대기 중 농도가 지난 20년 동안 급상승…대부분은 식량 증산 등 인간 활동으로 배출돼

지난 20년 동안 대기 중의 메탄 농도는 과거 어느 때보다 더 빨리 상승했다. 최근 발표된 ‘세계 메탄 수지(Global Methane Budget)’에 따르면 그 대부분은 식량 증산에서 비롯된다. 메탄은 이산화탄소에 비해 지구온난화 기여도는 다소 떨어지지만 기후에 아주 큰 영향력을 미치는 온실가스 중 하나다.

화석연료 연소로 발생하는 이산화탄소 배출은 지난 3년 동안 증가세를 멈췄지만 인간 활동에서 비롯되는 메탄 배출은 그 기간에 오히려 증가했다. 이런 추세가 지속되면 대기 중의 메탄 농도 상승이 이산화탄소 배출 감축 노력을 무력화시키는 위험한 기후 변수가 될 수 있다.

최근 발표된 논문 두 편에서 우리는 가장 포괄적인 데이터와 모델을 사용해 메탄 배출의 현황과 미래를 짚었다. 메탄의 주요한 자연적·인적 출처와 배출된 메탄이 축적되는 곳을 전부 파악했다.

메탄이 배출되는 출처는 다양하다. 대부분 땅에서 배출되며 대기 중에 축적된다. 우리는 온실가스 연구에서 두 가지 중요한 수치에 주목한다.

첫째는 인간의 활동으로 인해 배출되는 가스의 양이다.

둘째는 온실가스가 궁극적으로 축적되는 곳에서의 양이다. 여기서 중요한 수치는 대기 중 농도다. 전체 배출량에서 대기 중에서 파괴되거나 토양 세균이 흡수하는 양을 제외한 수치가 농도로 나타난다.물론 기후변화 대응과 억제에 관한 논의의 중심은 이산화탄소다. 온실가스에 의한 지구온난화의 80% 이상이 이산화탄소에서 비롯된다는 사실을 감안하면 거기에 초점을 맞추는 게 당연하다. 세계기상기구(WMO)에 따르면 대기 중의 이산화탄소 농도는 1750년께 산업혁명 이래 44% 상승해 현재 400ppm을 넘어 섰다.

이산화탄소의 대기 중 농도는 전체적으로 서서히 상승했다. 그에 비해 메탄 농도는 2000년대 초반까지는 비교적 점진적으로 상승하다 2007년부터는 10배나 빨리 올라갔다. 특히 2014~15년엔 더 빨리 상승했다. 놀랍게도 이런 상승은 산업혁명 초기보다 메탄 농도가 이미 150%나 높은 상태에서 발생한다(현재 메탄의 대기 중 농도는 1834ppm이다).

‘세계 메탄 수지’는 그 외 다른 이유에서도 중요하다. 이산화탄소만큼 널리 알려지진 않았지만 인간 활동의 영향을 훨씬 더 많이 받는다는 사실이다. 전체 메탄 배출의 약 60%는 인간 활동에서 비롯된다.

여기엔 석탄·석유·천연가스의 채굴과 사용 중에 배출되는 것 같은 화석연료 출처만이 아니라 가축이나 논, 매립지 같은 살아있는 출처도 포함된다. 그 외 습지, 영구동토, 흰개미, 지질학적 누출 등 메탄의 자연적 출처에 관해선 우리가 아직 모르는 점이 많다.

바이오매스(에너지원으로 이용되는 식물과 미생물 등의 생물체)와 생물연료의 연소는 인간 활동과 자연적인 발화 둘 다에서 비롯된다.

그렇다면 어떤 요인이 대기 중 메탄 농도의 급상승을 일으킬까?아직 원인이 정확히 밝혀지진 않았지만 메탄 배출 증가의 유력한 요인은 농업 부문(특히 벼농사와 가축 사육), 열대·북부 지방 습지, 미국의 프래킹(수압파쇄법을 이용한 셰일 가스와 석유 채굴) 등 화석연료의 채굴과 사용 등이다. 대기 중에서 파괴되는 메탄 양의 변화도 요인이 될 수 있다.

우리의 연구 결과는 몇 가지 일관된 추세를 보여준다.

첫째, 탄소동위원소 분석에 따르면 화석연료보다 생물 출처의 기여도가 더 크다(탄소동위원소는 서로 다른 출처에서 배출된 메탄의 탄소 원자 무게를 반영한다). 화석연료 사용에서 배출되는 메탄도 증가했지만 생물 출처보다 많지 않다.

둘째, 열대 지방이 대기 중 메탄 농도 상승의 주된 지리적 출처다. 열대 지방에선 농업용 토지가 널리 개발되며 습지가 많고, 또 생물 출처의 메탄 배출이 더 많이 늘었다는 것과 일치한다. 이 역시 화석연료가 메탄 배출의 주된 출처가 아니라는 점을 보여준다. 미국과 중국 같은 온대 지방에서 산업화로 화석 연료가 가장 많이 사용되면서 그곳에서 메탄 배출이 증가했지만 열대 지방과 생물 출처에서 증가한 메탄 배출량에는 못 미친다.

셋째, 첨단 글로벌 습지 모델을 검토해보면 연구 대상 기간에 습지의 메탄 배출이 크게 증가했다는 증거가 없다.

전체적인 증거에 따르면 가축 사육을 포함한 농업이 대기 중 메탄 농도의 급속한 상승에 가장 크게 기여했을 가능성이 크다[유엔 식량농업기구(FAO)가 발표한 메탄 배출 증가 수치와 일치한다]. 하지만 다른 출처의 역할을 완전히 배제할 수 있을 정도는 아니다.

놀랍게도 메탄 배출에 관해 우리가 아는 것과 실제 대기 중의 메탄 농도 사이에는 여전히 격차가 있다. 데이터와 모델로 추정한 메탄 배출량 전체를 합하면 실제 메탄 농도 상승 수준에 해당하는 배출량보다 더 많다. 메탄 배출에 관한 수치 집계와 보고에 개선점이 많다는 뜻이다.

또 우리는 습지의 메탄 배출, 영구동토의 해빙에 따르는 메탄 배출, 대기 중 메탄의 파괴에 관해선 충분히 알지 못한다.

화석연료와 산업화에서 비롯되는 세계 이산화탄소 배출이 3년 연속 증가세를 멈춘 시점에 메탄 배출의 증가 추세는 전혀 달갑지 않은 소식이다. 식량 생산은 증가하는 세계 인구의 수요에 부응하고 육류가 많이 포함된 식단을 원하는 증가하는 중산층을 위해 계속 늘어날 것이다.

그러나 수세기 동안 대기에 머무는 이산화탄소와 달리 메탄 분자의 수명은 약 10년에 불과하다. 따라서 우리에게 기회가 많다. 메탄은 그처럼 수명이 짧기 때문에 지금 당장 메탄 배출을 줄이면 대기 중 농도에 신속히 영향을 미쳐 지구온난화도 그만큼 빨리 억제할 수 있다.

지금도 좀 더 기후친화적으로 식량을 생산하려는 세계적인 노력으로 개선 여지가 있고 많은 성공을 거둔다. 그러나 산업화 이전 대비 지구 평균기온 상승을 2℃ 아래로 억제한다는 파리 기후변화협약의 목표를 이행하려면 그 정도로는 충분치 않다. 지구의 지속가능한 미래를 위해선 메탄 배출 감축에 초점을 맞춰야 한다.

- 펩 캐나델, 벤 풀터, 마리엘 사우누아, 폴 크러멜, 필립 부스케, 롭 잭슨



[ 필자 캐나델은 호주연방과학원(CSIRO) 글로벌 탄소 프로젝트 대표, 풀터는 미국 항공우주국(NASA) 연구원, 사우누아는 프랑스 베르사유생캉탱대학 연구원, 크러멜은 CSIRO 연구팀장, 부스케는 베르사유생캉탱대학 교수, 잭슨은 미국 스탠퍼드대학 교수다. 이 기사는 온라인 매체 컨버세이션에 먼저 실렸다.]

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