[환경일보] 김인성 기자 = 2012년 시베리아 북부 매우 추운 곳에서 얼어 있는 매머드를 발견했다. 2만8000년 전에 살았던 것으로 확인됐는데, 거의 죽을 당시 상태를 온전하게 유지하고 있었다. 워낙 추운 곳이라 죽은 뒤 순식간에 얼어 버렸던 것이다.

매머드가 발견된 시베리아 북부 같은 지역을 지질학에서는 영구 동토층이라고 일컫는다. 월평균 기온이 영하인 달이 6개월 이상으로, 땅속이 1년 내내 언 상태로 있는 곳이다. 

다른 지역 같으면 모두 썩고 분해되겠지만, 영구 동토층이 분포하고 있는 툰드라 지역에선 매년 죽은 생물들과 여러 유기물이 추운 날씨에 썩지 않고 얼어붙은 채 땅속에 묻혀 이탄층을 형성한다. 이탄층이란 완전히 분해되지 않은 생물들의 사체가 진흙과 섞여 쌓인 층을 말한다.

가을이 되면 영구 동토층의 표면이 다시 얼어붙는다. 여름철 내내 자라던 이끼와 동물들의 사체나 분비물도 같이 언다. 툰드라는 북반구의 약 37%를 차지할 정도로 아주 넓게 분포하고 있다. 시베리아가 가장 넓고 알래스카와 캐나다 북부, 몽골 북부와 중국 북동부 그리고 티베트 고원에 걸쳐 있다. 그러니 여기 묻힌 사체, 즉 탄소 화합물들의 양이 어마어마함은 쉽게 유추할 수 있다.

연구에 따르면, 이곳에 묻힌 탄소는 모두 1조7000억톤이나 된다. 대기 중 탄소량의 두 배 정도이니, 거대한 탄소 저장고라고 할 수 있다. 

과학자들의 조사에 따르면 1980년 이래 영구 동토층 대부분이 2~3도 정도 온도가 올랐다고 분석했다. 지구 평균보다 더 빨리 온도가 올라가고 있는 셈이다.

영구 동토층이 녹으면 얼어 있던 생물들의 사체가 녹아 분해되면서 사체 속 탄소 화합물들이 대기 중으로 빠져나오게 된다. 가장 많은 것인 메탄(CH4)이다. 메탄은 그 자체로 적외선을 흡수해 지구 온도를 높이는 온실가스로, 이산화탄소보다 더 강한 온실 효과를 낸다. 또 대기 중에서 산소(O2)와 만나면 화학 반응을 해서 수증기(H2O)와 이산화탄소(CO2)가 돼 대기 중의 이산화탄소 농도를 높인다.

거기다 반사율도 문제가 된다. 얼음은 땅이나 물보다 햇빛을 잘 반사한다. 즉 흡수를 덜 하게 된다. 따라서 얼음이 녹아 버리면 영구 동토층이 이전보다 햇빛을 더 많이 흡수하게 되고, 자연스레 그 부근의 기온이 올라간다. 그러면 주변의 얼음이 또 녹는 악순환이 반복된다.

만약 지구온난화로 온도가 올라가면 무슨 일이 일어날까?

이렇게 기온이 일단 올라가기 시작하면 시베리아와 알래스카 그리고 캐나다의 영구 동토층이 모두 녹아버리는 일이 일어날 수도 있다.

남, 북극 지역의 얼음이 녹기 시작하면 자연스레 전 세계의 해수면 상승이 진행된다. 그 이후에는 자연스레 국가적‧인류적 엄청난 손실과 피해를 불러온다.

그렇기에 과학자들이 지구 평균 온도가 1.5도 이상 올라가면 안 된다고 주장하는 것이다.

2020년 여름, 미국 캘리포니아 지역에 대형 산불이 났다. 산불이 100일 넘게 이어지면서 도시 인근으로까지 번졌다. 미국 캘리포니아는 건조한 지역으로 해마다 거센 바람이 불 때면 산불이 종종 일어난다. 그런데 21세기 들어서 산불의 규모가 이전과 비교도 되지 않게 커지고 더 잦아지고 있다. 그 이유가 뭘까?

21세기 들어 전 세계적으로 대규모 산불이 이전과는 비교가 안 될 정도로 많이 일어나고 있다. 여러 이유가 있는데 그중 가장 주요한 것은 기후위기다.

지구 전체의 기온이 올라가니 이전보다 지표면의 물이 증발하는 비율이 높아졌다. 그러면 공기 중 수증기가 많아져서 비가 많이 오게 된다. 실제로도 지구의 강수량이 증가하고 있다는 연구 결과가 많다. 그런데 이게 지역마다 들쭉날쭉하다. 기존에 건조한 기후였던 곳은 여전히 비가 잘 오지 않는데 지표의 물 증발량은 늘어서 더 건조해진다. 그러니 자연발생하는 산불이나 들불이 이전보다 잦아진 것이다.

대형 산불이 나면 살던 집에서 대피하기도 하고 연기를 마셔 호흡기 질환 등에 시달리기도 한다. 산불은 생태계 전체로 놓고 봐도 큰 재앙이다. 나무와 풀들이 죽고, 숲에 사는 동물과 곤충들도 목숨을 잃는다. 검은 연기는 대기를 오염시키고, 지구 온난화를 가속한다. 나무가 사라지면 토양이 빗물에 쓸려 가고, 산사태가 나서 큰 피해가 발생하기도 한다. 또한 토양이 산성화돼 식물이 자라기 어렵게 된다. 산불이 나면 망가진 생태계가 회복하는 데 수십년 이상 걸린다.

거기다 기후가 변해 가뭄이 심해지는 곳에서는 죽는 나무들이 늘어난다. 이렇게 죽은 나무는 바싹 말라서 산불을 키우는 불쏘시개가 된다. 미국 캘리포니아주에는 이런 고사목이 무려 1억2900만 그루나 있다고 한다.

문제는 이렇게 산불이 일어나면 그동안 광합성으로 이산화탄소를 흡수하던 식물들이 사라져서 기후위기를 더 악화시킨다. 기후위기가 산불을 낳고, 산불이 다시 기후위기를 심각하게 만드는 악순환이 계속된다. 기후위기의 원인인 이산화탄소 증가를 하루빨리 억제하는 것만이 전 세계 산불의 해결책이다.

키가 크려면 우유를 많이 먹으라고들 한다. 우유에는 칼슘과 단백질 등이 풍부하게 들어 있기 때문이다. 그런데 소는 풀을 먹는 초식동물이고 풀에는 단백질이 별로 없다. 그런데 소는 어떻게 단백질이 가득한 우유를 만들어 낼 수 있을까?

소의 주식인 풀은 소화시키기 굉장히 어렵기에 소는 네 개의 위장을 가지고 아주 천천히 소화를 시킨다. 첫 번째 위에서 어느 정도 소화가 끝나면 두 번째 위와 세 번째 위로 내용물을 넘긴다. 이때 두 번째와 세 번째 위에서는 단백질 분해 효소가 나와서 풀과 함께 넘어간 미생물을 분해해 흡수한다. 말도 비슷하다.

이렇게 소의 위와 말의 소장에는 미생물이 풍부하고, 미생물들은 산소 없이 풀을 분해한다. 산소 없이 일어나는 분해를 혐기성 분해라고 하며, 이 과정에서 메탄이 발생한다. 이 메탄은 소나 말의 트림이나 방귀를 통해 몸 밖으로 나오게 된다.

그런데 메탄은 이산화탄소보다 온실 효과가 23배가 더 강하다. 2020년 기준 전 세계에 10억 마리에 가까운 소들이 있으니 이들이 내뿜는 방귀와 트림이 지구를 덥히기에는 부족함이 없다.

축산업이 차보다 더 많은 온실가스를 배출해

그런데 소나 말을 기르는 일이 온실가스 배출량을 높이는 이유는 또 있다. 말과 소를 키우려면 넓은 초원이 필요한데, 숲은 태워 초원을 만드는 게 아주 큰 문제다. 숲은 초원보다 이산화탄소 흡수율이 몇 배나 더 큰데, 축산 때문에 파괴되면 그만큼 이산화탄소 발생량이 늘어나는 효과가 나타난다. 거기다 태우는 과정에서 발생하는 블랙 카본은 이산화탄소보다 최대 4470배나 온실 효과가 큰 물질이다.

이때 같이 나오는 이산화질소(N2O)는 이산화탄소보다 300배 이상 온실효과가 큰 물질인데, 전 세계 아산화질소 배출의 65%가 축산업에서 발생한다. 해마다 되풀이되는 아마존 열대 우림의 화재도 브라질 농장주들이 소를 키울 공간을 확보하고, 옥수수와 콩 같은 동물 사료를 재배하기 위해 불을 질러 개간하는 과정에서 일어나고 있다.

현재 인구 증가 추세로 보면 매년 2억톤 이상의 육류가 추가로 필요하다고 한다. 이 말은 더 많은 소와 돼지, 양들을 사육해야 하고 그만큼 더 많은 온실가스가 나오게 된다는 의미다. 육식이 기후위기의 주범이 된 이유가 이 때문이다.

유엔 식량농업기구의 발표에 따르면 축산업을 통해 배출되는 온실가스는 지구 전체의 16.5%에 달한다고 발표했다. 차가 뿜는 온실가스가 15% 정도이니 그보다 양이 더 많다.

2020년은 코로나19가 시작된 해로 우리 기억 속에 남을 것이다. 항상 마스크를 쓰고 학교도, 여행도 가지 못하는 힘든 날들이 이어지고 있다. 그런데 전문가들은 이런 일들이 자주 생길 수도 있다고 얘기가 한다. 정말 그렇게 될까?

코로나19바이러스감염증은 인수 공통 감염병이다. 즉 동물도 걸리지만 사람도 걸리는 감염병이다. 사람만 걸리는 감염병은 사람들 사이에서 감염을 막으면 그걸로 완전히 근절할 수 있다. 천연두가 대표적으로 사람만 걸리는 감염병이었다. 전 세계가 노력해서 지금은 완전히 사라졌다. 그래서 천연두는 백신도 맞질 않는다. 하지만 인수 공통 감염병은 사람들 사이의 감염을 막아도 야생동물에게 다시 옮을 수 있어서 완전히 근절하기가 힘들다.

그런데 이런 감염병이 발생하는 빈도 역시 점점 증가하고 있다. 20세기에는 이런 감염병이 100년 동안 몇 번 일어났는데, 21세기 들어서는 20년 동안 벌써 네 차례나 발생했다. 메르스, 사스, 조류 인플루엔자 그리고 코로나19가 그렇다. 나머지 세 개는 코로나19보다 영향력이 작았지만 그래도 당시마다 심각했던 인수 공통 감염병이었다.

인구 증가, 온난화 그리고 세계화

그럼 왜 이렇게 인수 공통 감염병이 증가하는 걸까? 전문가들은 세 가지 이유를 들고 있다. 먼저 열대 지역에서의 인구 증가가 문제다. 20세기 후반까지만 해도 전 세계 인구는 50억명 정도였다. 그런데 2021년 현재 인구는 78억명이다. 우리나라 출산율이 낮아 문제라는데 대체 어느 곳에서 이렇게 인구가 늘고 있는 것일까.

인구가 급증하는 곳은 대부분 열대 지방이다. 인도, 아프리카, 중남미 등이다. 여기에 중동 지역의 이슬람 국가도 빠르게 늘고 있다. 이렇게 열대 지역의 인구가 급증하면서 사람들이 기존에 살지 않던 열대 지역의 밀림을 개발해 집도 짓고 농사도 짓고 있다.

그런데 열대 지역은 전 세계 동물 중 절반 이상이 사는 곳이다. 그래서 인수 공통 감염병도 열대 지역에서 가장 많이 발생한다. 동물들의 종류도 많고, 살기도 많이 사니 당연히 감염병도 많다. 그러니 이들 야생 동물들과 접촉이 이전보다 훨씬 잦아지면서 야생 동물로부터 사람에게 감염병이 옮게 되는 확률도 늘어나게 됐다.

둘째로 지구 평균 기온이 올라가는 것이 꼽힌다. 우리나라 남해안 지역도 점차 아열대 지역으로 바뀌고 있다. 그리고 우리보다 아래 위도인 아열대 지방의 일부도 열대 기후로 점차 변하고 있다. 그에 따라 열대 지역의 인수 공통 감염병 숙주가 되는 동물들의 서식지도 열대 지역이 넓어지는 만큼 확대되는 중이다.

세 번째로는 사람들끼리의 접촉이 더 잦아지고 세계화됐다는 것이다. 인구가 증가하면서 도시에 사는 사람들의 비율이 늘어나고 있다. 도시는 농촌 지역보다 인구 밀도가 높고 사람들 사이의 접촉도 잦다. 게다가 비행기 등으로 국경을 넘어 타국 사람들과 만나는 일도 잦아졌다.

결국 앞으로도 인수 공통 감염병의 발생은 더 잦아질 것으로 보인다. 갈수록 늘어나는 인구와 도시화‧기후위기 등이 만든 문제다.

바다에는 수없이 많은 생물들이 산다. 때가 되면 이들이 죽고 사체가 심해로 가라앉는다. 바다 밑바닥에 쌓인 이런 유기물을 세균이나 미생물이 분해한다. 산소가 풍부하면 최종적으로 이산화탄소와 물로 분해되는데, 심해에는 산소가 별로 없다. 그래서 산소가 없어도 살 수 있는 ‘혐기성 세균’이 유기물들을 분해하는데, 이때 메탄이 발생한다.

심해는 온도는 낮고 압력은 굉장히 높아서 물이 액체도 아니고 고체도 아닌 어중간한 상태로 존재한다. 이런 상태에서 메탄가스가 발생하면 주변의 물 분자들이 메탄에 달라붙어 얼음이 만들어진다. 이를 메탄 하이드레이트라고 한다. 하이드레이트(수화물)란 다른 원자나 분자에 물 분자가 결합해서 만들어진 화합물이란 뜻이다.

워낙 압력이 높아서 한번 만들어진 메탄 하이드레이트는 그대로 심해에 남아 있게 된다. 그러니 심해에는 몇십만년에 걸쳐 매년 만들어진 메탄 하이드레이트가 차곡차곡 쌓여 있다. 그 양이 엄청나서 석유나 천연가스, 석탄 매장량의 2배가량 될 거로 예상된다. 약 1만 기가톤이 있을 걸로 추정된다.

그런데 지구 온난화가 메탄 하이드레이트를 위협하고 있다는 연구가 나오고 있다. 메탄 하이드레이트는 주로 바다 깊은 곳에 있는데 기온이 아주 낮은 북극 주변은 얕은 바다에도 메탄 하이드레이트가 존재한다. 육지와 이어진 바다의 표면은 얼음으로 뒤덮여 있지만 그 아래 얕은 대륙붕에는 메탄 하이드레이트가 많이 존재한다. 그리고 영구 동토층 아래에도 메탄 하이드레이트가 꽤 많이 묻혀 있다.

메탄 하이드레이트 방출‧‧‧ ‘멸종의 역사’ 되풀이

과학자들이 툰드라의 물웅덩이나 여름철에 녹은 북극해에서 메탄가스 방울이 올라오는 것을 목격했는데, 북극이 따뜻해지면 메탄 하이드레이트 중 일부가 녹아 올라온 것으로 추정한다. 앞서 말한 것처럼 메탄가스는 이산화탄소보다 더 강한 온실 효과를 낸다.

지구 기온이 지금보다 1도 정도 더 올라가면 북극해 주변뿐 아니라 태평양과 대서양의 고위도 지방에서도 메탄 하이드레이트가 분출될 위험이 커진다. 거기다 해류의 흐름이 바뀌면 수온이 변할 가능성이 커지면서 다른 지역의 메탄 하이드레이트도 분출할 수 있다. 메탄이 대규모로 분출하면 지구 기온이 더 올라가고, 그러면 바닷물 온도도 따라서 올라가니 그나마 해저에 남아 있던 메탄 하이드레이트까지 녹아 버릴 수 있다.

고생대 말에 이런 현상이 나타나서 어마어마하게 많은 생물이 멸종당한 적이 있다. 정말 공상 영화의 인류 대멸종보다 더 무시무시한 일이 가까운 미래에 일어날 수도 있는 것이다.