서울대 국종성 교수팀, '바다의 역할 변화...급격한 탄소 흡수 약화' 연구 성과

[글로벌대학팀 김선영 기자] 바다는 지금까지 인류가 배출한 이산화탄소의 약 30%를 흡수하며, 지구의 최대 탄소 저장소로서 기후 안정에 중요한 역할을 해왔다. 그러나 최근 연구에 따르면, 지구온난화가 가속화됨에 따라 해양은 점점 더 많은 이산화탄소를 흡수하고 있으며, 이는 지구 탄소 순환에 중요한 영향을 미치고 있다. 특히 북대서양은 이러한 변화의 예외적인 지역으로 주목받고 있다. 이 지역은 강한 물리적 순환 특성에도 불구하고, 불확실한 해양 물리 과정의 변화로 인해 탄소 흡수의 미래를 예측하는 데 큰 어려움이 있다. 북대서양의 탄소 순환 변화가 앞으로 어떻게 일어날지에 대한 정확한 예측은 매우 중요한 연구 과제가 되고 있다.

서울대학교 지구환경과학부 국종성 교수와 이희지 박사과정, 신예철 연구교수 연구팀은 지구 시스템 모델을 활용해 다양한 이산화탄소 배출 속도에 따른 시뮬레이션을 진행한 결과, 북대서양에서는 점진적인 기후 변화가 진행될 경우 일정 임계점을 넘어선 뒤 탄소 흡수 능력이 급격히 약화되는 현상이 나타났다고 밝혔다. 연구팀은 이 현상을 “CO₂ 흡수 구멍(CO₂ uptake hole)”이라 정의했다. 이는 해양이 대기 중 증가하는 이산화탄소를 더 이상 지속적으로 흡수하지 못하게 되고, 결국 탄소 저장소로서의 기능을 상실하는 상태를 의미한다. 이 연구는 저명한 국제 학술지인 *네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)*에 게재됐다.

연구는 전 지구적인 해양 순환 변화뿐만 아니라 지역적인 해양 순환의 급격한 변화가 해양 탄소 흡수의 한계를 초래할 수 있음을 시사한다. 현재 북대서양은 표층의 용존무기탄소(DIC)를 심층으로 이동시키는 강한 혼합층이 존재한다. 하지만 지구온난화가 진행되면서 이 혼합층의 두께는 점차 줄어들고, 결국 특정 시점 이후에는 붕괴되는 현상이 나타난다. 이로 인해 표층의 DIC가 심층으로 격리되지 못하고 표층에 고립되어 축적되며, 해양의 이산화탄소 분압(pCO₂)이 급격히 증가하게 된다. 이러한 변화는 결국 북대서양의 탄소 흡수 능력 한계를 의미한다.

특히 연구팀은 서로 다른 이산화탄소 배출 시나리오에서도 북대서양에서 발생한 “CO₂ 흡수 구멍” 현상이 특정 임계값을 초과할 때 공통적으로 발생한다고 규명했다. 이 현상은 혼합층 두께, 용존무기탄소(DIC), 대서양 자오면 순환(AMOC) 등 중요한 변수들이 일정 값을 넘어서면 나타난다. 이러한 과학적 근거는 북대서양의 탄소 흡수 변화가 특정 변수들을 통해 예측 가능함을 보여준다.

이희지 박사과정생은 “바다는 전 지구적인 탄소 흡수원 역할을 해왔지만, 지구온난화가 지속될 경우 일부 지역에서는 그 역할이 갑작스럽게 사라질 수 있다”며, “지역별 탄소순환 매커니즘을 정확히 이해하는 것이 얼마나 중요한지를 보여주는 결과”라고 말했다. 국종성 교수는 “지구는 기후 변화가 점진적으로 일어나더라도 급격한 변화가 일어날 수 있음을 보여주는 예”라며, “기후변화 대응이 늦어질수록 급격한 기후변화의 위험은 커질 것”이라고 경고했다.

이 연구는 한국연구재단 리더연구사업 "급격한 기후변화 연구센터"의 지원을 받아 수행되었다.

김선영 기자 글로벌대학팀 globalu@beyondpost.co.kr