‘탄소’ 품은 얼어있는 땅 ‘영구동토층’...해빙되면 지구온난화 가속 우려 [지식용어]

[시선뉴스 심재민 / 디자인 임수현 수습] 시베리아에서 캐나다 북부에 이르는 영구동토층은 대기에 축적된 양의 두 배에 달하는 약 1천400 기가톤(GT)의 탄소를 가둬두고 있다. 따라서 해빙 과정에 많은 CO₂와 메탄 등의 온실가스를 배출해 온난화를 가속할 것으로 우려돼 왔다.

그런데 영구동토층이 약 40만 년 전 이전에는 지금보다 기온이 아주 높지 않은 상태로, 북극에 인접한 고위도 지역까지 수차례 녹았던 것으로 밝혀졌다. 그러나 이후로는 해빙 없이 장기간 안정된 상태를 유지하며 죽은 동물과 식물의 형태로 탄소가 더 차곡차곡 쌓여 다시 녹게 되면 지구온난화에 큰 충격을 줄 수 있는 것으로 지적됐다.

영구동토층은 지중온도가 일 년 내내 물의 어는점 이하로 유지되는 토양층, 지질학적으로는 2년이상 토양온도가 0도 이하로 유지되는 경우을 일컫는다. 주로 북극이나 남극에 가까운 고위도 지역에 주로 분포하며, 토양의 연평균 온도가 결빙점 이하라 하더라도 표층에서 가까운 깊이에서는 여름철에 온도가 상당히 올라가 얼음이 녹게되고 습지를 이루게 된다. 그래서 영구동토층 지역에서 여러 가지 관목과 풀, 이끼들이 대거 자라기도 하는데 이를 활성층이라고 한다.

영구동토층에서는 최근 지구온난화에 따라 급격한 환경변화가 나타나고 있다. 특히 점차 기온이 오르는 지구온난화로 인해 영구동토층이 해빙이 우려되기도 하는데 문제는 영구동토층이 해빙을 하면 그 안에 차곡차곡 가둬진 막대한 양의 탄소가 배출되는 것이다. 지구온난화로 인한 영구동토층 해빙이 다시 지구온난화를 가속하는 원인이 되기 때문에 환경 전문가들은 우려를 표하고 있다.

그렇다면 영구동토층의 탄소는 어떻게 저장되는 것일까? 영구동토층의 활성층에서는 여름철에 생물이 번성한다. 그리고 생물들이 생명을 다하면 그 사체들은 겨울동안 그대로 얼거나 낮은 온도에 의해 분해되지 않고 동토층에 영구 보존된다. 이러한 과정이 수십만년간 반복되어 영구동토층에는 막대한 유기탄소가 저장되어 있는 것. 특히 지구 온난화를 야기하는 메탄과 이산화탄소가 상당량 저장되어 있어 영구동토층의 해빙과 지구온난화의 연관성에 우려가 제기되는 것이다. 실제로 최근 수세기 동안 나타난 북극 및 고위도 지역의 급속한 온난화로 인해 북극 영구동토층은 지속적으로 감소하고 있다.

반면 영구동토층 해빙과 지구온난화의 직접적인 관계를 그렇게 우려하지 않아도 된다는 연구도 있다. 보스턴칼리지 지구환경학 부교수 제레미 샤쿤 박사는 연구를 통해 "내가 태어난 이후 북극해의 얼음이 절반가량 사라졌으며 이는 영구동토층을 다시 취약하게 만들고 있을 수 있다"라며 “다만 영구동토층이 녹았던 것으로 밝혀진 시기에도 온실가스가 많이 늘어나지 않은 것으로 나타났다. 영구동토층이 녹으면서 대량의 CO₂를 방출할 것이라는 통설과는 다른 결과가 나와 놀랐다”라고 밝혔다.

샤쿤 교수는 "이런 결과는 전형적인 지구온난화 예측과는 맞아떨어지지 않는다"면서 "이는 과학자들이 영구동토층 해빙 중 CO₂의 대량 방출을 막는 과정을 간과하고 있을 수 있다는 점을 의미하는 것일 수 있다"고 했다. 또 "과거 영구동토층의 해빙이 서서히 진행돼 방출된 CO₂가 대양이나 식물에 흡수됐을 수도 있다"면서 "이는 온난화가 훨씬 빠르게 진행되는 현재 상황에는 적용할 수 없는 상황"이라고 했다. 연구팀은 지금보다 기온이 많이 높지 않은 상태에서 고위도 영구동토층 해빙을 촉발한 원인과 영구동토층이 녹을 때 탄소 대량 방출의 흔적이 드러나지 않은 이유 등에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다고 밝혔다.