부산대 연구팀 “심해 메탄, 대기까지 못 간다”…해양 메탄의 온난화 영향 재정의

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수심 500m 이하 메탄, 바닷물에 용해·미생물 소비로 차단…기존 ‘양성 피드백’ 가설 뒤집어

부산대학교 해양학과 정동주 교수 연구팀이 심해에서 방출되는 메탄이 대기 중 메탄 증가에는 사실상 영향을 주지 않는다는 연구 결과를 제시했다. 국제공동연구로 수행된 이번 연구는 중위도 멕시코만 해역의 심해 가스하이드레이트와 자연 탄화수소 누출 지점을 정밀 분석해, 수심 500m보다 깊은 해저에서 발생한 메탄이 대기까지 도달하지 못하고 대부분 바닷물에 녹거나 미생물에 의해 소비된다는 사실을 실험적으로 확인했다.

메탄은 이산화탄소보다 약 80배 강한 온실효과를 지닌 기체로, 해저에서 방출된 메탄이 대기로 유입되면 지구온난화를 가속한다는 ‘메탄–기후변화 양성 피드백’ 가설이 오랫동안 제기돼 왔다. 그러나 이번 연구는 심해 메탄의 경우 이러한 폭주 메커니즘에 유의미하게 기여하지 않는다는 점을 실증 자료로 제시하며 기존 인식을 근본적으로 수정했다.

연구팀은 해수 표층부터 심층까지 메탄의 기원을 규명하기 위해 메탄 내 방사성 탄소 동위원소(¹⁴C-CH₄)를 정밀 분석했다. 이 방법을 통해 심해에서 유래한 메탄이 수중에서 어떻게 거동하는지를 추적한 결과, 심해 메탄은 수주(水柱)를 따라 상승하는 과정에서 용해·산화되며 해수 표층에 도달하지 못하는 것으로 나타났다.

특히 이번 연구는 해수에 용해된 메탄을 직접 분석해 대기 유입 가능성을 검증했다는 점에서 의미가 크다. 연구팀이 적용한 방사성 탄소 정밀 측정 기술은 측정 오차를 획기적으로 줄인 방법으로, 현재 전 세계에서 실제 연구에 활용하는 팀은 정 교수 연구팀이 유일한 것으로 알려졌다.

연구 결과는 모든 해저 메탄이 동일하게 취급돼서는 안 된다는 점도 함께 보여준다. 심해와 달리 상대적으로 얕은 수심의 자연 누출지에서 방출되는 메탄은 해수 표층과 대기로 실제 유입되는 것이 확인됐다. 이는 해양 메탄 관리 정책에서 수심과 환경 조건을 고려한 차별화된 접근이 필요함을 시사한다.

정동주 교수는 심해 메탄의 직접적인 대기 유입은 미미하지만, 해수 내에서 미생물에 의해 메탄이 산화되면 이산화탄소로 전환돼 해양의 이산화탄소 농도를 높일 수 있다고 지적했다. 이는 바다가 대기 중 이산화탄소를 흡수하는 능력을 약화시킬 가능성이 있어, 해양 탄소 순환을 종합적으로 고려한 연구가 필요하다는 분석이다.

이번 연구는 정동주 교수가 대서양과 태평양 심해를 대상으로 수행해 2022년 『Nature Geoscience』에 발표한 선행 연구 결과와도 일관된 결론을 보여준다. 500m 이상 깊은 해역에서 방출되는 해저 메탄은 대기로의 직접 유입이 극히 제한적이며, 기후변화 예측에서 과대평가돼 왔던 위험 요인을 재조정할 필요가 있음을 시사한다.

연구는 부산대학교와 미국 로체스터대학교 존 케슬러(John D. Kessler) 교수, 토마스 웨버(Thomas Weber) 교수와의 국제공동연구로 수행됐으며, 결과는 국제 학술지 『Communications Earth & Environment』 12월 15일자에 게재됐다. 연구팀은 향후 극지방과 동해 등 다양한 해역으로 연구를 확장해 해양 메탄의 역할을 보다 정교하게 규명할 계획이다.

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