적성 맞춰보기

(1) 동해의 수온이 지난 30년 간 0.6도 상승했다는 관측 자료가 있으며, 현장에서도 우리의 바다가 변하고 있다는 증거들이 여러 가지 나타났다. 동해의 수온이 어떤 이유로 상승한다고 생각하는가?

(2) 산성비 문제를 해결할 대안을 제시하라.

(3) 날씨를 정확하게 예보하는 것은 대단히 어렵다고 한다. 무엇 때문에 정확한 예보를 할 수 없는지 설명해 보라.

① 동해를 대상으로 한국과 일본, 러시아의 해양학자들이 실시한 탐사 프로그램인 크림스(CREAMS) 학술 종합 탐사가 끝났다. 평균 수심 1천550m, 최고 수심 3천700m인 동해에 대한 연구 결과, 동해는 작지만 다이나믹한 컨베이어 벨트가 작동하고 있는 것이 밝혀졌다. 또한 동해를 깊이에 따라 중앙수, 심층수, 저층수 등 3개의 영역으로 나눌 수 있고, 심층과 저층의 물에 산소가 매우 희박하여 일종의 dead zone이 형성될 수 있다는 예상도 나왔다. 이것은 1930년대 일본인 학자가 조사한, 깊은 곳에서도 산소가 매우 풍부하다는 자료와 상충되는 것으로 동해 컨베이어 벨트의 작동에 변화가 있었다는 것을 알려주고 있다. 실제 동해는 매우 변화무쌍하여 벨트의 주기는 100년도 안 되며, 30년 앞의 상황은 예측하기가 곤란하다고 한다.

동해에 난류성 어종이 유입되고 명태 등 한류성 어종이 격감하는 것은 온난화를 암시한다. 특히 겨울철 바다 수온이 높다는 것이 문제인데, 크림스 연구도 모든 층의 수온 상승이 진행중이라는 결론을 가지고 있다. 온난화는 쿠로시오 난류의 해류가 강해졌기 때문일 수도 있고, 동해 컨베이어 벨트의 해저 온점의 온도가 상승하고 있기 때문일 수도 있다. 필연적으로 지구 온난화와 연결해야 할 것이나 이 점은 아직 설명할 수 있는 단계가 아니다.

② 산성비를 분석해 보면 그 속에는 황산, 초산, 염산, 질산 등이 들어 있다. 오염의 원인을 먼저 찾아보는 것이 해법의 순서가 될 것이다. 황산은 화석 연료 속의 유황분이 연소되면서 배출된다. 질산은 토양 박테리아의 활동 또는 벼락 주위에서 자연적으로 만들어진다. 인공적으로는 연소인데, 공기중의 질소와 산소가 연소의 열기가 주어지면 일산화질소로 바뀌게 된다. 자동차를 포함하는 내연기관이 그 예가 된다. 염산은 플라스틱이 많이 태워지는 소각로가 배출 장소가 된다. 플라스틱에 염소 성분이 많기 때문이다.

해결이 쉽지 않은 것은 문명이 주는 유용성, 혜택과 맞물려 있는데다 책임 소재의 불분명이 더해지기 때문이다. 현재 연료 전지 자동차가 준비 마무리에 있는 것으로 알려지는데, 연소 과정이 없기 때문에 질산의 방출이 제한될 것이다. 화석 연료를 탈황하여 사용하든지, 연료 전지 발전소 혹은 태양광, 수력 등의 대체 에너지를 사용하여 전력을 공급하는 방법을 생각해 볼 수 있다. 소각로는 촉매 등의 연구를 통해 플라스틱의 염소를 회수하든지 염소가 들어 있지 않은 신소재를 개발하는 것이 대안이 될 것이다.

③ 일기 예보의 어려움은 여러 가지에서 비롯된다. 첫째, 날씨를 지배하는 법칙 자체가 너무 복잡하기 때문이다. 이 법칙은 수증기 분자에서 수천km의 전선대에 이르기까지, 상호 연결된 크고 작은 운동체들 간에 이루어지는 복잡한 물질, 운동량, 에너지의 교환 과정을 다루고 있다. 둘째, 정확한 예보는 많은 관측량을 요구하고 이는 다시 엄청난 연산 시간을 요구하기 때문에 결국 시간이 부족하다. 예를 들어 지리산에 비가 올 것인지 여부를 12시간 전에 예측하는 데 필요한 연산량은 현재의 기상청 컴퓨터로는 몇 달이 걸린다고 한다.

셋째, 규모나 빠르기가 주는 불확실성이다. 모든 대기 운동도 생명체처럼 살 수 있는 기간이 유한하다. 전선을 동반한 키가 큰 저기압은 일주일 정도 버티고, 키가 낮은 저기압은 1, 2일 정도, 작은 소나기 구름은 30분이면 사라진다. 이렇듯 규모가 작을수록 짧은 시간 동안 급격하게 발달하고 쇠약해지므로 그만큼 예측에 대한 불확실성이 커진다.

넷째, 관측 오차 때문이다. 대기학자 로렌츠는 과학적 계산이 아무리 정교해도 관측 오차를 피할 수 없다면 대기 운동의 예측에는 한계가 있다는 카오스 이론을 주장해 많은 공감을 얻은 바 있다. 대기는 조금만 건드려도 어딘가에 커다란 에너지를 모을 수 있는 매우 불안정한 매체로서, 초기에 조금만 다른 관측 자료가 컴퓨터에 입력돼도 며칠 후면 실제와는 매우 다른 예측 결과가 산출되고 만다는 것이다.

김재경기자 kjk@imaeil.com

자료제공 : 늘품미디어

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