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기후변화, 에너지 전환만 능사일까?

  • 작성자관리자
  • 작성일2019-07-02 10:23:00
  • 조회296

기후변화를 비롯해 환경문제는 자연에 대한 인간의 충돌로부터 발생한다. 그렇다고 생태계는 외부로부터 받는 압력에 대해 전적으로 무방비 상태인 것은 아니고 어느 수준까지는 견딜 수 있는 항상성을 지니며, 그 과정에서 자정 능력을 발휘하여 환경오염을 저감시키는 기능을 가지고 있다. 그렇다면 이러한 환경문제에 대응하기 위한 가장 근본적인 방법은 무엇일까. 기술적으로 오염원(source)을 줄이는 방법뿐만 아니라 인간 환경과 그 고정원(sink)을 늘리는 생태적 해결책이 필요해졌다.   

 

생태계 기후변화 영향 뚜렷 
기후변화가 현실로 나타나고 있다. 이러한 기후변화의 원인요인으로 과학자들은 화석연료의 연소와 토지이용 변화로  CO₂를 비롯한 온실효과기체의 대기 중 농도 증가를 주목해왔다.  

 

기후변화가 생태계에 미친 영향도 분명해지고 있다. 일찍 찾아오는 봄, 이른 개화, 생육기간의 연장, 새와 곤충을 비롯한 동물개체군의 이동, 산지 빙하의 퇴각 등이 이러한 징후를 대변하고 있다.  


가뭄, 홍수, 질병, 해충 발생, 산불 등의 기상이변과 재해도 늘어날 전망이다. 이러한 변화로 교란이 늘어나면서  CO₂의 고정원(sink)이었던 삼림이 발생원(source)으로 변하는 사례도 나타나고 있다.  


습지에 대한 영향도 우려되고 있다. 이미 인간 간섭으로 심하게 훼손된 습지가 기후변화에 따른 증발량 증가로 더 큰 영향을 받을 것으로 예상된다.

기후와 탄소순환의 상호작용에 의한 영향도 예상된다. 대기 중의  CO₂농도 증가는 몇몇 식물의 생장 증가를 가져오지만 그 농도가 더 증가하거나 온도 증가가 병행될 때 생장은 감소하는 것으로 나타나고 있다. 나아가 그 영향은 물질순환체계에도 미쳐 증가된  CO₂농도가 질소 흡수를 억제하는 현상도 관찰되고 있다. 

급속한 지구온난화로 생물종 혼란 
이처럼 기후변화의 생태계에 대한 영향이 복잡하고 다양하게 진행되고 있지만 이러한 분야에 대해 국내에서 이루어진 결과는 거의 없다. 기온 및 해수 온도 변화,  CO₂농도 변화, 식생대 변화, 해산물 분포 변화 등과 같은 기초정보가 수집되고 있는 정도이다. 그러나 선진국의 경우는 이미 이러한 수준을 넘어 기후변화에 대비한 생태계의 적응관리 측면에서 다양한 연구가 진행되고 있다.  


지구의 환경은 끊임없이 변화해 왔지만, 그 속도는 매우 완만했기 때문에 종들은 환경변화에 맞춰 몸을 적응시키거나 적당한 환경으로 이동하며 생존해 왔다. 지구는 역사적으로 빙하기와 간빙기가 반복되어 왔지만 그러한 변화는 지금과 비교할 수 없을 정도로 오랜 기간에 걸쳐 일어났다. 오늘날에도 지구의 온난화가 서서히 진행된다면 생물들도 변하는 온도환경에 적응하거나 생육지를 변하는 기후대로 천천히 이동시켜 생존을 유지해 나갈 수 있을 것이다.  


하지만 현재의 지구온난화는 생물이 이동하거나 적응할 수 없을 정도로 단기간에 급격한 온도 증가 형태로 나타나고 있다. 이런 경우, 빠른 온도상승에 대한 적응과 부적응의 차이는 안정된 경쟁 관계 하에서 유지되던 군집의 형성과 종의 서열 관계에 혼란을 초래하게 되고, 그러한 과정에서 일부 종과 생태계는 열세적 지위에서 우위적 지위를 획득할 것으로 예측된다. 그러나 대부분의 생태계와 그 구성 종은 빠른 온도환경 변화에 적응하지 못하고 그 지역에서 절멸되거나 흔적종으로 남을 가능성이 강하게 제기되고 있다. 

생태계 서비스 기능 긴요 


원래 균형을 유지하던 지구적 차원의 탄소수지가 과도한 화석연료 사용과 토지이용 변화로 균형을 상실하며 기후변화를 주도하고 있다. 기후변화를 주도하는 CO₂농도는 지구적 차원은 물론 국지적 차원에서도 지속적으로 증가하는 추세에 있으나 그것의 연 변화는 뚜렷한 계절현상을 보여 겨울에 높고 여름에 낮다. 이것은 온대지역의 숲이 CO₂의 고정원(sink)으로 작용한 결과이다.

필자가 공동연구자들과 함께 Eddy 공분산법을 적용하여 토지이용 유형이 다른 두 지소의 탄소흐름을 분석한 결과는 도시의 주거지역과 자연의 공원지역이 탄소수지에서 각각 발생원 (source)과 고정원으로 기능하고 있음을 분명하게 보여주었다. 이런 점에서 이제 우리는 기후변화 문제를 접근하는 데 있어서 우리의 사고를 바꾸어야 할 것으로 판단된다.


기후변화를 비롯하여 모든 환경문제에는 발생원과 고정원이 있다. 우리는 환경문제 해결을 발생원을 줄여서 해결할 수도 있지만 고정원을 늘려서 해결할 수도 있다. 기존의 해결책으로서 전자는 주로 공학기술에 근거하고, 후자는 생태적 해결책으로서 생태계서비스 기능에 토대를 둔다.  

생태계 피해 최소화로 항상성 유지 
기후변화를 비롯해 환경문제는 인간 활동의 영향으로 그것이 본래 가지고 있던 생태적 기능이 파괴됨에 따라 그 역기능이 초래되어 생태계의 질서와 법칙이 깨진 상태를 말한다. 이러한 환경문제는 자연에 대한 인간의 충돌로부터 발생한다.


지금까지 이러한 환경문제의 원인을 밝히고 해결책을 마련하기 위한 노력이 계속되어 왔지만 그 대부분이 기술 지향적 노력이었다. 그러나 이러한 기술적 접근이 “어떠한 에너지 전환과정도 100% 효율을 기대할 수 없다”는 자연의 법칙에서 예외일 수는 없으며, 100% 효율에 미달하는 정도의 분산에너지는 여러 가지 환경문제를 유발시키고 있다. 따라서 아무리 고급 기술이 개발된다고 하여도 환경문제 해결의 측면에서 완벽한 것은 되지 못한다.


한편, 생태계는 외부로부터 받는 압력에 대해 전적으로 무방비 상태인 것은 아니고 어느 수준까지는 견딜 수 있는 항상성을 지니고 있고, 그 과정에서 자정 능력을 발휘하여 환경오염을 저감시키는 기능을 가지고 있다. 따라서 이러한 환경문제에 대응하기 위한 가장 근본적인 방법은 우리가 환경문제의 심각성을 깨닫고 생태계가 받는 피해를 그것의 완충능력, 즉 항상성 수준으로 줄이기 위해 협동적으로 노력하는 것이 된다.


그러면 환경문제는 왜 발생할까? 많은 사람들은 환경문제의 발생을 오염물질의 배출과 연관 시킨다. 그러나 환경문제가 오늘날과 같이 심각하게 대두되지 않았던 옛날에도 오염물질은 배출되었다.  


그러면 환경문제는 오염물질이 많은 양으로 배출되어 발생하는 것일까? 물론 그렇게 인식할 수도 있다. 그러면 여기에서 우리는 많다는 의미를 다시 생각해 보아야 할 것이다. 환경을 지배하는 생태학의 원리를 적용하면, 이 말은 오염원(source), 즉 인간 환경과 그 고정원(sink), 즉 자연환경 사이의 기능적 관계를 저울질하여 평가할 수 있다. 오염원이 고정원보다 크면 많다는 표현을 할 수 있을 것이고, 그 반대의 경우라면 적다는 표현이 가능할 것이다.  


그런 점에서 오염원을 줄이기 위한 노력뿐만 아니라 그 고정원을 늘리기 위한 노력 또한 중요한 환경문제 해결책이라고 볼 수 있다. 전자가 기술적 환경문제 해결책이라고 한다면 후자는 생태적 해결책이라고 부를 수 있다.  

 

과도한 토지이용은 기후변화를 촉진하고, 생태적 복원은 기후변화를 늦춰준다 
한반도는 국토의 약 70%가 산지로 이루어져 있다. 그 지형은 한쪽으로 치우쳐 있는 경동 지형(傾動地形)으로 동쪽은 높고 서쪽은 낮은 동고서저의 형태를 띤다.

 

토지이용은 이러한 지형의 영향에 지배되어 고도가 낮고 경사가 완만한 서쪽 지방에서는 토지이용 강도가 높은 반면에 백두대간을 중심으로 고도가 높고 경사가 가파른 동쪽 지역의 토지이용 강도는 낮다. 이러한 자연적 특성에 인문지리적 특성이 더해져 수도권과 영남지역의 토지이용 강도가 다른 지역과 비교해 높게 나타났다(그림1).  

 

우리나라에서 30년 이상의 기온측정치를 가진 지역을 대상으로 시간이 경과함에 따른 연평균 기온의 변화를 분석하여 지역별 기온 상승계수를 구하였다. 그런 다음 지역별 기온상승계수의 등치선을 연결하여 기후변화지도를 작성하였다(그림2).  

 

이 기후변화지도를 분석한 결과 지역별 기온상승계수는 토지이용 강도에 비례하는 경향이었다. 즉 기온은 토지이용 강도가 높은 수도권과 영남지역에서 빠르게 증가하는 경향이었고, 백두대간을 중심으로 토지이용 강도가 낮은 지역에서는 기온상승이 거의 이루어지지 않았다.  

 

지구적 차원의 탄소순환에서도 인간 활동에 따른 토지이용 변화가 대기중  CO₂농도를 높이는 주요인으로 등장하고 있다(그림3).  

또 토지이용 강도가 다른 지역을 비교하면 대기 중  CO₂의 농도 차이가 나타나고 있다(그림4).  

국내의 지자체별 탄소수지를 분석한 결과 (그림5)에서도 지역 간 차이가 관찰되고 있다.  

우리나라의  CO₂총배출량은 2016년 기준으로 604,044,000t이고, 총흡수량은 73,913,215t으로 흡수량이 배출량의 12.2% 수준에 불과하지만 흡수량이 배출량을 넘어서는 지자체도 나타났다. 그러한 지자체는 강원 10, 경북 8, 전남 7, 경남 5, 전북 5, 충북 3 및 경기 3개 지자체로 나타나, 강원도 지역이 가장 많은 것으로 나타났다. 

효율적인 토지이용의 중요성 
지자체별 탄소수지의 분포도를 보면, 토지이용유형을 표현한 지도와 밀접한 연관성을 보여, 그 강도가 높은 지역은  CO₂배출량이 많고, 강도가 낮은 지역은 그 흡수량이 배출량보다 많은 것으로 나타났다. 후자는 백두대간 지역에 집중하여 분포하는 경향이었다.


이러한 결과로부터 기후변화 유발요인으로 토지이용 강도의 중요성을 확인할 수 있고, 나아가 기후변화 완화와 적응 전략으로 효율적인 토지이용 및 생태적 복원의 활용 가능성을 기대할 수 있다.  


한편, 인공위성 사진을 분석하여 얻은 서울지역 지표온도의 공간분포를 보면, 한강을 비롯한 하천 주변과 북한산을 비롯한 삼림지역의 온도가 낮고, 토지이용 강도가 높은 도시화 지역의 온도가 높게 나타났다(그림6). 지표온도는 도시화 지역 사이에도 차이를 보여 오래된 아파트가 많은 강남권의 온도가 강북의 도심지역보다 낮게 나타났다.


또 복원된 양재천 주변의 온도가 그곳으로부터 먼 지역보다 낮게 나타났다. 이러한 결과는 하천복원을 비롯하여 식생복원이 기온상승 억제 효과를 발휘하여 기후변화를 완화시킬 수 있음을 의미한다. 하천복원이 가져오는 기온상승 저감 효과는 복원된 청계천 주변에서도 이미 확인된 바 있다.  


이러한 결과를 통해서 볼 때 도심지역에 많은 수로 존재하는 복개된 하천이나 자투리땅을 복원하면 다른 지역과 비교하여 빠르게 진행되고 있는 도심지역의 기후를 완화하여 기후변화 적응을 이루어내는 데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 

해석할 수 없는 기후변화 현상들 
아직 국내에는 복잡한 상호관계로 얽혀있는 기후변화문제를 체계적으로 다룰 수 있을 만큼 충분한 자료가 축적되어 있지 않다. 그럼에도 불구하고 기온상승, 해수면 상승 등 기후변화 관련 수치는 세계 평균치를 크게 웃돌고 있다.  


생태계 변화 또한 빠르게 진행되고 있다. 봄부터 초여름 사이에 자라던 소나무 가지는 늦여름에 다시 생장하기 시작하여 가을은 물론 겨울에도 생장하고 있다. 따라서 1년에 한 마디만 자라던 소나무가 두 마디씩 생장하여 마디 수로 나이를 헤아릴 수 없게 만들고 있다.


또 이렇게 정해진 생장기간을 벗어나 자라던 어린 가지가 시간이 부족하여 미처 월동준비를 못한 채 예외적으로 추운 겨울을 맞아 고사되는 현상도 나타나고 있다. 벚꽃의 개화일은 점점 앞당겨져 1900년대 초반과 비교해 보름 이상 앞당겨졌다.


그 결과 오락 도구인 ‘화투’로 표현된 식물의 개화 시기는 양력보다 대략 한 달 정도 빠른 음력 기준으로 표시되었으나 지금은 양력 기준으로도 얼추 맞아 떨어지고 있다. 식물 계절이 크게 바뀌고 있는 것이다. 식물이 생산자로서 많은 동물들이 그것에 의존하고 있음을 고려하면 관찰된 기록은 없어도 동물들의 경우도 어떤 변화가 일어났을 가능성이 높다.


생물의 이주 현상도 종종 보고되고 있다. 열대지역 동물들이 찾아드는 빈도가 점점 늘어나고 있을 뿐만 아니라 이동속도가 느린 식물의 움직임도 눈에 띄고 있다. 아고산 지역에 자리 잡고 있는 우리나라 특산식물인 구상나무 숲은 온대식물들에 밀려 눈에 띄게 감소하고 있고, 상록활엽수들의 북진도 여기저기서 관찰되고 있다.


이처럼 기기로 측정하는 기상자료만으로는 해석할 수 없는 기후변화 현상들이 여기저기서 눈에 띄고 있다.  

생태계서비스 기능 활용 사례 
기후변화에 대한 적응 또한 마찬가지다. 숲은 증산작용을 통해 기후를 조절하는 기능을 발휘하고,  CO₂를 흡수하여 기후변화를 가져오는 원인요인을 제거하기도 한다. 따라서 자연공간이 차지하는 비율이 낮아 기후변화를 선도하는 도심지역에서 숲을 복원하면 기후변화 완화가 가능하고 그것을 통해 적응을 이루어낼 수 있다. 


이러한 문제를 해결하기 위해 우리가 사용하는 기기나 기술은 부분적으로는 효율이 더 뛰어나지만 자연이 발휘하는 것처럼 이러한 복합기능은 발휘할 수 없다. 이에 기후변화를 비롯하여 각종 환경문제를 진단하고 예측하며 적응을 이루어내는데 생태계가 발휘하는 생태계서비스 기능을 활용하는 사례가 점차 늘어나고 있다.  


우리가 사는 집 뜰의 나무들이 먼지나 오물 그리고 우리가 숨 쉬는 공기중의 해로운 물질들을 제거하여 우리의 환경을 정화하고 있다. 때로 자연은 우리에게 난방 연료를 주기도 하고, 질병의 고통을 덜어주기 위한 약품을 제공하기도 한다. 자연생태계는 이처럼 인간문명이 의존하는 생명부양기능을 수행한다. 인간의 활동이 주의 깊게 계획되고 관리되지 않으면 이처럼 소중한 생태계가 손상되거나 파괴되어 그들이 주는 혜택을 누릴 수 없다.


인간을 비롯하여 지구상의 수많은 생물종들은 여러 가지 방식으로 상호작용한다. 종들 사이의 이러한 상호작용이 생태계의 특징으로 자리 잡고 있다. 생태계는 인간이 혜택을 받는 많은 서비스를 제공한다. 생태계 서비스는 토양, 동ㆍ식물, 공기, 물 등의 자연자산을 우리가 가치를 매길 수 있는 것으로 전환시킨 것이다. 생물들이 햇빛, 탄소, 질소 등의 원재료를 가공하여 비옥한 토양을 만들어내면 이러한 전환은 생태계 서비스가 되는 것이다.


우리가 자연자산을 파괴시키면 이러한 혜택을 파괴시키는 것이 된다. 그러나 역으로 우리가 우리의 자연자산을 보호하고 잘 유지시키면 우리는 그들로부터 더 큰 혜택을 돌려받는다. 자연과 인간 사이의 관계에서 “가는 말이 고와야 오는 말이 곱다”는 우리 속담의 실체를 발견한다. 이제 자연을 바라보는 우리의 시각이 바뀌어야 할 시점이다. 

 

출처 : 환경미디어(http://www.ecomedia.co.kr/news/newsview.php?ncode=1065588107338283)

김명화 기자

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