블루카본?

Green house effect (온실효과), Greenhouse gas (온실가스)를 들어본 사람은 있어도 Climate change (기후변화)를 들어본 적 없는 사람이 있다. 혹은 그 반대도. Blue Carbon (블루카본)은 그 보다 더 젊고 생소한 단어. 환경에 관심이 있는 사람이라면 해양탄소흡수원에 대한 어렴풋한 개념과 함께 최근 수 년 사이 이슈가 되고 있는 용어로 기억할 것이다. 나라고 뭐 특별한 것 있겠나. 그나마 여기저기 강의하려 좀 더 관심을 가진 이력으로 그 어렴풋 함을 조금 건드려 보려 한다.

Blue Carbon. 해양탄소흡수원.

온실가스, 대표적으로 이산화탄소 (CO2)에 의해 지구대기에 Trapping 되는 열에너지의 증가로 야기된 기후 변화 (Climate Change)를 완화하기 위해 대기 중의 탄소를 어딘가 장시간 저장해 두어야 하는데 해양에서 이 역할을 할 수 있는 생물 또는 생물 개체군을 블루카본( Blue Carbon)이라 한다.

Green Carbon (그린카본), Black Carbon (블랙카본)

Blue Carbon을 이야기 할 때 거의 항상 함께 등장하는 용어. 블루카본이 해양탄소흡수원 이라면 Green carbon은 육상의 탄소흡수원이 되는 생물. 삼림 또는 밀림과 같이 탄소를 흡수하여 수천년 단위로 저장할 수 있는 목본(나무)을 뜻한다. Black Carbon은 화석 상태의 탄소원. 즉 과거에 생물이었고 현재 탄소 덩어리가 되어 지각에 묻혀 수만~ 수천만년 단위의-혹은 수억년 일수도- 저장 효과를 가지는 화석 연료를 지칭 한다.

인류가 발전하는 과정에 삼림을 파괴하고 농경화, 도시화 하면서 지구상에 인류의 개체수와 근거지를 확보하였다. 산업화 과정에 동물에 의한 노동력을 기계에 의한 일 에너지로 대체하기 위하여 엔진을 발명하고 화석연료를 사용하여 인간이나 가축의 노동력으로는 상상 할 수 없는 에너지를 얻으면서 대량생산, Global 유통, 대량소비의 시대가 열린다. 그렇게 역사가 흐르고 그린카본은 인류의 성장과 함께 공간적 저장소가 줄어들면서 감소하게 되고 블랙카본은 산업화 과정에 소비되면서 온실가스의 주범이 된다.

당연히 Green Carbon, Black Carbon 이란 용어의 역사가 Blue Carbon 보다 오래된 것이리라 여길 수 있다. 그러나 여기에는 반전이. Blue Carbon 이란 용어는 우리 기억 속에 그리 오래되지 않았거나 생소하다. 당연하다. 그 개념과 용어가 2010년대에 발전한 것. 그렇다면 Green Carbon, Black Carbon 은 들어보았을까? 개념상으론 Blue Carbon 보다 오래전부터 정의 하고 있었을 수도 있겠지만 솔직히 Blue Carbon을 듣기 전엔 들어 보지 못했을 것이다. 두 용어 역시 Blue Carbon 이란 개념을 설명하는 과정에 함께 등장한 용어이니까.

Blue Carbon이 무엇이 중허길래....

    해양의 탄소흡수원은 왜 이제와서 이리 관심을 받을까? 용어를 새로 만들고 어떤 생물이 블루카본 인지 밝히겠다고 최근 20년도 지나지 않은 시간 동안 과학자와 정책 입안자들이 참 많이도 연구 했다. 

'최후의 보루 '라고 생각한 것이 아닐까? 내 의견이다.

Black Carbon으로 지칭되는 화석연료가 기후변화의 주범이라는 개념은 이미 상식이 되었다. 그래서 친환경 에너지, 탄소를 배출하지 않는 대체 에너지를 찾아 태양광, 풍력, 지열, 조력 .... 하여간 태우지 않고 이용 할 수 있는 모든 가능성을 연구하였고 실제 효과도 보고 있다. 일부 선진국은 친환경 대체 에너지의 비율이 전체 소비 에너지의 절반이 넘었다는 보고-물론 지역적인 사례-도 있다.  인류는 기후변화에 대응하기 위해 화석연료를 줄이는 방향으로 발전 할 것이다.

아마존은 지구의 허파, 열대우림을 살리자. 숲을 조성하고 보전하는 것이 우리의 살 길이라고 환경운동가들이 목터져라 부르짓는다. 그러나 주변의 그린벨트는 해제되고 산은 깎여나가고 신축 아파트가 들어선다. 그렇다고 인구가 감소하는 시골마을이 형질 변경되어 임야로 돌아 갔다는 말은 들어본 적이 없다. 지금은 보전의 개념이 도입되어 개발의 당위성을 증명해야 한다. 환경 평가를 하고 사업의 중요성을 인정 받아야 하지만 그로 인해 불필요한 삼림 훼손을 줄일 수 있을지는 몰라도 결과적으로 숲을 파괴하는 개발을 전면적으로 막을 수도 되돌릴 수도 없다. 비가역적 개발행위. 인류의 특징 아닐까?

탄소를 생산하는 Black Carbon의 소비를 줄이고 탄소를 흡수하는 Green Carbon의 훼손을 최대한 억제 하여도 속도의 문제 일 뿐 인류는 결국 탄소를 계속 생산하는 꼴이다. 육상에서는. 대기중의 온실가스 이산화탄소를 육상에서 줄이는 게 불가능하다면 바다에서는 가능한가? 가능하다는, 그리고 효과적일 것이라는 생각이 블루카본의 개념을 탄생시켰다.

대책이 없다고 이유없이 바다로 눈을 돌리나?

바다는 지구 면적의 7할 정도로 대기와 접하는 표면적이 어쩌면 육상과 비슷하지 않을까 싶다. 7할 이라면서 당연히 더 넓은 것 아니냘 수 있지만 육상은 표고차가 있고 해수면보다 물리적으로 복잡한 프렉탈이라 함부로 확신할 수는 없다. 그러나 그 절대적 면적과 wave energy에 의해 대기와 섞이는 것을 고려하면 결코 육상에 뒤지지 않을 것이다.

    해수는 탄산을 기반으로 하는 완충용액 이다. 완충용액 (Buffer) 이라는 용어가 처음 등장한 것이 중학교인지 고등학교인지는 기억엔 없지만 왠만하면 들어는 봤을 용어. 약산과 그 짝염기가 가중되는 산, 염기성 물질에 따라 그 농도를 변화하며 용액 전체의 산도 (pH)가 급격히 변하는 것을 방어하는 기작. 해수에는 녹아든 CO2 (이산화 탄소)가 수화(+H2O)되어 H2CO3 (탄산)을 형성하는 데 탄산은 해수에서 HCO3- 또는 수소이온(H+) 하나를 더 잃고 CO32-(2가 탄산염)상태로 해리되어 존재한다.

H2O (물)은 극성 분자. O (산소원자)에 두개의 H (수소원자)가 공유 결합으로 결합된 분자. O 에서 결합에 관여하지 않은 4개의 최외곽전자가 공유결합 영역의 전자궤도보다 넓은 영역에 장을 형성하니 부분적인 극성을 띄는 신기한 분자이다. 길게 설명하려면 주제를 이탈할테다. 무슨 결합이니 하는 이야기는 사실 몰라도 된다. 물이 극성 분자이고 극성 분자는 극성 분자끼리 잘 섞인다는 점만 기억하면 된다.

대기의 성분을 우점한 기체부터 표시하면 N2(질소), O2(산소), Ar (아르곤), CO2(이산화탄소)... 순서일테다. 상위 Rank된 기체 종 모두 비극성 분자로 물과는 그닥 섞이지 않는 부류. 미량의 기체만이 녹아들 뿐. 그런데 CO2는 독특하다. 탄산염의 완충용액 이란 앞문단의 내용을 상기해보라. 최초에는 미량의 CO2가 녹아 들었을 테지만 이산화탄소 기체는 수화되어 탄산이란 이온결합물질로 변신하여 해수에 다시 녹아든다. 용해되어 농도가 낮아졌으니 대기 중의 CO2 분압 만큼 또 CO2가 해수로 녹아들테지. 그렇게 해수는 이미 엄청난 양의 온실가스를 머금고 있는 것. 

바닷물이 아무리 많아도 탄산염 이온으로 아무리 치환되어도 결국 평형을 이루고 포화되는 시점은 도달할 것이다. 탄산염과 CO2가 해양에서 소비되지 않는다면. 해양에는 수많은 식물플랑크톤이 광합성을 한다. 광합성을 하는 생산자로는 해조류와 잘피, 연안에 있는 각종 염수에 발을 담그고 서식하는 식물도 있을 것이다. 이들은 태양에너지를 이용해 에너지 준위가 낮은 CO2를 흡수해서 고에너지 분자인 탄수화물을 생산한다. CO2 또는 탄산염은 이 과정에서 소비된다.

또 다른 해양생물은 개체의 보호를 위해 shell (껍질)을 형성한다. 껍질의 성상은 다양하지만 그 중 대표 물질은 CaCO3 (탄산칼슘), 탄산을 소비하게 되는 것. 온실가스가 해양에 대량으로 녹아들고 해양생물에 의해 끝없이 소비되고 산호섬이나 백악기에 형성된 white cliff 같은 거대한 퇴적층을 이루고 저장된다면 해양은 육상에서 볼 수 없는 탄소 증가를 방어하는 것을 넘어 탄소 저감이 가능한 system이 존재하지 않을까? 여기서 출발한 것이 Blue Carbon 이란 개념이다.