Breaking
Eco/Env Korean
담수호 식물잔해, 메탄가스 생성.."지구 온난화 주범으로 지목"
등록일 : 2018-05-14 17:42 | 최종 승인 : 2018-05-14 17:42
심현영
▲호수 위에 떠다니는 잔해들(출처=셔터스톡)

[리서치페이퍼=심현영 기자] 지구상에서 자연 발생하는 가스인 메탄은 지하나 해저에서 새어나온다. 메탄 또한 이산화탄소나 아산화질소 같은 온실가스(GHGs)의 일종이다.

오늘날 수많은 활동은 온실가스 불균형을 유발해 기후 변화를 일으키고 있다. 최근 연구 결과에 의하면 침전물로 인한 메탄가스 증가도 지구 온난화를 유발한다.

호수의 메탄가스 생성 증가

메탄은 자연 현상이나 사람의 활동으로 생성되는 무색무취의 기체다. 자연 생성된 메탄가스는 호수 위에 떠다니는 죽은 식물이 발효되면서 만들어진 유기물의 부산물이다. 인공적인 메탄가스는 석탄 등 천연 가스의 증류로 생성된다.

메탄가스는 직물이나 플라스틱, 부동액, 기타 상품의 생산 과정 등에서 여러 용도로 사용되고 있다. 또한 온수난방이나 조리 과정, 벽난로 등 가정생활의 일부로 활용되기도 한다. 또, 벽돌이나 유리, 석조 공장에서 생산과정 중 만들어진 부산물인 메탄가스는 공기 중으로 배출된다.

지난 여러 해 동안 공기 중에 배출된 메탄가스 수치가 증가 추세다. 미 환경보호국에 따르면, 미국인의 활동으로 배출되는 모든 온실 가스 중 약 10%가 메탄가스다. 이는 온실가스에서 주요한 비율을 차지하지는 않지만, 메탄은 특성상 이산화탄소보다 열을 가둬두거나 복사하는 힘이 강하다.

메탄가스 배출에 관한 미 환경보호국 2016년 데이터에 따르면, 메탄가스의 약 31%는 천연 가스와 석유 공정 과정에서 배출된다. 26%는 동물의 장 활동, 16%는 매립지, 10%는 천연비료 관리, 8%는 석탄 광산, 9%는 기타 자원에서 발생한다. 하지만 해당 수치에는 지구 자체에서 배출되는 천연 메탄에 관한 비율이 제외됐다.

英 케임브리지대학 연구팀은 "지구에서 배출되는 천연 메탄의 16%는 담수 생태계에 의한 것이며, 바다에서도 1% 이상 천연 메탄이 배출되고 있다"면서 "기후 변화로 인해 호수에서 메탄 배출이 가속화되면, 향후 비율이 증가할 것"이라고 밝혔다.

일반적으로 담수 호수에는 나무나 식물의 유기 잔해가 떠다니고 있다. 미생물은 이 잔해물을 물질대사 시키고, 폐기물인 부산물을 대기 중으로 배출한다. 하지만 기후 변화 영향과 함께 나무의 개체 수는 줄어드는 반면 북반구에 있는 수많은 호수 주변 식물은 번식하고 있다. 이로 인해 천연 메탄가스 배출의 비율이 변화하는 추세다.

최근 연구진들은 자연 갈대밭 식물 잔해 연구를 통해 유기물이 메탄가스 배출에 어떤 영향을 미치는지 실험했다.

연구진은 먼저 호수 침전물 샘플을 채취한 후, 침전물에 세 가지 유형 식물 잔해를 결합했다. 세 가지 유형에는 해마다 잎이 지는 낙엽수와 사철 침엽수, 얕은 담수호에서 흔히 자라는 해양 식물인 부들을 포함했다. 또, 각 침전물 샘플을 식물 잔해와 한 가지씩 결합했다.

연구진은 침전물을 150일 동안 배양했으며, 배양물에서 배출되는 메탄량을 측정했다. 배양 이후, 침엽수 침전물과 비교해 부들 침전물에서 400배 이상 메탄가스가 생성된다는 사실이 드러났다. 특히 낙엽수와 비교한 결과, 부들 침전물에서 2,800배 이상 메탄가스가 배출됐다.

▲호수 위에 떨어진 나뭇가지(출처=셔터스톡)

연구진은 "나무에는 상당량 탄소 가스를 가둘 수 있는 요소가 들어있다"며 "해당 요소는 탄소가 수소와 결합하는 것을 막아 대기 중 메탄가스 배출을 예방한다"고 설명했다.

또, 연구진은 메탄을 생성하는 미생물에 침전물이 노출된 후 이 같은 과정이 발생한다는 것을 확인했다. 연구 결과, 나무 침전물의 메탄 생성 수치는 불변하지만, 부들 침전물은 메탄을 두 번 이상 생성한다는 사실도 알아냈다.

캐나다천연자원부 에릭 에밀슨 박사는 "호수를 숲으로 변모시키는 유기물은 호수 침전물 내 메탄 생성을 억제하는 자물쇠 같은 기능을 한다"며 "하지만 기후 변화로 인해 부들 같은 수중 식물이 성장하고 확대될 수 있는 환경 조건으로 변하면서, 수중 식물 유기체는 담수 생태계에서 메탄가스 배출을 촉진한다"고 밝혔다.

연구진은 정확한 메탄가스 배출 데이터로 기후 변화 속도를 확인할 수 있다고 강조했다. 따라서 식물 및 호수에서 배출되는 메탄가스에 관한 추가 연구가 필요한 실정이다.

메탄가스 포집 및 재사용

한편, 메탄가스는 포집해 전기 생성에 재사용할 수 있다. 이에 따라 쓰레기 매립지는 메탄가스를 재활용 할 수 있는 장소로 각광받고 있다. 즉, 지속적으로 재사용할 수 없는 쓰레기로 가득 찬 매립지의 부패물에서 메탄가스가 배출되고 있다는 의미다.

매립지에 설치한 가스정에서 포집한 메탄가스는 가스 공정 시설로 전달한다. 시설에서는 가스를 태워 열로 전환하거나 전기를 생산한다. 생성된 열은 파이프를 통해 각 가정으로 전달돼 조리나 난방에 사용하는 한편, 전기는 전력망에 추가된다.

메탄가스는 쉽게 저장하고 전달할 수 있는 액화 형태로도 전환 가능하다. 메탄 등 액화 천연가스는 대형 트럭과 고출력 엔진, 해양 선박 연료로 사용할 수 있다.

[researchpaper 리서치페이퍼=심현영 기자]

[리서치페이퍼=심현영 기자]
Today's Top 5