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빙하를 시추하면 무엇을 알 수 있을까?

빙하는 단순히 얼어붙은 물 덩어리가 아니라 수백만 년에 걸친 지구의 역사를 고스란히 간직한 거대한 박물관과 같습니다. 과학자들은 이 거대한 얼음 층을 통해 과거의 환경을 분석하며 지구의 비밀을 파헤칩니다. 빙하는 전 세계 인구의 상당수가 의존하는 중요한 수자원일 뿐만 아니라, 태양광을 반사하여 지표 온도를 조절하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 따라서 빙하의 변화를 관찰하고 연구하는 것은 인류의 생존 및 지구 생태계의 유지와 직결된 매우 중요한 과제라고 할 수 있습니다. 지구온난화로 인해 빙하가 녹기 시작하면 태양광을 반사하는 면적이 줄어들어 지표 온도가 더욱 상승하는 악순환이 발생합니다. 또한 빙하는 바닷물이 증발하여 눈으로 내린 뒤 압축되어 형성된 것이기에, 빙하의 양은 해수면 높이와 밀접한 관련이 있습니다. 빙하가 녹아 바다로 흘러 들어가면 해수면이 상승하여 해안가 생태계와 인류 거주지에 큰 위협이 됩니다. 이러한 변화를 이해하기 위해 과학자들은 현장 관찰과 인공위성 등 다양한 수단을 동원하여 빙하의 거동 원리를 심도 있게 연구하고 있습니다. 빙하의 깊은 곳에는 수천 년 전의 정보가 층층이 쌓여 있습니다. 과학자들은 남극이나 그린란드의 두꺼운 얼음층에 구멍을 뚫어 원기둥 모양의 얼음 시료인 '빙하 코어'를 채취합니다. 이 빙하 코어는 과거의 기온, 대기 성분, 화산 활동 등 지구 시스템의 변화를 보여주는 귀중한 기록물입니다. 1,000 미터 이상의 깊이에서 추출된 빙하 코어는 수십만 년 전 지구가 어떤 상태였는지, 그리고 기후가 어떻게 변해왔는지를 명확하게 보여주는 타임캡슐 역할을 하며 지구 시스템의 거동을 이해하는 핵심 자료가 됩니다. 빙하 코어 분석에서 가장 흥미로운 부분은 얼음 속에 갇힌 작은 공기 방울입니다. 눈이 쌓여 얼음이 되는 과정에서 당시의 대기가 그대로 보관되기 때문입니다. 이를 통해 과거 80만 년 동안의 이산화탄소와 메테인 농도 변화를 파악할 수 있습니다. 또한 얼음을 구성하는 수소와 산소의 동위원소 비율을 분석하면 당시의 기온을 추정할 수 있습니다. 이러한 데이터는 과거 빙하기와 간빙기의 기후 패턴을 이해하고 온실가스가 기후에 미치는 영향을 확인하는 데 필수적이며, 대기 성분과 기온 사이의 밀접한 연관성을 증명합니다. 최근 150 년 동안의 온실가스 농도 변화는 과거 80만 년의 기록과 비교했을 때 유례를 찾아볼 수 없을 정도로 급격하고 높습니다. 산업혁명 이후 이산화탄소 농도는 과거의 변동 범위를 훨씬 넘어섰으며, 이는 현재 우리가 직면한 기후 위기의 심각성을 잘 보여줍니다. 빙하 코어를 통해 얻은 과거의 기후 정보는 현재의 변화 원인을 규명하고 미래를 예측하는 나침반이 됩니다. 우리는 이를 바탕으로 지구온난화에 대비할 지속 가능한 해결책을 모색하고, 인류의 미래를 위한 보다 효과적인 기후 정책을 수립해 나가야 합니다.

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지구환경과학

[강연] 안진호_빙하에 숨겨진 공기 방울｜제32회 서울대 자연과학 공개강연_"과학의 탐험" | 1강

빙하는 과거의 대기 성분을 고스란히 간직하고 있는 천연 타임머신입니다. 남극이나 그린란드의 거대한 얼음층 속에는 수많은 공기 방울이 갇혀 있는데, 이는 눈이 쌓여 얼음으로 변하는 과정에서 당시의 공기가 함께 봉인된 것입니다. 과학자들은 이 작은 공기 방울을 추출하여 수십만 년 전의 기온 변화와 온실가스 농도를 정밀하게 분석합니다. 이를 통해 우리는 지구가 과거에 어떤 기후 변화를 겪었는지, 그리고 현재의 온난화가 얼마나 이례적인 현상인지 이해할 수 있는 중요한 단서를 얻게 됩니다. 빙하가 형성되는 원리는 매우 흥미롭습니다. 매년 내리는 눈이 겹겹이 쌓이면 하층부의 눈은 상층부의 무게에 눌려 점차 다져지게 됩니다. 약 50~100미터 정도의 두께가 되면 눈송이 사이의 틈이 완전히 닫히며 단단한 얼음으로 변하는데, 이때 공기가 빠져나가지 못하고 방울 형태로 남게 됩니다. 이렇게 만들어진 공기 방울은 외부와 차단된 채 수만 년 이상의 시간을 견뎌냅니다. 과학자들은 특수 장비를 이용해 얼음을 깨뜨리거나 녹여 이 공기를 추출하며, 이는 과거 지구의 대기 상태를 직접 확인할 수 있는 유일한 방법입니다. 지난 80만 년 동안의 기록을 살펴보면 이산화탄소, 메테인, 아산화질소와 같은 주요 온실가스 농도는 빙하기와 간빙기의 주기적 변화와 밀접하게 연동되어 왔습니다. 따뜻한 시기에는 농도가 높았고 추운 시기에는 낮아지는 경향을 보였으나, 최근 100년 사이의 변화는 과거의 자연적인 변동 범위를 완전히 벗어났습니다. 화석 연료 사용과 농축산업의 확대로 인해 온실가스 농도가 급격히 상승한 것입니다. 이러한 급격한 변화는 지구가 수십만 년 동안 경험하지 못한 새로운 환경적 위협으로 다가오고 있으며, 기후 시스템의 불안정성을 초래하고 있습니다. 온실가스 배출이 멈춘다고 해서 기후 위기가 즉각 해결되는 것은 아닙니다. 인류가 배출한 이산화탄소의 절반 정도는 대기에 남고 나머지는 해양과 육상으로 흡수되는데, 지구 온도가 상승하면 이러한 자연의 흡수 능력이 약화될 수 있습니다. 특히 영구 동토층이 녹으면서 그 안에 갇혀 있던 유기물이 분해되어 막대한 양의 온실가스가 추가로 방출되는 '되먹임 효과'가 발생할 수 있습니다. 이는 인간의 통제를 벗어난 가속화된 온난화를 유발할 수 있으므로, 과학자들은 빙하 연구를 통해 이러한 복잡한 탄소 순환 체계를 정밀하게 모델링하고 예측하려 노력합니다. 해수면 상승은 인류가 직면한 가장 확실하고도 장기적인 미래입니다. 이산화탄소 농도가 낮아지더라도 바닷물이 데워지며 발생하는 열팽창과 거대한 빙하가 녹는 과정은 수백 년에서 수천 년에 걸쳐 서서히 진행되기 때문입니다. 남극과 그린란드의 빙하가 모두 녹는다면 해수면은 무려 60미터 이상 상승할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 비록 당장 일어날 일은 아니지만, 우리가 현재 내리는 결정과 행동에 따라 해수면이 상승하는 속도와 최종적인 높이가 결정됩니다. 이는 미래 세대의 생존 환경을 결정짓는 중대한 사안입니다. 빙하 연구는 단순히 기후 변화를 추적하는 것에 그치지 않고 역사적 사건의 실마리를 제공하기도 합니다. 예를 들어 그린란드 빙하 속의 화산재 성분을 분석하면 약 1,000년 전 백두산 대폭발의 정확한 시기와 규모를 파악할 수 있습니다. 당시 화산 가스가 성층권 높이까지 도달하지 않았다는 사실을 밝혀냄으로써, 왜 그토록 거대한 폭발에도 불구하고 전 지구적인 기온 하강이 크지 않았는지에 대한 의문을 풀 수 있었습니다. 이처럼 빙하는 지구 곳곳에서 일어난 자연재해와 환경 변화의 기록을 세밀하게 저장하고 있는 거대한 도서관과 같습니다. 이제 과학자들의 시선은 더 먼 과거와 우주로 향하고 있습니다. 100만 년 이전의 기후 기록을 찾기 위해 남극의 '블루 아이스' 지역을 탐사하며, 빙하기 주기가 변하게 된 근본적인 원인을 규명하려 합니다. 또한 지구의 빙하와 영구 동토층에서 일어나는 미생물 활동과 화학 반응 연구는 화성이나 목성의 위성 유로파와 같은 외계 얼음 행성에서의 생명체 존재 가능성을 해석하는 데 중요한 기초 자료가 됩니다. 극한의 환경에서 묵묵히 연구를 이어가는 과학자들의 노력은 지구의 미래를 예측하고 인류의 지평을 우주로 넓히는 소중한 밑거름이 될 것입니다.

안진호

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지구환경과학

[대담] QnA 탐험 톡(TALK)! | 제 32회 서울대 자연과학 공개강연_'과학의 탐험' by 안진호, 유종희, 김장수, 이유경 l 서울대학교&카오스재단

최근 화제가 된 요리 경연 프로그램처럼, 과학 연구 역시 저마다의 독특한 '맛'을 지니고 있습니다. 과학자들은 수의 세계나 광활한 우주를 탐험하며 각기 다른 즐거움을 느낍니다. 마치 우리가 좋아하는 음식이 다르듯, 탐험가들도 자신만의 가장 좋아하는 연구 분야에 중독되어 살아갑니다. 이러한 탐험의 맛은 단순히 지식을 습득하는 것을 넘어, 세상에 없던 새로운 발견을 향해 나아가는 과정에서 오는 짜릿한 희열과도 같습니다. 남극의 엘리펀트 모레인 지역은 마치 외계 행성에 발을 디딘 듯한 신비로운 풍경을 선사합니다. 영하 25도의 추위와 강한 바람 속에서도 푸른 얼음 위로 날리는 눈발은 탐험가에게 잊지 못할 시각적 맛을 제공합니다. 거대한 산도 없이 끝없이 펼쳐진 자갈밭은 빙하의 흐름이 만들어낸 자연의 걸작입니다. 이러한 극한의 환경에서 마주하는 낯선 풍경은 과학자들에게 탐험의 본질이 무엇인지 다시금 깨닫게 하는 소중한 순간이 됩니다. 수학적 아이디어가 떠오르는 순간은 육체적인 허기를 잊게 할 만큼 강력한 만족감을 줍니다. UC 버클리의 아름다운 경치를 배경으로 난제를 해결할 실마리를 찾았을 때의 기분은 그 어떤 산해진미보다 달콤합니다. 아내와 함께한 저녁 식사 자리에서 음식에는 손도 대지 못한 채 연구 이야기만 늘어놓았다는 일화는 지적 탐구가 주는 즐거움이 얼마나 큰지를 잘 보여줍니다. 배가 부르지 않아도 마음이 가득 차는 것, 그것이 바로 수학 탐험의 맛입니다. 때로는 계획대로 되지 않는 상황에서 '의외의 맛'을 발견하기도 합니다. 기상 악화로 비행기가 뜨지 않아 우연히 시작된 북극 식물 관찰이 북극 식물 도감 발간으로 이어진 사례가 대표적입니다. 전공 분야가 아니더라도 호기심을 가지고 주변을 살피다 보면, 이름 없던 식물에 이름을 붙여주는 의미 있는 결실을 맺게 됩니다. 예상치 못한 경로에서 마주치는 새로운 연구 주제는 탐험의 여정을 더욱 풍성하게 만들어주는 양념과도 같은 역할을 합니다. 과학 탐험은 혼자만의 고독한 싸움이 아니라 동료들과 함께하는 협동의 과정입니다. 수학자들은 공동 연구를 통해 서로의 부족한 점을 보완하고, 물리학자들은 치열한 논쟁을 통해 이론의 논리를 견고히 다집니다. 보어와 아인슈타인의 사례처럼, 서로의 주장을 반박하고 방어하는 과정은 감정싸움이 아닌 학문적 성장을 위한 필수적인 대련입니다. 자연이라는 공정한 심판 앞에서 진리를 추구하는 이들에게 동료는 가장 든든한 조력자이자 자극제가 됩니다. 필드 과학의 현장에서는 수억 년 전의 기록을 담은 빙하나 우주에서 온 운석을 직접 만질 수 있습니다. 남극의 지의류는 극한 환경에서도 살아남아 미래 우주 개척의 실마리를 제공하며, 운석의 절단면은 우주의 기원을 연구하는 소중한 단서가 됩니다. 이러한 실물 시료들은 교과서 속의 지식이 아닌 살아있는 과학의 역사를 보여줍니다. 자연과학은 우리 주변의 하늘과 바다, 땅을 연구 대상으로 삼아 세상의 비밀을 하나씩 풀어나가는 역동적인 학문입니다. 미래의 탐험가를 꿈꾸는 학생들에게 수학이나 과학은 결코 단번에 이해해야 하는 높은 벽이 아닙니다. 이해의 과정은 0과 1로 나뉘는 것이 아니라 연속적으로 깊어지는 것이기에, 당장 어렵더라도 반복해서 학습하다 보면 어느덧 높은 수준에 도달하게 됩니다. 유행을 좇기보다 자신이 진정으로 좋아하는 분야를 찾는 데 시간을 투자하시길 바랍니다. 연구가 취미가 되고, 그 즐거움에 대한 보상까지 따르는 삶은 탐험가만이 누릴 수 있는 최고의 축복입니다.

김장수, 안진호, 유종희, 이유경

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물리학
천문학

[인터뷰] 안진호_빙하에 숨겨진 공기 방울｜제32회 서울대 자연과학 공개강연_"과학의 탐험"

서울대학교 지구환경과학부 안진호 교수는 빙하와 온실가스를 통해 지구의 과거와 현재를 연구합니다. 남극과 그린란드의 빙하, 동토의 얼음, 심지어 도심의 공기까지 분석하며 온실가스의 이동 경로를 추적합니다. 특히 빙하 속 공기방울은 눈이 쌓일 당시의 대기 성분을 그대로 간직한 타임캡슐과 같습니다. 연구진은 이 공기를 추출해 과거의 온실가스 농도 변화를 분석함으로써 기후 변화의 원인과 메커니즘을 밝혀내고 있습니다. 2018-19 시즌 남극 라센 빙원 탐사에서는 푸른 빛을 띠는 고대 빙하를 시추했습니다. 이곳은 깊은 곳의 빙하가 표면으로 노출된 지역으로, 약 만 년에서 이만 년 전의 기록을 담고 있습니다. 연구진은 빙하기에서 간빙기로 넘어가는 시기의 기온 상승 폭을 측정하고, 빙하 표층에서 온실가스가 새롭게 생성되는 원인을 분석했습니다. 이러한 현장 연구는 과거의 기후 시스템을 복원하고 미래 변화를 예측하는 데 필수적인 기초 자료가 됩니다. 최근 연구에서는 빙하 내부에서 일어나는 예상치 못한 화학 반응을 발견했습니다. 얼음 속 온실가스가 햇빛이나 자외선의 영향으로 생성되거나 소멸하는 현상을 포착한 것입니다. 이러한 발견은 단순히 지구의 과거를 아는 것을 넘어, 얼음으로 이루어진 외계 행성에서 일어나는 현상을 해석하는 실마리가 됩니다. 연구팀은 실험실에서 이를 재현하며 우주 과학으로 연구 지평을 넓히고 있으며, 이는 미래의 새로운 탐험 영역이 될 것입니다. 남극과 북극의 빙하는 지형적 특성에 따라 큰 차이를 보입니다. 대륙인 남극은 적설량이 적어 최대 80만 년 이상의 오래된 빙하가 보존되어 있지만, 바다 위 그린란드의 빙하는 상대적으로 젊고 먼지가 많습니다. 남극 빙하의 약 10%는 압축된 공기방울로 이루어져 있어, 얼음이 녹을 때 고압의 공기가 톡톡 터져 나오는 독특한 현상을 관찰할 수 있습니다. 이러한 물리적 특성은 빙하가 단순한 얼음 덩어리가 아닌 살아있는 기록임을 보여줍니다. 극지 탐험은 영하 50도에 달하는 극한의 환경과 싸우는 과정입니다. 철저한 계획을 세워도 기상 조건에 따라 현장에서 유연하게 대처해야 하며, 이러한 의외성이 오히려 새로운 발견의 기회가 되기도 합니다. 미래의 과학자를 꿈꾸는 학생들에게는 특정 분야에 매몰되기보다 물리, 화학, 인문학 등 다양한 학문을 융합하는 사고의 폭이 필요합니다. 자신이 즐거워하는 일을 찾아 끊임없이 탐구할 때 비로소 창의적인 영감을 얻을 수 있기 때문입니다.

안진호

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지구환경과학

[과학자가 쓴 과학책 #27] 이원영_물 속을 나는 새 ㅣ 펭귄이 이렇게 귀엽게 생긴 이유는?

남극 세종과학기지로 향하는 길은 멀고도 험난합니다. 칠레의 푼타아레나스를 거쳐 비행기를 네 번이나 갈아타고, 고무보트까지 동원해야 비로소 닿을 수 있는 대장정입니다. 약 30시간의 비행을 포함해 총 4박 5일이 소요되는 이 여정은 지루할 법도 하지만, 창밖으로 펼쳐지는 끝없는 얼음 대륙을 마주하는 순간 경이로움으로 바뀝니다. 200년 전 인류가 처음 이 땅을 밟았을 때 느꼈을 설렘과 초조함이 교차하며, 하얀 얼음으로 뒤덮인 신비로운 세계가 연구자를 맞이합니다. 연구자의 일상은 낭만과는 거리가 멉니다. 커다란 그물을 들고 펭귄을 쫓는 모습은 마치 침입자와 같습니다. 인간을 극도로 경계하는 도시의 까치와 달리, 남극의 펭귄들은 인간에 대한 두려움이 적어 연구가 수월한 편이지만 미안한 마음은 지울 수 없습니다. 연구를 위해 잠시 포획하는 과정에서 펭귄이 느끼는 스트레스를 최소화하려 노력하며, 이들이 야생에서 보여주는 본연의 행동을 방해하지 않으려 세심한 주의를 기울입니다. 과학자로서의 사명감과 생명에 대한 애정 사이에서 끊임없이 고민하며 연구는 계속됩니다. 펭귄의 삶에서 육지에서의 모습은 극히 일부분에 불과합니다. 일생의 80% 이상을 차가운 바닷속에서 보내는 이들의 비밀을 풀기 위해 '바이오로깅' 기술이 활용됩니다. 펭귄의 몸에 GPS, 비디오 카메라, 가속도계 등을 부착하여 인간이 직접 관찰할 수 없는 심해의 활동을 기록합니다. 최근 21세기에 들어서야 본격적으로 발달한 이 장비들은 펭귄이 얼마나 깊이 잠수하는지, 물속에서 머리를 몇 번 움직여 먹이를 사냥하는지 등 베일에 싸여 있던 수중 생태를 생생하게 드러내 줍니다. 물속에서 펭귄은 날개를 이용해 마치 하늘을 날듯 유려하게 움직입니다. 이들은 포식자인 표범물개로부터 자신을 보호하기 위해 여러 마리가 동시에 잠수하는 '싱크로나이즈드 다이빙'을 수행합니다. 여럿이 함께 움직임으로써 포식자의 시선을 분산시키는 희석 효과와 감시의 눈을 늘리는 정찰 효과를 얻는 것입니다. 수면 근처로 크릴을 몰아 사냥하고 동료들과 끊임없이 의사소통하며 살아가는 모습은 펭귄이 단순한 새를 넘어 남극 바다에 완벽히 적응한 '물속을 나는 새'임을 증명합니다. 펭귄을 자세히 들여다보면 개체마다 고유한 특징이 있음을 알 수 있습니다. 얼굴의 점무늬나 부리의 모양이 저마다 달라, 이들을 하나의 집단이 아닌 독립된 개체로 존중해야 함을 깨닫게 됩니다. 또한 이들이 배출하는 엄청난 양의 분변은 남극의 토양 생태계를 변화시키는 중요한 역할을 합니다. 분변의 흔적은 인공위성 사진을 통해 황제펭귄의 새로운 번식지를 찾아내는 결정적인 단서가 되기도 합니다. 이처럼 펭귄의 존재는 그 자체로 남극 생태계의 거대한 순환을 이끄는 핵심적인 고리입니다. 하지만 평화로워 보이는 남극에도 기후 위기의 그림자가 짙게 드리워져 있습니다. 최근 남극의 여름 기온이 영상 20도까지 치솟는 이상 고온 현상이 발생하며 빙하가 빠르게 녹아내리고 있습니다. 빙하가 녹으며 유입된 토사 입자들은 펭귄의 주식인 크릴의 아가미를 막아 대규모 폐사를 유발합니다. 실제로 지난 수십 년 사이 턱끈펭귄과 황제펭귄의 개체 수가 급격히 감소했다는 보고가 잇따르고 있습니다. '지구 최후의 날 빙하'라 불리는 스웨이츠 빙하의 붕괴는 펭귄뿐만 아니라 인류 전체의 생존을 위협하는 경고등입니다. 펭귄은 남극 생태계의 상위 포식자이자 환경 변화를 가장 먼저 감지하는 지표 생물입니다. 특히 바다 얼음 위에서만 번식하는 황제펭귄은 서식지 파괴로 인해 세기말이면 멸종 위기에 처할 것이라는 비관적인 전망이 나옵니다. 우리가 펭귄을 보호해야 하는 이유는 단순히 그들이 귀엽기 때문이 아닙니다. 펭귄이 사라진 지구는 결국 인간도 살 수 없는 곳이 될 것이기 때문입니다. 펭귄을 살리자는 외침은 곧 인류의 지속 가능한 미래를 위한 절박한 호소이며, 지금 당장 온실가스 감축을 위해 행동해야 하는 이유입니다.

이원영

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[인터뷰] 이원영_펭귄은 결코 인간을 반기지 않는다

펭귄이 귀엽게 보이는 이유는 남극의 혹독한 환경에 적응한 결과입니다. 차가운 바닷속에서 체온을 유지하기 위해 두꺼운 지방층을 갖게 되면서 몸이 둥글둥글해졌고, 물의 저항을 줄이기 위해 유선형 체형으로 진화했습니다. 이러한 신체적 특징은 인간의 아기와 비슷한 체형을 연상시켜 우리에게 친숙함과 귀여움을 줍니다. 하지만 이는 펭귄이 의도한 것이 아니라, 극한의 추위 속에서 살아남기 위해 선택한 생존 전략의 산물이며 그들의 삶 자체가 담긴 모습입니다. 펭귄은 주로 남반구에 서식하며, 특히 황제펭귄과 아델리펭귄은 남극의 혹독한 환경에 완벽히 적응했습니다. 남극은 다른 동물들이 쉽게 접근할 수 없는 장벽이었지만, 적응에 성공한 펭귄들에게는 경쟁자가 없는 기회의 땅이 되었습니다. 반면 북극에는 북극곰이나 여우 같은 강력한 포식자들이 존재하여 펭귄이 정착하기 어렵습니다. 과거 인간이 펭귄을 북극에 이주시키려 시도한 적도 있었으나, 생태계의 차이로 인해 결국 실패로 돌아갔습니다. 최근 펭귄은 기후 변화와 인간의 무분별한 어업 활동으로 인해 심각한 위기에 처해 있습니다. 지구 온난화로 빙하가 녹아 서식지가 줄어들고 있으며, 인간이 건강기능식품인 크릴오일을 얻기 위해 펭귄의 주 먹이원인 크릴을 대량으로 포획하면서 먹이 경쟁이 심화되고 있습니다. 특히 세종과학기지 인근 지역에서는 펭귄 개체 수가 눈에 띄게 감소하고 있어, 인간의 활동이 남극 생태계에 미치는 영향에 대한 경각심이 필요한 시점입니다. 우리는 흔히 펭귄을 호기심 많고 친근한 동물로 오해하곤 하지만, 사실 이들은 인간을 반기는 것이 아니라 단지 육상 포식자에 대한 경험이 없을 뿐입니다. 펭귄에게 인간은 수천만 년 동안 본 적 없는 낯선 존재이며, 이들에게 가까이 다가가 촬영하거나 접촉하는 행위는 극심한 스트레스를 유발합니다. 펭귄을 '남극의 일진'이라 부르는 등의 인간 중심적인 일반화보다는, 이들을 생태계의 상위 포식자로서 존중하며 적절한 거리를 유지하는 태도가 중요합니다. 해양 조류인 펭귄은 먹이를 섭취하는 과정에서 다량의 염분을 함께 들이키게 됩니다. 몸 안에 쌓인 과도한 소금기를 배출하기 위해 펭귄은 콧구멍 뒤쪽에 발달한 '염분샘'이라는 특별한 기관을 활용합니다. 신장처럼 노폐물을 걸러내는 이 기관을 통해 염분을 몸 밖으로 내보내는데, 이때 염분을 흘려보낼 민물이 필요합니다. 남극은 비가 내리지 않는 건조한 곳이기에 펭귄은 눈이나 얼음 조각을 먹어 수분을 보충하며 체내 염분 농도를 조절합니다. 북극에서 만난 사향소는 빙하기를 거쳐 살아남은 원시적인 생명력을 보여줍니다. 매머드와 함께 이동하며 진화해온 사향소는 현재 캐나다와 그린란드 일부 지역에만 서식하는 희귀한 동물입니다. 소보다는 산양에 가까운 분류학적 특징을 지니며, 추위를 견디기 위한 길고 치렁치렁한 털이 인상적입니다. 광활한 북극 대지에서 마주한 사향소의 거대한 존재감과 거친 숨소리는 자연의 신비로움과 함께 야생 동물이 지닌 본연의 에너지를 느끼게 해줍니다. 펭귄의 의사소통 연구는 이들의 사회적 삶을 이해하는 중요한 열쇠입니다. 펭귄들은 먼바다에서 먹이를 찾을 때 특정한 소리를 내어 동료들과 위치를 공유하고 무리를 짓는데, 이는 거친 파도 속에서도 협력하기 위한 생존 기술입니다. 우리는 펭귄을 단순히 관찰의 대상이나 귀여운 마스코트로만 여길 것이 아니라, 지구라는 행성을 공유하는 동등한 구성원으로 바라봐야 합니다. 이들이 직면한 위기를 해결하기 위해 인간의 책임을 다하고 공존의 길을 모색하는 것이 진정한 과학의 역할일 것입니다.

이원영

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[연구뭐하지] 우주선 교수_서울대학교 '퇴적지질학연구실' | 세상에서 제일 큰 역사책을 공부하고 싶다면?

지층은 지구의 역사를 기록한 거대한 역사책과 같습니다. 퇴적지질학 연구실에서는 야외의 퇴적층이나 퇴적암을 관찰하며 그 속에 담긴 지구의 과거를 읽어내는 작업을 수행합니다. 차곡차곡 쌓인 지층의 한 페이지는 퇴적물이라는 고유의 언어로 쓰여 있으며, 이를 번역하여 당시의 환경을 복원하는 것이 퇴적학의 핵심입니다. 이러한 기초적인 번역 작업이 선행되어야 지화학이나 고생물학 등 다른 분야의 연구자들이 지구 역사의 세부적인 내용을 밝혀낼 수 있는 토대가 마련됩니다. 연구의 대상은 단순히 모래나 진흙에 그치지 않고 매우 다양합니다. 용암이 분출하여 퇴적 분지를 채울 때 형성되는 층상 구조를 분석하여 당시의 지형적 상호작용을 연구하기도 하며, 북극 스발바르 지역의 고생대 지층에서 발견되는 토양 기원 석회암을 조사하기도 합니다. 야외에서 채취한 시료를 바탕으로 박편을 제작하고 미세 구조를 관찰함으로써, 수억 년 전의 퇴적 환경과 기후 변화를 추정하는 정밀한 분석 과정이 이루어집니다. 이는 지구의 과거 기후를 이해하는 중요한 열쇠가 됩니다. 퇴적지질학 연구의 꽃은 단연 야외 조사라고 할 수 있습니다. 험준한 산악 지형이나 계곡을 누비며 암석의 분포를 파악하는 과정은 개인의 힘만으로는 불가능하기에 연구원들 사이의 끈끈한 협력이 필수적입니다. 야외에서는 낙석과 같은 위험 요소에 대비해 안전 장비를 갖추어야 하며, 때로는 두더지나 뱀, 말벌 같은 야생 동물들과 마주하는 예기치 못한 상황이 발생하기도 합니다. 이러한 고된 과정 속에서도 암석을 마주하며 형성 원리를 고민하는 시간은 지질학자들에게 큰 즐거움과 보람을 선사합니다. 남극 장보고 기지 인근의 5억 년 전 캄브리아기 지층 연구는 퇴적학의 정수를 보여줍니다. 연구팀은 하부에서 상부로 이어지는 지층의 순서를 분석하여, 과거 깊은 바다였던 환경이 시간이 흐름에 따라 점차 얕은 바다로 변하고 결국 하천 지형으로 바뀌었음을 밝혀냈습니다. 이러한 변화가 전 지구적인 환경 변화 때문인지, 아니면 대륙의 충돌과 분리 같은 거대한 지질학적 사건에 의한 것인지를 규명하는 것이 연구의 최종 목표입니다. 이는 대륙의 이동과 지구 환경의 변천사를 이해하는 데 중요한 단서를 제공합니다. 하루 종일 산을 넘으며 관찰한 암석의 특징과 순서를 기록한 데이터는 저녁 시간에 모두 모여 하나의 지질도로 완성됩니다. 각자가 조사한 구역의 정보를 공유하고 토론하며 지질학적 사건의 선후 관계를 정리하는 과정은 마치 흩어진 퍼즐 조각을 맞추어 하나의 큰 그림을 그리는 것과 같습니다. 이렇게 완성된 지질도는 단순한 지도가 아니라, 수억 년의 시간을 관통하는 지구의 서사를 시각적으로 구현한 결과물입니다. 이러한 열정적인 탐구 정신이 모여 지구의 비밀을 하나씩 풀어가고 있습니다.

우주선

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지구환경과학

[강연] 외계생명체의 가능성, 극한생명체 ㅣ 2021 봄 카오스강연 'SPACE OPERA' 9강 미니강연 2 | 9강 ②

극지연구소는 남극과 북극에서 지구 환경 변화를 연구하는 전문 기관으로, 세종과학기지와 쇄빙연구선 아라온을 운영하며 해양학, 대기과학, 생물학 등 다양한 분야를 탐구합니다. 많은 이들이 화성에 외계 생명체가 존재할지 궁금해하지만, 과학적 관점에서 화성은 생명체가 살기에 매우 가혹한 환경입니다. 화성은 지구보다 태양에서 멀어 기온이 영하 20도에서 80도를 오르내리며, 극지방은 영하 140도까지 내려가는 거대한 얼음 행성입니다. 또한 대기가 희박해 산소 농도가 0.1%에 불과하며, 자기장이 없어 태양풍이 공기와 물을 앗아간 척박한 땅입니다. 화성의 얇은 대기권은 우주 자외선과 태양풍, 우주 방사선 등 강력한 이온 입자들을 여과 없이 지표면으로 통과시킵니다. 이러한 고에너지 입자들은 생명체의 설계도인 DNA를 직접 파괴하거나 치명적인 돌연변이를 유발합니다. DNA는 본래 수소 결합을 통해 유연하게 복제되고 단백질을 만들어내야 하지만, 강력한 자외선은 이 결합을 비정상적인 공유 결합으로 바꾸어 생명 활동을 방해합니다. 이처럼 극심한 추위와 산소 부족, 그리고 끊임없이 쏟아지는 우주 방사선은 화성에서 생명체가 진화하고 번성하는 데 있어 거대한 장벽으로 작용하고 있습니다. 하지만 지구의 극지방을 살펴보면 화성 생명체에 대한 새로운 희망을 발견할 수 있습니다. 과거 과학자들은 영하 80도까지 내려가는 남극의 혹독한 환경에는 생물이 살 수 없다고 믿었지만, 실제로는 얼음 속에서도 수많은 박테리아가 발견되었습니다. 그린란드의 곤충들은 털도 없이 영하 40도의 추위를 견디며, 어떤 애벌레는 땅속에서 14년을 버틴 끝에 성체가 되기도 합니다. 또한 영하 24도에서 광합성을 하는 지의류나 암석 속에서 수백 종의 미생물과 함께 살아가는 곰팡이들은 생명력이 우리가 상상하는 것보다 훨씬 강인하다는 사실을 증명합니다. 극한 환경에 적응한 생명체들은 산소가 희박하거나 염도가 높은 곳에서도 저마다의 생존 전략을 펼칩니다. 지하 2.7km의 고온 고압 환경에서 발견된 미생물이나 산소가 없는 혐기성 조건에서 포자를 만들어 버티는 박테리아들이 그 예입니다. 또한 '데이노코쿠스'라는 박테리아는 여러 벌의 염색체를 보유해 손상된 DNA를 즉각 복구하며 강한 우주 방사선을 견뎌냅니다. 바닷물보다 10배나 짠 호수에서 항산화 물질을 만들어내며 붉게 빛나는 녹조류처럼, 지구상의 극한 생물들은 화성의 열악한 조건에서도 생존할 수 있는 가능성을 충분히 보여주고 있습니다. 화성 생존의 가장 강력한 후보로는 완보동물을 꼽을 수 있습니다. 이들은 심해저부터 히말라야, 남극에 이르기까지 지구 전역에 서식하며 우주 공간에서도 살아남은 기록이 있습니다. 완보동물은 환경이 나빠지면 체내 수분을 내보내고 생명 활동을 멈추는 '튠(Tun)' 상태에 들어가는데, 이 상태에서는 영하 20도에서 30년 이상 생존하거나 강력한 우주 방사선과 압력도 견뎌낼 수 있습니다. 특수한 단백질로 DNA를 보호하는 이들의 능력은 우주 생물학 연구의 핵심이며, 극지연구소는 이러한 극한 생명체를 통해 화성 탐사의 해답을 찾아가고 있습니다.

이유경

카오스재단카오스강연

천문학

[과린이를 부탁해 - 어린이 과학동아] 4월호

어린이들을 위한 과학 잡지는 지적 호기심을 자극하고 복잡한 원리를 쉽게 이해하도록 돕는 훌륭한 통로입니다. 특히 '어린이과학동아'와 같은 매체는 최신 과학 이슈를 아이들의 눈높이에서 흥미롭게 풀어내어 큰 인기를 끌고 있습니다. 이번 시간에는 잡지에 실린 특집 기사를 통해 우리가 매일 접하면서도 잘 몰랐던 지도의 숨겨진 비밀을 파헤쳐 보고자 합니다. 세상에서 가장 정확한 지도가 과연 존재하는지에 대한 의문에서 시작하여, 지도가 만들어지는 과학적 원리와 그 이면에 숨겨진 한계를 함께 살펴보며 지구의 진짜 모습을 탐구해 보겠습니다. 우리가 사용하는 지도가 자꾸만 새롭게 발표되는 근본적인 이유는 지구가 둥근 공 모양이기 때문입니다. 귤껍질을 까서 평평하게 펼치려고 하면 껍질이 찢어지거나 억지로 늘어나는 부분이 생기듯이, 구형인 지구를 2차원 평면으로 옮기는 과정에서는 반드시 왜곡이 발생할 수밖에 없습니다. 땅의 면적이나 거리, 혹은 형태 중 어느 하나를 정확하게 표현하려고 하면 다른 요소에서 반드시 오류가 나타나게 됩니다. 이러한 왜곡을 최소화하고 실제 지구의 모습에 최대한 가깝게 구현하기 위해 과학자들은 끊임없이 새로운 방식의 지도 제작법을 연구하고 발표합니다. 역사적으로 가장 널리 알려진 지도 제작 방식 중 하나는 네덜란드의 지도학자 메르카토르가 고안한 원통 도법입니다. 이는 지구본 중심에서 빛을 쏘아 지구를 둘러싼 원통형 종이에 비친 그림자를 옮겨 그리는 방식인데, 항해사들에게는 방향을 잡기에 매우 유용했지만 치명적인 단점이 있었습니다. 바로 고위도로 갈수록 면적이 실제보다 훨씬 크게 부풀려진다는 점입니다. 예를 들어 메르카토르 도법으로 만든 지도에서는 남극이나 그린란드가 실제보다 거대하게 표현되어, 대륙 간의 정확한 크기를 비교하는 데 혼란을 주는 한계를 지니고 있습니다. 지구본이 실제 지구의 모습을 가장 정확하게 반영함에도 불구하고 우리가 굳이 2차원 종이 지도를 사용하는 이유는 압도적인 실용성 때문입니다. 부피가 큰 지구본을 매번 들고 다니며 길을 찾는 것은 매우 번거로운 일이지만, 종이 지도는 가볍게 접어서 주머니에 넣고 다닐 수 있을 만큼 휴대성이 뛰어납니다. 또한 땅의 면적을 계산하거나 특정 위치를 직각 좌표로 나타낼 때도 평면 지도를 사용하는 것이 훨씬 효율적이고 간편합니다. 이러한 편의성 덕분에 인류는 약간의 오류를 감수하면서도 이를 보완할 수 있는 다양한 도법을 발전시켜 왔습니다. 최근 발표된 양면 형태의 원형 지도는 기존 지도가 가진 고정관념을 깨는 혁신적인 시도로 평가받고 있습니다. 이 지도는 마치 우주에서 지구의 북극과 남극을 직접 내려다보는 것과 같은 시각을 제공하며, 종이의 앞뒷면을 모두 활용함으로써 기존 평면 지도의 왜곡을 획기적으로 줄였습니다. 이 새로운 지도에서 우리나라를 찾으려면 북극을 중심으로 한 면을 유심히 살펴보아야 합니다. 북극점 근처에서 11시 방향을 따라가다 보면 우리가 사는 한반도의 모습을 발견할 수 있습니다. 이처럼 지도는 시대의 요구와 기술의 발전에 따라 계속해서 진화하며 세상을 보는 새로운 눈이 되어줍니다.

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지구환경과학
융합

[연구뭐하지?] 박정우 교수_서울대학교 '해양암석지구화학 연구실' | 강원도부터 남극, 심지어 심해까지?! 지구 진화 과정 궁금하신가요?!

지구의 깊은 내부는 인류가 직접 도달할 수 없는 미지의 영역입니다. 서울대학교 해양암석지구화학 연구실은 이러한 지구 내부의 비밀을 풀기 위해 화성암과 그 속에 숨겨진 지구화학적 특성을 연구합니다. 화성암은 지하 깊은 곳에서 형성된 마그마가 지표로 올라와 고결되며 만들어진 암석으로, 마그마가 생성되어 고결되기까지의 지질학적 과정과 물리화학적 조건에 대한 방대한 정보를 담고 있습니다. 이는 간접적인 탄성파 탐사를 넘어 지구 내부 물질을 직접적으로 들여다볼 수 있는 소중한 통로가 됩니다. 다양한 연령대의 화성암을 분석하는 과정은 지구의 역사를 재구성하는 일과 같습니다. 연구실에서는 과거와 현재의 지구 내부 물질이 어떻게 변화해 왔는지를 비교하여 지구의 전반적인 진화 과정을 추적합니다. 이러한 연구는 단순히 과거를 이해하는 데 그치지 않고, 앞으로 지구가 어떤 방향으로 변화해 나갈지를 예측하는 중요한 기초 자료가 됩니다. 마그마의 성분 변화를 정밀하게 추적함으로써 지구라는 거대한 시스템이 작동하는 원리를 파악하고, 행성 진화의 거대한 흐름 속에서 현재의 위치를 확인하는 것이 이들의 핵심 목표입니다. 학문적 성취만큼이나 중요한 것은 연구를 지속할 수 있는 건강한 환경입니다. 이곳은 교수와 학생 사이의 수평적인 소통과 상호 존중을 바탕으로 한 연구 문화를 지향합니다. 학술적인 논의에 있어서는 지위와 상관없이 격의 없는 토의를 통해 의견을 나누며, 동료의 연구 과제를 자신의 일처럼 고민하고 돕는 분위기가 정착되어 있습니다. 이러한 유대감은 연구원들이 학업에 전념할 수 있는 든든한 버팀목이 되며, 긴밀한 협력을 통해 복잡한 지구과학적 난제들을 하나씩 풀어나가는 원동력이 되고 있습니다. 연구실의 활동 범위는 한반도를 넘어 전 지구적인 영역으로 확장됩니다. 남극의 화산 활동을 연구하며 마그마의 생성과 분출 역사를 재구성하는가 하면, 강원도 태백산 인근의 고대 광산 지역에서 유용한 광상이 형성되는 메커니즘을 분석하기도 합니다. 특히 특정 마그마가 어떻게 경제적 가치가 높은 광상을 형성하는지에 대한 연구는 자원 탐사 측면에서도 큰 의미를 가집니다. 친동성 원소의 분배 양상이나 마그마의 분화 과정을 정밀하게 분석함으로써, 자연이 빚어낸 암석 제조법의 비밀을 과학적인 언어로 풀어내고 있습니다. 현장 중심의 연구를 위해 연구진은 남극 기지부터 인도양 중앙해령의 심해저에 이르기까지 전 세계 곳곳에서 시료를 채취합니다. 직접 가기 어려운 심해저의 경우 심해 탐사선을 이용해 간접적으로 시료를 확보하며, 이렇게 얻은 귀중한 암석들은 첨단 분석 시설을 통해 정밀하게 검토됩니다. 국내외를 가리지 않는 광범위한 현장 조사와 세심한 지도는 연구원들이 세계적인 과학자로 성장할 수 있는 밑거름이 됩니다. 지구의 깊은 곳에서 온 메시지를 읽어내는 이들의 노력은 인류가 지구를 이해하는 지평을 넓히는 데 크게 기여하고 있습니다.

박정우

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지구환경과학

[연구뭐하지?] 안진호 교수 _서울대학교 '빙하고기후 연구실' | 남극 4000m 아래를 뚫는 이유

남극과 그린란드의 빙하는 지구의 과거 기후를 고스란히 간직한 타임캡슐과 같습니다. 빙하고기후연구실에서는 수천 미터 깊이의 빙하 코어를 시추하여 그 속에 갇힌 과거의 공기를 분석함으로써 당시의 대기 조성과 온도를 복원합니다. 산업혁명 이후 지구 온도는 약 1도 상승했으며, 이러한 변화가 자연적인 변동과 어떻게 다른지 이해하는 것은 미래 기후 변화를 예측하고 대응 정책을 수립하는 데 필수적인 기초 자료가 됩니다. 특히 UN 산하 IPCC 보고서 집필에 참여하며 과학적 근거를 바탕으로 인류의 미래를 위한 정책적 실천을 이끌어내고 있습니다. 빙하 시추를 통해 얻은 거대한 얼음 기둥인 빙하 코어는 단순한 얼음 덩어리가 아닙니다. 이 안에는 수만 년 전의 공기가 보존되어 있어, 당시의 대기 화학 조성과 온실가스 농도에 대한 정밀한 정보를 제공합니다. 이러한 데이터를 분석하면 과거 기후 시스템의 작동 원리를 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 현재 진행 중인 빙하의 융해 속도와 그에 따른 해수면 상승 문제를 깊이 있게 이해할 수 있습니다. 이는 해안 도시의 안전과 직결되는 매우 중요한 연구 분야라고 할 수 있습니다. 연구의 지평은 빙하를 넘어 시베리아와 알래스카의 영구 동토층으로까지 확장됩니다. 기온 상승으로 영구 동토층이 융해되며 그 속에 갇혀 있던 유기물이 이산화탄소와 메탄 같은 온실가스로 배출되고 있는데, 이를 정밀하게 측정하여 기후 변화의 가속화 정도를 파악합니다. 또한 탄소, 질소, 산소의 동위원소비를 분석함으로써 온실가스가 화석 연료에서 기인한 것인지, 혹은 해양이나 육상에서 발생한 것인지 그 기원을 추적하여 국가별 배출량 파악과 감축 전략 수립에 기여하고 있습니다. 서울대학교 빙하고기후연구실은 해양, 지질, 대기 등 지구환경과학의 전 분야를 아우르는 융합적인 연구 환경을 제공합니다. 소수 정예로 운영되는 연구실 특성상 교수님과 학생 간의 긴밀한 소통과 피드백이 활발하게 이루어지며, 구성원들 사이의 학구적인 유대감도 매우 끈끈합니다. 특히 지질학 등 인접 학문 배경을 가진 학생들도 선배들의 세심한 지도를 통해 낯선 연구 환경에 빠르게 적응할 수 있도록 돕는 따뜻한 분위기를 갖추고 있습니다. 기후 연구는 때로 남극과 같은 극한의 현장에서 이루어지기에 연구자에게는 대담한 도전 정신이 요구됩니다. 낯설고 위험한 환경에서도 침착하게 대처할 수 있는 용기와 더불어, 실험 결과가 뜻대로 나오지 않을 때의 스트레스를 견뎌낼 수 있는 인내심이 필요합니다. 무엇보다 자연 현상에 대한 깊은 호기심이 가장 중요한 자질이며, 이를 과학적으로 증명해내기 위한 물리, 화학, 수학, 생물학적 기초 지식을 갖추어야 합니다. 이러한 열정을 가진 연구자들이 모여 지구의 미래를 밝히는 소중한 연구를 이어가고 있습니다.

안진호

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[석학인터뷰] 이강근_ 주요 선진국들이 다들 남극에서 경쟁 중이에요

남극은 수백 번의 비행을 거친 이들에게도 마치 다른 행성에 온 듯한 경이로운 풍경을 선사합니다. 특히 장보고 기지에서 남극점까지 이어지는 K-루트 탐사는 우리 과학 기술의 최전선을 보여주는 상징적인 활동입니다. 연구진은 이 거대한 얼음 대륙을 가로지르며 인류가 안전하게 이동할 수 있는 통로를 확보하기 위해 고군분투합니다. 이는 단순히 길을 내는 것을 넘어, 미지의 영역을 과학의 영역으로 확장하고 지구의 비밀을 풀기 위한 기초 토대를 닦는 숭고한 작업이라 할 수 있습니다. 안전한 탐사 경로를 개척하기 위해서는 첨단 기술의 도움이 필수적입니다. 인공위성으로 지형을 파악하고, 헬리콥터에 장착된 특수 레이더를 활용해 눈 밑에 숨겨진 위험 요소인 크레바스를 정밀하게 탐색합니다. 육안으로는 도저히 식별할 수 없는 빙하의 틈새를 과학 장비로 찾아내어 우회하거나 극복하는 과정이 반복됩니다. 이러한 정밀 조사는 탐사대원들의 생명을 보호할 뿐만 아니라, 향후 지속적인 연구가 가능하도록 물자와 장비를 운송할 수 있는 튼튼한 보급로를 완성하는 핵심적인 단계입니다. 남극의 현장은 지구 온난화라는 냉혹한 현실을 가장 선명하게 마주할 수 있는 곳이기도 합니다. 바다로 흘러내려와 거대하게 부서져 나가는 빙산의 조각들은 기후 위기가 더 이상 먼 미래의 이야기가 아님을 온몸으로 증명합니다. 크레바스가 벌어지며 빙하가 떨어져 나가는 역동적인 변화는 지구의 생태계가 급격히 변하고 있다는 강력한 경고입니다. 남극에서 목격하는 이러한 현상들은 우리가 발을 딛고 있는 지구가 얼마나 취약한 상태에 놓여 있는지를 실감하게 하며, 환경 보호의 절실함을 다시금 일깨워 줍니다.

이강근

카오스재단석학인터뷰

지구환경과학

[강연] 지구의 낯선 미래 : 설국열차 vs 인터스텔라 (1) _ by국종성 | 2017 가을 카오스 강연 '미래과학' 7강 | 7강 ①

기후 변화는 흔히 아주 천천히 진행되는 현상으로 여겨지지만, 과학계에서는 지구가 어느 순간 급격하게 변할 수 있다는 '티핑 포인트' 개념에 주목하고 있습니다. 영화 '설국열차'나 '인터스텔라'에서 묘사된 낯선 지구의 모습은 단순한 상상력이 아니라, 우리가 마주할 수 있는 현실적인 미래일지도 모릅니다. 이러한 급격한 변화는 인류에게 거대한 위협이 될 수 있지만, 그 이면에는 흥미로운 과학적 원리들이 숨어 있습니다. 우리는 극한의 환경 변화 가능성을 충분히 이해하고 연구함으로써, 다가올 미래를 대비할 소중한 시간을 벌 수 있습니다. 최근 100여 년간의 기상 관측 기록을 살펴보면 지구의 온도는 꾸준히, 그리고 최근 들어서는 매우 급격하게 상승하고 있습니다. 특히 2016년은 관측 역사상 가장 뜨거웠던 해로 기록되었으며, 상위 기록 대부분이 21세기에 집중되어 있다는 사실은 온난화의 심각성을 여실히 보여줍니다. 엘니뇨와 같은 자연적인 기후 변동이 온난화 추세와 결합하면서 특정 시기에는 온도가 정체되는 것처럼 보이기도 하지만, 전체적인 흐름은 명확합니다. 산업혁명 이후 인간 활동에 의한 온실가스 배출은 이제 부인할 수 없는 기후 변화의 핵심 원인이 되었습니다. 지구 온난화의 가장 가시적인 증거는 전 세계 곳곳에서 빙하가 사라지고 있다는 점입니다. 과거 1900년대 초반과 현재의 사진을 비교해 보면, 거대한 빙하가 있던 자리가 호수로 변하거나 메마른 산등성이가 드러난 모습을 쉽게 발견할 수 있습니다. 이러한 빙하의 소멸은 단순히 경관의 변화에 그치지 않고 해수면 상승이라는 직접적인 위협으로 이어집니다. 지난 100년 동안 전 지구 평균 해수면은 약 20cm 상승했으며, 최근에는 그 속도가 더욱 빨라지고 있습니다. 이는 해안가 저지대 국가들에게는 생존이 걸린 기후 난민 문제로 직결되고 있습니다. 해수면 상승의 원인은 크게 두 가지로, 육지 빙하의 유입과 바닷물의 열팽창입니다. 지구 해양의 평균 깊이가 약 4,000m에 달하기 때문에, 해수 온도가 올라가 물이 아주 미세하게만 팽창해도 전체 해수면은 수십 미터 이상 상승할 수 있는 잠재력을 가집니다. 특히 남극과 그린란드의 거대한 육지 빙하가 모두 녹는다면 해수면은 최대 120m까지 높아질 수 있다는 계산이 나옵니다. 반면 북극의 해빙은 이미 바다에 떠 있는 상태라 녹더라도 수위에 직접적인 영향을 주지 않는데, 이는 기후 시스템의 복잡하고도 정교한 원리를 잘 보여주는 사례입니다. 온난화는 단순히 평균 기온을 높이는 것에 그치지 않고, 기후의 변동성을 키워 이상 기후의 빈도와 강도를 강화합니다. 지구가 진자 운동을 한다고 가정할 때, 평균 온도의 상승은 진자의 축이 이동하는 것이며 변동성의 확대는 진폭이 커지는 것과 같습니다. 이로 인해 과거에는 드물었던 극심한 폭염, 가뭄, 산불과 같은 극한 현상들이 이제는 일상적인 위협이 되고 있습니다. 인간 활동이 이러한 재난을 직접적으로 창조하는 것은 아니지만, 발생 가능성을 현저히 높이고 있다는 점에서 우리는 기후 변화에 대한 경각심을 늦추지 말아야 합니다.

국종성

카오스재단카오스강연

지구환경과학

[강연] 뜨거워지는 지구, 급증하는 기상이변, 왜? (1) _ 김백민 극지연구소 책임연구원 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 6강 | 6강 ①

과거 우리는 화석연료가 30년 내에 고갈될 것이라는 예측을 자주 접하며 자랐습니다. 하지만 기술의 비약적인 발전으로 시추 효율이 높아지면서 그 사용 기간은 계속 연장되었고, 이는 단순한 과학적 예측조차 얼마나 어려운지를 보여주는 사례가 되었습니다. 기후변화 문제는 화석연료 고갈보다 훨씬 더 복잡한 변수들이 얽혀 있어 예측이 더욱 까다롭습니다. 단순히 온도가 오르는 현상을 넘어, 지구 전체의 시스템이 어떻게 변화할지 정밀하게 분석하는 것은 현대 과학의 거대한 도전 과제입니다. 지구온난화라는 용어와 달리, 최근 겨울철에는 오히려 기록적인 한파와 폭설이 빈번하게 발생하고 있습니다. 2016년 북극은 관측 사상 가장 뜨거운 온도를 기록했지만, 같은 시기 제주도에는 2박 3일간 비행기가 결항될 정도의 이례적인 폭설이 내렸습니다. 미국 역시 영하 40도에 육박하는 체감 온도로 나이아가라 폭포가 얼어붙는 기현상을 겪었습니다. 이러한 역설적인 현상은 지구가 뜨거워지면서 발생하는 기상이변의 대표적인 사례로, 온난화가 단순히 따뜻해짐만을 의미하지 않음을 보여줍니다. 우리 머리 위 상공 10km에는 시속 300km에 달하는 강력한 바람인 제트기류가 1년 내내 흐르고 있습니다. 이 기류는 북극의 차가운 공기를 가두는 거대한 소용돌이 역할을 하며 지구의 기온 균형을 유지하는 핵심적인 장치입니다. 평상시 제트기류는 북극 주위를 띠처럼 빠르게 돌며 한기가 남쪽으로 내려오는 것을 막아주는 방벽 역할을 합니다. 하지만 기후변화로 인해 이 흐름의 강도가 변하게 되면, 우리가 사는 중위도 지역까지 북극의 강력한 한기가 직접적으로 쏟아져 내려오게 됩니다. 북극 해빙은 지난 수십 년간 급격히 감소해 왔으며, 특히 2000년대 이후로는 두꺼운 얼음이 사라지고 살얼음만 남는 등 그 속도가 더욱 빨라졌습니다. 얼음이 사라진 바다에서는 엄청난 양의 열과 수증기가 대기로 방출되는데, 이는 차가운 공기와 바닷물의 온도 차이 때문에 발생하는 현상입니다. 이 에너지는 대기층을 팽창시켜 제트기류를 약화시키고 뱀처럼 구불구불하게 요동치게 만듭니다. 결국 북극 온난화가 아이러니하게도 중위도 지역에 극심한 한파를 몰고 오는 근본적인 원인이 되는 것입니다. 지구의 날씨는 북극의 차가운 냉기와 적도의 따뜻한 열기가 충돌하며 만들어지는 역동적인 결과물입니다. 고기압과 저기압이라는 소용돌이는 남북의 에너지를 끊임없이 섞어주며 지구가 지나치게 뜨겁거나 차갑지 않게 조절하는 일종의 선물과 같은 역할을 합니다. 만약 이러한 순환이 없다면 극지방은 지금보다 훨씬 추워지고 적도는 생명이 살 수 없을 만큼 뜨거워졌을 것입니다. 기상이변은 이러한 지구의 자정작용이 한계에 부딪혔음을 알리는 경고이며, 우리는 이를 시스템 전체의 위기로 인식해야 합니다.

김백민

카오스재단카오스강연

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