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[인터뷰] 손석우_날씨는 기분 기후는 성품 ㅣ 지금 오존층은 더 이상 파괴되고 있지 않다?

날씨와 기후의 차이는 흔히 기분과 성품에 비유되곤 합니다. 내일의 기분을 맞히기는 매우 어렵지만, 한 사람의 성품을 깊이 이해하면 그의 장기적인 행동 양식을 어느 정도 예측할 수 있는 것과 같은 이치입니다. 최근에는 인공지능과 슈퍼컴퓨터 기술의 비약적인 발전 덕분에 기후 예측의 정확도가 점진적으로 향상되고 있습니다. 특히 천리안 위성 데이터 해석이나 예보 데이터 보정에 인공지능 기술이 적극적으로 활용되면서, 과거에는 놓쳤던 미세한 기상 변화까지 포착하여 미래 기후를 더욱 정밀하게 내다볼 수 있게 되었습니다. 지구 온난화로 인한 해수면 온도 상승은 태풍의 발생과 강도에 결정적인 영향을 미칩니다. 따뜻해진 바다는 태풍에 더 많은 수증기를 공급하여 그 위력을 강화하며, 제트기류의 북상으로 인해 태풍이 과거보다 더 높은 위도까지 진입할 수 있는 환경을 조성합니다. 이는 단순히 태풍의 물리적 위력이 강해지는 것을 넘어, 실제로 인간 사회에 막대한 피해를 주는 상륙 태풍의 수가 늘어날 수 있음을 의미합니다. 따라서 기후 변화에 따른 태풍의 경로 변화와 그로 인한 잠재적 피해 규모에 대한 정량적인 연구가 그 어느 때보다 절실한 시점입니다. 기후 위기의 본질은 단순히 평균 기온이 서서히 오르는 것이 아니라, 기후 변동성이 극심해지는 데 있습니다. 기록적인 폭우가 쏟아졌던 해 바로 다음에 장마라고 부르기 민망할 정도의 가뭄이 찾아오는 식의 양극단적인 기상 이변이 빈번해지는 것이 특징입니다. 이러한 변동성은 산불 발생 조건에도 큰 영향을 미치는데, 폭염과 가뭄이 겹치며 바짝 마른 지표면은 작은 불씨만으로도 대형 화재로 이어지기 쉽습니다. 결국 홍수와 가뭄, 폭염과 산불이라는 서로 상반된 재해들이 기후 변화라는 하나의 뿌리에서 비롯되어 우리 일상을 위협하고 있습니다. 국제 사회는 몬트리올 의정서를 통해 오존층 파괴 문제를 성공적으로 해결해 온 경험이 있습니다. 이제는 파리 기후 협정을 통해 지구 온난화를 억제하기 위한 새로운 도전에 직면해 있습니다. 산업화 이전 대비 기온 상승 폭을 1.5도 이내로 제한하려는 이 협정은 각국의 탄소 중립 선언과 구체적인 이행 계획을 포함하고 있습니다. 특히 저개발 국가에 대한 경제적 보상 방안까지 마련되어 있어 과거 교토 의정서보다 훨씬 진일보한 체계를 갖추었습니다. 이러한 국제적 약속이 실질적인 성과로 이어지기 위해서는 전 지구적인 감시와 협력이 필수적입니다. 대한민국이 진정한 기후 선진국으로 거듭나기 위해서는 독자적인 탄소 감시 시스템과 기후 모델 확보가 시급합니다. 현재는 해외 모델을 수정하여 사용하는 경향이 크지만, IT 강국이라는 이름에 걸맞게 우리만의 기술로 탄소 배출을 정밀하게 관측하고 예측할 수 있는 시스템을 구축해야 합니다. 기후 변화를 단순한 현상이 아닌 '기후 위기'라는 실존적 위협으로 인식하는 패러다임의 전환도 필요합니다. 정확한 과학적 정보를 바탕으로 개인이 문제를 이해하고 공동체가 함께 대응해 나갈 때, 비로소 지속 가능한 미래를 위한 실질적인 변화를 이끌어낼 수 있을 것입니다.

손석우

카오스재단서울대자연과학공개강연

지구환경과학

[연구뭐하지] 홍태경 교수_연세대학교 '지진학및지구물리학연구실' | 서울 한복판에 600m 구멍을 뚫고 있는 이유! 지진으로 이런 것까지..?

연세대학교 지진학 및 지구물리학 연구실은 스스로를 '고독한 승부사들의 집합소'라 정의합니다. 눈에 보이지 않는 지구 내부의 현상을 과학적 근거로 증명하고 사람들을 설득하는 과정이 외롭고 치열하기 때문입니다. 이곳의 연구는 단순히 지진을 관측하는 데 그치지 않고, 지진계를 활용해 경제 활동을 분석하거나 태풍을 감지하는 등 그 경계를 끊임없이 확장하고 있습니다. 지진계 하나로 세상의 모든 진동을 읽어내려는 이들의 시도는 현대 과학의 새로운 가능성을 열어주고 있습니다. 최근 연구실은 머신러닝 기술을 도입하여 미소 지진을 정밀하게 탐지하는 데 주력하고 있습니다. 지진파에서 P파와 S파를 구분해내고 이를 통해 지진의 발생 위치와 규모를 정확히 파악하는 과정입니다. 특히 인구 밀집도가 높은 서울 지역을 대상으로 강한 지진이 발생했을 때의 피해 규모와 지반 운동을 예측하는 연구도 병행하고 있습니다. 이는 대도시의 안전을 확보하고 잠재적인 지진 재해에 대비하기 위한 필수적인 기초 자료가 됩니다. 도심 지역은 자동차와 지하철 등 인간 활동으로 인한 소음이 심해 미소 지진을 관측하기가 매우 어렵습니다. 이를 극복하기 위해 연구실은 연세대학교 부지 지하 300m와 600m 깊이에 시추공 지진계를 설치하는 대규모 공사를 진행 중입니다. 지표면의 잡음이 최소화되는 깊은 땅속에 관측소를 구축함으로써 수도권의 지진 활동을 더욱 정밀하게 감시할 수 있게 됩니다. 이러한 심부 관측 사례는 세계적으로도 드물어 학계의 큰 관심을 받고 있습니다. 지진학의 영역은 지각 변동을 넘어 기상 현상과 외계 행성 탐사까지 뻗어 나갑니다. 태풍이 이동하며 발생하는 지진 잡음을 분석하면 태풍의 강도와 경로를 추적할 수 있으며, 남극의 빙하가 녹으며 발생하는 진동을 통해 기후 변화를 연구하기도 합니다. 나아가 화성에 설치된 지진계 자료를 분석하여 그곳의 바람이나 폭풍 같은 환경 정보를 얻는 것도 가능합니다. 지진파라는 도구는 지구를 넘어 우주의 신비를 풀어나가는 강력한 열쇠가 되고 있습니다. 지진학은 제2차 세계대전 당시 잠수함 탐지 기술에서 시작되어 핵실험 감시와 자원 탐사를 거치며 비약적으로 발전해 왔습니다. 수학과 물리를 기반으로 지구의 물리적 거동을 해석하는 이 학문은 이제 인간의 안전과 편의를 위한 실용적인 학문으로 거듭나고 있습니다. 연구실은 지진학의 지평을 넓히는 것을 소명으로 삼고, 미래의 연구자들이 이 넓은 무대에서 마음껏 역량을 발휘하기를 기대합니다. 보이지 않는 진동 속에서 진실을 찾는 여정은 계속될 것입니다.

홍태경

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[그림으로 보는 과학뉴스] '곧추선' 태풍들 또 올 수 있어... 기후변화의 또다른 위협 요인

최근 한반도를 관통한 태풍들의 경로는 과거와 달리 직선 형태를 띠며 큰 우려를 낳았습니다. 태풍은 단순히 우리를 괴롭히기 위해 발생하는 자연재해가 아니라, 지구의 에너지 균형을 맞추기 위한 거대한 대기 현상입니다. 태양 복사 에너지가 집중되는 적도 지역의 과잉된 열에너지를 에너지가 부족한 극지방으로 전달하는 역할을 수행하는 것입니다. 이러한 에너지 불균형 해소 과정이 없다면 지구의 기온 차이는 지금보다 훨씬 극심해졌을 것이며, 태풍은 지구가 스스로를 치유하는 일종의 순환 시스템이라고 볼 수 있습니다. 태풍이 발생하기 위해서는 먼저 섭씨 26도 이상의 따뜻한 해수면 온도가 유지되어야 합니다. 따뜻한 바다에서 증발한 수증기가 상승 기류를 타고 올라가면, 높은 고도에서 차갑게 식으며 응결하게 됩니다. 이 과정에서 수증기가 물방울로 변하며 주변으로 '잠열'이라는 에너지를 방출하는데, 이 열이 다시 주변 공기를 데워 상승 기류를 더욱 강화합니다. 이러한 순환이 반복되면서 거대한 적란운이 형성되고, 하층에서 공기가 강하게 몰려들며 우리가 아는 강력한 태풍의 형태를 갖추게 되는 것입니다. 태풍의 특징인 강력한 회전력은 지구 자전에 의한 전향력으로부터 비롯됩니다. 북반구에서 물체를 멀리 던지면 지구 자전의 영향으로 경로가 오른쪽으로 휘게 되는데, 이를 전향력이라고 부릅니다. 흥미로운 점은 이 힘이 적도 부근에서는 발생하지 않는다는 사실입니다. 따라서 태풍은 회전력을 얻을 수 있는 위도 5도 이상의 지역에서만 탄생할 수 있습니다. 따뜻한 바다의 열기와 지구의 회전력이 만나 비로소 성숙한 태풍의 모습이 완성되며, 이는 자연이 만들어내는 가장 역동적인 조화 중 하나입니다. 지구 온난화는 태풍의 양상을 더욱 위협적으로 변화시키고 있습니다. 전 지구적인 기온 상승은 필연적으로 해수면 온도의 상승을 동반하며, 이는 태풍이 발달할 수 있는 최적의 조건을 더 넓은 해역에 제공합니다. 최근 연구에 따르면 전체적인 태풍 발생 빈도에 대해서는 학계의 의견이 갈리지만, 한반도 인근에 영향을 주는 국지적인 태풍의 빈도는 증가하는 추세를 보이고 있습니다. 특히 해수면 온도가 높아짐에 따라 태풍이 머금는 에너지가 커져 그 강도가 더욱 세지고 있다는 점이 기후 위기의 심각성을 보여줍니다. 우리나라는 오랜 시간 태풍을 겪으며 제주도를 중심으로 상당히 수준 높은 재난 대비 시스템을 구축해 왔습니다. 하지만 기술적인 대비만으로는 한계가 있기에, 보다 근본적인 원인인 기후변화에 대한 성찰이 필요합니다. 일상에서의 작은 행동들이 먼 바다의 온도를 높이고 결국 강력한 태풍으로 돌아온다는 사실을 인지해야 합니다. 태풍의 위협으로부터 안전한 미래를 만들기 위해서는 체계적인 재난 대비 시스템 확충과 더불어 탄소 배출 저감을 위한 전 지구적인 노력이 반드시 병행되어야 할 것입니다.

국립과천과학관

지구환경과학

[과학관갤러리] 태풍과 토네이도 2편

태풍과 토네이도는 발생하는 장소부터 뚜렷한 차이를 보입니다. 토네이도는 주로 중위도 지역의 넓은 평야 지대에서 형성되는데, 대표적으로 미국의 중부 평원 지역이 꼽힙니다. 반면 태풍은 광활한 열대 해역에서 그 여정을 시작합니다. 하지만 모든 열대 해역에서 태풍이 만들어지는 것은 아닙니다. 적도를 중심으로 남북위 5도 이상 떨어진 곳이어야 하며, 해수면 온도가 26.5도 이상이라는 까다로운 조건을 충족해야만 비로소 거대한 태풍의 씨앗이 뿌려질 수 있습니다. 우리가 흔히 부르는 태풍은 발생 지역에 따라 그 이름이 달라지는 흥미로운 특성을 가지고 있습니다. 이들은 모두 열대 저기압이라는 하나의 기상 현상에 뿌리를 두고 있지만, 서태평양에서 발생해 아시아 지역에 영향을 주면 태풍이라 부릅니다. 같은 현상이 동태평양이나 대서양에서 나타나면 허리케인이 되고, 인도양이나 남태평양에서 발생하면 사이클론이라는 이름을 얻게 됩니다. 결국 이름은 다르지만, 뜨거운 열대 해역의 에너지를 머금고 발달한 강력한 저기압 시스템이라는 본질은 동일하다고 볼 수 있습니다. 기상 예보에서 자주 접하는 저기압은 대개 흐리고 비가 오는 날씨를 동반합니다. 태풍 역시 이러한 저기압의 일종으로, 열대의 뜨거운 열기가 해상의 수증기와 만나 강력하게 발달한 형태입니다. 특히 서태평양의 따뜻한 해역은 태풍이 성장하기에 최적의 조건을 제공하며, 이렇게 만들어진 태풍은 매년 여름과 가을 사이 우리나라를 포함한 아시아 국가들에 막대한 영향을 미칩니다. 지역마다 부르는 명칭은 다양할지라도, 자연이 만들어내는 거대한 에너지의 흐름을 이해하는 것은 기상 현상을 파악하는 핵심입니다. 미국의 '토네이도 앨리'처럼 매년 수백 건의 토네이도가 발생하는 지역과 달리, 우리나라는 지형적 특성상 토네이도를 목격하기가 쉽지 않습니다. 하지만 우리나라에도 이와 유사한 현상이 존재하는데, 바로 '용오름'입니다. 용이 하늘로 승천하는 모습과 닮았다고 해서 붙여진 이 이름은 발생 장소에 따라 육지 용오름과 바다 용오름으로 나뉩니다. 육지 용오름이 우리가 흔히 아는 토네이도와 같은 현상이지만, 우리나라는 산이 많은 지형적 특성 때문에 육지보다는 주로 먼바다에서 용오름이 관찰되곤 합니다. 자연 상태의 토네이도나 용오름을 직접 관찰하는 것은 매우 위험하고 어려운 일입니다. 그러나 과학적 원리를 이용하면 안전한 환경에서 이 신비로운 현상을 간접적으로 체험해 볼 수 있습니다. 인위적인 공기의 흐름을 조절하여 소규모의 소용돌이를 만들어내는 장치를 통해, 토네이도가 어떻게 형성되고 회전하는지 그 구조를 눈앞에서 생생하게 확인할 수 있습니다. 이러한 체험은 교과서 속의 지식을 넘어 자연의 역동적인 에너지를 직접 느끼고 과학에 대한 호기심을 키우는 소중한 기회가 될 것입니다.

국립과천과학관과학관 갤러리

지구환경과학

[과학관갤러리] 태풍과 토네이도 1편

태풍과 토네이도는 대기 중에서 발생하는 강력한 소용돌이 기상 현상이라는 공통점이 있지만, 발생 원리와 규모 면에서 뚜렷한 차이를 보입니다. 많은 이들이 두 현상을 혼동하곤 하지만, 사실 이들은 서로 다른 환경에서 형성되며 각기 다른 특성을 지니고 있습니다. 태풍은 주로 열대 해상에서 에너지를 얻어 거대한 규모로 발달하는 반면, 토네이도는 육지 위에서 국지적으로 발생하는 강력한 공기 기둥이라는 점이 가장 큰 차별점이라 할 수 있습니다. 두 현상의 가장 눈에 띄는 차이는 바로 크기입니다. 태풍은 그 지름이 수백 킬로미터에 달해 국제우주정거장에서 내려다보아도 선명하게 보일 만큼 거대한 규모를 자랑합니다. 반면 토네이도는 지름이 보통 1킬로미터 이내로, 우주에서는 관측하기 어려울 정도로 작습니다. 이를 비유하자면 태풍은 한반도 전체를 덮을 정도의 크기인 데 반해, 토네이도는 롯데월드타워와 같은 초고층 빌딩 정도의 규모라고 볼 수 있습니다. 이처럼 규모 면에서는 태풍이 압도적인 우위를 점하고 있습니다. 바람의 세기를 결정하는 풍속 기준을 살펴보면 두 현상의 위력을 더 자세히 알 수 있습니다. 태풍의 경우 2020년에 '초강력'이라는 최고 등급이 신설되었는데, 이는 초속 54미터 이상의 바람을 의미합니다. 1초에 54미터를 이동하는 이 바람은 인간이 견디기 힘든 엄청난 위력을 발휘합니다. 최근 기후 변화로 인해 과거보다 더욱 강력한 태풍이 빈번하게 발생함에 따라, 기상청에서는 이러한 변화를 반영하여 등급 체계를 더욱 세분화하여 관리하고 있습니다. 토네이도는 후지타 규모를 사용하여 등급을 나누며, 가장 높은 단계인 EF5 등급은 초속 90미터 이상의 풍속을 기록하기도 합니다. 수치상으로만 보면 토네이도가 태풍보다 훨씬 빠른 바람을 동반하는 것처럼 보이지만, 이러한 최고 등급의 토네이도는 1년에 한 번 발생할까 말까 할 정도로 매우 드뭅니다. 따라서 단순히 풍속만으로 어느 쪽이 더 강력하다고 단정 짓기는 어려우며, 발생 빈도와 지속 시간 등 다양한 요소를 종합적으로 고려하여 그 위험성을 판단해야 합니다. 마지막으로 에너지 강도 측면에서 비교해 보면 태풍의 위력은 상상을 초월합니다. 일반적인 태풍 하나가 보유한 에너지는 과거 히로시마에 투하되었던 원자폭탄의 약 만 배에 달하는 것으로 알려져 있습니다. 역대급 토네이도가 원자폭탄의 수십 배 정도의 에너지를 가지는 것과 비교하면, 전체적인 에너지 총량에서는 태풍이 토네이도를 압도합니다. 이처럼 두 현상은 각기 다른 방식으로 자연의 경외심을 불러일으키며, 우리는 이러한 기상 현상에 대한 정확한 이해를 바탕으로 대비해야 합니다.

국립과천과학관과학관 갤러리

지구환경과학

[강연] 뜨거워지는 지구, 급증하는 기상이변, 왜? (3) _ 김백민 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 6강 | 6강 ③

기후 모델링은 지구 온난화의 복잡한 증폭 현상을 컴퓨터 언어로 구현하여 미래의 기온 변화를 예측하는 핵심적인 도구입니다. 국제 협의체인 IPCC는 우리가 이산화탄소 배출을 얼마나 억제하느냐에 따라 상이한 시나리오를 제시하고 있습니다. 적극적인 감축 노력이 동반된다면 파리 기후 협정의 목표인 1.5도에서 2도 이내의 상승을 기대할 수 있지만, 현재의 배출 추세를 유지할 경우 기온은 8도 이상 치솟는 암울한 미래를 맞이할 수 있습니다. 이러한 시뮬레이션 결과는 인류의 선택과 지구 시스템의 반응이 결합되어 결정되는 불확실한 미래를 경고하고 있습니다. 현재 과학 기술로 예측하는 2100년의 기온 상승 폭은 1.5도에서 4.5도 사이로 상당히 넓은 범위를 보입니다. 이러한 불확실성은 지구 시스템의 복잡한 상호작용을 완벽히 이해하기 어렵기 때문인데, 특히 영구 동토층의 해빙과 같은 급격한 변화가 모델에 충분히 반영되지 않은 점이 큽니다. 북극의 얼어붙은 땅이 녹기 시작하면 그 속에 잠들어 있던 미생물들이 활동하며 이산화탄소보다 20배나 강력한 온실가스인 메테인을 대량으로 방출하게 됩니다. 이러한 연쇄 반응은 우리가 예측한 것보다 훨씬 빠르고 강력하게 지구의 온도를 끌어올릴 위험성을 내포하고 있습니다. 지구 온난화의 가장 치명적인 결과 중 하나는 해수면 상승입니다. 과거에는 바닷물의 열팽창이 주요 원인이었으나, 이제는 남극과 그린란드의 거대한 빙하가 녹아내리는 현상이 결정적인 변수로 떠오르고 있습니다. 특히 육지 위에 있던 빙하가 바다로 유입되면 해수면은 급격히 상승하게 되는데, 최근 연구에 따르면 2100년까지 해수면이 2미터 이상 높아질 수 있다는 경고도 나오고 있습니다. 바다 위에 떠 있는 빙붕이 붕괴하면 육지 빙하의 유출 속도가 가속화되는 악순환이 반복되며, 이는 전 지구적인 해안 지형의 변화와 생태계 위기를 초래하는 직접적인 원인이 됩니다. 해수면 상승은 전 세계 모든 지역에서 동일하게 나타나지 않으며, 해류와 지형의 영향에 따라 지역별로 큰 차이를 보입니다. 우리나라는 쿠로시오 해류의 영향으로 해수면 상승 속도가 비교적 빠른 편이며, 이는 태풍의 위력을 강화하는 에너지원으로 작용하여 해안가 도시에 심각한 침수 피해를 입히고 있습니다. 실제로 부산 마린시티에서 발생한 해일 피해는 기후 변화가 더 이상 먼 미래의 이야기가 아님을 시사합니다. 해발 고도가 낮은 투발루와 같은 섬나라들은 이미 국가의 존립 자체를 위협받고 있으며, 이러한 위기는 머지않아 우리 모두의 현실로 다가올 수 있습니다. 기후 변화는 단순히 과학적인 데이터를 넘어 우리 미래 세대의 생존권과 직결된 문제입니다. 최근 미국의 어린아이들이 기후 변화로부터 건강한 지구에서 살 권리를 지키기 위해 주 정부를 상대로 소송을 제기하여 승소한 사례는 시사하는 바가 큽니다. 인류가 자연을 완벽하게 이해하고 예측하는 것은 불가능에 가까울지 모르지만, 불확실성을 핑계로 대응을 늦추기에는 우리에게 남은 시간이 그리 많지 않습니다. 미래 세대에게 안전한 터전을 물려주기 위해서는 과학적 연구를 통한 불확실성 감소와 더불어, 온실가스 감축을 위한 범지구적인 실천과 책임 있는 자세가 절실히 요구됩니다.

김백민

카오스재단카오스강연

지구환경과학