창간특별논문-기후변화와 지속가능성

박기영 본지편집인. 순천대 생물학과 교수. 순천대 대학원장. 전 청와대 정보과학기술보좌관.

서론

21세기 들어서 인류는 제4차 산업혁명이라는 급격한 기술 변혁을 체험하면 서 더욱 편리한 세상을 꿈꾸고 있다. 인간이 운전하지 않아도 움직이는 차 안 에서 영화를 보면서 목적지로 이동할 수 있으며, 위험한 일은 대부분 드론 형 로봇이 해 줄 것이다. 이제 인간은 전쟁터에 나가지 않아도 된다. 자율로 움 직이거나 원격 조정이 가능한 로봇 병사와 로봇 탱크, 로봇 전투기 등이 전쟁 을 치러낼 것이다. 또한 인간의 노동 시간은 점점 더 크게 줄어 들을 것이다.

이런 세상에서 인간은 모두 더욱 안전하고 편안하고 즐거운 그런 행복한 세 상을 맞이할 수 있을까? 인류의 터전인 지구는 영원히 존재할 수 있는 것일 까? 이런 질문들이 인간의 단순한 호기심에서 던지는 질문들이 아니라는 것 을 지구 위에서 살고 있는 인간 모두가 알고 있다. 그렇다면 지구와 인류의 지속가능성을 위협하는 요인들은 어떤 것인가? 잘 관리되고 있는가? 이러한 근 본적인 질문들 앞에서 인간은 스스로 지혜롭지 못함을 인정하지 않을 수 없을 것이다.

최근 전 지구적 차원에서 일어나고 있는 인간에 대한 가장 큰 위협요인은 단연코 기후변화이다. 지난 만 년 동안 지구 온도는 1℃ 이상 변한 적이 없었 지만, 최근 1906~2005년의 100년간 지구 평균기온 추세를 보면 지구의 온 도는 무려 0.74℃나 올랐다 1). 1901-2000년 사이의 100년간 0.6℃가 상승한 것을 보면 최근의 기온 상승은 예사롭지 않을 정도로 심각하다.

특히 우리나라의 기온 변화는 더욱 심각하다. 우리나라의 평균기온은 지난 100년간 1.5℃ 상승했는데 이는 지구 평균 온도가 0.74℃ 상승한 것보다 2배 나 더 많이 상승한 것이다. 특히 최근에는 여름철 열대야 현상은 일상화가 되 었다. 2010년 이후에는 열대야 일수가 10일을 넘고 있다2). 2019년 여름에는 한국은 비교적 고온현상이 심하지 않았지만 전 세계의 많은 지역에서 이상 고 온 현상으로 어려움을 겪었다. 특히 유럽 지역의 고온현상이 심하였는데 6월 에는 프랑스 남부의 몽펠리에는 낮 기온이 45.9도를 넘었으며 독일 40.5℃, 벨기에 39.9℃, 네덜란드 39.2℃ 등으로 기상관측 역사상 최고치를 나타냈 다. 폭염 경보가 발령되고, 야외활동 자제와 건강 주의가 요구되었다. 세계기 상기구에 의하면 기록적인 유럽의 이상고온 현상은 온실가스 증가에 의한 기 후변화의 한 현상이다.

이제 기후변화 특히 여름철 고온현상은 인간의 건강을 위협하는 요인일 뿐 만 아니라 생활패턴도 변화시킬 수 있을 정도이다. 그리스, 스페인, 터키, 이 탈리아 등의 지중해 연안 국가와 남미 국가들 일부는 한낮에 높은 기온 때문 에 실외활동이 어렵고 더위로 일의 능률이 떨어지기 때문에 오후 시간에 낮잠 (시에스타, Siesta)을 자는 문화가 있다. 시에스타는 지금도 여전하여 이러한 국가들을 여행할 때에는 반드시 유념해야 하는 생활적인 특징이다. 시에스타 시간에는 거의 대부분의 상점이 문을 닫고 있어 시내에 나가도 할 일이 없게 된다. 시에스타 덕분에 저녁식사 시간은 상당이 늦게 시작한다. 저녁식사를 먹을 수 있는 식당은 저녁 8시 이후에 여는 경우가 많아 시에스타에 익숙하지 않은 여행객들은 허기를 겪게 된다.

이제 우리나라도 한여름 정오 이후 몇 시간 동안은 실외활동을 하기 어려운 실정이다. 우리나라도 여름철에 폭염주의보와 함께 실외활동을 자제하라는 경보를 발령하고 있다. 문재인 대통령은 이상고온 현상이 매우 심했던 2018 년 7월 24일 “폭염도 재난으로 취급해 재난안전법상 자연재난에 포함시켜 관 리해야 할 필요가 있다”라고 밝히면서 법 개정의 필요성을 지적하였다. 재해 로부터 보호막이 약한 경제적 약자는 결국 기후 약자로 이어지게 되는데4) 정 부는 폭염 기간 동안 기후 약자 보호 조치를 취하기도 했다.

내가 살고 있는 순천시에서는 사람들의 활동이 많은 지역의 건널목에 차광 시설을 설치하였으며, 사회단체들이 아이스박스에 찬 물병을 넣어 놓기도 한 다. 그만큼 여름철 고온 현상은 이제 대책을 필요로 할 만큼 일상화되었다.

이제 미세먼지가 기승을 부리는 시기가 다가오고 있다. 얼마 전부터 일기 예보 시간에 미세먼지 대응요령을 알려주고 있다. 대기의 미세먼지나 초미세 먼지의 농도는 실제 그렇게 증가하지 않았음에도 불구하고 우리가 체험하는 미세먼지 오염 현황은 상당히 심각해졌다. 인간이 체감하는 미세먼지의 농도 가 크게 심각해져 가는 이유도 역시 기후변화로 공기의 이동이 원활하지 않 음으로써 밤 동안 정체된 채 축적된 미세먼지가 아침에 높은 농도를 나타내기 때문이라고 한다.

이제 기후변화는 지구상에 살고 있는 모든 생명체와 이들의 터전인 생태계 의 다양한 영역에 영향을 미치는 핵심적인 변화 요인이 되었는데 기후 변화의 현황과 생물체 및 생태계에 미치는 영향에 대하여 논의하고자 한다. 특히 현 재 심각하게 진행되고 있는 기후변화의 원인에 대해 수많은 연구들이 진행되 고 있는데 이에 대한 명확한 과학적 이해를 바탕으로 지구의 지속가능성을 위 한 지혜를 모으게 되기를 바란다.

기후변화와 지구온난화

기온은 기후를 설명하기 위한 기본 측정이며 특정 장소의 온도는 인간의 삶 과 생태계에 광범위한 영향을 미칠 수 있다. 연간 혹은 계절별 온도 범위에 따 라 특정 위치에서 생존할 수 있는 동물 및 식물의 유형이 달라지므로 지구 위 도상 혹은 해수면으로부터의 고도에 따라 생물이 서식할 수 있는 상한선과 하 한선 등이 결정된다. 그러므로 온도 변화가 식물과 동물이 적응할 수 있는 범 위나 속도보다 더 빨리 혹은 더 크게 발생하는 경우에는 생물의 적응 능력을 제한하여 대단위의 생물종의 감소와 변화가 회복 불능으로 광범위하게 일어 날 수도 있다. 또한 기온이 지나치게 상승하거나 하강하면 특히 취약한 집단 에서 더 큰 고통을 겪으면서 질병과 사망으로 이어질 수도 있다.

기온 관측은 근대에 이르러 시작하였지만 인간은 기온 관측이 시작되기 오 래전부터 기후에 대한 기록을 써 내려갔다고 한다. 우리나라에서도 『삼국사 기』, 『고려사』, 『조선왕조실록』 등의 옛 문헌에서 추위와 따뜻함을 나타낸 내 용을 발견할 수 있다. 추위를 나타내는 표현에는 빠른 서리, 가을의 눈, 늦은 봄의 서리와 눈, 식물의 동사, 때아닌 여름의 서리와 눈 등이 있으며 따뜻함의 표현으로는 겨울의 개화, 무빙(無氷), 무설(無雪) 등이 있다는 보고가 있었다6). 이러한 기상이변은 일시적인 현상이었지만 최근 지구온난화로 인한 기후변화 는 추세적으로 확실한 현상으로 여겨지고 있다.

최근 미국 국립해양대기국 (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)의 자료를 이용하여 미국의 환경보호청 (United States Environmental Protection Agency)은 2016년에 1901년 이후 2015년까지의 전 세계 연간 평균 기온 현황을 발표하였다7) (그림 1). 지표의 온 도 자료는 육지 기반 기상 관측소와 해수면 온도 측정값을 결합하여 얻은 것 이며, 1980년 이후에는 위성 측정 자료로서 지구 대기의 가장 낮은 수준인 낮 은 대류권을 포괄하는 자료인 『UAH』 및 『RSS』는 두 가지 방법을 사용하여 측정한 자료를 제시했다.

전 세계적으로 2015년은 기록상 가장 더운 해였으며 2006~2015년이 기 온 관측이래 가장 더운 10년이었다. 전지구 평균 표면 온도는 1901년 이후 2015년까지 1.5°F (약 0.8℃)의 상승하였다. 특히 1970년대 이후 지표면 온 도의 상승이 뚜렷하여 지구온난화 현상이 빠르게 진행되고 있는 것으로 여겨 진다. 이런 지구온난화 현상은 앞으로 계속 빠르게 일어날 것으로 예상되고 있다. 자료를 분석한 연구진에서는 이러한 기후변화는 세계 기후 시스템에 영 향을 주게 되고 바람 패턴과 해류를 변화시킬 수 있기 때문에 일부 지역은 다 른 지역보다 더 더워지고 일부는 더 추워지는 전 지구적 범위에서 이상고온 및 이상저온 현상이 병행되고 있음도 지적했다.

[그림 1] 전세계 온도, 1901-2015
출처 : Climate Change Indicator: US. and Global Temperature, US EPA

【그림 1】을 비롯하여 여러 연구진의 결과를 보더라도 지난 반세기 동안 기 온은 약 0.8℃ 정도가 상승하였다. 미국 미항공우주국 (National Aeronautics and Space Administration, NASA)에서는 NOAA와 공동으로 현재 세 계 6,300곳의 기상 관측소와 협력하여 1880년부터 현재까지 지표와 해수면 온도 데이터를 적용하여 GISS 표면 온도 분석 (GISTEMP)을 수행하여 지구의 기온 변화를 분석하고 있는데 대부분의 연구 결과가 기존 발표인 [그림 1]의 결과와 유사한 결과가 얻어지고 있다. 또한 GISTEMP은 지면 또는 바다 위의 온도계로 기록된 공기 온도를 사용하는 반면 AIRS는 적외선 감지를 사용하여 우주에서 지구 표면의 온도를 측정한 결과인데 미국 NASA의 지구관측위성으 로서 강수량과 증발량 등을 관측하고 있는 Aura가 활동을 시작한 2003년 이 후의 AIRS 온도 변화 기록과 GISTEMP 기록은 거의 일치하고 있다.

[그림 2] 5년 평균 온도 측정의 지구 온난화 추세
출처 : NASA, 재인용 출처 : Jessica Merzdorf, AgFAX, 2019.6.6

GISTEMP에서는 해당 기간 동안의 평균기온의 온도 변화를 보여주는데 정 상적인 온도의 기준 기간은 1951년에서 1980년도의 평균 온도로 정의하고 있다. [그림 2]의 결과에서 위쪽에 있는 결과는 정상 온도 기간인 1964년에서 1967년 동안의 온도 변화인데 거의 온도 변화가 없어서 거의 대부분이 흰색 으로 나타났다. 그러나 2014년에서 2018년까지 5년간의 기간을 보면 대부 분의 지역에서 2~3℉가 증가한 노란색 혹은 4℉가 증가한 붉은색을 띠고 있 었다. 특히 북극지역은 기온 상승이 가장 두드러진 곳으로 지구온난화가 매우 빠르게 진행되고 있음을 알 수 있다.

[그림 3] 2018년까지 연가 지구 표면 온도에 대한 6가지 분석 비교

[그림 3]의 자료는 이들 자료에 의하면 지구 기온의 연간 상승 값은 최근 수 십 년 동안 매년 화씨 0.09도 (섭씨 0.05도), 화씨 0.27도 (섭씨 0.15도) 씩 증 가하였으며 결국 1880년 이후 지구 온도는 화씨 약 2도, 즉 섭씨 1도는 상승 한 것으로 여겨진다고 이 논문에 보고되었다8). 따라서 지구온난화 현상은 이 제 부정할 수 없는 현실이 된 것이다.

기후변화를 초래하는 원인

지난 2019년 5월 23일 지구 표면이 받는 태양 에너지양과 지표면의 온 도를 비교한 연구 자료를 NASA와 캘리포니아공과대학교 (The California Institute of Technology, Caltech)이 공동으로 발표하였다 (그림 4). 이 자 료에 의하면 1880년 이후 지구가 받은 태양에너지를 제곱미터 당 에너지 단 위인 와트로 표현한 값(노란색)을 보면 1950년까지는 약간 증가하다가 이후 작은 기복을 보이지만 큰 변화는 없으며 연간 변동을 줄이고 추세를 알아보 기 위해 11년 주기로 산정한 태양에너지양은 전체적으로 거의 일정 수준을 유지하는 편이었다.

그렇지만 GISTEMP 자료에서 보면 지구 표면의 온도 (빨간색)는 지속적으 로 증가하여 1880년부터 현재까지 11년 평균 온도가 지난 130여 년간 약 1℃ 상승하였다. 그런데 1970년대까지 거의 100년에 걸쳐 진행된 지표면 온도는 기복을 보이면서 약 0.2℃가 상승한 것에 불과하였지만 그 후 현재까지 50년 기간에는 지속적으로 상승하여 약 0.8℃ 증가하였다. 이 결과는 지표면에 도 달하는 태양에너지양에는 변화가 없었음에도 지구온난화가 급격하게 진행되 고 있으므로 태양에너지의 변화가 현재의 지구 온난화 추세를 초래했을 가능 성은 거의 없다고 보고 있다. 그렇다면 현재의 지구온난화는 지구 내부 요인 에 의해 발생한 것이다.

지구온난화를 가속화시키는 원인으로 지구 내부로 전달된 태양열이 대기 권 밖으로 빠져나가지 못하는 온실효과 때문이라는 것에 주목하고 있다. 대 기 중에 반영구적으로 남아있으면서 온실효과를 나타내는 기체로는 이산화 탄소 (CO2 ), 메탄 (CH4 ), 아산화질소 (N2 O), 염화불화탄소 (chloro fluoro carbon, CFC) 등이 있다.9)

이산화탄소는 호흡 및 화산 분출과 같은 자연적 과정과 삼림 벌채, 토지 이 용 변화 및 화석연료 연소와 같은 인간 활동을 통해 방출되는데 지구온난화의 가장 중요한 요인이 되고 있다.

메탄은 폐기물 매립지를 비롯하여 농업 과정에서 특히 벼 경작의 폐기물 분 해와 반추 동물의 소화 과정 및 분뇨 등에서 발생한다. 메탄은 이산화탄소보 다 훨씬 더 온실가스로서 활성은 높지만 대기 중 절대량은 이산화탄소보다 월 등하게 적은 편이다.

아산화질소는 질소비료 등을 사용한 토양에서 특히 수확 후 농토가 노출되 었을 때 많이 발생하는 강력한 온실가스로서 그 외에도 화석연료 연소나 질산 생산 및 바이오매스 등의 연소 과정에서도 발생한다.

염화불화탄소는 합성 화합물로서 산업의 제조공정 과정이나 공산품에 많이 사용되었지만 오존층 파괴의 주원인으로 여겨지면서 현재는 국제적 합의에 의해 생산 및 대기로의 방출이 규제되고 있는 온실가스이다.

[그림 4] 온도와 태양활동
출처 : Us EPA

여러 온실가스가 기온 상승에 영향을 미치고 있는데 그중 가장 결정적인 영 향을 미치고 있는 요소가 바로 이산화탄소이다. [그림 5]에서 보면 1970년대 이후 기온이 빠르게 상승하고 있는데 그 패턴이 이산화탄소 농도의 증가와 일 치하는 추세를 나타내기 때문이다. 이산화탄소의 농도는 1,900년대까지만 해도 300ppm 이하이었지만 1970년대 이후 급격하게 증가하여 최근 거의 400ppm에 달하고 있다.

인간 활동에 의해 농도가 증가하는 온실가스의 수명은 수십에서 수백 년에 이르고 있는데 이들의 농도 추세를 살펴보면 1900년대 들어서 급격하게 증 가하는 경향을 나타내고 있다 (표 1). 단, CFC는 국제 규제 조치로 감소 추세이었다.

[그림 5] 지구 온도와 이산화탄소
출처 : Us Global Change Reserch Program, GlobalChange.gov
[표 1] 인간 활동에 의해 영향을 받은 온실가스 현황
비고: 1) 연간 증가율은 1990년에서 1998년의 기간 동안의 연간 증가율
2) ppm: parts per million, ppb: parts per billion, ppt: parts per trillion 출처: WHO, Climate change and human health

따라서 지구온난화의 주범은 인간 활동이라는 것은 거의 부정할 수 없는 사 실이다10). 지구 온난화에 미치는 영향이 가장 크고 인간 활동에 의한 비중도 가장 높아 온실가스 비중의 67%를 차지하고 있는 이산화탄소의 연간 배출량 은 (그림 6) 1970년에서 2004년 사이에 80%가 증가한 결과 산업화가 시작 된 1750년을 기준으로 이산화탄소의 전체 양은 약 40%가 증가하여 1998년 에는 365 ppm이었지만 (표 1) 2011년에 391 ppm이었으며 이대로 증가한 다면 2020년 경에는 거의 400 ppm에 도달할 것으로 예상되고 있다11). 이산 화탄소 배출을 줄이려는 노력이 진행되고 있음에도 불구하고 단위 에너지당 CO2 배출량은 2000년 이후 오히려 증가 추세에 있다. 메탄(CH4 )과 아산화질 소(N2 O)의 대기 중 농도도 인간 활동에 의해 각각 18%, 6%의 비중을 차지하 면서 현저하게 증가하고 있다 (그림 6).

[그림6] 온실가스 종류별 방출 비율
출처 : United States Environmental Protection Agency,
원자료 출처 : IPCC 제5차 평가보고서 (2014)

우리나라의 2016년 온실가스 총 배출량은 694.1 백만 톤 CO2eq.인데 1990년에 비해 136.9%가 증가하였으며 2015년도에 비해서는 0.2% 증가 하였다 (그림 7). 온실가스 배출량에 가장 큰 비중을 차지하는 원인은 에너지 인데 에너지 분야에서 발생한 온실가스의 87.1%가 연료의 연소 과정에서 생 성되며 도로수송과 가정 에너지를 비롯하여 석유 정제 등의 산업공정에서 주 로 발생된다12).

즉 온실가스 발생의 주된 이유는 경제성장에 따른 전력수요 증가, 산업 발 전, 수송량 증가 등이다. 산업공정 분야에서 발생하는 온실가스는 주로 광물 산업을 비롯하여 반도체·액정 제품 생산, 불소계 가스 등에서 발생한다. 농업 분야에서도 온실가스가 발생되는데 축산과 벼 재배 및 농경지 토양에서 발생 하며 폐기물 소각 과정에서도 발생한다13). 따라서 이산화탄소의 발생을 줄이 기 위해서는 에너지 분야에서의 이산화탄소 발생량 감축이 가장 중요한 수단이 될 것이다.

[그림 7] 분야별 온실가스 배출량 및 흡수량 (1990-2016)
출처 : 2018 국가 온실가스 인벤토리 보고서, 환경부 온실가스종합정보센터, 2018.2
※ LULUCF : 토지이용, 토지이용 변화 및 임업 (Land Use, Land Use Change and Forestry)

온실가스에서 비중이 가장 높은 이산화탄소의 발생 요인으로는 화석연료 등의 사용으로 오랫동안 축적되어 있던 탄소를 대기 중으로 방출시키는 과정 에서 증가하였을 뿐만 아니라 토양과 생물체 등을 통해 생태계 내로 축적되는 탄소의 양이 감소하고 있는 것은 물론이고 생태계 내에 축적되어 있던 탄소가 대기 중으로 방출되는 경우도 점차 증가하고 있다.

[그림 8] 탄소 전장소로서의 연안 습지
출처 : Howard et al., 2017, Frontiers in Ecology and the Environment

가장 대표적인 이산화탄소 저장소인 생태계로는 이탄층이 존재하는 연안 생태계가 있다. 습지 보호를 위한 국제기구인 람사르는 2019년에 기후변화에 대응하기 위해서 습지를 보호하자는 운동을 펼쳤다. 람사르 협약이 처음 맺어 진 날인 1971년 2월 2일을 기념해서 만들어진 세계 습지의 날인 2019년 2월 2일에 전 세계에서 다루었던 주제가 바로 『습지와 기후 변화』 이었다14). 기후 변화가 이미 인간에게 상당한 영향을 미치고 있으며 지구 온도도 지속적으로 상승하고 있어 이산화탄소 배출량을 줄이는 것이 불가피한 상황을 강조하면 서 기후변화로 습지가 위기에 처하고 있음을 강조하였다. 특히 습지가 이산화 탄소의 저장소라는 점에 주목하였다. 수생식물과 반수생 식물이 살고 있는 이 탄층 등의 연안 생태계의 토양층에는 육상 생태계 탄소의 1/3의 양을 저장하 고 있으며 이는 세계 모든 숲의 두 배에 해당한다는 것이다.

[그림 9] 탄소 저장고로서 해조류증, 염습지 및 맹그로브 숲의 효율성(전지구 평균)
출처 : MedWet

염습지와 맹그로브 숲 및 해조류 등의 연안 습지가 지구상에서 가장 탄소 밀 도가 높은 생태계라는 것이다 (그림 8). 실제로, 식물이 살고 있는 건강한 습지 는 지구상에서 가장 효과적인 탄소 흡수원이며 저장소로 평가받고 있으나 습 지의 이러한 기능은 그동안 잘 알려져 있지 않았음을 강조하였다 (Moomaw etal., 201815)).

지중해 습지의 탄소 격리 능력을 수문학적 연구와 생산성을 연구하면서 해 조류가 살고 있는 이탄층에 저장되어 있는 탄소를 블루 카본 (blue carbon) 으로 지칭하기도 하였는데 바로 이 이탄층에 있는 토양이 매우 중요한 탄소 저장소임을 강조하였다.

Blue Carbon Science & Projects에 의해서 밝혀진 습지의 탄소 저장량 을 보면 해조류가 살고 있는 습지 토양에 대부분의 탄소가 저장되어 있었다16). 탄소 저장량을 보면 1 ha당 해조류 층에서는 512 Mg CO2e/ha, 염습지에 서는 917 Mg CO2e/ha, 맹그로브 숲에서는 1,028 Mg CO2e/ha의 탄소가 저장되어 있었으며 해조류층과 염습지에서는 대부분의 탄소가 토양에 저장 되어 있었으며 식물량이 많은 맹그로브 숲에서도 탄소의 2/3가 토양에 저장 되어 있었다 (그림 9). 그러나 육상 식물체인 열대우림에서는 식물체에 2/3의 탄소가 저장되어 있었으며 나머지 1/3 정도만이 토양에 축적되어 있었다17).

습지의 이탄층이 이처럼 탄소 저장소의 기능이 뛰어난 이유는 습지로서 함 수량이 높기 때문에 산소의 양이 비교적 적은 편이기 때문이다. 따라서 습지의 토양에 들어 있는 유기탄소화합물의 분해가 느린 속도로 일어나기 때문에 분해되어 방출되는 이산화탄소의 양이 적어서 습지의 탄소 저장량이 높았다. 그러나 습지의 함수량이 줄어들면 육지의 토양처럼 미생물에 의한 분해 활동 이 활발하여 이산화탄소로 방출되는 탄소의 양이 늘어나게 되며 결국 토양내 탄소 함유량을 적어지게 된다.

현재 연안 습지가 현재 숲보다도 3배나 빠른 속도로 사라지고 있다. 또한 최근 기후변화로 습지가 매우 큰 영향을 받고 있는데 일부 지역에서 해수면이 상승하여 습지의 면적이 줄어들 뿐 아니라 인간활동으로 습지 면적도 빠른 속 도로 감소하고 있다. 또한 가뭄과 이상 고온으로 지표 및 지하의 수위가 감소 하고 있어 기후 변화로 위기에 처해있는 생태계 중 가장 심각한 위치에 있는 생태계가 바로 습지이다. 습지는 기후 변화의 영향을 완화시켜 기후 적응과 복원력을 지원하는 데 중요한 역할을 한다는 사실이 점차 밝혀져 가고 있다.

기후변화의 영향

실제로 기후 변화는 지구의 생물과 생태계를 비롯하여 지구 환경의 물리적 체계 등 거의 모든 분야에서 전 지구적 규모의 변화를 일으킬 것으로 여겨진 다. 생물 다양성 손실의 가속화, 해수면 상승, 강우량 변화, 극지방의 빙하 감 소, 기후의 불규칙성, 기단과 해류의 변화, 담수의 고갈, 동식물 상의 종 변화 및 행태적 변화, 농업의 변화, 유기물질 등 물질 순환체계의 변화 등을 초래할 것이며, 인간 생활 전반에 영향을 미치게 될 것으로 예상된다.

지구 에너지의 순환에 큰 영향을 받는 대기 흐름이 변화하게 되어 지구 온 도가 전반적으로 상승한다고 할지라도 더운 계절이나 지역은 더 더워지고, 추운 지역이나 계절은 더 추워지는 기상의 변화가 두드러지는 것으로 나타나고 있다. 현재 우리가 이를 체험하고 있기도 할 뿐만 아니라 과학자들의 많은 연 구에서도 기상이변이 실증적으로 증명되고 있다. 대기 흐름의 변화로 최근 미 세먼지 오염 정도도 더욱 심각하게 영향을 주고 있다.

기온이 올라가면 전체적으로 증발량이 증가하여 강수량이 증가함으로써 습 도가 낮은 지역은 더 건조해지는 기후로 바뀌고 있어 사막화되는 현상이 두 드러지고 있다. IPCC의 조사에 의하면 현재 건조한 지역이었던 북부 아프리 카와 유럽 중앙 지역을 비롯하여 많은 곳이 더욱 건조해져서 사막화될 것으 로 판단되고 있다18). 기후 변화는 강우 패턴에도 영향을 주게 되어 일부 지역 에서는 평균 강우와 폭우가 모두 증가할 수 있는 것으로 예측되고 있다. 최 근 우리나라에서도 집중 호우가 국지적으로 내리는 것을 보면 이의 진행 정 도를 알 수 있다. 경제적 상황이 열악한 지역의 주민 대부분이 식량을 자연에 의존하고 있는 실정인데 사막화의 확대는 이들의 생존에 치명적인 영향을 초 래할 수 있다.

가장 중요한 기후 변화의 영향 중 하나로서 식물학 측면에서 보면 식물은 대기 중에 들어 있는 이산화탄소를 이용하여 광합성을 하기 때문에 이산화탄 소의 양이 증가하면 광합성률이 높아져 더 활발하게 성장할 수 있어 긍정적 효과도 있다. 그러나 이산화탄소의 농도 증가는 지구온난화와 기후변화를 수 반하고 있기 때문에 농작물이 잘 자라는 지역을 변화시키고 자연 식물 군집의 구성에 영향을 줄 수 있다. 자연의 생태계는 1차 생산자인 식물에 기반하고 있 기 때문에 기후 변화로 인한 식생의 변화는 동물상의 변화로 이어지게 된다.

유엔의 『정부 간 과학 정책 플랫폼 생물 다양성과 생태계 서비스 (The Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES)』가 2019년에 발표한 『IPBES 글로벌 평가 보고서』 를 보면 현재 약 100만 종의 동물과 식물이 멸종 위험에 처해 있다고 한다19). IPBES의 공동의장인 Sandra Diaz와 Eduardo Brondizio은 서식지 손실, 오 염, 기후 변화 및 성장과 소비에 기반한 경제 시스템 등으로 인해 생물 다양성 이 크게 손실되고 있으며 이는 지구 생태계의 존립과 인류의 미래를 위험에 빠뜨릴 수 있으므로 현재의 인간의 생활과 제도 및 생태계 관리 방안 등을 변 화시켜여만 한다고 경고하고 있다20). 로버트 왓슨 (Robert Watson) IPBES 회장은 성명에서“우리와 다른 모든 종들이 의존하는 생태계의 건강은 그 어 느 때보다 빠르게 악화되고 있으며 전 세계의 경제, 생계, 식량 안보, 건강 및 삶의 질의 토대가 와해되고 있다21)”고 주장하고 있다.

이 보고서의 내용에서 보면 평가된 종의 상당 부분이 멸종 위기에 처해 있 으며 지난 세기에 멸종률이 급격히 증가하면서 전체 추세가 악화되고 있다는 평가다 (그림 10). 주로 육지에 서식하는 토착종의 평균 종 풍부도가 1900년 이후 적어도 20% 정도 감소했으며, 기후변화로 산호초도 빠르게 사라지고 있 다고 한다. 전체적으로 보면 연구자들이 평가한 동물 및 식물군에서 종의 평 균 약 25%가 위협을 받고 있으며, 약 100만 종이 수십 년 안에 멸종할 위기에 처해 있다고 예측하고 있다22). 양서류 종의 40% 이상을 비롯하여, 산호초를 형성하는 산호의 33%, 해양 포유류의 3분의 1 이상이 위험에 처해 있다23). 곤 충은 약 10%가 위협을 받고 있으며, 16세기 이후 적어도 680종의 척추동물 종이 멸종되었으며, 식량과 농업에 사용되는 포유류의 9% 이상이 멸종되었으 며, 적어도 1,000 종 이상의 품종이 여전히 위협을 받고 있다.

IPBES 보고서에서는 최근 일어나고 있는 생물 다양성 손실률 측면에서 볼 때 기후 변화에 관한 파리 협약의 목표인 산업화 이전 수준과 비교하여 지구 온난화를 1.5℃로 제한하더라도 파리 협약에서 명시한 수준의 생물 다양성은 유지하기 어렵다고 보고 있다. 이 보고서에서 강조하는 것은 “현재 제시된 환 경 관리의 모든 시나리오들을 검토한 결과, 생물종 남획과 기후변화 등에서 대전환을 가져오는 변환 없이는 자연에 대한 부정적인 영향이 지속될 것이다” 라고 평가했다. 경제적, 사회적, 정치적, 기술적 요소에 걸친 획기적인 변화가 이루어져야만 생물종 다양성의 손실을 막을 수 있을 것이라고 판단한 것이다.

기후 변화에 의한 생태계 변화도 심각한 것으로 조사되고 있다. 미국 NASA 의 제트추진연구소 (Jet Propulsion Laboratory)와 캘리포니아 공과대학 (California Institute of Technology, Caltech)은 컴퓨터 모델링 실험을 통 해 IPCC 온도 예측에 기초하여 연구한 바에 따르면 2100년까지 2~4℃가 상 승할 것으로 예측되었다.

[그림 10] 생물종 위기 현황
출처 : Bits of Science

열대우림과 사바나 지역 및 사막 등의 생태계는 특정 기후 상황에 적응하면 서 천천히 진화한 것으로서 특정 기후의 임곗값을 넘어서게 되면 수십 년, 수 백 년의 기간을 거치면서 다른 생태계로 전환된다. 그러나 생물종은 구조적인 진화에 수백만 년이 소요되므로 급격한 환경 변화에 적응하기보다는 기후와 식생이 유사한 다른 적합한 서식지를 찾아 이동을 택하게 된다. 지구온난화로 인한 온도 상승이 원인이므로 생물종들은 서식지를 보다 극 쪽으로 이동하게 될 것이라고 보고 있다24).

[그림 11] 21세기 생태민감도
출처 : Bits of Science

NASA와 Caltech의 연구팀은 생태학적으로 민감한 핫스폿 지역으로 기후 변화가 가장 극심한 곳으로서 히말라야와 티베트고원에서 북반구 고위도, 특 히 타이가 지역을 따라 동부 적도 아프리카, 마다가스카르, 지중해 지역, 남미 와 북미의 대평원 지역 등을 지목하였다 (그림 11).

식물 생장에 심각한 영향을 초래하는 기후 변화는 결국 작물 생산량에 부 정적인 영향을 주게 되어 농업이 매우 심각한 영향을 받게 된다. 사실 대기 중 의 이산화탄소가 증가하면 광합성량이 증가하여 육상 식물에 긍정적인 영향 을 주더라도 사이클론, 태풍, 우박, 홍수 및 가뭄 등의 기상이변으로 인한 부 정적인 영향들이 긍정적 효과를 상쇄할 것으로 여겨진다. 전 세계 지역의 날 씨도 극심한 기상이변이 빈번하게 발생할 것으로 예상되고 있다25). 기후 변 화로 인한 작물 생산량 감소는 식량 공급의 안정성에 커다란 위협이 될 가능 성이 높다.

[그림 12] 지구온난화와 기상이변이 농업에 미치는 영향

특히 기후변화가 가장 클 것으로 예상되는 지역은 열대 지방에 위치한 개발 도상국으로서 이미 기온과 습도가 높은 수준인데 더 높아질 것으로 예상된다. Valenzuela (2011)의 전 지구적 모델링 연구에 의하면 2030년에 선진국들 의 농업 생산량이 2% 이상은 줄어들지 않을 것으로 예상했지만 인도와 사하 라 이남 아프리카 지역은 각각 5.6%와 6.5%가 감소할 것으로 예상되었으며, 호주나 미국에서 물을 많이 필요로 하는 원예, 쌀, 면화 농업은 크게 영향을 받 을 것으로 예상했다26). 이와는 대조적으로, 유럽 고소득 국가의 기온은 크게 변하지 않을 뿐만 아니라 오히려 작물생산성이 높아지는 지역도 존재하였다.

또한 기후 변화는 적응력이 비교적 높은 해충의 내성을 증가시켜 농업에 영 향을 주는 해충의 범위가 넓어지고, 겨울에도 얼어 죽지 않고 생존하게 되어 봄철에 더 큰 해충 피해를 초래할 수 있다. 또한 기후변화는 식물 건강에도 심 각한 위험을 초래할 수 있다27).

결론: 지속가능성

우리나라는 해마다 봄철이면 황사로 고통을 받고 있다. 최근 특히 겨울철부 터 악화되기 시작하는 미세먼지가 봄철 황사와 함께 나타나기 시작하면 눈을 뜨기도 어려울 정도로 우리가 체험하는 고통은 훨씬 더 커진다. 나는 황사 발 원지로 알려진 중국의 네이몽구와 몽골의 고비사막28)을 가 본 적이 있었다. 네 이몽구를 비롯하여 지금은 거의 사막화 되어 있는 몽골의 많은 지역이 예전에 는 식생이 무성했던 지역이라고 한다. 몽골제국의 왕인 칭기즈칸이 유라시아 까지 정복하면서 세계 대제국을 건설했던 나라였지만 제국은 역사의 뒤안길 로 사라졌고 지금은 사막화로 어려움을 겪고 있다. 대초원이었던 지역이었지 만 식생이 빈약해진 네이멍구 초원 지역에서는 사막화를 줄이기 위해 유목민 들이 정착생활을 할 수 있도록 집단 거주지를 조성하기도 한다. 또한 한국 등 여러 나라에서 황사 발원지에 나무 심기 운동도 펼쳤다. 그러나 여러 가지 인간의 노력에도 불구하고 황사현상은 여전히 줄어들 기미를 보이지 않고 있다.

중앙아메리카의 마야 제국과 잉카제국은 왜 역사에서 사라졌는지 여전히 수수께끼이다. 마야 제국의 치첸이차를 가본 적이 있는데 20진법을 사용하 면서 달력을 만들었고 수학과 천문학 등을 발달시켰던 마야문명은 서기 800 년 정도까지 대도시를 건설하면서 매우 수준 높은 문명을 자랑했었다. 그런 데 갑자기 마야의 대도시가 사라져 버렸는데 그 이유도 여전히 수수께끼이다. 추측하건데 마야의 대도시에 인구가 증가하면서 물 부족으로 멸망했을 것이 라는 이론도 있다.

이처럼 역사에서 기후변화와 물 부족으로 멸망하는 여러 문명들을 보았다. 그런데 이제 이러한 기후변화와 물 부족 문제가 전 지구적 규모로 발생하고 있다. 올해 9월 23일 뉴욕의 유엔총회에서는 기후변화 대응을 위한 『유엔 기 후행동 정상 회의』가 열렸다. 이 정상 회의가 개최된 이유는 세계 각국이 온 실가스 발생을 줄이기로 약속한 『파리 기후변화협정』이 2021년 시행되므로 이를 앞두고 각국 정부가 행동계획을 발표하는 자리였기 때문이다. 우리나라 의 문재인 대통령을 비롯하여 60개국의 정상들이 기후변화 대응을 위한 자국 의 노력들을 발표하였다.

그런데 이 자리에서 가장 주목을 받은 연설은 스웨덴의 16세 환경운동가 그레타 툰베리였다. 툰베리의 주장은 강렬했다. 각국 정상들이 기후변화 행동 을 실천하지 않고 있다는 통렬한 비판이었다. 세계 지도자들이 온실가스 감축 을 비롯한 각종 환경 공약을 남발하면서도, 실질적인 행동은 하지 않고 있다 고 지적한 것이다. 생태계 전체가 무너지고, 대규모 멸종의 시작을 앞두고 있 음에도 불구하고 각국 정부의 대응책이 미약해 탄소 배출량이 최고치를 기록 했다고 강조했다. 특히 환경오염의 위급성을 이해한다는 지도자들의 말을 “ 믿지 않는다”라고 하면서 “정말로 이해하고도 행동하지 않았다면 그것은 당 신이 악하다는 의미”라고까지 주장했다고 한다29).

툰베리도 주장한 것처럼 이산화탄소 감축을 통해 지구온난화를 막으려는 계획은 목표를 도달하기 어려울 것이라는 것을 증명하는 연구가 많이 제시되 고 있다. 이산화탄소 감축의 목표치를 더 높게 잡아야 할 뿐만 아니라 제대로 실천될 수 있는 방안이 포함되어야 함이 강조되고 있다. 특히 미국의 동참을 요구하고 있다. 실제 미국의 트럼프 대통령은 지구온난화 현상이 지나치게 강 조되고 있다고 하면서 트럼프 대통령 취임 후 지구온난화와 관련된 논의 기구의 위원들을 대폭 교체했을 뿐만 아니라 기후 변화 연구 예산도 거의 절반 수준으로 감축했다.

우리나라는 지난 10월 22일 국무회의에서 『지속가능한 저탄소 녹색사회 구현을 위한 ‘제2차 기후변화 대응 기본계획』을 확정하였다30). 지속가능한 저 탄소 녹색사회 구현을 위해 2030년까지 온실가스 배출량을 5억 3,600만 톤 으로 줄이고 전 부문에서 기후변화 적응력 향상을 도모한다는 내용이었다. 저 탄소 사회로 전환하기 위해 8대 부문(전환·산업·건물·수송·폐기물·공공·농 축산·산림)에서 온실가스 감축을 추진한다고 밝혔다. 온실가스는 에너지 사 용에서 가장 많이 발생하므로 이 분야에 대한 대책이 집중되었다. 석탄발전 을 과감히 감축하고 재생에너지를 대폭 확대하는 한편, 선진국 수준으로 에 너지원 단위를 낮추기 위해 제로에너지 건축물 인증과 배출권거래제 등을 활 용할 뿐만 아니라 4차 산업 기술을 활용한 부문별 수요관리도 강화한다는 것 이 핵심적인 내용이었다.

전력수급계획과 연계되어 온실가스 감축이 이루어질 수 있는 분야인 수송 부문에서는 2030년까지 전기차 300만 대, 수소차 85만 대를 목표로 저공해 차 보급을 늘린다는 계획을 담고 있었다. 전기차와 수소차의 경우 이들의 에 너지원인 전기와 수소를 어떤 방식으로 생산하느냐가 온실가스 감축을 이루 어 내는 핵심 관건일 것이다.

이들 주요 정책을 활용하여 2030까지 국가 온실가스 감축 목표로서 2017 년 대비 24.4%를 감축하겠다는 목표이다. 실제 2030년 BAU (Business As Usual, 기존 방식대로) 대비로는 37%를 감축하겠다고 한다. 가장 감축 비중이 높은 분야가 산업 분야인데 2030년 BAU 대비 98.5%를 감축하겠다고 목 표치를 설정하면서 고에너지 산업구조를 전환하기 위해 효율 개선, 냉매 대 체, 원료와 연료 전환 및 폐열 활용 등의 방안을 제시했다. 건물분야에서도 온 실가스 감축을 위해서 단열 강화, 설비 개선, 건물에너지관리시스템(BEMS : Building Energy Management System)을 이용하여 2030년 BAU 대비 64.5%를 감축하겠다고 했다.

전기를 활용하는 부분에서의 온실가스 감축 내용이 많이 제시되어 있는데 결국 원자력과 화석연료 및 재생에너지로 구성되는 전력 생산을 위한 에너지 원 믹스를 어떻게 실현하느냐가 이산화탄소 감축에 매우 중요할 것이다. 국가 경제의 핵심이며 온실가스 발생의 주요 원인인 에너지원이 적절하게 실현 가 능하도록 조합된 『에너지원 믹스』에 대한 국민적 공감대를 얻고 전 국민적 동 참을 이끌어내기 위한 사회적 합의가 필요한 부분이다.

한국의 온실가스 감축 계획을 보고서 스웨덴의 소녀 툰베리는 어떻게 평가 할까? 어제 23일에 나는 습지 보호 국제기구인 『람사르 도시 지자체장 회의』 에서 기조강연을 했었는데 이 자리에 참석한 어린이들로부터 『1℃』 라는 뺏 지를 받았다. 현재의 온실가스 상태로는 지구의 기온이 2℃가 상승될 것으로 예상되므로 이를 1℃만이라도 줄여보자는 뺏지라고 했다. 어린이들의 주장은 자신들이 살아야 할 미래의 지구가 지속 가능하기 위해서는 지금 의사결정의 주체인 어른들의 계획과 행동이 바뀌어야 함을 강조하였다.

– 박기영

1) 기후변화 2007 – 종합 보고서, IPCC 사무국, 2008.4
2) 기상청, 기상자료 개방 포탈, 재인용 출처: 박기영, 지속 가능한 포용적 혁신 성장, 블루이코노미 개념과 전략, 광주전남연구원, 2019.10
3) 유럽 40℃ 불볕더위…독일·벨기에·네덜란드 사상 최고기온, 한국경제, 2019.7.25
4) 박기영, 지속 가능한 포용적 혁신 성장, 블루이코노미 개념과 전략, 광주전남연구원, 2019.10
5) Climate Change Indicators: U.S. and Global Temperature, US EPA
6) [네이버 지식백과] 기온 [Air temperature, 氣溫] (한국민족문화대백과, 한국학중앙연구원)
7) Climate Change Indicators: U.S. and Global Temperature, US EPA
8) Lenssen, N.J.L., Schmidt, G.A., Hansen, J.E., Menne, M.J., Persin, A., Ruedy, R. and Zyss, D. (2019)
Improvements in the GISTEMP Uncertainty Model. JGR: Atmospheres, Journal ofGeophysical Research:
Atmospheres: 124, 6307–6326. https://doi.org/10.1029/2018JD029522
9) The Causes of Climate Change, NASA
10) 박기영, 지속 가능한 포용적 혁신 성장, 블루이코노미 개념과 전략, 광주전남연구원, 2019.10
11) IPCC 「WGI 제5차 평가 보고서」중 「정책결정자를 위한 요약 보고서」 보도자료, 환경부, 2013. 9.27
12) 박기영, 지속 가능한 포용적 혁신 성장, 블루이코노미 개념과 전략, 광주전남연구원, 2019.10
13) 박기영, 지속 가능한 포용적 혁신 성장, 블루이코노미 개념과 전략, 광주전남연구원, 2019.10
14) MetWet: The Mediterranean Wetlands Initiative, The role of wetlands in climate change adaptation is
under appreciated, 2019
15) Moomaw, W.R., Chmura, G.L., Davies, G.T., Finlayson, C.M., Middleton, B.A., Natali, S.M., Perry, J.E.,
Roulet, N., Sutton-Grier, A.E. Wetlands In a Changing Climate: Science, Policy and Management, (2018)
Wetlands 38: 183–205
16) Macreadie, P.I. et al., 2019, The future of Blue Carbon science. Nat Commun.10:3998. doi: 10.1038/
s41467-019-11693-w
17) 2009-2019 Restore America’s Estuaries
18) IPCC 「WGI 제5차 평가 보고서」중 「정책결정자를 위한 요약 보고서」 보도자료, 환경부, 2013. 9.27
19) Hale, Z. Marketing Intelligence, Study warns 1 million species at risk of extinction, ‘many within
decades’ S&P Global, 2019.
20) IPBES Website
21) IPBES Website
22) Hale, Z. Marketing Intelligence, Study warns 1 million species at risk of extinction, ‘many within
decades’ S&P Global, 2019.
23) IPBES Website
24) Rolf Schuttenhelm, NASA: climate change leads to enormous ecosystem shifts – 40% of biomes flip
this century, 2011, Bits of Science News
25) shirley351, The adverse impact of Climate change on food security, Food Security and Food Justice,
2017
26) Valenzuela1, E. and Anderson, K. 2011, Climate change and food security to 2030: a global economy-wide perspective, Econom – a Agraria y Recursos Naturales: 11, 29-58
27) shirley351, The adverse impact of Climate change on food security, Food Security and Food Justice,
2017
28) 김선영과 이승호, 2013, 한국에 출현한 황사의 발원지별 기상 특성 분석, 대한지리학회지 48: 167~183
29) 16세 소녀 툰베리, 기후 정상 회의 연설, Voice of America News, 미국, 2019.9.24
30) 환경부 보도자료, 제2차 기후변화 대응 기본계획 확정…저탄소 녹색사회 구현, 2019.10.21
지구와에너지
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