행성의 위기 - 앞으로도 이 지구에서 살아가기 위해

맑기도 하고, 비가 내리기도 하고, 기온이 오르내리기도 하고, 항상 변화하는 대기 상태를 날씨(기상)라고 하며, 이 날씨를 장기간에 걸쳐 평균화한 것을 일반적으로 기후라고 합니다. 예를 들어, 어느 장소에서 어느 시기의 날씨는 매년 다르지만, 평균치를 구하면 불규칙은 사라지고 더 자주 일어나는 날씨를 알 수 있게 됩니다. 날씨 예보에서 ‘기온은 평년 수준’이나 ‘비가 평년보다 많다’라고 할 때의 ‘평년’과 같은 개념으로, 과거 30년 이상의 평균으로 보는 것이 일반적입니다. 같은 여름이라도 북쪽 나라와 남쪽 나라에서는 더위가 다르듯이, 기후는 위도와 지형, 해류 등에 따라 좌우됩니다. 현재, 인류가 지금까지 경험한 적 없는 듯한 속도로 기후가 변화하고 있는 것이 문제가 되고 있습니다.

일본에서는 약 7,000년 전의 조몬 시대에 해수면 수위가 상승했고, 그 후 하강한 것으로 알려져 있습니다. ‘조몬 해진’이라 불리는 현상으로, 내륙의 조개 무덤 등 각지에서 흔적이 발견되었습니다. 이때의 해수면 상승은 약 2만 년 전에 빙하기의 전성기가 지나고 북반구의 육지를 덮고 있던 거대한 빙상이 녹기 시작하여 해수가 증가한 것이 큰 원인입니다. 조몬 시대에 가장 높아지기까지 해수면은 100m 이상이나 상승했습니다. 그러나, 이후에 해수면이 하강한 것은 거대한 빙상이 다시 생길 정도로 추워졌기 때문이 아닙니다. 해저 아래의 맨틀이라는 변형되기 쉬운 층이 해수의 무게로 육지를 밀어낸 결과, 육지가 아래에서 밀려 올라갔기 때문입니다. 전 세계에서 똑같이 일어난 현상이 아닙니다.

지구는 태양에서 쏟아진 에너지를 흡수하는 동시에, 우주 공간에 에너지(적외선)를 방출하고 있습니다. 방출된 에너지 중 일부는 대기 중에 있는 수증기나 이산화탄소 등에 흡수되어 다시 지표로 돌아옵니다. 이러한 작용을 ‘온실효과’라고 부릅니다. 이 작용이 없으면 지표의 평균 기온은 -19도 정도가 될 것으로 계산하지만, 실제로는 +15도 정도 됩니다. 이 온실효과 덕분에 우리 생물이 지구에서 살 수 있는 환경이 유지되는 것입니다. 그러나 현재는 인간이 내뿜는 이산화탄소 등이 늘어나 온실효과가 너무 강해진 결과, 기온이 급상승하고 있습니다. 참고로, 대기의 대부분이 이산화탄소로 구성된 금성에서는 강한 온실효과로 인해 지표의 기온이 약 460도에 이릅니다.

우주 공간으로 돌아가는 에너지를 흡수하여 지표를 따뜻하게 해주는 기체를 온실가스라고 하며, 대기 중에 여러 가지 포함되어 있습니다. 온실효과가 가장 큰 것은 수증기이지만, 기온에 따라 증가하거나 감소하기 때문에 인간의 활동으로 직접 양이 바뀌지는 않습니다. 현재의 기후변화를 막기 위해서는 수증기 다음으로 온실효과가 큰 이산화탄소의 배출을 없애는 것이 필수적입니다. 또한, 가축의 트림 등에 포함되는 메탄, 화학비료 사용 등으로 나오는 일산화이질소, 공장 등에서 사용되는 프레온은 온실효과가 크기 때문에 국제적으로 삭감을 위한 노력이 추진되고 있습니다. 반대로, 배기가스나 화산가스가 변화하여 생기는 미립자의 대부분은, 기체는 아니지만 태양 에너지를 막아서 지표를 식히는 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다.

인간이 이산화탄소를 많이 배출하게 된 것은 200년 이상 전에 일어난 산업혁명부터라고 합니다. 석탄을 연료로 하는 증기기관의 발명 등으로 대량의 화석연료를 에너지로 이용하게 되었기 때문입니다. 인구 증가에 따라 농지와 주택지 등을 만들기 위해 삼림을 파괴한 것도 원인 중 하나입니다.(삼림은 벌채되면 분해 등으로 인해 곧 이산화탄소를 배출합니다) 그러나, 배출량이 정말 급증한 것은 최근 수십 년의 일입니다. 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)의 추계에 따르면, 1850~2019년에 전 세계적으로 누적 2조 4000억 톤의 이산화탄소가 배출되었으며, 이 중 62%는 1970년 이후, 42%는 1990년 이후의 배출량이 차지하고 있습니다. 배출을 줄이기 위한 대책이 전 세계적으로 추진되고 있지만, 세계 인구 증가와 경제 활동의 확대 등으로 인해 배출량은 아직도 줄어들지 않고 있습니다.

컵에 떠 있는 얼음이 녹아도 물이 넘치지 않듯이, 바다에 떠 있는 북극의 얼음이 녹아도 해수면 상승으로는 이어지지 않습니다. 그러나 히말라야산맥과 그린란드, 남극 등 육지에 있는 얼음이 녹으면 바닷물이 증가하기 때문에 해수면 상승으로 이어집니다. 지난 100여 년 동안 세계 평균 해수면은 20cm 정도 상승했으며, 육지의 빙하(그린란드와 남극의 빙하는 제외)가 녹아서 바다로 흘러든 양이 해수면 상승의 원인 중 41%를 차지합니다. 또한 물은 따뜻해지면 부피가 커지는데, 이러한 열팽창도 원인 중 38%를 차지합니다. 아직 자세히 밝혀지지 않았지만, 그린란드가 전부 녹으면 약 7m, 남극에도 약 60m의 해수면 상승으로 이어지는 양의 얼음이 있다고 하며, 일부에서 얼음이 감소하기 시작했습니다. 세계적인 해수면 상승이 어디까지 진행될지와 관계가 있기 때문에, 이러한 얼음이 앞으로 어떻게 될지 과학자들은 주목하고 있습니다.

기후가 변화하는 원인은 주로 두 가지로 나뉩니다. 하나는 태양 활동의 변화나 화산 분화 등의 자연현상으로 인한 것이고, 다른 하나는 화석 연료를 태워서 발생하는 이산화탄소 등 인간이 일으키는 것입니다. 이러한 원인을 전 세계 연구자들이 기본적인 물리법칙에 따라 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션한 결과, 1850~2019년에 관측된 기온 상승은 인간에 의한 요인을 포함하지 않으면 설명할 수 없는 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 결과에 근거하여 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)는, 2021년에 발표한 보고서에서 ‘인간의 영향으로 온난화가 진행된 것은 의심할 여지가 없다’고 결론지었습니다. 기후변화가 아직 주목받기 전인 1960년대부터 이산화탄소 증가에 따라 기후가 변화하는 구조를 계산으로 밝히는 연구를 하고 있던 미 프린스턴대학 선임연구원인 마나베 슈쿠로 씨는 2021년 노벨 물리학상을 수상했습니다.

기후변화가 진행됨에 따라 폭염이나 폭우 등의 영향은 더욱 심각해질 것으로 예측됩니다. 그러나, 먼 미래의 영향에 대해 실감하기 어려운 것이 현실입니다. 그래서 국립환경연구소 등의 연구팀은 1960년생의 조부모 세대와 2020년생 손자 세대가 모두 80세까지 사는 것으로 가정하여 평생 체험하는 이상기후 수의 차이를 예측 데이터로 비교했습니다. 온실가스 배출이 매우 많을 경우, 일본에서 손자 세대는 조부모가 평생 경험한 적이 없는 폭염을 400회, 폭우를 3회 경험하는 것으로 나타났습니다. 한편, 배출을 대폭 삭감하는 데 성공하면 폭염은 20회, 폭우는 2회 정도로 줄일 수 있다고 합니다. 현재의 우리뿐만 아니라 미래 세대도 생각해서 기후변화 대책을 세워야 합니다.

폭염과 폭우의 횟수나 강도 등 기후변화가 미치는 영향의 대부분이 기온이 상승하면 할수록 커질 것으로 예측됩니다. 그러나 이러한 느린 변화가 어느 단계를 넘으면 돌이킬 수 없는 큰 변화가 될 가능성이 있으며, 이러한 전환점을 ‘티핑 포인트’라고 합니다. 남극의 얼음은 일정 기온을 넘으면 대규모로 붕괴하기 시작하고, 세계 해수면 수위가 2100년에는 2m나 상승할 가능성이 지적되고 있습니다. 그 외 열대우림이 대규모로 시들기 시작하거나 해양의 대순환이 멈추어 버릴 가능성도 있습니다. 과학적으로 아직 밝혀지지 않은 것도 많고 연구가 진행되고 있지만, 티핑 포인트를 넘기 전에 기온 상승을 멈추어야 합니다.

기후변화로 인해 세계 평균 기온이 1도 이상 상승했습니다. 국제사회는 기온 상승을 가능한 한 억제하기 위해 온실가스 배출을 줄이고 있지만, 바로 줄인다고 해도 지금까지 배출한 양 때문에 앞으로도 어느 정도의 기온 상승과 이에 따른 악영향은 피할 수 없습니다. 해수면 상승에 대비하여 제방을 높이고, 폭염에 대비하여 열사병 대책을 세우고, 고온에 강한 농작물을 개발하는 등 기온 상승으로 인한 악영향을 막거나 줄이는 다양한 대책이 필요해졌습니다. 이러한 대책을 ‘적응’이라고 합니다. 경우에 따라서는, 지금까지 그 지역에서 재배할 수 없었던 작물의 재배를 시작하는 등 기후변화의 영향을 효과적으로 활용할 수도 있을 것입니다. 그러나, 적응하더라도 할 수 있는 일에는 한계가 있습니다. 동시에 온실가스를 줄여서 감당할 수 없을 정도로 피해가 커지기 전에 기온 상승을 억제해야 합니다.

19세기 후반에 이산화탄소가 증가하자, 세계 연구자들이 기온 상승의 가능성을 지적했습니다. 이러한 가설에 자극을 받은 한 사람이 작가 미야자와 겐지입니다. 1932년에 발표한 소설 ‘구스코 부도리의 전기’는, 화산을 인공적으로 분화하게 만들어 이산화탄소를 분출시켜서 기온 상승을 일으키는 방법으로 냉해에 시달리는 농민을 구하려고 하는 이야기입니다. (현재, 화산 분화는 오히려 기온을 낮추는 효과가 높은 것으로 알려져 있습니다) 그러나, 실제로 이산화탄소를 줄일 필요성이 알려지기까지는 100년 정도의 시간이 걸렸습니다. 20세기 후반이 되면서 대기 중 이산화탄소 농도가 상승하고 있다는 사실이 실제로 확인되었고, 잇따르는 이상기후로 인해 전 세계 연구자들 사이에서 위기감이 커졌습니다. 이에 따라 유엔 등은 1988년에 최신 연구 성과를 모으는 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)를 설립했습니다. 1992년에는 각국에 대책을 촉구하는 국제조약인 유엔기후변화협약이 탄생했습니다.

과거 200만 년 정도의 지구 역사를 되돌아보면, 추운 기후(빙하기)와 따뜻한 기후(간빙기)가 약 10만 년 사이클로 반복되어 왔습니다. 빙하기에 북반구 대륙은 광대한 얼음으로 덮여 있었습니다. 이러한 기온 등의 장기적인 변화는 지구와 태양의 거리 등 만 년 단위의 주기적인 변화(밀란코비치 사이클이라고 함)에 따라 지구가 받는 태양의 일사량 등이 변화하는 것이 계기가 되었다고 설명합니다. 약 1만 2천 년 전에 끝난 마지막 빙하기에서 현재의 간빙기로 바뀔 때는 5천 년에 걸쳐 5도 정도 상승했습니다. 그 후, 기온은 천천히 내려가기 시작했지만, 현재의 인간 활동에 따른 기후변화로 이러한 경향이 역전하여, 과거 150년에 약 1.1도 상승했습니다. 다시 빙하기가 오면 기온이 내려갈지도 모르지만, 다음 빙하기가 온다고 해도 5만 년 후로 보입니다.

벚꽃이 피고, 매미가 울기 시작하고, 동식물 등 생물의 대부분은 기온변화에 따라 상태를 변화시킵니다. 이러한 타이밍이 기후변화로 인해 바뀌고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 기상청에 따르면, 봄 벚꽃 개화일은 10년마다 1.2일씩 빨라지고, 가을 단풍은 10년마다 3.0일씩 늦어지고 있습니다. 또한 생물에는 각각 살기 편한 기온이 있기 때문에, 기후변화로 사는 곳이 더워지면 위도가 높거나 고도가 높은 더 시원한 곳을 찾아 조금씩 사는 곳을 바꾸어 갑니다. 그러나, 대부분의 생물은 이동할 수 있는 거리에 한계가 있습니다. 현재와 같은 급격한 속도 변화가 계속되면 변화를 따라잡을 수 없게 될 가능성이 있습니다. 기온이 올라갈수록 많은 종이 멸종할 가능성이 커질 것으로 생각됩니다.

바다 생물도 수온 상승 등으로 인해 사는 곳 등을 바꾸고 있습니다. 또한, 육지의 폭염처럼 바다에서도 수온이 며칠 이상에 걸쳐 급상승하는 ‘해양열파’가 늘어나고 있고, 장소에 따라서는 산호를 약화하거나 물고기 무리를 죽음으로 몰고 가고 있습니다. 해양 산성화의 영향도 우려됩니다. 대기 중에 늘어난 이산화탄소가 바다에 흡수되어 바다를 산성화하는 현상입니다. (바닷물은 약알칼리성이므로 중성에 가까워집니다) 조개와 산호, 플랑크톤 등 탄산칼슘의 껍질을 가진 생물이 그 껍질을 만들기 어려워지는 등의 영향이 있습니다. 반대로, 해수에 녹아 있던 산소의 양이 넓은 범위에서 서서히 감소하고 있다는 사실도 밝혀져, 그 영향이 우려되고 있습니다. 앞으로 잡을 수 있는 물고기의 양도 점점 줄어들지 모릅니다.

과거 데이터를 통해 인간이 배출한 이산화탄소의 총량과 기온의 상승 폭이 거의 비례한다는 사실이 밝혀졌습니다. 즉, 기온 상승을 조금이라도 멈추기 위해서는 이산화탄소를 배출하지 않아야 합니다. 배출을 완전히 없애기는 매우 어려울지도 모르지만, 대기에서 이산화탄소를 제거하여 계산상 제로로 만드는 개념을 탄소중립(카본 뉴트럴)이라고 합니다. 이산화탄소를 제거하는 방법의 대표적인 예는 숲을 늘리는 것입니다. 광합성으로 이산화탄소를 흡수하기 때문입니다. 그 외, 대기 중에서 직접 이산화탄소를 제거하는 기술 등도 개발되고 있습니다. 국제사회가 목표로 하는 1.5℃ 이내로 기온 상승을 억제하기 위해서는, 이번 세기 후반까지 전 세계적으로서 탄소중립을 실현해야 합니다.

COP라는 국제회의를 뉴스에서 본 사람도 있을 것입니다. 유엔기후변화협약 회의를 COP(당사국총회(Conference of the Parties)의 영문 약자)라고 합니다. 이 협약을 바탕으로 1997년에 교토에서 열린 제3회 COP에서 채택된 것이 교토의정서입니다. 일찍부터 온실가스를 많이 배출하고 부유해진 선진국은 더 무거운 책임이 있다고 하여 선진국에 처음으로 삭감 의무를 부과했습니다. 일본의 목표는 2008~2012년에 1990년 대비 6% 삭감으로, 이미 달성했습니다. 그러나, 개발도상국의 배출량이 증가하여 선진국만으로는 기후변화를 멈출 수 없게 되었습니다. 2015년 COP21에서 채택된 파리협정에서는 모든 국가가 삭감을 추진하게 되었습니다. 일본은 2030년도에 2013년도 대비 46% 삭감하고, 50% 삭감에도 도전하고 있습니다. 그러나, 얼마나 삭감할지는 각국에 맡기고 있기 때문에 기온 상승을 멈출 수 있을지에 대한 전망은 아직 불투명합니다.

전시 구역의 통로 측에 설치된 2개의 테이블 다리와 상판에는 복잡하게 갈라진 떡갈나무와 두 갈래로 갈라진 노송나무가 사용되었습니다. 평소에는 잘 사용되지 않는 이상한 형태의 나무를 전시 재료로 유용하게 활용했습니다.
나무는 심고, 키우고, 벌채하고, 다시 심는 지속가능한 사이클로 생산되어 우리 생활에 계속 사용되었습니다. 전시 공간은 일부러 많이 가공하지 않은 통나무와 가지 등을 사용하여 형태를 바꾸어가면서 계속 사용되는 나무와 삼림을 떠올릴 수 있도록 꾸몄습니다.

전시 공간은 목제 블록 ‘우드박스’를 조합하여 만들어졌으며, 이러한 ‘우드박스’는 전시 종료 후 재이용을 전제로 하고 있습니다. ‘우드박스’ 한 개를 책장으로 이용하기도 하고, 여러 개의 ‘우드박스’를 다른 형태로 재조합하여 사용할 수도 있습니다. 전시 공개 전에는 ‘우드박스’ 재이용에 대해 생각해 보는 워크숍을 개최했습니다. ‘우드박스’ 제작 과정에서 나오는 여분의 목재로 제작한 실물의 7분의 1 크기 나무 블록을 만져 보면서 참가자와 함께 미래의 ‘우드박스’ 사용법을 생각했습니다.

제작 기록 영상 ‘다 함께 만드는 전시’

목제 블록 ‘우드박스’는 CLT(*1)라고 불리는 패널을 기본적으로 장부맞춤(*2)과 나사를 사용하여 조립되어 있습니다. 또 각 ‘우드박스’도 볼트로만 연결되어 있습니다. 그래서 쉽게 분해할 수 있으며, 전시 기간과 종료 후에 재이용하기 쉽게 설계되었습니다. ‘우드박스’ 한 개를 책장으로 이용하기도 하고, 여러 개의 ‘우드박스’를 다른 형태로 재조합하여 사용할 수도 있습니다.

*1 CLT: 나무판을 섬유 방향이 직각으로 교차하도록 겹쳐 붙인 목재. 직교집성판. *2 장부맞춤: 목재의 숫장부와 암장부를 조합하여 목재를 고정하는 공법

목제 블록 ‘우드박스’는 돗토리현 중남부에서 벌채된 삼나무를 돗토리현 내에서 가공하여 만든 CLT(*1)를 사용하여 제작되었습니다.
벌채한 목재를 가구나 기둥 등으로 만들어 목재 그대로 오랫동안 사용하면 이산화탄소 고정에 도움 됩니다. 또 일본의 삼림 자원은 최근 해외산에 밀려 유용하게 활용되지 않고 있습니다. 그 결과, 솎아베기 등의 관리가 충분히 이루어지지 않아서 산사태 등을 일으키는 계기도 되었습니다. 삼림 자원을 제대로 활용하면 환경 부하 경감으로도 이어집니다.

*1 CLT: 나무판을 섬유 방향이 직각으로 교차하도록 겹쳐 붙인 목재. 직교집성판.

전시실 입구 부근에 설치된 5개의 통나무는 도쿄도 히노하라무라의 나무이고, 전시 구역의 통로 측에 설치된 2개의 테이블에는 하치오지시의 나무가 사용되었습니다.
지역산 목재를 지역 임업자에게서 직접 사들이면 목재 수송 거리가 단축되어 수송 단계에서 나오는 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 또 성장에 맞추어 적절하게 솎아베기하면 수목의 건전한 생육을 촉진하고, 이산화탄소 흡수와 토사 피해 예방에도 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다.

목제 블록 ‘우드박스’는 돗토리현산 목재를 돗토리현 공장에서 CLT로 가공하고, 시가현과 히로시마현 공장에서 부품을 잘라내고, 오사카 공장에서 부품을 조립하여 만들어졌습니다. 그 후, 일본과학미래관으로 옮겨져 수많은 ‘우드박스’를 연결하여 전시 공간에 설치되었습니다.
산지와 미래관을 연결하는 거의 직선상으로 수송 경로를 계획하여 수송에서 배출되는 이산화탄소를 감소시켰습니다.

제작 기록 영상 ‘숲에서 전시를 하기까지’

이 전시에서는 목제 블록 ‘우드박스’를 제작하는 과정에서 남은 목재를 유용하게 활용했습니다. 두께 3cm의 목재를 겹쳐서 ‘식탁 건너편’에 있는 테이블 다리로 이용하기도 하고, 각 존 입구 패널의 일부로 사용하기도 했습니다. 이 기사의 QR 코드가 붙여진 칼럼 패널도 남은 목재를 잘라서 만들어졌습니다. 디지털 데이터로 먼저 필요한 형태를 정리하여 목재를 필요한 만큼만 구매하고, 효율적으로 잘라내어 목재를 최대한 남김없이 사용하기도 했습니다.