 결과가 나왔다. 미국립과학원회보(PNAS) 최신호(9월 14일자)에 실린 연구에 따르면, 이른바 ’팔레오세-에오세 최대온난기’(PETM)로 불리던 당시 치솟던 이산화탄소의 영향으로 지구 평균 기온은 약 5~8℃ 더 높았다. 이 때문에 여분의 탄소가 바다에 유입돼 산성화 반응이 일어나면서 많은 해양 생물이 멸종했다. 해저와 바로 그위에 사는 유공충(껍데기가 있는 근족충류) 역시 30~50%나 죽었다. 하지만 신생대 최대 지구온난화 사건인 당시(PETM) 동안 바다에 탄소가 유입된 속도보다 오늘날 인류의 화석연료 남용에 따른 탄소 배출에 의한 것이 8배 더 빠르다고 이들 연구자는 경고했다. 이에 대해 연구 공동저자로 뉴욕 컬럼비아대의 지구화학자 베르벨 호니시 박사는 “탄소가 천천히 유입되면 생물은 적응할 수 있다”면서 “만일 탄소가 매우 빨리 유입된다면 정말 큰 문제”라고 설명했다. 호니시 박사는 또 “당시에는 대멸종이라는 정말 끔찍한 결과가 나왔고 그것은 앞으로 우리가 닥칠 미래의 좋은 징조는 아니다”면서 “우리는 과거를 앞지르고 있으므로 그 결과는 매우 심각할 것”이라고 지적했다. 사실 과학자들은 지난 몇십 년간 PETM 당시 바다에 유입된 탄소량이 급증했다는 것을 알았지만, 명확한 원인을 알지 못했다.이들 연구자는 이 연구 중 실험실 환경에서 높은 산성의 해양 조건을 만들었고 거기서 유공충을 키웠다. 이들은 실험실에서 성장한 이 유기체들로부터 수집한 지질학적 정보를 PETM 당시 화석화한 유공충에 관한 자료와 비교 분석해 당시 바다에 들어간 탄소 양을 계산할 수 있었다. 결과는 약 5000년 동안 무려 14조9000억t에 달하는 탄소가 유입됐다는 것이다. 연구자들은 또 당시 바다의 탄소 공급원은 화산일 가능성이 크다고 보고 오늘날 아이슬란드 주변 지역에 해당하는 화산 지대에서 대규모 분화 활동에서 비롯했으리라 추정한다. 이산화탄소는 이 외에도 주변의 퇴적암 연소와 메탄 가스 상승에서 직접 배출됐을 것이다. 대기 중 탄소 농도는 1700년대 약 280ppm에서 오늘날 415ppm까지 치솟았으며 지금도 계속해서 빠르게 상승하고 있다고 이들 연구자는 밝혔다. 이들 바다가 과잉 이산화탄소를 계속해서 흡수함에 따라 결과적으로 빨라진 산성화는 해양 생물의 생존을 압박하고 있다. 연구 주저자로 뉴욕 바사르대의 지질학자 로라 헤인스 박사는 “우리는 지구의 시스템이 이산화탄소의 급속한 배출에 어떻게 반응할 것인지를 이해하고 싶다. PETM은 완변한 유사 환경은 아니지만, 우리 환경에 가장 가까운 것”이라면서 “오늘날 상황은 훨씬 더 빠르게 움직이고 있다”고 지적했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-250년 전 망원경으로 발견한 일곱번째 행성 태양계 8개 행성 중 지구를 빼고 망원경 없이 볼 수 있는 행성은 몇 개나 될까? 대부분의 사람들은 "다섯"(수성, 금성, 화성, 목성, 토성)이라고 대답할 것이다. 이 다섯 개의 밝은 행성은 예로부터 잘 알려져 요일 이름까지 차지한 행성이지만 실제로는 망원경이나 쌍안경의 도움 없이 맨눈으로 볼 수 있는 여섯 번째 행성이 있는데, 바로 천왕성이다. ​이번 주는 이 천왕성의 맨눈 관측을 시도해볼 아주 좋은 기회라 할 수 있는데, 특히 늦은 저녁 하늘에 관측에 방해가 되는 밝은 달이 없기 때문이다.​ 물론 천왕성의 정확한 위치를 알아야 한다. 별의 밝기는 숫자로 표시하는데, 보통 1등성부터 6등성까지 나뉘며, 숫자가 작을수록 밝은 별이다. 6등성이 맨눈으로 볼 수 있는 별 밝기의 하한선이다. 천왕성은 현재 5.7등급으로 빛나고 있다. 이 정도 밝기라면, 아주 어둡고 하늘 상태가 좋은 밤에 시력 좋은 사람이 겨우 볼 수 있을 정도다. 그러니까 먼저 쌍안경으로 천왕성을 확인한 후 맨눈으로 관측하는 것이 요령이다. 천왕성을 찾는 지표는 화성이다. 붉게 빛나는 화성의 동쪽(왼쪽)으로 약 12도 정도 떨어진 양자리에 천왕성이 있다. 참고로, 보름달 하나가 약 0.5도 크기에 해당한다. 위의 하늘지도를 머리속에 스캔해둔 다음 쌍안경으로 해당 영역을 스캔하여 찾는 것이 가장 좋다. 150배율 이상의 천체망원경으로 보면 작은 청록색 원반 형태를 확인할 수 있다. 현재 천왕성은 지구로부터 약 28억 5000만km 떨어져 있다. 이는 지구-태양 간 거리(1천문단위/AU)의 약 19배에 해당하는 먼 거리다. 천왕성이 태양을 한 차례 공전하는 데는 약 84년이 걸린다. 이 행성의 지름은 지구의 약 4배인 5만 724km로 3번째 큰 행성이며, 1986년 보이저 2의 자기 데이터에 따르면 자전주기는 17.23시간이다. 보이저 2는 또한 1978년에 발견된 9개의 고리계를 모두 탐사했고, 2개의 새로운 고리와 10개의 새로운 위성을 발견했다. 지금까지 발견된 천왕성의 위성은 모두 27개에 달한다. 수소와 헬륨의 대기로 둘러싸인 천왕성은 물, 메탄 및 암모니아의 액체 맨틀을 갖고 있으며, 얼음 바위 같은 핵을 가지고 있을 것으로 과학자들은 보고 있다. 천왕성은 태양계의 어떤 행성보다 가장 추운 섭씨 영하 224도 대기를 가지고 있다.그러나 이 모든 것을 압도하는 기괴한 천왕성의 특징은 자전축의 기울기다. 태양계 행성들의 자전축 기울기는 3도에서 29도 사이이지만, 천왕성은 무려 98도에 달한다. 그러니까 천왕성은 궤도면에 거의 누운 자세로 태양을 공전한다는 얘기다. 왜 그럴까? 유력한 가설은 원시 태양계 때 거대한 천체가 천왕성에 충돌해 거의 다운시켰다는 것이다. 이런 이유로 천왕성은 계절은 유별나다. 태양이 북극에서 떠오르면 42지구년 동안 그대로 유지된다. 그런 후 북극은 다시 42년 동안 어둠 속에 잠긴다. 천왕성을 발견한 사람은 영국의 아마추어 천문가 윌리엄 허셜이다. 그는 1781년 3월 13일 밤, 구경 6.3인치(16cm)의 자작 반사망원경으로 쌍둥이자리에서 일곱 번째 행성을 발견했다. 이 발견은 세계를 경악시켰다. 사람들은 그때까지 토성까지가 태양계의 전부인 줄 알고 있었는데, 태양계가 갑자기 2배로 확대되어버린 것이다.​ 이 발견으로 허셜은 천문학사에 불멸의 이름을 올렸으며, 일개 아마추어 천문학자에서 일약 왕실 천문학자로 신분이 수직 상승했다. 그리고 프로 천문학에 들어서서도 최초로 은하계의 구조를 파악하는 등 수많은 발견들을 이루어냈으며, 기이하게도 그가 발견한 천왕성의 주기에 딱 맞는 84세에 우주로 떠났다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

경희대 화학공학과 연구팀은 대표적인 온실가스인 메탄으로 식품 소재와 바이오플라스틱 원료를 만드는 데 성공했다고 9일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 환경 분야 국제학술지 ‘녹색 화학’에 실렸다. 최근 메탄이나 이산화탄소 같은 온실가스를 환경적, 산업적으로 유용한 물질을 바꾸는 기술들이 연구되고 있다. 특히 메탄을 에너지원으로 해 알코올, 유기산, 바이오고분자 물질을 만들어 내는 메탄자화균 연구가 활발하다. 연구팀은 시스템 생물학, 합성생물학, 대사공학적 방법으로 메탄뿐만 아니라 이산화탄소까지 동시에 활용해 유용한 물질로 바꿀 수 있는 메탄자화균을 만들었다. 연구팀은 새로운 메탄자화균으로 식품이나 사료로 사용되는 아미노산인 라이신과 바이오나일론 원료인 카다베린을 합성하는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

나무는 따뜻한 환경일수록 빨리 자란다. 이는 성장 과정에서 공기 중 이산화탄소를 더 많이 흡수해 저장하는 것이어서 지구 온난화를 늦추기 위한 대자연의 브레이크 역할로 여겨졌다. 그런데 그 영향이 기후 변화에 악영향을 미칠 수 있다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 영국 일간 가디언 등 외신에 따르면, 영국 리즈대 등 국제 연구진이 아프리카와 남극을 제외한 모든 대륙에 서식하는 수목 110종에 관한 나이테 자료 20만여 건을 분석했다. 이들 연구자는 거의 모든 종의 나무에서 더 빠른 성장이 더 짧은 수명과 관계돼 있고 기후나 토양에 의존하지 않는다는 것을 발견했다. 이들은 또 나무의 더 빠른 성장이 탄소 저장 능력에 어떤 영향을 미치는지를 알아보기 위해 블랙 스프루스(학명 Picea mariana)라는 가문비나무 일종의 자료를 사용해 컴퓨터 모의실험을 진행했다. 그 결과, 나무는 더 빨리 자란 뒤 고사하는 경향이 커지면 기온이 상승함에 따라 이산화탄소를 흡수하고 저장하는 전 세계 숲의 탄소 수용력이 감소할 수 있는 것으로 나타났다. 이에 대해 연구 주저자이자 리즈대 지리학과 부교수인 로엘 브리넌 박사는 “우리는 전 세계적으로 분석을 시작했고 나무가 더 빠르게 성장하고 더 일찍 죽는 경향이 믿을 수 없을만큼 흔하다는 사실에 놀랐다”면서 “이런 현상은 열대 나무를 포함한 거의 모든 종에서 나타났다”고 설명했다.나무는 따뜻한 환경일수록 더 빨리 자라므로 더 빨리 최대 크기에 도달한다. 그만큼 더 빨리 죽을 가능성이 커진다. 이렇게 빨리 자란 나무는 가뭄과 질병 그리고 해충 등 요인에 더 취약할 수 있다. 게다가 나무는 죽으면 저장했던 탄소를 점차 온실가스인 메탄 형태로 방출한다.　따라서 이번 연구는 미래의 숲이 기온 상승에 따라 더 빨리 성장할 수 있지만, 이 때문에 나무들이 더 빨리 죽으면서 탄소를 덜 저장할 수 있다는 것을 시사한다. 연구에 참여한 뉴욕 시러큐스대의 환경산림생물학과 겸임조교수인 스티브 보엘커 박사는 “느리게 성장해 오래 사는 나무들이 빠르게 자라지만 일찍 죽는 나무들로 대체하면서 숲의 탄소 흡수율은 점점 낮아질 것으로 보인다”고 설명했다. 나무를 키워 기존 숲을 보존하는 행위는 기후 위기로 인한 최악의 영향을 피하는 가장 중요한 방법 중 하나다. 하지만 몇몇 연구는 기후가 변화함에 따라 탄소 흡수원 역할을 할 수 있는 전 세계 숲의 능력에 의문을 제기해 왔다. 지난 3월 발표된 연구에서는 열대우림이 탄소를 저장하는 능력을 상실하고 있는 것으로 나타났고 지난 5월 발표된 연구에서는 전 세계 숲에 있는 나무의 수명이 점점 더 줄어 젊어지고 있는 것으로 확인됐다. 한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 9월 8일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

올 여름은 이례적으로 긴 장마와 장마가 끝나자마자 강력한 태풍 3개가 한반도를 잇따라 내습했다. 원인에 대해서는 여러 분석이 있지만 지구온난화로 인한 기후변화가 주요 요인 중 하나라는 지적이 있다. 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 물질로 산업적으로 유용한 물질로 전환시킬 수 있는 방법을 찾아 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST), 포스텍, 미국 펜실베니아대 공동 연구팀은 지구온난화를 촉진시키는 주범으로 지목받고 있는 온실가스인 메탄, 이산화탄소를 수소와 일산화탄소처럼 유용한 물질로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 기존에도 온실가스를 이용해 친환경 에너지원으로 쓰이는 수소나 산업용으로 다양하게 활용되는 일산화탄소를 만드는 메탄건식 개질반응이라는 방법이 있었다. 주로 니켈을 활용한 촉매가 사용됐는데 오래 사용할 경우 성능이 떨어지고 수명이 짧다는 단점이 있었다. 이에 연구팀은 니켈 금속 복합체 촉매 표면에 철 나노입자를 얇게 입히는 비교적 간단한 방식으로 새로운 촉매를 만들었다. 연구팀은 철 박막을 20회 반복해 입혔을 때 수소 전환효율이 가장 높은 것으로 확인했다. 이번에 개발한 촉매 기술을 활용하면 기존 촉매보다 이산화탄소나 메탄을 수소에너지로 전환하는 변환효율이 2배 이상 우수하다는 점도 확인했다. 김건태 UNIST 에너지화학공학과 교수는 “이번 기술은 메탄 가스 전환 뿐만 아니라 고체산화물 연료전지, 저온 전기화학 반응 등 대부분 에너지 변환 기술 분야에서 다양하게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

항상 얼어 붙어있는 동토의 땅 북극도 불타고 있다. 최근 유럽연합(EU) 관측 프로그램인 코페르니쿠스 대기 모니터링 서비스(Copernicus Atmosphere Monitoring Service, 이하 CAMS)는 17년 전 신뢰할 만한 북극 조사가 시작된 이래 올해 북극에서 사상 최악의 산불이 일어났다고 밝혔다. CAMS에 따르면 지난 6월 초부터 북극 전역에서 발생한 화재만 100건에 달한다. 특히 올 여름 북극을 태운 화재로 인해 발생한 탄소배출량도 지난해보다 3분의 1 이상 증가했다. CAMS 측은 "지난 1월부터 8월까지 북극의 화재로 인한 이산화탄소 배출량이 222메가톤에 달한다"면서 "이는 엄청난 수치인데 예를들면 말레이시아와 비슷한 수준"이라고 밝혔다. 전문가들에 따르면 화재로 인해 생기는 북극에서의 엄청난 양의 이산화탄소 배출은 지구 상에 여러가지 심각한 문제를 남긴다. 먼저 이산화탄소 배출로 인해 지구온난화를 가중시키는 것은 물론 화재까지 더해지면 가뜩이나 녹고있는 영구동토층도 파괴할 수 있다. 영구동토층은 강력한 온실가스인 메탄의 거대한 천연 저수지로, 특히 오랜시간 잠자고 있는 수많은 바이러스와 박테리아도 품고있다.이처럼 북극에서 유난히 화재가 많이나는 이유는 기록적인 고온에 의해 촉발된 영향이 크다. 북극과 인접한 그린란드의 올 초 평균 기온은 관측 역사상 최고치를 기록했다. 시베리아 베르호얀스크의 경우도 지난 6월 20일 38℃라는 역대 최고 기온 기록을 세웠다. 여기에 좀처럼 꺼지지 않는 일명 ‘좀비 불’(Zombie Fires)도 골칫거리다. 마치 좀비처럼 불이 죽은듯 보이지만 땅속 깊은 곳에 계속 살아 남아있다가 어느순간 다시 표면 위로 불타오르기 때문이다. 알래스카를 모니터링하는 과학자들도 비슷한 예측을 내놓은 바 있다. 알래스카 소방과학컨소시움 연구진이 올해 봄에 내놓은 보고서에 따르면, 날씨가 춥고 습해져도 불씨가 계속 살아남는 화재의 발생 사례가 늘고 있다. 연구진은 지난해 북극에서 발생한 엄청난 화재는 기록적인 고온에 의해 촉발됐으며, 시베리아와 알래스카 일부 지역이 몇 주 동안 평소보다 섭씨 10℃까지 따뜻했던 것이 화재의 원인이라고 분석했다.　 CAMS의 수석과학자 마크 패링턴은 "북극에서의 화재 발생률은 우리 모두를 놀라게 할 정도로 분명히 매우 우려되는 일"이라면서 "인간이 만들어 낸 기후변화가 직접적인 화재의 원인은 아니지만 기온 상승이 화재가 발생할 가능성을 더욱 높이고 있다"고 밝혔다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

러시아 시베리아 야발반도에서 거대한 크기의 구덩이가 발견돼 관심을 끌고있다. 지난 4일(현지시간) 미국 CNN 등 외신은 지난달 야말로네네츠 자치구에 있는 야말반도에서 깊이 30m, 폭이 20m에 달하는 거대한 구멍이 발견됐다고 보도했다. 지난달 촬영을 위해 시베리아 툰드라 상공을 날던 러시아TV 제작진에 우연히 발견된 이 구덩이는 마치 인위적으로 뚫고 깎은 듯 깔끔한 모습이다.흥미로운 사실은 이 지역에서 거대 구덩이가 발견된 것이 처음이 아니라는 점이다. 보도에 따르면 지난 2013년 이후 이 지역에서 총 9개의 거대 구덩이가 발견됐으며 이번에 발견된 것은 그 크기가 가장 큰 편이다. 다만 왜 갑자기 이 지역에 거대 구덩이가 생기는 지에 대해서는 전문가들의 의견이 분분하다. 처음에는 운석 충돌이나 러시아의 비밀 군사시설이 붕괴되면서 생긴 것이 아니냐는 음모론도 있었으나 최근에는 메탄가스와 지구 온난화로 인한 가능성에 무게를 두고있다. 스콜코보 과학기술원 수석 연구원인 에브게니 추빌린은 "거대한 이 구덩이가 얼마 만에 생성된 것인지 현재로서는 알 수 없다"면서 "이는 사람이 살지 않기 때문으로 대부분 이번 사례처럼 헬리콥터 비행 중 혹은 사냥꾼에 의해 우연히 발견된다"고 설명했다.이어 "러시아 영토의 3분의 2에 달하는 영구동토층은 강력한 온실가스인 메탄의 거대한 천연 저수지"라면서 "올해를 비롯해 계속 이어지는 무더운 여름이 이 거대 구덩이를 만드는데 한 몫 했을 것"이라고 덧붙였다. 곧 영구동토층이 녹아 지표면이 약해지면서 기체가 유입돼 공간이 생겨 이를 버티지 못하고 무너지면서 이같은 구멍이 생겼다는 주장이다. 　 실제로 지구상에서 가장 추운 지역으로 꼽히는 북극권 지역의 이상 고온 현상은 계속 이어지고 있다. 특히 지난 6월 북극권 시베리아 지역의 경우 지난 6월 기온이 평년보다 무려 10℃나 높았다. 특히 이중 북동부 끝 야쿠티야 공화국의 베르호얀스크의 경우 지난 5월 관측 이래 가장 높은 38℃까지 치솟았다. 추빌린 연구원은 "현재 이 지역에 생기는 구덩이는 지구 온난화로 인해 형성됐을 가능성이 높다"면서 "이번 여름 역시 시베리아에서 비정상적인 더운 날씨를 보였기 때문에 차후에 또 구덩이가 생겨날 지 조사할 것"이라고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

기후변화 탓에 해저 퇴적토에 주로 묻혀있는 차세대 연료 가스하이드레이트에서 메탄가스가 새어나오고 있다는 사실이 처음으로 확인됐다. 이는 해수온을 높여 지구온난화를 더욱더 가속할 수 있다는 것. 스웨덴 린네대는 2일(현지시간) 마르셀로 케처 생물환경학과 교수팀이 프랑스, 브라질 연구팀과 협력한 최신 연구를 통해 전례 없는 기후변화 때문에 남반구에서 가스하이드레이트의 해리 현상(원자 또는 분자가 분해되는 현상)으로 인한 메탄가스의 누출 현상을 발견했다고 밝혔다.가스하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력에서 가스와 물이 결합해 형성한 고체 에너지다. 해저의 고압·저온 상태에서 물분자 간의 수소 결합으로 형성되는 3차원 격자 구조로 형성돼 있으며, 격자 구조 내의 빈 공간에 메탄, 에탄, 프로판, 이산화탄소 등 작은 가스 분자가 화학 결합이 아닌 물리적으로 결합한 것이다. 불이 붙으면 기체가 타면서 강한 불꽃을 만들어 ‘불타는 얼음’으로도 불린다. 그 속에 갇힌 기체가 메탄일 경우 메탄하이드레이트라고도 하며, 메탄 함유량이 많을수록 상업성이 높다. 하지만 메탄은 이산화탄소의 25배에 달하는 온실효과를 지닌 기체이므로, 누출되면 기후변화를 촉진할 수 있다. 연구논문의 주저자이기도 한 케처 교수는 “메탄하이드레이트의 해리로 인한 메탄가스의 누출은 몇 세기에 걸친 장기적인 과정으로 기후변화에 큰 악영향을 줄 뿐만 아니라 해수를 산성화하는 등 해양 환경의 변화로 이어질 수도 있다”고 지적했다. 특히 케처 교수는 메탄하이드레이트 속에서는 모든 화석연료를 합친 것보다 더 많은 유기탄소가 메탄 형태로 들어있다고 추정한다. 이에 대해 케처 교수는 “메탄가스의 누출은 수온 상승이 가스하이드레이트를 녹여 해저에서 물속으로 메탄가스를 다시 새어나오게 하는 악순환을 초래할 수 있다”면서 “따뜻해질수록 메탄은 더 많이 새어 나온다”고 설명했다. 이 과정은 지구의 오랜 역사 속에서 일어났던 기후변화의 원인 중 하나이기도 하다고 이들 연구자는 생각한다.이들은 가스하이드레이트 시추 장치와 원격조종형 무인잠수정(ROV)을 사용해 2011년과 2013년 그리고 2014년 세 차례에 걸쳐 남대서양 해저 탐사에서 채집한 표본들을 연구해 왔다.그리고 마침내 가스하이드레이트의 해리와 메탄가스의 대량 누출을 확인한 뒤 그 흐름을 컴퓨터 모형화할 수 있었다는 것이다. 케처 교수는 또 “메탄하이드레이트의 해리와 메탄가스의 대량 누출로 인한 해양 온난화는 전 세계적으로 일어나고 있는 현상이라고 할 수 있다”고 말했다. 이어 “지금까지 얻은 자료와 결과를 토대로 조사 지역에서 메탄가스가 얼마나 존재하는지, 앞으로도 계속해서 가스하이드레이트가 분해해 물속에 메탄가스를 누출할 가능성이 있는지를 알아볼 계획”이라고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호(7월 29일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

현대제철이 수소에너지 부문에 집중하고 있다. 현대제철은 현대차그룹의 ‘FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 비전 2030’에 발맞춰 당진제철소의 철강 생산 과정에서 발생하는 부생가스를 재활용해 수소전기차와 발전 분야 등에 수소를 공급하고 있다. 현대제철 수소공장은 거대한 ‘수소필터’로 불린다. 수소공장 전면에는 크게 거대한 원통형 타워 3개가 있다. 코크스 가스가 첫 번째 타워를 거치며 타르와 황, 메탄, 일산화탄소 등이 순차적으로 제거된다. 이후 압축과 추출 과정을 통해 최종적으로 수소가 생산된다. 이렇게 만들어진 수소의 순도는 99.999%. 수소 중의 수소로 불리는 일명 ‘파이브나인’이다. 현대제철 관계자는 “제철소에서 공업용 용도로 사용되는 수소의 순도는 99.9%만 돼도 충분하다”며 “하지만 민감한 수소전기차의 연료원으로 사용하려면 파이브나인의 까다로운 조건을 맞춰야 한다”고 말했다. 당진제철소는 철강은 물론 ‘수소경제’까지 겨냥해 건립됐다는 의미다. 이 수소공장은 현재 연간 3500t 규모로 수소를 생산한다. 1회 6.33㎏의 수소를 충전해 609㎞를 주행할 수 있는 현대차의 수소전기차 ‘넥쏘’를 기준으로 연간 2만㎞씩 달린다고 가정할 때 1만 7000대를 1년 내내 운행할 수 있는 양이다. 현대제철은 수소공장 옆에 지난해 3월부터 가동한 연 1만 6000대 규모의 수소전기차용 금속분리판 생산공장도 운영 중이다. 금속분리판은 외부에서 공급된 수소·산소가 섞이지 않고 각 전극 내부로 균일하게 공급되도록 해주는 부품이다. 김태곤 객원기자 kim@seoul.co.kr

코로나19 팬데믹으로 인한 소비 급감으로 공장과 매장에 쌓인 재고 맥주가 친환경 연료로 재탄생했다. 미국 CNN의 12일 보도에 따르면 남호주 애들레이드시 정수처리장은 폐기될 위기에 처한 수 백만ℓ의 맥주를 인근 맥주 제조장으로부터 구입한 뒤 이를 재활용할 수 있는 에너지로 교체해 사용하고 있다. 해당 정수처리장은 미생물 등을 이용해 생산된 바이오가스를 하수 정화 장비를 가동할 때 주로 사용하고 있었는데, 최근 맥주 재고가 처리하기 힘들 정도로 쌓여 있다는 소식을 접한 뒤 이를 연료로 사용하는 방안을 떠올렸다. 일반적으로 공기가 없는 곳에서 생물이 썩으면 메탄가스가 발생되는데, 이때 발생된 메탄가스 즉 바이오가스는 다양한 곳에서 연료로 사용된다. 실제로 제2차 세계대전 말기, 일본은 맥주공장의 모든 맥주를 비행기나 자동차용 연료로 개조하기도 했다. 맥주의 경우 맥주에 든 효모가 메탄가스를 만드는 주된 역할을 한다.애들레이드시 정수처리장은 전체 가동에 필요한 에너지의 80%를 바이오가스로부터 얻어 사용해 왔으나, 맥주 재고를 이용한 후부터는 부족했던 20%의 에너지도 친환경적인 방법으로 얻을 수 있게 됐다고 설명했다. 해당 정수처리장은 공식 성명을 통해 “일주일 당 약 15만ℓ의 맥주 재활용 에너지를 추가로 공급하면서 1200가구에전력을 공급하기에 충분할 정도로 상당한 바이오가스를 얻을 수 있었다”고 밝혔다.한편 코로나19 팬데믹 이후 3월 말에 시작된 호주의 봉쇄령은 양조업계를 강타했다. CNN에 따르면 지난 5월 호주 최대 양조장 중 하나인 라이온 비어 오스트레일리아는 팔지 못한 맥주 재고 9만ℓ를 모두 버려야 했다. 하지만 애들레이드시 정수처리장의 사례를 계기로, 호주 전역의 맥주 양조장이 재고를 정수처리장에 넘겨 바이오가스로 재활용하기 시작했다. 현지 언론은 재고 맥주로 만들어진 에너지가 새로운 맥주를 만드는데도 사용될 수 있을 것으로 보인다고 전했다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

역대급 물 폭탄 세례로 인명과 재산 피해가 속출하고 있다. 유례없는 긴 장마가 지나간 제주에는 폭염이 기승을 부린다. 중국은 남부지역에서 홍수가 두 달 가까이 이어지면서 수재민이 우리나라 인구 5178만명을 넘어섰다. 일본도 동북지역을 중심으로 물난리를 겪었다. 유럽 각국은 잇달아 최고 기온 기록을 갈아치웠다. 미국 남서부는 40도 넘는 폭염이 덮쳤다. 러시아 시베리아에서는 8만년 만에 있을 법한 고온현상에 산불까지 겹쳤다. 이는 지구 온난화 아닌 가열화로 따른 기상 이변이다. 문제는 갈수록 지구가 더 빨리 뜨거워진다는 데 있다. 미래에는 상상 이상의 기상 이변이 일어난다는 것이다. 과학기술 발전으로 인류는 유사 이래 가장 잘 먹고 잘산다. 이 과정에서 환경을 파괴하고 이산화탄소, 메탄 등 지구 온도를 올리는 온실가스를 대량으로 배출한다. 지구 온도가 현재보다 평균 5도 이상 오르면 인류가 거의 살 수 없는 뜨거운 행성이 된다고 한다. 뒤늦게 인류는 심각성을 깨달았다. 2018년 ‘기후변화에 관한 정부 간 협의체’(IPCC) 제48차 총회에서 지구의 온도 상승 폭을 2100년까지 1.5도 내로 제한하자는 보고서를 만장일치로 채택했다. 유럽의회가 지난해 11월 본회의를 열고 ‘기후·환경 비상사태’를 선언하고 회원국들에 온실가스 배출 억제를 위해 더욱 강력한 행동에 나설 것을 촉구했다. 지난해 11월 5일 발간한 바이오사이언스지 1월호에 실린 156개국 1만 3632명의 과학자들이 서명한 ‘전 세계 과학자들의 기후 위기 경고’라는 보고서에서 “기후 위기가 예상보다 속도가 더 빨라져 자연 환경시스템과 인류의 운명을 위협한다”고 경고했다. 인류는 경제 성장 이후 ‘부의 상징’인 고기를 많이 먹는다. 그런데 축산업은 온실가스를 대량 배출하는 산업이다. 유엔 농업식량기구(FAO)가 2006년 내놓은 ‘축산업의 긴 그림자’라는 보고서에서 온실가스 배출량 가운데 축산업이 18%로 전 세계 교통수단 13.5%보다 더 많았다. 특히 육류 가운데 소고기는 온실가스도 많이 내뿜고, 사육 면적도 넓고, 사료도 많이 필요하다. 조지프 푸어 옥스퍼드대 교수와 토머스 네메섹 박사가 사이언스지 2018년 1월호에 발표한 논문에 따르면 1㎏의 식품이 식탁에 오르기까지 온실가스 배출량이 소고기는 60㎏이지만 완두콩은 고작 0.9㎏이다. 돼지고기 7㎏, 닭고기는 6㎏으로 소고기보다 적지만 식물류가 육류보다 10~50배 적게 온실가스를 배출한다. 소고기 1㎏ 생산에 쓰는 면적도 326.21㎡이지만 콩은 3.526㎡면 된다. 피터 알렉산더 에든버러대 교수팀이 2016년 낸 논문에 따르면 소고기 1㎏을 생산하는 데 건조사료량이 2525㎏이나 들어간다. 축산업은 산림도 황폐화시킨다. 브라질 국립우주연구소(INPE)는 지난해 9월 5일 지구의 허파 아마존에서 8월 한 달 동안 2만 5000㎢에 이르는 대지가 불에 탔다고 발표했다. 대부분 목축을 위한 초지 조성과 사료용 콩을 재배하기 위해서다.. 이처럼 육류는 환경에 많은 영향을 미친다. 게다가 인류는 고기를 많이 먹으면서 암 등 만성질환에 시달린다. 그래서 전문가들은 몸도 지구도 건강해지기 위해 고기를 덜 먹어야 한다고 권고한다. 인류는 기후 위기 탓에 고기와 거리두기를 해야 할 위기에 처했다. 물론 고기의 유혹에서 벗어나기는 어렵다. 나도 당신도 마찬가지일 터. 그렇다고 내가 사는 동안 “설마 기상 이변이 나를 위험에 빠뜨리겠어”라며 외면할 수 없는 상황에 놓였다. 나 하나 육식을 줄인다고 지구적인 현상에 얼마나 변화를 미칠까에 대해 의문도 들 것이다. 하지만 작은 게 쌓이면 놀라운 일이 벌어질 수 있다. 지구 반대편에 있는 나비의 날갯짓이 태풍이 된다는 ‘나비효과’가 일어나는 것처럼, ‘뜨거운 지구’가 아닌 다시 ‘살기 좋은 지구’를 후손들에게 남겨 줄 수도 있지 않겠는가. jeunesse@seoul.co.kr

인간에게 지하세계(언더랜드)는 대체로 보관, 생산, 처리 공간이라는 세 개의 역할 이미지로 집약된다. 실제로 인류는 먼 옛날부터 사람 몸을 땅에 묻고 동굴 벽에 그림을 그리거나 흔적을 남겼다. 지하 광산에서 광물을 캐내 쓰며 바다 밑에선 석유와 가스를 줄창 뽑아낸다. 그런가 하면 재앙을 미리 차단하려 곳곳에 핵폐기물 처리시설을 짓는다. 지하세계는 인간과 그토록 밀접하게 얽혀 있지만 홀대받거나 잊혀진 영역으로 남기 일쑤이다. `언더랜드´는 `세계적인 자연 작가´로 주목받는 영국 왕립문학협회 회원 로버트 맥팔레인이 6년여 지구촌 곳곳의 지하세계를 찾아 맛깔나는 이야기로 버무려낸 역작이다. 우리 발밑에 있어 왔고 여전히 존재하지만 의식하지 못한 채 살아왔던 언더랜드를 실감나게 소환한다. 그린란드의 깊고 푸른 빙하와 나무가 소통하는 지하 네트워크, 청동기시대 매장지와 도시 지하묘지 카타콤, 우주 탄생 순간 형성된 암흑물질과 인류세에 닥칠 핵 미래까지 방대한 언더랜드를 펼쳐 보이는 `심원의 시간 여행´인 셈이다.책의 큰 묘미는 지구촌 곳곳에 산재한 고분, 광산, 도시, 빙하, 동굴의 언더랜드에 얽힌 절절한 사연들이다. 파리의 지하 공동묘지와 이탈리아 북동쪽 카르스트 지대의 처형장에서 건져낸 이야기들은 대표적이다. 파리에선 18~19세기 성 이노센트 묘지가 포화상태에 빠지면서 지하 채석장으로 무려 600만구의 유골을 옮겼다고 한다. 이탈리아 북동쪽 카르스트 지형의 땅속 동굴과 숲은 제2차 세계대전 중 민간인과 군인 수천 명이 학살당한 이른바 `포이베 대학살´ 현장으로 여전히 사람 뼈와 총알이 발견되고 있다. 1959년 영국의 피크 동굴 탐사에 나섰다가 사다리를 헛디뎌 땅속 암벽 틈에서 사망한 옥스퍼드대 철학과 학생 닐 모스의 사연도 눈에 띈다. 닐 모스의 아버지는 그곳에서 더이상 다른 사람들이 위험해지는 것을 원치 않는다며 아들의 시신을 수직굴 속에 영원히 봉안해 달라고 부탁했는데 이후 피크 동굴의 이 구역은 `모스의 방´으로 불리고 있다.저자는 그린란드에서 마주한 빙하의 푸른 빛에 감탄하면서도 지구온난화로 녹아내리고 파열하는 모습에 눈물을 쏟는다. 핀란드 남서부 올킬 루오토섬의 암반 깊숙한 곳에서 진행 중인 고준위 핵폐기물 봉인 작업을 지켜보면서 인간이 미래에 할 수 있는 일이 무엇일지를 놓고 고민에 빠진다. `우리는 좋은 조상인가.´ 소아마비 예방 백신을 개발한 미국의 면역학자 조너스 소크가 던진 이 질문대로 “인간은 자신이 빚어낸 것들의 오랜 사후 세계에 더 큰 책임이 있다”고 저자는 말한다. 그 지적대로 지금 지구촌 곳곳에선 ‘잠자는 거인’의 어두운 힘이 오랜 잠에서 깨어나고 있다. 북극의 영구 동토층과 알프스, 히말라야의 빙하가 녹아 잠겨 있던 메탄과 고대 생물 사체가 드러나고 있는 형편이다. 1957년 미 육군 공병단이 그린란드 북서쪽에 건설한 비밀 지하 기지 `캠프 센추리´에선 유독성 폐기물이 떠오르기 시작했다. 최대 200여명의 병사를 수용할 수 있는 이 지하 마을은 1967년 미군이 떠난 뒤 버려졌는데 기온이 상승하면서 얼음 밑에 그대로 방치된 방사성 폐기물을 포함한 기반 시설에서 오염물질이 부상하고 있다. 저자는 “오랫동안 묻혀 있던 골칫거리 역사가 다시 등장하고 있다”며 이렇게 경고한다. “생성과 파괴가 끊임없이 반복되는 지구 역사의 오랜 이야기가 현재의 성급한 욕심과 분노를 거둘 것이다.” 김성호 선임기자 kimus@seoul.co.kr

최근 지구 기온이 상승하고 기상 이변이 속출하면서 전 세계적으로 피해가 속출하고 있다. 특히 극지방의 경우 온도가 지구 다른 지역보다 더 빠르게 상승하면서 다시 전례 없는 기상 이변의 원인이 되는 악순환이 이어지고 있다. 예를 들어 북극해의 얼음 면적이 줄어들면 태양 빛을 반사하는 능력이 떨어지면서 기온이 더 상승하고 이것이 다시 더 많은 얼음을 녹여 기온 상승을 유발한다. 극단적으로 높아진 북극권의 기온은 중위도 지역이 기상 이변의 원인 중 하나다. 과학자들이 줄어드는 빙하만큼 우려하는 문제가 점점 해동되는 북극권의 영구동토(permafrost)다. 영구동토는 이름처럼 겨울은 물론 여름에도 녹지 않는 얼어붙은 땅으로, 막대한 양의 유기물을 냉동 보존하기 때문에 중요한 의미가 있다. 이 땅이 녹기 시작하면 고장 난 냉장고 안의 음식이 상하는 것처럼 유기물이 썩기 시작해 분해되면 막대한 양의 이산화탄소와 메탄가스가 배출된다. 이는 다시 지구 기온을 올려 그렇지 않아도 심각한 지구 온난화를 더 심각하게 만들 수 있다.그런데 영구동토 지대라고 해서 다 비슷한 수준으로 온도가 상승한 것은 아니다. 최근 몇 년간 시베리아가 여름철 이상 고온과 산불 피해를 볼 때 알래스카는 상대적으로 기온이 낮은 대신 강수량이 많고 습한 여름을 보냈다. 하지만 후자라고 해서 안심할 순 없다는 연구 결과가 발표됐다. 미 육군 연구소의 토마스 A 더글라스와 그 동료들은 알래스카 페어뱅크스(Fairbanks)에서 2019년까지 최근 5년간 2750개의 장소에서 영구동토의 토양 샘플을 채취해 늘어난 강수량이 어떻게 영구동토에 어떤 영향을 주었는지 확인했다. 그 결과 여름철 강수량이 1㎝ 늘어나면 녹아 내리는 영구동토가 0.7㎝ 더 깊어지는 현상이 관찰됐다. 물과 접촉하는 영구동토의 깊이가 증가하면 이로 인해 해동되는 땅의 깊이도 더 깊어지는 것이다. 이렇게 해동된 영구동토에서는 유기물 분해가 일어나 온실가스 배출이 더 증가하는 악순환이 발생한다. 기온 상승 이외에도 여러 가지 요소가 지구 온난화를 더 악화시키는 것이다. 최근 지구 곳곳이 이상 기후로 인해 몸살을 앓고 있다. 이상 폭염, 한파, 가뭄, 홍수로 인해 경제적 손실은 물론 귀중한 생명을 잃는 일도 잦아지고 있다. 문제는 지구 기온이 상승함에 따라 앞으로 더 심각해질 수 있다는 것이다. 이를 막기 위한 국제적인 노력과 함께 정확한 현황 파악과 미래 예측을 위한 연구가 필요한 이유다. 과학자들이 사람이 거의 살지 않는 오지인 영구동토에 주목하는 이유도 여기에 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

국내 연구진이 주도해 다층 구조의 균일한 그래핀을 세계 처음으로 만드는데 성공했다. 또 대면적으로 합성이 가능해 반도체 고집적 전극이나 다양한 광전극소자 등으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단, 삼성종합기술원 무기재료연구실, 성균관대 물리학과, 에너지과학과, 부산대 광메카트로닉스공학과, 프랑스 파리-샤클레대, 스페인 마드리드 재료과학연구소 공동연구팀은 네 겹 다층 그래핀을 원자가 균일하게 배열한 단결정으로 성장시키는 합성법을 개발했다. 이 같은 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 28일자에 실렸다. 흑연 원자의 한 층인 ‘꿈의 신소재’ 그래핀은 전기전도도와 신축성이 우수하고 투명해 반도체 전극으로 사용이 가능하다. 단층 그래핀이 겹쳐짐에 따라 다른 성질을 보인다는 특징도 갖고 있다. 문제는 이같은 우수한 특성에도 불구하고 고품질 다층 그래핀을 균일하게 넓은 면적으로 만들기가 쉽지 않다는 점이다. 기존에는 구리 같은 금속 박막에 그래핀을 성장시키는 화학기상증착법(CVD)을 이용해 다층 그래핀을 만드는데 층수가 불균일해지는 경향이 있어 고품질로 만들기가 어려웠다.이에 연구팀은 우선 CVD에서 기판이 들어가는 석영튜브에 구리 기판을 넣고 900도의 고온으로 열처리를 했다. 이렇게 되면 튜브에 포함된 실리콘이 기체로 승화되면서 구리판에 확산돼 구리-실리콘 합금이 만들어진다. 여기에 메탄 기체를 주입해 메탄의 탄소 원자와 석영 튜브의 실리콘 원자가 구리 표면에 균일한 실리콘-탄소층을 만들도록 했다. 이렇게 만들어진 기판은 기존의 불균일한 다층 그래핀 합성과는 달리 1, 2, 3, 4층의 균일한 다층 그래핀을 만들 수 있었으며 메탄 농도를 변화하면 더 많거나 적은 층의 그래핀을 만들 수 있다. 더군다나 이렇게 만들어진 그래핀은 대면적으로도 만들 수 있다는 장점이 있다. 이영희 IBS 나노구조물리연구단장(성균관대 물리학과 교수)는 “이번 연구는 고온의 구리-실리콘 합금을 이용해 균일한 고품질의 다층 그래핀을 만들 수 있는 새로운 방법”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr