글 강호정

왜 다시 이탄습지인가
습지가 ‘환경’과 ‘생태’를 대표하는 상징으로 등장한 지는 꽤 오래됐다. 습지가 중요한 이유 또한 대중들에게 상당히 많이 알려져 있다. 예를 들어, 습지는 다양한 식물종의 서식처를 제공하고, 홍수나 가뭄도 줄여주며, 물도 깨끗하게 해 주는 기능이 있다. 하지만 습지의 여러 가지 유형 가운데 하나인 이탄습지(Peatland)에 대해 잘 알고 있는 사람은 많지 않다. 우리나라에서는 보기 힘든 생태계이기 때문인데, 대암산 용늪이나 정족산 무제치늪처럼 일부 높은 산에서나 발견된다. 하지만 북유럽, 러시아, 캐나다에 사는 사람들에게는 주변 어디에서나 볼 수 있는 대표 생태계이다.
이런 지역에서는 이탄습지가 너무 흔하고 목재와 같은 산물도 제공하지 못하기 때문에, 대부분 파괴해서 다른 용도로 사용해 왔다. 예를 들어 영국의 경우 ‘고층습원(Raised bog)’으로 불리는 이탄습지는 산업 혁명 뒤 전체의 95퍼센트 넘게 파괴돼 농경지나 다른 유형의 생태계로 바뀐 것으로 알려져 있다. 세계에서 얼마나 되는 이탄습지가 파괴됐는지 확실치 않지만 많은 나라에서 이탄을 캐서 연료로 이용하거나 이탄습지의 물을 빼고 농경지로 바꾸는 것이 보통 개발 방법이었다. 하지만 현대에 들어서 이탄습지의 중요한 가치들이 발견되면서 기후변화 연구의 중요한 대상으로 떠오르고 있고, 습지를 보존하고 복원해야 한다는 사회적 요구가 증가하고 있다.

이탄습지의 재발견
식물들이 광합성을 하면 공기 속 이산화탄소를 흡수하지만, 식물이 죽거나 낙엽이 떨어지면 흙 속 미생물이 이를 분해해 다시 이산화탄소로 배출한다. 보통 숲에서 식물이 엄청난 양의 광합성으로 이산화탄소를 흡수하지만 거의 비슷한 양이 이러한 호흡으로 배출된다. 그런데 이탄습지에서는 이와는 좀 다른 반응들이 일어나고 있다. 이탄습지가 널리 존재하는 북구 유럽, 러시아, 캐나다 지방은 날씨도 서늘할 뿐 아니라 한 해 동안 계속해서 비가 조금씩이라도 내리기 때문에 땅이 항상 촉촉이 젖어 있다. 이런 지역보다 우리나라는 평균 온도가 높고 비도 몰아서 오기 때문에 이탄습지가 나타나기 어렵고, 대신 온도가 낮은 고산 지대나 북한의 개마고원 같은 곳에서 분포하는 것으로 알려져 있다.
이런 곳에서는 독특한 식물들이 자라는데 대표적인 것이 ‘스패그넘(Sphagnum)’이라고 부르는 이끼류와 여러 가지 작은 관목들과 풀들이다. 날씨도 서늘하고 땅에 영양분도 많지 않아 이 식물들은 빠르게 자라지 못한다. 이른바 이산화탄소 흡수 속도가 그리 크지 않다. 하지만 이 식물들이 죽은 뒤에도 미생물이 분해하는 속도는 더욱 느리다. 이러한 이유로 지표면 아래에는 식물이 죽어도 전부 썩지 않고 땅속에 수미터에서 수십미터의 깊이로 유기물로 쌓인다. 이렇게 분해되지 않은 유기물 덩어리를 ‘이탄(泥炭)’이라 하고 이런 것들이 널리 분포하는 지역을 이탄습지라고 부른다. 결국 이탄습지는 긴 시간에 걸쳐 대기 속 이산화탄소를 흡수해서 땅속에 저장하는 역할을 해온 것이다.
최근 자료에 따르면 이렇게 이탄습지에 쌓여있는 탄소의 양은 최소 750에서 1,000기가 톤에 이른다. 대기 속에 쌓여 기후변화를 일으키고 있는 이산화탄소의 총량이 760기가 톤 정도이고, 해마다 우리가 석유와 석탄을 태워서 내보내는 탄소량이 10기가 톤가량 되니 얼마나 많은 양의 탄소가 이탄습지에 저장되어 있는지 알 수 있을 것이다. 이름이 의미하듯 이탄은 오랜 지질학적 시간이 지나면 석탄과 같은 물질로 변화할 것으로 예상되는데, 그런 긴 시간이 지나기도 전인 지난 몇 백 년 동안에는 사람들이 이것을 캐서 마치 장작 땔감으로 쓰듯 원료원으로 사용했다. 이른바 화력 발전용 연료로 사용하기도 했고, 개인 집에서 장작 대신 쓰기도 했다. 우리나라에서는 이탄을 재료로 만든 물질로 화분을 채우는 재료로 사용하거나 묘목을 키울 때 토양 대신 기반 물질로 이용한다.
그런데 기후변화가 심각해지고 이탄습지에 쌓여있는 엄청난 양의 탄소가 기후 조절에 중요하다는 것을 알게 된 뒤부터는 이탄습지를 보호대상으로 바라보게 되었을 뿐 아니라 이곳에서 일어나는 생태에 대한 과학적 연구가 진행되고 있다.

노르웨이와 북극에서 발견되는 이탄습지 토양의 단면

이탄습지의 유기물 분해가 늦은 이유
과학자들이 첫 번째로 관심을 갖게 된 것은 왜 이탄습지에서는 죽은 식물 사체가 빨리 분해되지 않고 이탄의 형태로 저장되는지 하는 문제다. 사실 이 문제에 대해서는 간단한 답이 있다. 집에서 요리하다 남은 두부를 어떻게 처리하는지 생각해보면 쉽게 알 수 있다. 보통은 두부가 남으면 물에 담가서 냉장고에 보관한다. 이렇게 하는 이유는 물 때문에 산소 공급이 줄어들고 낮은 온도 때문에 미생물의 활동이 억제되기 때문이다. 이탄습지도 마찬가지이다. 날씨가 서늘하니 미생물 활성도가 낮고 특히 물에 잠겨 있다 보니 산소 공급이 제한돼 미생물에 의한 분해가 느려진 것이라 생각했다. 그동안 필자는 관련 연구를 통해 단순히 이 요인이 다가 아니라는 것이 밝혔다. 왜냐하면 날씨가 아주 더운 인도네시아나 말레이시아 같은 곳에서도 이탄습지가 넓게 존재하기 때문이다.
또 어떤 이탄습지는 지대가 높아 상당히 건조한 상태가 유지되는데도 분해가 빨리 일어나지 않는다. 그럼에도 유기물 분해가 늦은 이유는 습지 내에 존재하는 ‘페놀릭’ 계열의 물질들이 미생물의 활동을 억제하고 있기 때문이고, 또 스패그넘과 같은 식물체 자체가 분해가 아주 어려운 물질로 구성돼 있기 때문이다. 이 페놀릭 물질을 분해하는 효소가 강화되면 이탄도 빨리 분해되고, 거꾸로 페놀릭을 분해하는 효소를 억제하면 이탄이 더욱 많이 축적되는 것으로 밝혀졌다. 또 최근 필자 연구진의 결과에 따르면 이탄습지의 낮은 수소이온농도지수(pH) 역시 미생물의 활성을 억제해서 분해속도를 더욱 늦추는 역할을 한다.

일본의 고산습지 타데와라습지

기후변화와 이탄습지
그런데 기후변화 때문에 일부 이탄습지에서는 환경이 빠른 속도로 바뀌고 있다. 이탄습지의 대표 성격인 낮은 온도와 습한 토양의 특성이 바뀌는 것이다. 온도도 올라가고 가뭄이 이어지면 이탄습지로 산소가 계속 공급되고 그 속에 있는 미생물들의 유기물 분해속도가 급격히 늘어난다. 이렇게 되면 이산화탄소는 물론 더 강력한 온난화기체인 메탄도 발생되고, 일부 분해산물은 물에 녹은 유기탄소 상태로 주변 하천이나 호수로 탄소가 이동하기도 한다. 이탄습지에 안정되게 보관되어 있던 탄소가 분해되고 이동해 기후변화를 가속화할 수 있다는 말이다.
이러한 이유로 이탄습지의 수위를 어느 정도로 유지해야 탄소를 안정되게 보유할 수 있을지, 또 이탄습지를 보존하고 이미 파괴된 지역은 어떻게 복원해야 하는지에 대해 많은 연구와 기술 개발이 이뤄지고 있다. 문제는 북구의 경우 이탄이 매우 광범위하게 분포하는데 이런 지역 전체를 공학적인 기술로 복원하는 것이 쉽지 않다는 점이다. 실제로 캐나다에서 이탄을 모두 캐내 땔감으로 쓴 지역에 다시 스패그넘을 이식해 원 생태계로 돌려보려는 시도가 활발히 진행되고 있다. 필자의 연구진도 이 연구에서 복원 사업에 따라 미생물들이 어떻게 바뀌는지를 관찰하고 있는데 일어나는 현상을 설명하는 것도 어렵고 가장 효과 있는 복원 기술을 개발하는 것은 더욱 어렵게 느껴지고 있다. 현재까지 제안된 방법 가운데 가장 쉬운 것은 말라버린 이탄습지에 물이 다시 고일 수 있도록 소규모 댐과 같은 구조물을 설치하고 ‘페놀릭’이 풍부한 목재 폐기물 같은 물질을 넣어 미생물의 활동을 억제하는 기술들이다.

이탄습지가 널리 발달한 북극 영구동토층의 사향소

이탄습지의 경고
이러한 노력들에도 불구하고 기후변화 억제 수단으로 이탄습지를 보호하려는 시도는 밝은 전망만을 가지고 있는 것은 아니다. 이번 여름, 국내에서 일어난 홍수나 유럽과 미국 서부의 가뭄에서 보듯 이미 기후변화의 피해는 일상에 나타나는 현상이 됐다. 특히 이탄습지가 많이 존재하고 있는 북극과 그 주변 지역의 온도는 다른 지역보다 훨씬 더 가파르게 상승하고 있다. 두부를 보관하던 냉장고가 고장난 격이다. 이렇게 되면 이탄습지 안에서 낮은 온도 때문에 제대로 활동하지 못하던 미생물들이 유기물을 분해하기 시작하면서 더 많은 이산화탄소를 대기 속으로 방출할 수 있다.
또 북극 근처의 얼어있던 땅이 녹으면 물이 고이면서 작은 습지나 연못들이 생기기 시작하고 이렇게 되면 산소가 없는, 이른바 전문 용어로 ‘혐기적인 조건’이 만들어지면서 더 많은 메탄이 만들어져서 대기로 방출될 수 있다. 메탄은 같은 양으로 비교했을 때 이산화탄소보다 지구를 덥히는 효과가 25배 정도 강력한 온난화 기체이다. 이러한 이유로 기후변화가 계속 일어나면 북극 근처의 이탄습지들은 그동안 쌓아온 탄소를 이산화탄소나 메탄의 형태로 다시 공기 속으로 배출하고 이것 때문에 기후변화가 더 가속화 될지도 모른다는 걱정들이 나오고 있다. 우리가 아무리 이탄습지를 보존하고 복원하더라도 기후변화 때문에 우리가 통제할 수 없는 온난화 기체 발생의 가능성도 제기되고 있는 것이다.
이탄습지의 보존, 복원, 그리고 유기물의 안정화 기술은 앞으로 지구 전체의 탄소 순환을 잘 통제해 기후변화가 더욱 악화되지 않도록 하는데 매우 중요하다. 아직은 자연에서 일어나는 현상을 이해하는 수준이지만, 이러한 정보가 쌓이다 보면 이를 조절할 수 있는 기술 개발의 가능성도 있을 것이다. 또한 많은 생태계 구성 요소들이 그러하듯 우리가 아무 가치가 없다고 생각해서 파괴하고 이용해 버린 결과가 예상치도 못한 부메랑으로 돌아올 수 있다는 점은 절대 잊어서는 안 된다. 이탄습지가 바로 대표 사례다.

강호정 – 연세대학교 사회환경시스템공학부 교수이다. 토양 미생물과 기후변화의 관계를 연구하며 130여 편의 논문을 발표했다. 이탄습지 관련 논문 2편이 <네이처((Nature)>지에 실려 주목을 받았다. 2020년에 ‘파국 앞에 선 인간을 위한 생태계 가이드’《다양성을 엮다》책을 펴냈다.