생글생글

과학과 놀자

대기중의 이산화탄소, 땅속에 묻는다

역대급 더위였다. 밤에도 기온이 25도 이하로 떨어지지 않는 열대야가 34일 연속으로 발생하며, 역대 최장 기록을 세웠다. 지구온난화로 인한 기후변화를 온몸으로 체감할 수 있었다. 지구온난화를 막기 위한 노력이 절실할 때! 지구 반대편 유럽에서 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 줄이기 위한 대형 포집기가 가동됐다는 소식이 들려왔다.매머드는 대기 중 이산화탄소를 포집하기 위해 공기를 빨아들인다. 원리는 공기청정기와 유사하다. 대기는 질소가 78%, 산소 21 %, 아르곤 0.9%, 이산화탄소 0.03% 등으로 구성돼 있는데, 필터를 이용해 이 중 0.03%에 해당하는 이산화탄소만 걸러내는 기술이다.먼저 거대한 벽에 설치된 선풍기 수백 대가 작동하면서 대기 중 공기를 빨아들이기 시작한다. 시설 안으로 들어온 공기는 연결된 파이프를 따라 이동해 화학 필터를 통과한다. 그 결과 이산화탄소만 모이고, 나머지는 다시 시설 밖으로 내보내진다. 필터를 통해 분리된 이산화탄는 물과 섞여 탄산수로 변신한다. 우리가 먹는 탄산음료와 같은 형태다. 이산화탄소를 머금은 탄산수는 다시 파이프를 통해 이동한다. 파이프의 끝은 지하 800~2000m 현무암 지층으로 연결돼 있다. 그러니까 이산화탄소의 최종 목적지는 바로 땅속이다.매머드가 위치한 헬리셰이디는 대표적 화산 지대로 이 지역의 지층은 주로 현무암으로 이뤄져 있다. 현무암은 화산활동으로 분출된 용암이 굳어서 만들어지는데, 용암에서 가스가 빠져나간 흔적 때문에 구멍이 많다. 큰 압력을 가해 탄산수를 현무암층에 밀어 넣으면 현무암의 빈 공간으로 들어가 자리를 잡는다. 이후 탄산수에 포함된 이산화탄소는 현무암 속 칼슘, 마그네슘, 철과 화학반

과학과 놀자

'킬링 곡선'으로 보는 지구와 인류의 미래

과천과학관과 함께 하는 과학 이야기 (7)태평양 한가운데 있는 섬 하와이에는 마우나로아 관측소라는 곳이 있다. 이 관측소는 지구 상에서 가장 오래 전부터 대기 중 이산화탄소 농도를 측정한 곳이다. 이 곳에서 관측한 이산화탄소 농도를 연도별로 기록한 그래프를 ‘킬링 곡선(Keeling Curve)’이라고 한다. 관측을 시작한 연구자인 찰스 데이비드 킬링의 이름을 따 그렇게 불리고 있다.첫 관측은 1958년 3월이었다. 그 해 이산화탄소 농도는 약 315㏙이었다. ㏙은 공기의 농도를 나타내는 단위로 100만분의 1을 뜻한다. 이 그래프는 꾸준히 상승해 올해 2월 419㏙까지 올랐다. 대기 중 이산화탄소 농도가 높아진 것이다. 예전에는 과학 교과서에 공기 중 이산화탄소 농도가 0.03%라고 나왔었는데 이제는 0.04%로 수정돼야 하겠다. 2013년 대기 중 이산화탄소 농도가 이미 400㏙을 돌파했으니까.그래프를 좀 더 자세히 보면 일정한 간격으로 오르락내리락을 반복하는 모습도 보인다. 최근 5년간(2017년 1월~2022년 2월)의 그래프를 확대해 보면 이산화탄소 농도가 매년 5월에 가장 높고, 9월에 가장 낮다는 사실을 알 수 있다. 이는 식물의 광합성에 따른 결과다.북반구 온대 지역의 식물이 광합성을 활발히 하면서 이산화탄소를 흡수하는 봄~여름, 즉 5~9월엔 이산화탄소 농도가 줄어들었다가 가을~겨울, 즉 10월부터 이듬해 4월까지는 광합성이 약해지면서 이산화탄소 농도가 다시 증가하는 것이다. 계절에 따른 변화는 있지만 전체적으로는 이산화탄소 농도가 지속적으로 높아지고 있다.킬링 곡선은 단순히 이산화탄소 농도 변화만을 의미하지 않는다. 여러 연구를 통해 이산화탄소 농도 변화는 지구 평균 기온과 깊은 관련