가뭄으로 줄어든 저수지 물, 탄소중립에 걸림돌

포스텍

농업용 저수지의 저수량이 줄어들면 총 유기탄소 농도는 늘어나는 것으로 나타났다. 포스텍 제공.

극심한 가뭄에 이르면 농업용 저수지에서 탄소가 방출돼 대기 중 탄소 농도가 높아질 수 있는 것으로 확인됐다. 탄소 중립 시대를 대비한 수자원 정책이 필요하다는 설명이다. 

포스텍은 감종훈 환경공학부 교수, 이광훈 박사과정생 연구팀이 극심한 가뭄이 수자원 관리시스템에 미치는 수(水)문학적 영향을 분석해 국제학술지 ‘물 연구’에 발표했다고 13일 밝혔다. 

기후위기로 가뭄, 홍수 등 기상 이변이 빈번하게 발생하고 있다. 기상 이변이 물 순환과 탄소 순환에 영향을 미친다는 점은 기존 연구에서 가설 및 모델을 통해 증명됐다. 하지만 수자원 빅데이터 부재로 관측데이터를 통한 정량적 분석 연구는 제한적이었다. 

연구팀은 3000개 이상의 농업용 저수지에서 관측되는 수자원 데이터가 물과 탄소 순환 변화를 연구하는 빅데이터가 될 것으로 보았다. 모내기 시기 이용 가능한 수자원량을 감시하기 위해 농업용 저수지의 물수위 데이터가 수집되고 있기 때문이다. 

연구팀은 고차원 데이터를 저차원으로 축소하는 고급통계기법인 ‘회전 주성분 분석’을 이용해 데이터를 살폈다. 분석에 사용한 데이터는 2020~2022년 국내 2200개 이상 농업용 저수지에 보관된 저수량과 총 유기 탄소(TOC) 농도 자료다. 해당 연구 기간 저수지의 저수량은 289~360메가톤(mt), TOC 농도는 3.54~4.60mg/L, TOC 부하는 1165~1492톤으로 추정됐다. 

첫 번째 회전 주성분 분석 결과 2022년 한반도 남부 지역은 가뭄으로 수온이 증가하고 저수지 수위가 낮아질 때 TOC 농도가 증가한다는 상관관계가 확인됐다. 두 번째 분석에서도 중부 지역 저수지 수위 변화와 TOC 농도 변화가 높은 상관성을 보였다. 

극심한 가뭄이 발생하면 탄소를 저장하던 농업용 저수지가 대기 중으로 탄소를 방출하는 공급원이 될 수 있다는 설명이다. 연구팀은 농업용 저수지 주변의 논·밭 면적이 넓은 지역일수록 TOC 농도가 높아진다는 사실도 확인했다. 

감 교수는 “수자원 빅데이터와 고급 통계 기술을 이용해 극심한 가뭄으로 인한 물 순환과 탄소 순환의 정량적인 변화를 제시하는 데 성공했다”며 “수량에만 집중하던 수자원 정책에서 수량과 수질 모두를 고려한 탄소 중립 시대 맞춤형 환경 및 수자원 정책 변환이 시급하다”고 말했다. 

감종훈 포스텍 환경공학부 교수(왼쪽)와 이광훈 박사과정생. 포스텍 제공.

[문세영 기자 moon09@donga.com]