한국환경산업기술원(원장 최흥진)은 관측기반 온실가스 추적시스템을 통해 인간에 의한 CO2 배출량 증가가 해양 산성화를 심화시킨다는 것을 밝혀냈다고 11월 2일 전했다.
지금까지는 선박과 부이 등 해양 측정자료로 해수에 녹아있는 CO2 농도를 분석하여 산성화를 규명해왔으나 이번 R&D 과제*(서울대학교 환경대학원 정수종 교수 연구팀)를 통해 세계 최초로 대기 중 온실가스 관측자료에 기반한 온실가스 추적시스템**을 활용하여 전 지구적 해양 산성화를 규명했다는 데 의미가 있다.
* 사업명: 신기후체제 대응 환경기술개발사업(환경부·한국환경산업기술원)과제명: 관측기반 온실가스 배출량 검증 시스템 개발(’22~’26)
** 대기 중 CO2 관측자료 등을 토대로 인위적 탄소 배출량과 육상 생태계 및 해양의 탄소 흡수량·배출량의 변화를 추적할 수 있는 국내 최초의 전 지구 탄소순환 분석 시스템. 주요 선진국(미국 등)에서는 이러한 시스템이 기(旣) 구축되어 있으나 이를 이용하여 해양 산성화를 규명한 것은 본 연구가 세계 최초.
연구팀은 이 과제를 미항공우주국 및 해외 대학 등 유수 기관과 국제 공동연구로 진행했으며, 연구 결과는 세계적 학술지 Science Advances*에 10월 12일 게재**되었다.
* 미국 저명 저널인 Science의 자매지로 영향력 지수(Impact Factor)가 14.14인 최고 권위지 중 하나로 인정받고 있음
** Enhance seasonal amplitude of atmospheric CO2 by the changing Southern Ocean carbon sink (Yun et al, 2022)
산업화 이후 인류가 대기로 방출한 CO2는 해양에 녹아 해수의 산성도를 높이는데, 연구진은 추적시스템을 활용하여 이러한 해수 산성도 증가가 해양 산성화*를 심화시키고 이와 동시에 해양 완충력(Buffer Capacity)**을 약화시키고 있다는 점을 규명했다.
* 대기 중 CO2가 지나치게 많아지면, 이것을 해양이 흡수하는데 이 과정에서 발생 되는 수소에 의해 해양 산성화 발생(CO2 + H2O ↔ H2CO3(탄산) ↔ HCO32-(중탄산염) + H+ 혹은 CO32-(탄산염) + H+)
** 화학적 과정을 통해 해수에 녹은 CO2가 다시 바로 대기로 방출되지 않고 오랜 시간 해양에 머무르게 하는 능력
특히 이 연구에서 세계 처음으로 밝힌 해양 완충력 약화는 해수 중 CO2양이 일정하게 유지되지 못하고 외부요인에 의해 쉽게 바뀌는 것을 의미한다. 즉, 해양 산성화로 인해 완충력이 약해지면 CO2가 해양에 오래 저장되지 못하고 대기로 재방출* 된다.
* 대기 중 CO2가 많이 배출되어 해양에 흡수가 되면 해수 중 수소(H+)가 지나치게 많아지게 되는데, 이 수소 중 일부가 탄산염(CO32-)과 반응하여 탄산(H2CO3)으로 변하고, 다시 공기 중으로 CO2가 방출됨
또한, 연구팀은 이로 인해 해양 생태계가 파괴된다고 이야기했다. 산성화가 심화하면 해양 생물이 외골격(CaCO3)을 형성할 때 필요한 탄산염이(CO32-)부족*하게 되어 플랑크톤, 조개류, 산호류 등의 해양 생물은 외골격을 형성하기 더욱 어려워지게 되며, 이로 인해 먹이사슬이 붕괴할 수 있다.
* 해수 중 수소(H+)가 지나치게 많아지게 되면, 수소(H+)가 탄산염(CO3-)과 반응하여 탄산(H2CO3)을 형성하고 CO2로 방출되는데, 이 과정에서 탄산염(CO32-)이 부족하게 되어 먹이사슬 붕괴로 인해 해양 생태계가 파괴됨
연구 책임자인 정수종 교수는 “지금은 상대적으로 계산이 용이한 전 지구 대상의 연구를 진행하였지만, 앞으로는 한반도 지역을 상세하게 추적할 수 있는 시스템을 개발하여 한국의 2050년 탄소중립을 위한 과학적 지원체계를 구축할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 연구의 시사점을 제시하였다.
최흥진 한국환경산업기술원장은 “이번 연구에 활용된 전 지구 49개 관측소 CO2 자료에 기반한 온실가스 추적시스템은 탄소의 기원 추적 및 배출량·흡수량 파악과 그로 인한 생태계 영향을 밝혀낼 수 있다는 데에 의의가 있다. 이를 더욱 발전시켜, 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)에서 요구하는 관측 기반 국가 온실가스 총량 검증과 국가 간 기후변화 협력회의 지원 등에 활용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
