Why using the oceans to suck up CO2 might not be as easy as hoped

바다를 이용해 이산화탄소를 흡수하기가 기대만큼 쉽지 않은 이유

과학자들이 기대하는 것처럼 광물을 추가하거나 해초를 투입하는 방식으로 바다에 더 많은 양의 이산화탄소를 저장할 수 있을까? 여러 연구에 따르면 이런 방식에는 비용이 너무 많이 들거나 제약이 많을 것으로 보인다.
Rays of sunlight into the underwater cave in Miyakojima Island.

전 세계의 바다는 놀라운 이산화탄소(CO2) 흡수체다. 해수면이 공기 중에서 온실가스와 반응하거나 해양 생물들이 성장하는 과정에서 이산화탄소를 흡수하는 바다는 이미 인간이 만들어내는 이산화탄소의 1/4을 저장하고 있는 상태이다.

바다의 이러한 효과적인 이산화탄소 저장 능력 덕분에 언젠가 바다가 이산화탄소를 저장하는 자연적인 과정을 어떤 식으로든 가속해서 저장량을 늘리는 방식으로 기후변화 속도를 늦출 수 있으리라는 희망이 점점 커지고 있다.

그런데 어떻게 바다의 이산화탄소 저장 능력을 늘릴 수 있을까? 사람들의 주목을 받으며 투자금을 끌어모으고 있는 한 가지 아이디어는 바다에 용해된 탄소를 붙잡아 가둘 수 있는 광물을 바다에 투입하는 것이다.

그러나 3월 22일 학술지 <기후 프런티어스(Frontiers in Climate)>에 발표된 연구에 따르면 이 방법에는 한계가 있는 것으로 보인다. 사실 광물을 추가하는 방법 중에 가능성 있는 것으로 여겨지는 유일한 방법은 ‘감람석(olivine)’이라는 화산 기원 광물을 사용하는 것이다. 이론상 가루 형태로 부서진 감람석을 바다에 집에 넣어서 바닷물의 알칼리성을 높이면 바닷속 탄소가 안정적인 형태로 변화하고 바다는 대기에서 더 많은 이산화탄소를 흡수할 수 있게 된다.

최근에 독일 GEOMAR 헬름홀츠 해양연구소(GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research)의 연구원들은 주로 감람석으로 이루어진 고운 모래를 인공 해수에 용해하는 실험을 진행했다. 134일이 지나고 연구원들은 물의 알칼리성이 실제로 감소했음을 발견했다. 연구원들의 설명에 따르면 알칼리성 감소와 다른 요인으로 인해 실제로 제거된 탄소의 양은 이론적으로 감람석이 제거할 수 있을 것으로 예상했던 양에 비해서 5배 적었다.

다른 연구팀도 최근에 여과된 해수와 인공 해수에 감람석을 용해했을 때 알칼리성이 예상보다 조금 증가한다는 사실을 알아냈다고 연구는 언급했다. 최근에 나온 또 다른 심사 전 논문을 보면 연구원들은 바다의 알칼리성을 증가시킬 것으로 예상했던 다른 광물을 이용한 실험에서도 비슷하게 당혹스러운 결과를 마주했다.

한편 바다의 탄소 흡수율을 높일 또다른 접근법으로 제안됐던 ‘해초를 키워서 바다에 가라앉힌 후’ 탄소를 흡수하게 하는 방법의 효과에 대해서도 최근 몇 개의 추가 연구가 의문을 제기했다.

온실가스를 제거할 실현 가능한 방법을 찾아내는 것은 향후 수십 년 동안 필수적인 일이 될 것이다. 지난 12월 미국 학술원(National Academies)이 바다를 이용한 탄소 제거를 주제로 발표한 보고서에는 지구 온도 2℃ 상승 제한을 유지하려면 2050년쯤에는 1년에 온실가스 100억 톤을 추가로 제거해야 할 것이라는 언급이 있었다.

연구단체 ‘오션 비전스(Ocean Visions)’에 따르면 이론상 바다의 알칼리성을 높이면 매년 수백억 톤의 온실가스를 제거할 수 있다. 그러나 미국 학술원은 바다의 알칼리성을 높이기 위해서는 엄청난 양의 암석들을 골라내고 갈아서 운송하는 작업이 필요할 것이며 이런 작업은 환경에 상당한 영향을 줄 것이라고 설명했다.

새 연구들은 지금까지 제시된 이러한 방법들이 기후변화의 재앙을 막기 위해 필요한 탄소 제거 목표에 도달하는 데 도움을 줄 실현 가능한 방법이 될 것인지에 관해서 최종적이고 확정적인 결론을 내리지 않았다.

그러나 감람석 연구에 참여한 저자 중 한 명이자 GEOMAR의 박사과정 학생인 미하엘 푸어(Michael Fuhr)는 이러한 연구 결과가 바다를 이용해 탄소를 제거하는 것이 “현재 상황에서는 예상만큼 쉽지 않음을 시사한다”고 말했다. 이런 접근법이 해양 화학이 적절한 특정 장소에서만 실현 가능할지도 모른다는 것이다. 그런 특정 장소에는 해수의 염도가 낮고 유기 침전물 농도가 풍부해서 산성이 높은 지역이 포함될 수 있다.

푸어와 다른 과학자들은 실제로 탄소 제거에 바다를 이용하는 방식이 효과적일지, 효과적이라면 이상적인 조건에 어떤 것들이 있을지, 혹시 다른 물질을 사용할 수 있을지 알아내려면 추가적인 실험실 실험과 현장 연구가 필요할 것이라고 말했다.

독일 알프레드 베게너 극지해양연구소(Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research)의 연구원 마리아 엘레나 보라트(Maria-Elena Vorrath)는 이메일에서 “연구 결과는 감람석을 이용하는 방식이 우리가 추정했던 방식으로는 작용하지 않는다는 것을 보여준다”면서 “그러나 해당 방식이 자연이 우리에게 준 가장 영구적이고 가능성 있는 방식”이라고 강조했다.

그녀는 “우리는 그러한 방식을 제대로 활용할 방법을 파악해야 한다”며 “실제 해수에서 실험을 진행하면 바다에 존재하는 다양한 변수로 인해 결과가 달라질 것”이라고 덧붙였다.

‘프로젝트 베스타(Project Vesta)’라는 기업은 카리브해에서 몇 년 동안 현장실험을 진행할 계획을 세우고 있다. 이들의 연구에는 감람석 모래를 해변이나 얕은 바다에 뿌리는 작업이 포함된다. 회사의 톰 그린(Tom Green) CEO는 회사가 실험실에서 진행하는 실험과 독성 시험도 수행해왔고 미국 동부 해안에서 현장실험도 준비 중이라고 밝혔다.

프로젝트 베스타는 비영리단체로 시작했으나 이제는 이윤을 추구하면서 공익사업도 수행하는 ‘공익법인’이 되었다. 그린은 감람석을 이용해 온실가스를 제거해서 나중에는 탄소배출권도 판매할 수 있게 되기를 바란다.

몇 곳의 다른 스타트업들도 바다의 알칼리성을 높이는 ‘전기화학적 공정(electrochemical process)’ 같은 다른 방법을 연구하고 있다. 이러한 스타트업으로는 에브 카본(Ebb Carbon), 플래니터리 테크놀로지스(Planetary Technologies), 씨체인지(Seachange)가 있으며, 이들은 모두 쇼피파이(Shopify)와 스트라이프(Stripe) 같은 회사에 자신들이 달성할 것으로 예상하는 탄소 배출량 몇 톤을 사전 판매했다.

한편 미국 학술원은 1억 2,500만 달러의 연구 프로그램 마련을 요구했다. 이 프로그램은 우리가 바다를 이용한 탄소 제거 과정의 규모를 키우거나 가속할 수 있는지 연구하고 해당 방식이 환경에 미치는 부정적인 영향은 없는지 알아보고 탄소 제거가 일어나는지 믿을만한 방식으로 측정하고 검증하는 방법을 찾아내기 위한 것이다.

노스웨스턴대학교의 방문 교수로 탄소 제거를 연구하는 윌 번스(Will Burns)는 “해양 지구과학은 복잡하다”면서 “우리가 이 작업을 대규모로 진행할 수 있고 수익화할 수 있다는 결론에 도달하려면 다양한 조건과 규모로 연구를 여러 번 수행해야 할 것”이라고 말했다.

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