[이재학의 해양 이야기] 조개 껍질까지 녹아내린다… 해양 산성화, ‘안전한 지구’ 위협

중국 4대 기서 가운데 하나인 서유기의 초반부에 바다가 중요한 무대로 등장한다. 손오공이 동해 용궁에 들어가 여의봉을 얻고, 사해 용왕들에게 투구·갑옷·신발까지 받아내는 장면이다. 이때 용궁 앞에서 그의 길을 막아선 수군은 ‘새우 병사와 게 장군’, 이른바 하병해장(蝦兵蟹將)이다. 이들은 손오공 앞에서 수는 많지만 쉽게 흩어지는 허약한 군사로 묘사된다. 흥미롭게도 이러한 용궁과 하병해장 이미지는 올해 가을 발간 예정인 중국의 한 학술지에서 해양 열함량 변화를 다룬 논문 모음집의 표지 그림으로 재해석되어 사용됐다. 그 표지에는 백화된 산호와 함께 병든 새우 병사와 힘없는 게 장군의 모습이 그려져 있다. 이는 해양 환경 변화로 껍질과 골격이 약해지는 생물들의 현실을 상징적으로 보여준다. 이 모습은 오늘날 바다에서 실제로 벌어지고 있는 변화이며, 그 배경에는 인간이 배출한 이산화탄소가 있다.

바다는 현재 배출되는 이산화탄소의 약 25%를 흡수해 대기 중 이산화탄소 증가 속도를 늦추며 지구 기후 시스템의 중요한 완충 장치 역할을 해 왔다. 그러나 이러한 흡수에는 대가가 따른다. 대기에서는 이산화탄소가 온실효과를 통해 지구를 데우지만, 바다에서는 전혀 다른 성격의 화학적 변화가 일어난다. 이산화탄소는 물에 녹아 탄산을 만들고, 이 과정에서 수소이온 농도가 증가하면서 해수의 산성도(pH)가 서서히 낮아진다. 이를 해양 산성화라 한다. 이 변화는 눈에 보이지 않지만, 바닷물의 화학적 균형을 바꾸며 해양 환경의 기본 조건이 달라지는 것이다. 대기에서의 산성비가 짧은 시간에 나타나는 급격한 변화라면 해양 산성화는 오랜 시간에 걸쳐 진행되는 느린 변화다.

중요한 문제는 이러한 변화가 해양 생물에 어떤 영향을 미치느냐는 점이다. 늘어난 수소이온이 화학 반응으로 탄산이온 농도를 감소시키면서 탄산칼슘 형성이 어려워진다. 이는 껍질과 골격을 만드는 데 필요한 재료를 빼앗는 것이며, 생존 자체를 위협할 수 있다. 굴과 조개, 산호와 유공충 등과 같이 탄산칼슘으로 껍질이나 골격을 만드는 생물은 직접적인 타격을 받고, 조건에 따라 이미 형성된 껍질과 골격도 녹거나 약해질 수 있다. 새우나 게와 같은 갑각류도 예외가 아니다. 껍질 형성과 성장에 영향을 받으며, 특히 생애 초기 단계에서 피해가 더 크게 나타나는 것으로 알려져 있다.


해양 산성화는 관측 수치에서 분명하게 드러난다. 산업혁명 이후 지금까지 해양 표면수의 평균 pH는 8.2에서 8.1로 낮아졌으며, 이는 산성도가 약 30% 증가한 것과 같다. 바닷물은 여전히 알칼리성을 띠지만 그 성질이 약해지면서 해양 생물이 살아가는 기본 환경이 변하고 있다. 이 문제는 단순히 해양 생태계에만 머무르지 않고, 탄소 흡수와 기후 조절 기능의 약화로 이어져 지구 시스템 전체의 안정성과 연결된다. 2009년 과학자들은 인간 활동이 지구 시스템에 미치는 영향을 평가하며 인류가 넘지 말아야 할 활동의 한계를 ‘행성 경계(Planetary Boundaries)’로 제시했다. 이 개념은 기후변화, 토지 시스템 변화, 해양 산성화 등 9가지 핵심 지표에 안전 경계를 설정하고, 이를 넘어서면 지구 시스템은 되돌리기 어려운 불안정 상태로 향한다고 본다. 2025년 포츠담 기후영향연구소 보고서에 따르면 9개 경계 중 이미 7개가 무너졌으며, 해양 산성화 역시 이제 막 안전 경계를 넘어서 우리를 ‘안전한 지구의 영역’ 밖으로 밀어내고 있다.

이러한 경계의 붕괴는 관측 수치에만 머무르지 않고, 현실의 생태계와 산업 현장에서 실질적인 피해로 나타난다. 열대 산호초부터 북극 해양 생물에 이르기까지 다양한 종이 위협받고 있다. 이는 해양 먹이사슬의 기반을 흔들며, 그 영향이 어업과 인간 사회로까지 확장된다. 실제로 미국 태평양 연안의 굴 양식 산업 피해, 알래스카 게 자원 감소, 동남아 산호초 약화에 따른 어획량 감소 사례가 보고되고 있다. 이는 산성화를 포함한 해양 환경 변화가 우리의 식량 문제까지 위협하고 있음을 보여준다.

현실적 피해가 누적되는 가운데 지금까지 유지되던 해양의 기후변화 완충 능력 자체가 흔들리기 시작하고 있다. 연구에 따르면 해양은 여전히 이산화탄소를 흡수하고 있지만, 온난화와 순환 변화로 그 능력이 약해지고 일부 해역은 배출원으로 전환될 가능성도 있다. 특히 고위도 해역과 일부 용승 지역에서 이러한 경향이 관측된다. 이러한 위기 대응과 관련하여 차세대 기후기술로 주목받는 것이 ‘해양 기반 이산화탄소 제거 기술’, 즉 mCDR이다. 수산화나트륨(가성소다) 같은 알칼리 물질을 투입해 해수 알칼리도를 높이는 화학적 방법과 철 등 영양염을 공급해 식물플랑크톤의 광합성을 촉진하는 생물학적 방법이 대표적이다. 또한 해조류 재배나 인공 해수 혼합을 통해 탄소 흡수와 이동을 조절하려는 시도도 이루어지고 있다. 그러나 이러한 기술은 아직 실증이 부족한 단계로, 제거된 이산화탄소의 양과 효과 지속성의 측정·보고·검증 체계 구축과 함께 부작용 가능성 등 해결해야 할 난제가 많아 신중한 접근이 요구된다.

과학자들은 탄소 배출이 현재처럼 지속된다면 2100년까지 해수의 pH가 0.3~0.4 더 낮아질 것으로 전망한다. 이는 수백만년 동안 해양 생물이 전혀 경험하지 못한 수준이며, 식량 안보와 인류의 삶 전반에 영향을 미칠 수 있는 중대한 변화다. 그러나 이 미래는 자연이 정한 운명이 아니다. 지금의 선택에 따라 악화를 늦추고 회복의 가능성을 살릴 수 있다. 바다의 건강은 곧 지구의 안정과 직결된다.

해양 산성화 진단은 분명 심각하지만, 아직 되돌릴 여지는 남아 있다. 지금도 바다는 인류가 배출한 이산화탄소를 묵묵히 떠안고 있으며, 그 대가로 균형을 잃어가고 있다. 우리는 언제까지 그 변화를 그저 당연한 것으로 받아들일 수 있을까.

이재학 한국해양한림원 석학회원

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