탄소중립을 위한 기후변화 예측 연구

2050년까지 탄소중립 목표 설정

슈퍼컴퓨터로 기후변화 예측

[객원 에디터 6기 / 안현호 기자] 현재 탄소중립의 중요성과 탄소중립을 달성함으로써 기후 변화 영향에 대한 연구가 진행되고 있다. 탄소중립이란 인간의 활동으로 인해 배출되는 온실가스의 양과 다양한 흡수원에 의해 흡수되는 온실가스의 양이 같아져서 대기 중의 온실가스 농도가 더 이상 증가하지 않는 것을 뜻한다.

과학자들의 연구에 따르면 온실가스의 다량 배출로 지구의 온도가 산업화로 인하여 급상승 중이라고 한다. 특히, 산업화 이전인 1850~1900년 평균기온을 기준으로 현재 약 1.09℃가 올랐는데 최근 10년간 0.31℃가 올랐을 정도로 기온 상승 속도가 근래 들어 무척 가속화되고 있다.

IPCC(기후변화협의체)에서는 지구온난화를 잡을 수 있는 온도를 +1.5℃라고 말한다. 이 온도를 넘게 되면 빙하가 모두 녹고, 영구동토층이 녹아 메탄가스가 분출하는 등의 현상이 일어나 기후변화를 통제할 수 없게 된다고 한다.

우리나라를 포함하여 영국, 프랑스, 뉴질랜드, 덴마크, 스웨덴 등 50여 개국이 2050년까지 탄소중립을 달성한다는 목표를 세웠다. 온실가스 중 이산화탄소의 대기 체류 기간이 평균 100년이나 되기에 2050년까지 탄소중립을 달성해야 이론적으로 2100년에는 지구 평균기온 상승 폭을 1.5℃ 이내로 억제할 수 있다. 그러나 전 세계의 탈탄소화 노력에도 불구하고 아직 탄소중립 이후 기후변화가 어떠한 양상을 띨지에 대한 예측이 쉽지 않았다.

한편, KISTI(한국과학기술정보연구원)-POSTECH(포항공과대학교) 공동연구팀은 탄소중립 이후 발생하는 특정한 기후변화 패턴을 연구하기 위해 노력하고 있다. 이들은 심해에 축적된 열이 탄소중립 이후 다시 표층으로 방출되면서 특정한 기후변화 패턴을 만들어 낼 것이라는 가설을 세우고, 슈퍼컴퓨터를 이용해 지구 시스템 모델의 심해에 가상으로 열을 추가하는 시뮬레이션을 수행했다.

해양은 지구온난화로 인해 발생하는 열의 약 90% 이상을 흡수한다고 알려져 있다. 연구팀은 이렇게 심해에 축적된 열이 탄소중립 이후 다시 표층으로 방출되면서 탈탄소화에 의한 기후 회복을 방해한다는 것을 확인했다. 특히, 상대적으로 연직 안정도가 작은 해양에서 열이 효과적으로 방출돼 특정한 기후변화 패턴을 형성했다.

슈퍼컴퓨터의 시뮬레이션 결과, 탄소중립 이후 고위도 해양에서 열이 효과적으로 방출돼 고위도의 온도 상승이 두드러지게 나타났다. 또한, 슈퍼컴퓨터는 적도 태평양에서는 엘니뇨가 지속해 나타날 것으로 예측했다. 지구 자오면 순환의 시작점인 ITCZ(열대수렴대)가 남하하고, 한반도의 경우 여름철 강수가 유의미하게 증가하는 것으로 나타났다.

시뮬레이션은 대기, 해양, 지면, 해빙의 복잡한 과정과 각 요소 간의 상호작용을 수백 년 이상 풀어내야 한다. 고로 이런 시뮬레이션은 슈퍼컴퓨터 없이는 불가능하다. 

국종성 POSTECH 교수는 “슈퍼컴퓨터가 발전해 과거에는 쉽게 연구하지 못했던 과거 혹은 미래 기후변화 연구들을 수행할 수 있고, 이해할 수 있게 됐다”라고 언급했다. 또한, 오지훈 POSTECH 박사는 “이번 연구 결과는 인간이 배출한 온실가스가 깊은 바다를 통해 우리가 생각했던 것보다 훨씬 오랫동안 우리 인류에게 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다”라고 탄소중립의 중요성을 언급했다. 

해당 연구는 기후변화 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nature Climate Change(네이처 기후변화)’에 게재됐다.