탄소 배출이 늘어나면서 기온이 올라가고 곳곳에서 대재난이 이어지고 있다.

열대지방 산호초가 하얗게 죽어가고 있고, 히말라야산맥 등 고지에서는 빙하가 급속히 줄어들기 시작했다.

그러나 탄소의 양이 어느 정도인지에 대해서는 수박 겉핥기 식의 연구가 진행되고 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해 설립한 국제공동연구기관이 ‘심층 탄소 관측팀(Deep Carbon Observatory, DCO)’이다.

땅속에 184경 5000조 톤 묻혀 있어 

50개국 1000여 명의 연구진으로 구성돼 있는 이들 관측팀은 지난 10년 동안 지구 내부 비밀을 캐기 위해 공동연구를 진행해왔다.

그리고 탄소가 어디에 모여 있으며, 지구에서 탄소 순환이 어떻게 이루어지고 있는지 탐사를 진행해왔다. 그리고 최근 그 결과를 광물학‧지구화학‧암석학 전문지인 ‘엘리먼츠(Elements)’에 발표했다. 논문 제목은 ‘ Weathering Across the Earth Sciences’.

2일 ‘사이언스 뉴스’, ‘뉴사이언티스트’ 등 주요 과학언론에 따르면 논문 안에는 그동안 알려지지 않았던 충격적인 내용이 다수 포함돼 있다.

이번 연구 결과에서 주목할 부분은 최초로 공개된 탄소량이다.

DCO 연구팀은 지구 안에 묻혀 있는 탄소의 양이 184경 5000조 톤이라고 추산했다. 또 지구상에 분포돼 있는 탄소량이 43조 5000억 톤으로 추산했는데 이는 0.0023%에 불과한 양이다.

연구에 참여하고 있는 미국 아칸소 대학의 지구과학자 셀리나 수아레즈(Celina Suarez) 교수는 “지구 중심부에 더 많은 탄소가 응집돼 있으며, 상층부로 갈수록 엷어지고 있는데 화산 폭발, 대양저산맥 등을 통해 탄소가 분출되고 있기 때문”이라고 설명했다.

반면 지구상에 있는 43조 5000억 톤의 탄소 중 85.0%인 37조 톤의 탄소가 깊은 바다(deep ocean)에 흡수돼 있는 것으로 나타났다.

이어 6.9%인 3조 톤이 해저퇴적물(marine sediments)로 묻혀 있고, 4.6%인 2조 톤의 탄소가 지구상에 살고 있는 생물권(terrestrial biosphere)에, 그리고 9000억 톤이 표면해수(surface ocean), 5900톤이 대기권(atmosphere)에 포함돼 있는 것으로 나타났다.

수아레즈 교수는 지구 내부에서 분출한 탄소는 다시 내부로 흡수되는 것이 자연의 순리라고 말했다. 그러나 지구 내부의 암석을 분석해 지구 역사를 추적한 결과 심각하게 탄소량의 균형이 깨지고 있었다고 말했다.

연간 탄소 배출량 100억 톤…재앙 우려 

탄소예산의 균형이 심각하게 깨졌던 가장 큰 사건은 6600만 년 전 발생한 칙술루브 소행성 충돌(Chicxulub asteroid strike)이다.

연구 결과 공룡을 멸종하게 한 것으로 추정되고 있는 이 충돌로 인해 지구 수 천억 톤의 이산화탄소가 배출돼 지구상에 탄소가 풍부한 암석들을 다수 생성했으며, 나머지는 대기권에 흡수됐다고 말했다.

또 다른 재앙으로 지진, 화산 등으로 발생한 수많은 마그마 분출이다. 이 마그마가 분출될 때마다 수십억 톤의 탄소를 배출했으며, 2억 5200만 년 전 페름-트라이아스기(Permian-Triassic period)에는 생물 95%가 멸종하는 참사를 불러일으켰다고 말했다.

지구의 역사와 함께 이번 연구에서 중점적으로 다루고 있는 것은 현재 지구상에서 일어나고 있는 탄소 순환(Carbon cycle) 체계다.

생물이 호흡을 할 때 이산화탄소가 배출되듯이, 화산이 폭발할 때, 또는 화석연료를 태울 때 이산화탄소가 발생하고 그 안에 있는 탄소들은 삼림과 해양, 혹은 대기권과 교류하면서 순환체계를 만들어간다.

연구팀은 지금 전개되고 있는 탄소순환이 매우 심각한 상황에 처하고 있다고 밝혔다.

연구에 참여한 뉴멕스코대학의 지구화학자 토비아스 피셔(Tobias Fischer) 교수는 “연간 약 100억 톤의 비율로 탄소를 대기 중에 분출하고 있는데 이는 화산 폭발로 인해 분출되고 있는 탄소량의 약 100배에 달한다.”고 말했다.

교수는 “지금 인류는 걷잡을 수 없는 탄소 배출 상황에 처해 있다.”고 말했다. “장기간에 걸쳐 대처하지 않으면 과거 생물 멸종과 같은 대참사를 맞을 수 있다.”고 경고했다.

연구팀은 지구의 탄소순환 체계에 이상기류가 발행하기 시작한 것이 산업혁명이 시작된 1750년 이후라고 보고 있다.

이후 지금까지 약 2조 톤의 탄소를 배출했는데 이 탄소량은 깊은 바다에 묻혀 있는 탄소량 37억 톤을 제외한 6조5000억 톤의 탄소량 가운데 거의 3분의 1에 달하는 것이다.

DCO는 “인류가 어느 정도의 탄소를 배출하고 있는지 그 추세를 파악하는데 많은 노력을 기울였으며, 당초 예상한 결과보다 더 심각한 연구 결과가 나왔다.”며, “향후 탄소 정책 수립 과정에 참조해줄 것”을 주문했다.