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해양과학기술원제공 세계해양주요 소식
대한민국 새정부의 과학정책
□ 2013년 1월 3일, NATURE (SEVEN DAYS: THE NEWS IN BRIEF)
2012년 12월 19일에 대한민국 최초의 여성 대통령으로 당선된 박근혜 당선자는 과학을 정부정책의 초석으로 삼을 것이라고 약속함. 박당선자가 속해있는 집권여당 새누리당에서도 연구개발비를 GDP 대비 2011년 4%에서 2017년 5%까지 증가시킬 것이라고 발표함. 동 기간 기초연구에 대한 투자비율을 현재 35.2%에서 40%로 확대할 예정임.
EPA chief quits
미국 환경청장 사임
□ 2013년 1월 3일, NATURE (SEVEN DAYS: THE NEWS IN BRIEF)
미국 환경청(Environmental Protection Agency) 장관 리사 잭슨(Lisa Jackson)은 올해 초 사임할 것이라고 지난 12월 27일에 발표함. 지난 4년간 재임기간 동안 잭슨장관은 강력한 오염기준을 옹호했으며 온실가스 배출감소를 위해 노력함. 후임장관은 아직 정해지지 않았으며 다음 지명자가 의회 승인을 받기 전 까지는 로버트 페르시아세페(Robert Perciasepe) 현 차관이 직무를 대행할 것임.
All in the timing
기후변화 피해를 줄이기 위해서는 온실가스 감축 타이밍이 제일 중요하다
□ 2013년 1월 3일, NATURE (NEWS & VIEWS)
지구온난화를 줄일 수 있는 요인들은 매우 다양함. 이 중에서 가장 중요한 요인은 배출가스를 줄이는 타이밍임.
기후변화 과학에서 경제학은 중요한 분야로 취급되지 않고 있음. 하지만 이번 주 네이처에 실린 Rogelj et al. (2013)의 논문은 기후변화에서 경제학이 매우 중요한 것임을 보여줌. 저자들은 지구온난화에 영향을 주는 다섯 가지 불확실성 요인을 기반으로 만든 모델을 사용해서 만든 500여개 시나리오를 분석하여 중요한 요인을 순서대로 도출해 냄. 가장 중요한 요인은 온실가스를 감축하는 타이밍이었음.
고려된 다섯 가지 요인은 다음과 같음: 1) 배출된 온실가스에 대한 기후시스템의 반응, 2) 온실가스 감축 기술, 3) 에너지 소비량, 4) 탄소거래 가격, 5) 배출가스 감축 타이밍. 분석에 이용된 온도 상승 제한목표는 2100년까지 산업혁명 이전보다 각각 1.5, 2, 2.5, 3℃ 상승에서 제한하는 것임.
배출가스 감축 타이밍이 가장 영향을 많이 주는 요인으로 나타난 이유는 다음과 같음. 다른 네 가지 요인을 변화시키지 않고, 온실가스 감축을 5년 앞당기게 되면 2100년에 온도 상승을 2℃로 제한(현재 IPCC의 목표)할 수 있는 가능성이 56%에서 60%로 증가함. 만일 2020년에 감축을 시작하고 2100년 2℃ 목표 달성 가능성을 60%로 유지하려면 2020년 이산화탄소 가격이 1톤당 150달러가 되어야 함. 하지만 감축시작 타이밍을 2015년으로 앞당기면 2020년 이산화탄소 가격을 1톤당 60달러로 책정해도 2℃ 목표를 충분히 달성할 수 있음.
만일 온실가스 감축을 2020년에서 2025년으로 5년 늦추게 되면 2℃ 목표의 달성가능성은 56%서 34%로 급격히 감소함. 다른 네 요인을 아무리 개선해도 감축타이밍을 5년 늦출 때 낮아지는 성공확률을 되돌릴 수 없음.
다섯 요인들을 중요한 순서대로 나열하면 1) 배출가스 감축 타이밍, 2) 배출된 온실가스에 대한 기후시스템의 반응, 3) 에너지 소비량, 4) 탄소거래 가격, 5) 온실가스 감축 기술이 됨. 이 요인들은 서로 영향을 주고 받기 때문에 잘 조합하면 시너지 효과를 가장 많이 낼 수 있는 시나리오를 찾을 수 있음. 예를 들면 탄소거래 가격을 높이면 온실가스 감축기술 개발을 앞당길 수 있음. 또한 탄소거래 가격은 150불 이상이 되면 온도목표를 달성하는 확률에 거의 영향을 주지 않음.
새로운 기술이 도입되면 비용절감과 성공확률 상승을 가져올 수도 있음. 예를 들어 이산화탄소 저장기술이나 바이오에너지 기술이 상용화 된다면 1.5℃ 목표 달성이 현실화 될 수 있음.
Rogelj et al. (2013)의 연구는 기후변화를 제어할 수 있는 여러 가지 불확실성 요인들의 상대적인 중요성을 평가할 수 있는 분석틀을 새롭게 제시한 점에서 의의를 찾을 수 있음. 또한 2℃ 목표를 달성하기 위해서는 온실가스 감축이 빨리 시작되어야 한다는 과학적인 증거를 제시하고 있음. 2020년이 아닌 2015년, 아니 올해부터 획기적인 감축노력을 시작한다면 그 혜택은 많은 사람들에게 돌아올 것임.
Probabilistic cost estimates for climate change mitigation
기후변화 저감을 위한 확률적 비용 산정
□ 2013년 1월 3일, NATURE (LETTER)
Rogelj, J., McCollum, D.L., Reisinger, A., Meinshausen, M., Riahi, K., 2013. Probabilistic cost estimates for climate change mitigation, Nature 493, 79-83.
지난 10년간 국제사회에서는 2100년까지 온도상승분을 산업혁명 이전과 비교하여 2℃로 제한(2℃ 목표)하자는 논의가 활발히 진행되어 옴. 과학계에서는 2℃ 목표를 달성하는데 소요되는 비용을 산출하기 위한 여러 가지 시나리오 연구를 수행해 왔음. 그러나 여러가지 불확실성 요인들과 학제간 연구의 어려움으로 인해 산출된 비용이 정확하지 않았음.
통합적 평가 분야에서는 저탄소 사회 시나리오를 가지고 기술요인과 사회경제적 요인의 영향을 평가하여 비용을 산출해 왔음. 기후변화 모델 분야에서는 온실가스 배출에 대한 지구 시스템의 반응을 연구해 왔음. 두 분야의 연구결과를 결합하는 노력은 지금까지는 초보적이었음.
본 연구는 두 연구 분야를 실질적으로 연결하는 새로운 시도임. 지구시스템, 기술, 사회, 정치 등 네 분야의 불확실성 요인을 고려하여 2℃ 목표를 달성하는데 필요한 비용과 목표달성의 확률적 분포를 도출해 냄. 가장 중요한 요인은 온실가스 감축 타이밍이며, 이는 정치적으로 결정될 항목임. 다음으로 중요한 것은 미래 에너지 수요를 포함한 사회적 요인임. 마지막 중요한 것은 온실가스 감축기술임.
본 연구 결과는 국제사회가 기후변화 저감을 위해 내릴 정책결정에 중요한 판단 근거를 제시함. 예를 들면 다양한 시나리오 하에서 2℃ 목표를 달성하는데 필요한 감축비용, 에너지 수요량, 감축타이밍의 상대적인 중요성을 제공함
Highly Variable El Niño-Southern Oscillation Throughout the Holocene
홀로세 기간에 심한 변화를 보인 엘니뇨
□ 2013년 1월 4일, SCIENCE (REPORTS)
Cobbs, K.M., Westphal, N., Sayani, H.R., Watson, J.T., Lorenzo, E.D., Cheng, H., Edwards, R.L., Charles, C.D., 2013. Highly Variable El Ni ñ o-Southern Oscillation Throughout the Holocene, Science 339, 67-70.
엘니뇨 남방진동(El Niño-Southern Oscillation, 이하 ENSO라 줄임)은 지구 전체 기후패턴에 심각한 영향을 미침. 하지만 ENSO의 변화규모와 온실가스의 관계는 아직 확실하게 밝혀진 바 없음. 본 논문은 ENSO 활동의 중심지역인 태평양 적도지역 산호섬 라인제도(Line Islands)에서 과거 7천년 동안 형성된 산호화석을 분석하여 ENSO 활동의 과거역사를 추적함.
분석결과 지난 7천년 간 ENSO는 매우 변화가 심했으며 일정한 변화패턴을 찾을 수 없었음. 이는 일부 기후모델에서 ENSO가 일사량과 관계가 있음을 보여주는 것과는 배치되는 결과임.
20세기 들어 ENSO 활동은 과거 7천년 평균변화보다 유의하게 높았음. 하지만 지난 7천년 동안에도 이정도 규모의 변화는 여러 차례 있었음. 본 논문의 결론은 ENSO의 자연적인 내부 변화가 워낙 심해서 그 변화의 원인을 외부에서 찾는 것이 어렵다는 것임.
Fisheries progress
유럽 수산업의 발전
□ 2013년 1월 3일, NATURE (SEVEN DAYS: THE NEWS IN BRIEF)
유럽의회 수산업 위원회는 유럽 어업정책을 개혁하는 수정 법안을 통과시킴. 이번 법안은 유럽 수산업이 과학적 권고에 의해 수행되어야 함을 명시하고 있음. 다음 주에 열릴 유럽의회 전체회의 표결을 통과하면 유럽연합 장관들의 서명 후 발효될 것임.
Ancient fungi found in deep-sea mud
심해 퇴적물에서 발견된 고대 균류
□ 2012년 12월 13일, NATURE (NEWS INFOCUS)
태평양 심해저의 1억년 이상 된 퇴적물에서 곰팡이 균류(fungi)의 증거를 찾음. 이 발견은 새로운 생명체를 찾고 있는 생물학자들에게 희소식임. 새로운 생명체의 발견은 약물 내성 박테리아 문제로 고민하는 제약회사들에게 새로운 항생제 개발의 가능성을 제공하는 것임. 즉, 심해 퇴적물이 순금으로 바뀔 수 있는 것임.
심해퇴적물은 빈영양 상태 환경이기 때문에 생물이 살기에 매우 열악한 환경임. 열악한 환경에서 살아가는 다세포 생물의 존재는 지구 생명체의 한계에 대한 이해를 넓혀줌. 2000년 이전에는 심해저 퇴적물에 서식하는 생물체는 단세포 박테리아와 고세균류 뿐인 것으로 여겨져 왔음. 그 후 2005년에 퇴적물 속에 균류가 존재한다는 증거가 처음 등장함. 이후 소수의 연구자들이 퇴적물에 서식하는 균류를 연구하기 시작함. 당시로서는 이러한 균류들이 오염의 결과이거나 비활성 균류일 것이라는 회의적인 비판들이 있었음. 왜냐하면 퇴적물에 수백만 년 동안 남겨져 있는 유기물은 분해가 잘 되지 않는 것이기 때문에 단세포 생물들이 섭취하기에 어려움.
University of Southern California의 생지화학자 Brandi Reese 박사 연구팀은 남태평양 심해저의 퇴적물 지층 127 m 깊이에서 채취한 퇴적물 시료에서 균류의 유전물질을 발견하는데 성공함. 시료채취 지역은 육지에서 멀리 떨어져 있어서 영양분이 거의 없음. 따라서 생물체가 살아가기에 가장 힘든 곳 중에 하나임. 이 연구는 2012년 12월 6일 미국 샌프란시스코에서 열린 미국 지구물리학회(American Geophysical Union)에서 발표됨.
균류는 수백만 년 이상 된 난분해성 유기물이라도 분해할 수 있는 능력이 탁월함. 따라서 이번에 발견된 균류들은 해저 퇴적물 깊숙한 곳에 살면서 주변 미생물에게 영양분을 제공하는 역할을 하는 것임.
Hunt for life under Antarctic ice heats up
남극빙하 아래 새로운 생명체 찾기 경쟁
□ 2012년 11월 22일, NATURE (NEWS INFOCUS)
남극 빙하 아래 3천미터 깊이에는 엘스워스(Ellsworth)라는 호수가 놓여 있음. 이 원시호수에는 지난 수백만 년 동안 빛을 보지 못한 생명체가 살고 있을 것으로 추정되고 있음. 또한 호수 퇴적물에는 현존하는 남극빙하의 역사보다 훨씬 오래된 빙하역사의 기록이 남겨져 있을 것임. 이 호수에 대한 연구는 여러 가지 과학적인 신비로움을 제공해 줄 것임.
남극 빙하 아래에는 약 380여개의 호수가 존재하고 있음. 빙하 아래에서 호수가 형성되는 이유는 지하로부터 올라오는 지열이 빙하 얼음을 녹이기 때문임. 녹은 물은 중력과 빙하 압력에 의해 빙하 아래 지표면의 협곡과 계곡에 모이게 되는 것임.
빙하 아래 호수 중 최초로 탐사된 것은 2012년 2월 러시아 연구팀에 의해 시추된 보스톡(Vostok) 호수임. 러시아 연구팀은 20년에 걸친 작업 끝에 시추에 성공한 것임. 두 번째 시도는 2012년 12월 5일에 영국 연구팀이 엘스워스 호수 시추를 시작한 것임. 그리고 세 번째 시도는 미국 연구팀에 의한 윌란스(Whillans) 호수임. 미국 연구팀은 2013년 1월에 시추장소인 Ross 빙벽(Ross Ice Shelf) 끝자락으로 이동할 예정임.
태양에너지 없이 광물이나 암석에서 에너지를 얻을 수 있는 박테리아 종류들이 다른 환경에서 발견된 바 있음. 남극빙하 수천 미터 아래의 열악한 환경조건에서도 미생물이 적응하며 살고 있을 것으로 추측됨. 생명체는 암석권에서 대기 성층권에 걸쳐 극한환경에서도 충분히 발견되기 때문에 남극 빙하 아래 호수에서 생명체를 발견하지 못한다면 이는 놀라운 사실이 될 것임. 러시아 연구팀은 보스톡 호 주변 기반암에서 호열성(heat-loving) 박테리아가 살고 있는 증거를 찾아냈음 그러나 호수물 자체에서는 생명체의 흔적을 찾지 못했다고 발표함(2012년 10월 스웨덴 스톡홀름에서 열린 제12차 유럽 미생물학회 워크숍 발표). 러시아 연구진이 분석한 시료는 보스톡 호수 시추에 사용했던 시추공에 얼어붙은 매우 적은 양의 호수물임.
거대한 보스톡 호수(길이 250 km, 폭 50 km)에 비하면 엘스워스 호수(길이 3 km, 폭 3 km)는 물웅덩이 수준에 불과함. 또한 엘스워스 호수 주변 환경은 보스톡 호수보다 접근하기 용이한 조건임. 시추장소 주변 기온은 영하 30℃ 정도로 보스톡 호수 주변(영하 60℃)보다 2배 정도 따뜻하며, 빙하 두께는 1 km 더 얇아서 시추하기 좋은 조건임. 따라서 엘스워스 호수에서는 생물체 흔적을 찾을 수 있는 가능성이 더 큼. 만일 엘스워스와 윌란스 호수에서 생물체 흔적이 발견되지 않는다면 이번 탐사는 태양계 다른 행성에서 생명체 존재를 제약하는 요인을 찾는 연구에 중요한 실마리를 제공할 수 있음. 호수는 물과 영양분을 갖추고 있으며 수온은 0℃에서 불과 몇 도 낮기 때문에 생명체가 존재하지 않는다면 이는 대단히 놀라운 사실이 될 것임.
영국 연구팀은 고압의 물분사기를 이용하여 3일간 얼음을 시추할 것임. 시추구멍이 확보되면 다시 얼기 까지 물과 퇴적물 시료 채취기를 설치할 수 있는 24시간의 여유가 생김. 외부오염을 막기 위해 조사 장비들을 철저하게 멸균하고 남극조약 당사국으로부터 승인을 받았음. 시추에 소요되는 물은 5단계 필터시스템과 UV 처리를 통해 준비한 약 6만리터임. 이 물은 빙하보다 깨끗하며 시추에 쓰여지고 나면 자연스럽게 호수로 들어갈 것임.
다음은 미국 연구팀 책임자인 Montana State University의 John Priscu 교수의 인터뷰 내용임.
“남극의 숨겨진 호수에 대한 연구는 이제 막 시작되었음. 숨겨진 호수와 강들이 어떻게 상호작용하는 가를 이해하기 위해서는 세 호수 보다 더 많은 호수들이 연구되어야 함. 이러한 연구들은 남극의 광물 배출이 남태평양의 화학과 생물학적 생산량에 어떤 영향을 미치는지 알도록 해 줄 것임. 얼마 전까지만 해도 사람들은 남극대륙을 온순한 얼음덩어리로만 생각해 왔음. 현재는 과학자들도 남극 연구에서 나오는 새로운 사실에 경이로움과 환희를 표현하고 있음. 현재 우리가 화성보다 남극 빙하 아래 환경을 더 모르고 있는 것은 불행임.”
Antarctic lake flop
남극 호수 탐사계획이 실패로 돌아감
□ 2013년 1월 3일, NATURE (SEVEN DAYS: THE NEWS IN BRIEF)
영국 남극연구소 연구팀은 남극 빙하 아래에 놓인 엘스워스(Ellsworth) 호수에 도달하기 위해 3 km 깊이의 빙하 시추를 시도했으나 실패함. 빙하를 뚫기 위해 고압의 뜨거운 물을 사용했으며, 시추공을 연결하는데 너무 많은 연료를 소비하여 연료가 바닥남. 올해 남극 여름기간 동안 다시 시도할 예정임.
Gauging the Global Greenhouse
지구 온난화 예측하기
□ 2013년 1월 4일, SCIENCE (NEWS OF THE WEEK)
노벨상을 수상한 바 있는 IPCC (기후변화 정부간패널)는 올해 9월에 기후변화 물리분야에서 평가결과를 발표할 예정임. 하지만 온실가스 저감을 지지하지 않는다는 식의 놀라운 발표는 없을 것임. 이상기후현상이나 해수면 상승의 소식은 더 이상 새로운 뉴스거리가 아님. 이전 4차에 걸친 평가보고서에서 큰 질문에 대한 답은 다 나온 상태임. 지구는 여전히 온난화 중이며 우리의 온실가스 저감 대책은 기후변화를 제어할 수 있는 수준에서 한참 뒤떨어져 있음. 기후변화는 온실가스에 민감함. 2100년 후손들이 겪을 기후변화 세계는 암울하기만 함.
U.N. Mercury Treaty Nears Finish
국제연합 수은조약 협정이 체결될 예정임
□ 2013년 1월 4일, SCIENCE (NEWS OF THE WEEK)
2013년 10월 일본 구마모토현에서 120개국 대표들이 모여 잠재성 신경독성물질의 산업적 사용과 거래를 줄이는 것을 목적으로 하는 UN 협약을 마무리 할 예정임. 구마모토현은 수은에 의한 미나마타병 발생지로 유명함. 수은협정을 체결하려는 국제적인 노력은 2009년부터 시작되었음.
Life in a Contaminated World
오염된 세상에서 살아간다는 것
□ 2012년 9월 28일, SCIENCE (PERSPECTIVES)
농약이나 화학물질에 의한 인체 피해는 복잡하며 장기간 동안 발생함
1960년대 까지 농약은 농업과 우리 건강에 이로운 것으로 인식되었음. 레이첼 칼슨(Rachel Carson)이 쓴 침묵의 봄은 이러한 인식을 송두리째 바꿔 놓았음. 책에서 언급된 농약과 화학물질의 위해성에 대한 논쟁은 현재까지 지속되고 있음.
농약은 농업에 큰 도움을 주나 인간과 생태계 건강에 미치는 위해성도 심각함. 지난 10년 간 농약과 환경호르몬이 공중 보건에 미치는 영향에 대해 많은 연구들이 수행되어 왔음. 어린이가 내분비 교란물질에 노출되면 성인이 되고 난 후 그 다음 세대의 후손에서도 물질이 검출되고 있음. 칼슨은 저서에서 인간이 살충제를 뿌리는 것이 자신의 미래를 결정할 수 있다고 했음. 당시에는 이를 설명할 메커니즘이 없었으나 지금은 얼마든지 설명이 가능함. 배아발생 초기에 화학물질에 노출되면 유전자 발현이 변형되고 성인이 되면 건강에 나쁜 영향을 줌.
일부 연구자들은 화학물질의 내분비 교란 피해에 대한 연구결과들이 재현성이 떨어진다고 주장함. 그러나 이는 실험동물의 공급원과 사육밀도 등을 포함한 실험 디자인의 차이에서 기인함. 비스페놀-에이 독성연구에서도 실험용 쥐의 종류에 따라 다른 결과가 보고됨. 내분비학회 보고서에 따르면 내분비 교란물질에 대한 고용량, 저용량 노출에서도 독성결과가 다르게 나타난다고 함. 현재 대부분의 연구는 짧은 시간, 고용량 노출조건에서 실험하고 있음. 하지만 대부분의 생물이 겪고 있는 환경인 장시간, 고용량 조건에서 일어나는 피해를 예측하는 연구는 매우 제한적임.
어릴 때 화학물질에 노출되는 것은 다양한 유전자 발현에 심각한 영향을 미침. 실험실 모델 실험과 여러 세대에 걸친 야생동물의 화학물질 노출 실험에서 오염물질에 노출된 생물은 모두 피해를 입는다는 사실이 밝혀짐.
환경호르몬이 보건에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 복잡한 유전자 반응과 환경영향을 고려해야 함. 국민건강을 보호하기 위해서는 스트레스, 매일 섭취하는 음식물, 오염물질 등이 유전자 발현에 미치는 복잡한 영향을 잘 연구해야 할 것임.