나날이 심각해지는 기후위기
이산화탄소(CO2)를 산소(O2)로 바꾸는 전통의 자연의 순환법칙
온실효과 The Greenhouse Effect
지구 밖 우주는 -270℃의 방대하고 공허한 공간이지만 지구는 태양 복사열을 잡아두는 온실가스 덕분에 생물들이 살기 좋은 20~30도의 따뜻함을 유지하고 있다.
지구 대기는 78%의 질소와 21%의 산소, 나머지 1% 안에 온실효과를 일으키는 온실가스 등이 극소량의 비율로 섞여있으며, 이산화탄소와 수증기는 복사열을 잡아두는 대표적인 온실효과 기체이다.
산업혁명 이후 인류는 화석연료를 주요 에너지원으로 쓰고 배출한 이산화탄소의 급증으로 이상 기후와 지구온난화라는 기후위기에 직면해 있다.
2023년 12월 『사이언스 Science 』지에 실린 <신생대 이후 지구 이산화탄소 농도와 온도 변화의 상관관계>에 관한 칼럼에 따르면, 대기 중의 이산화탄소는 산업화 이후 빠르게 증가하고 있으며, 급기야 2023년 이산화탄소 농도는 1600만 년 전 신생대 수준과 비슷한 420ppm까지 도달하였고 지구 대기가 점점 신생대 수준으로 돌아가고 있다는 것이다.
이대로 이산화탄소를 줄이지 않고 배출하여 대기 중 이산화탄소 농도가 800ppm에 도달하는 2100년쯤 지구는 모든 빙하가 녹고 해수면은 50M까지 상승될 것으로 예측되기 때문에, 이를 막기 위해 전 세계는 이산화탄소 감축을 위한 기후협약을 맺고 있다.
이산화탄소 배출 원인의 87%는 산업화에 쓰이는 에너지 부문으로, 화석연료의 단계적 퇴출과 태양광, 풍력 등 신재생에너지로의 전환과 미래 과학기술 등 범국가적 대응책 개발이 중요하지만, 미시적 차원에서 '나무 심기와 가꾸기'를 통해 이산화탄소를 산소로 바꿀 수 있다.
식물 광합성 photosynthesis - 산소를 생성한다
광합성은 정말 신기하고도 놀랍다. 식물은 햇빛을 받아 공기 중의 이산화탄소(CO2)를 흡수한 다음, 물과 결합하여 성장에 사용하는 탄수화물(포도당)을 생성하고, 그 과정에서 배기가스(O2)를 배출한다. 지구 탄생 과정에 식물이 먼저 있었기에 우리가 존재한다. 우리가 먹는 음식은 식물과 광합성을 통해 얻어지며, 숨 쉬는데 필요한 산소는 식물에서 나온다. 우리 몸의 65%가 산소로 이루어져 있다.
광합성은 녹색 식물과 기타 유기체가 햇빛과 이산화탄소, 물과 반응하여 포도당과 산소를 만들어내는 과정이다. 이는 식물 세포의 엽록체에서 발생하며 지구상의 모든 생명체의 주요 에너지원이다.
광합성의 1차적 빛 의존 반응은 엽록체의 틸라코이드 막에서 발생하며 빛 에너지를 아데노신삼인산(ATP)과 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산(NADPH) 형태의 화학에너지로 변환하고, 이 에너지는 다음 단계에 사용된다.
'캘빈회로'라는 빛의존 반응은 포도당을 생성하여 저장하고 부산물인 산소는 공기 중으로 내보낸다. 식물이 광합성으로 CO2를 포도당과 산소로 전환하는 과정에서 지구의 모든 생명체에게 에너지를 제공하고 대기 중의 이산화탄소를 조절에 도움을 주는 것이다.
나무가 저장하는 탄소의 양과 성장한 나무가 광합성으로 소비하는 탄소의 양
이산화탄소를 흡수하고 포도당과 산소를 배출하는 식물 광합성은 오래전부터 자연계가 해 오던 일이다. 나무는 자라면서 대기 중의 탄소를 흡수하여 나무, 식물 부식, 토양에 저장하기 때문에 '탄소흡수원'이라고 부른다. 이런 방식으로 숲은 대기 중의 이산화탄소를 흡수함으로써 탄소 순환에 중요한 역할을 한다. 우리가 배출하는 이산화탄소를 상쇄하기 위해 충분한 나무를 심을 수 있을까?
100m x 100m(1ha) Trees : 180t CO2 vs 10t CO2/ year
1헥타르 안의 나무가 저장하는 이산화탄소의 양 : 180t
성장한 나무가 광합성으로 매년 소비하는 탄소의 양 : 최대 10t
1헥타르의 나무는 약 50톤의 탄소를 보유할 수 있는데, 이는 약 180톤의 이산화탄소에 해당한다고 한다. 미국 MIT에서 작성한 미국인이 매년 배출하는 이산화탄소를 흡수하려면 나무가 얼마나 필요한가를 단순비율로 계산한 자료에 따르면, 2021년 미국에서 배출된 약 56억 톤의 이산화탄소를 모두 흡수하려면 3천만 헥타르가 조금 넘는 나무가 필요하며 이는 뉴멕시코주 크기의 산림면적이 된다. UN은 현재 지구상에 약 40억 헥타르의 숲이 있다고 추정하고 있는데, MIT Climate Portal 칼럼에 실린 기준에 우리나라를 대비해 보면 어떨까?
우리나라는 미국처럼 사막지대도 없고 국토의 62.6%가 산림으로, OECD 4위의 산림면적을 보유하고 있지만 2021년 국내 이산화탄소 배출량 6억 7660만 톤을 단순 대비해 보면, 남한 면적 전체에 해당하는 천만 헥타르에 나무를 꽉 채워도 겨우 1억 톤의 이산화탄소만 흡수하고, 나머지 90%인 5억 7천만 톤의 이산화탄소는 매년 대기 중으로 배출된다는 계산이 나온다.
식물 광합성으로 충분히 소비하는 호흡 정도의 이산화탄소와 달리, 산업화로 배출되는 어마어마한 양의 이산화탄소는 이미 자연계에 의지할 수준을 넘어버렸지만, 현 시점에서 산림을 건강하게 유지하는 것은 탄소 저감을 위해 우리가 할 수 있는 가장 효과적이고 의미 있는 방법이다.
중국에 이런 속담이 있다고 한다.
나무를 심기에 가장 좋은 때는 20년 전이었다.
두 번째로 좋은 시간은 바로 오늘이다.
한 노인이 작은 묘목을 심고 있는 것을 보고 젊은이가 물었단다.
"어르신, 그 나무에서 열매 맺는 걸 보려면 한참 걸릴 텐데,
뭐 하러 힘들게 나무를 심으세요?"
그 말에 노인은 상관없다는 듯 미소 지으며 대답했단다.
"맞는 말이네. 이 어린 나무가 커서 열매를 맺으려면 시간이 한참 걸릴 테고 정작 나는 그 열매 맛을 못 볼 거야. 그런데 내가 태어났을 때도 이곳에는 누군가 먼저 심어 놓은 나무들로 열매가 풍성하게 열려 있었네. 그러니 나도 먼 훗날 이 나무 열매를 따 먹을 다른 사람들을 생각하면서 심어 놓는 거라네.'
[ 출처 = 유튜브 '안될과학' , MIT Climate Portal ]
미래를 위해
나무도 심고, 투표도 하고!
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