생명 없는 땅에서 탄소 흡수원으로
모래가 풍경의 95% 이상을 뒤덮어 생명체가 살기 어려운 땅으로 오랫동안 여겨졌던 타클라마칸 사막이 건조 환경에 대한 통념을 뒤흔드는 생태적 변화를 겪고 있다. 수십 년간 대규모 나무 심기 사업을 추진한 끝에 중국 북서부의 이 혹독한 사막은 대기 중 이산화탄소를 배출량보다 더 많이 흡수하는 탄소 흡수원으로 자리 잡았다. 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표된 최근 연구에 따르면, 1978년 시작돼 흔히 ‘녹색 장성’으로 불리는 삼북방호림사업은 사막 주변부를 대기 중 탄소를 순흡수하는 지역으로 바꾸는 데 성공했다. 인간의 개입으로 극한 사막이 안정적인 탄소 흡수원으로 전환된 사례가 처음으로 확인된 것으로, 세계에서 가장 건조한 지역의 기후변화 완화 전략에 새로운 가능성을 제시한다.
약 13만 제곱마일(33만7,000제곱킬로미터)에 이르는 타클라마칸 사막은 몬태나주보다 조금 넓은 면적으로, 중국 북서부 타림분지에 자리하고 있다. 높은 산맥이 사막을 둘러싸고 있어 연중 대부분 습한 공기가 내륙으로 유입되지 못하며, 그 결과 이 지역은 ‘죽음의 바다’라는 별칭을 얻을 만큼 극단적인 환경이 형성됐다. 수세기 동안 이 광활한 모래밭은 황량함과 환경적 한계를 상징했다. 그러나 오늘날 위성사진에는 사막 가장자리를 둘러싼 뚜렷한 녹색 띠가 포착된다. 사업이 시작된 이래 660억 그루가 넘는 나무가 뿌리를 내린 곳이다. 중국의 산림 면적은 1949년 국토의 10%에 불과했지만 현재는 25%를 넘어섰다. 2024년 타클라마칸 사막을 식생으로 둘러싸는 작업이 완료된 것은 생태공학의 중대한 전환점으로 평가된다.
수십 년에 걸친 끈기
변화는 사막화가 가속화되던 1978년 중국 당국이 삼북방호림사업을 시작하면서 본격화됐다. 1950년대 내내 대규모 도시화와 농경지 확장으로 이 지역의 자연 식생이 사라졌고, 갈수록 심해지는 모래폭풍이 토지를 황폐화하고 농업 생산성을 위협하는 여건이 조성됐다. 중국 정부는 2050년까지 타클라마칸과 고비 사막 가장자리에 수십억 그루의 나무를 심어 사막 확장을 막고 이동하는 모래언덕을 안정시키겠다는 목표를 세웠다. 72년에 걸친 이 야심 찬 계획은 1998년, 2011년, 2021년을 주요 이행 시점으로 삼았다.
주요 공학적 성과 가운데 하나는 사막 한복판을 가로지르는 3,046킬로미터 길이의 녹색 회랑이다. 탐험가들이 한때 ‘죽음의 바다’라고 부른 곳을 식생으로 잇고, 서로 고립됐던 오아시스들을 연결한다. 이 대규모 사업의 동기는 환경적이면서 정치적이기도 했다. 사막이 걷잡을 수 없이 확장되면 귀중한 농경지가 위협받고, 소수민족과 한족 중심 지도부 간 긴장이 역사적으로 이어져 온 중국 서부의 지역 불안정도 심화할 수 있었다. 베이징은 사막의 확장을 억제해 농경지를 지키고 북부 도시를 괴롭히는 황사의 빈도를 줄이는 동시에 국가의 탄소 배출량에도 대응하고자 했다. 유엔이 사하라 사막에서 추진한 사업 등 유사한 국제적 노력과 달리, 중국의 사업은 정치적 안정에 힘입어 40년 넘게 중단 없이 이어질 수 있었다.
위성 데이터가 보여준 변화
캘리포니아대학교 리버사이드 캠퍼스 연구진은 휴스턴대학교, 칭화대학교, 캘리포니아공과대학(칼텍) 연구진과 함께 정교한 위성 기술을 활용해 사막의 탄소 역학 변화를 확인했다. 미 항공우주국(NASA)의 궤도탄소관측위성과 MODIS 위성 자료를 이용해 25년간 타클라마칸 가장자리의 이산화탄소 농도와 식생의 녹색도를 추적했다. 연구진은 조림의 성공을 보여주는 두 가지 주요 지표, 즉 대기 중 이산화탄소의 측정 가능한 감소와 광합성 과정에서 방출되는 희미한 빛인 태양유도형광의 증가에 주목했다. 태양유도형광은 식물 생산성의 대리 지표로 쓰인다.
위성 관측 결과, 조림 지역 상공에는 주변보다 이산화탄소 농도가 100만분의 1에서 200만분의 1 정도 낮은 뚜렷한 ‘저농도 구역’이 확인됐다. 7월부터 9월까지 이어지는 우기에는 월평균 강수량이 약 0.6인치(16밀리미터)로, 건기보다 약 2.5배 많다. 계절성 수분 증가는 식생 면적과 광합성 활동을 늘려 대기 중 CO2를 줄인다. 건기에는 416ppm이던 농도가 우기에는 413ppm으로 낮아졌다. 연구에 참여한 캘리포니아대학교 리버사이드 캠퍼스의 대기물리학자 킹파이 리는 궤도에서 탄소 흡수를 확인한 의미를 다음과 같이 설명했다.
이곳은 아마존이나 콩고의 열대우림과는 다릅니다. 조림 지역 가운데 일부는 남부 캘리포니아의 떡갈나무 관목지대처럼 관목림에 불과합니다. 하지만 이 식생이 실제로 CO2를 흡수하고, 그 흡수가 꾸준히 이어진다는 사실은 긍정적인 신호이며 우주에서 측정하고 확인할 수 있습니다.
관목과 토양, 탄소 격리
이 사업은 흔히 나무 심기로 설명되지만, 과학적 증거에 따르면 탄소 포집을 주도하는 것은 생명력이 강한 관목이다. 남부 캘리포니아의 떡갈나무 관목지대에서 볼 수 있는 식생과 비슷한 이 목본식물은 많은 수종이 살아남기 어려운 건조하고 뜨거운 환경에서도 꾸준히 광합성을 하는 것으로 나타났다. 식생은 안정적인 생물학적 펌프처럼 작용해 공기 중 이산화탄소를 흡수하고 뿌리와 줄기, 나아가 토양 유기물로 옮긴다. 앞선 연구에서는 낮과 밤의 기온 변화에 따른 모래의 열팽창과 수축으로 사막 모래 자체가 물리적 과정을 통해 CO2를 가두고, 연간 약 100만 톤의 탄소를 격리할 가능성이 제기됐다. 그러나 과학자들은 기후변화로 기온이 오르면 모래에 갇힌 공기가 팽창해 저장된 탄소를 방출할 수 있어, 모래에 기반한 탄소 저장은 불안정하다고 경고했다.
이번 연구 결과는 광합성을 통한 생물학적 탄소 격리가 더 안정적이고 규모가 큰 탄소 흡수원임을 보여준다. 타클라마칸 남쪽 가장자리의 토양 미세응집체를 조사한 추가 연구는 탄소 저장의 작동 원리를 밝혀냈다. 연구진은 여러 토양 분획을 거치는 탄소 이동 경로를 추적하기 위해 토양 조성을 분석하고 탄소-13 자연존재비 방법을 활용했다. 분석 결과, 조림은 토양 전체의 유기탄소 함량과 토양 입단 형성을 모두 크게 늘렸으며, 식물이 정착한 지 7년이 지난 뒤 증가 폭이 가장 컸다. 토양 유기탄소는 육상 생태계에서 가장 큰 탄소 저장고이며, 표토 탄소의 약 90%가 토양 입단에 격리돼 있다. 미세응집체는 사막 생태계 안에서 탄소 이동의 공급원이자 흡수원으로 작용한다. 심은 식생은 대기 중 탄소를 흡수할 뿐 아니라 모래언덕을 안정시키고 풍식(風蝕)을 줄이며, 생태계가 추가로 발달할 수 있는 여건을 만든다.
물 부족과 전 지구적 규모
고무적인 결과에도 연구진은 사막 조림이 전 지구적 기후에 미치는 영향을 현실적으로 평가해야 한다고 강조한다. 독일과 비슷한 면적의 타클라마칸 사막 전체를 식생으로 완전히 덮더라도 연간 격리할 수 있는 이산화탄소는 약 6,000만 톤에 그친다. 이는 캐나다의 연간 배출량의 10%에 불과하고, 전 세계에서 매년 배출되는 400억 톤과 비교하면 극히 일부다. 킹파이 리는 사막 녹화만으로 기후위기를 해결할 수는 없지만, 어디에서 얼마나 많은 이산화탄소를 어떤 조건에서 흡수할 수 있는지 이해하는 것이 기후변화 완화의 중요한 퍼즐 조각이라고 강조했다.
사막 내륙으로 사업을 확대하는 데 가장 큰 걸림돌은 물이다. 현재 관목림은 주변 고지대에서 산을 타고 내려오는 유출수 덕분에만 살아남는다. 이 물은 식재한 녹지대에 수분과 영양분을 함께 공급한다. 사막 안쪽으로 더 들어가려면 안정적인 수원이 필요하지만, 지구 곳곳에서 물은 갈수록 부족해지고 있다. 산악 유출수에 의존하는 구조는 취약성을 낳는다. 기후변화로 강설 양상이 달라지거나 빙하가 녹는 방식이 변하면 탄소 흡수원이 약화하거나 사라질 수도 있다. 이 식생은 사막의 극한 환경과 고지대 수원 사이에서 말 그대로 아슬아슬한 균형을 이루는 살아 있는 장벽이다.
건조 지역을 위한 모델
타클라마칸 사업은 다른 사업들이 실패한 가운데 오랜 기간 지속된 드문 사막 녹화 사례로 남아 있다. 정치적 연속성 덕분에 중국은 40년 동안 안정적으로 예산을 지원하고 인력을 배치할 수 있었으며, 단기 사업으로는 달성하기 어려운 생태 회복의 여건을 마련했다. 연구 논문 작성에 참여한 칼텍 행성과학 교수이자 NASA 제트추진연구소 선임연구원인 윅 L. 융은 더 넓은 의미를 이렇게 설명했다.
인간 주도의 개입이 가장 극단적인 건조 지형에서도 탄소 격리를 효과적으로 늘릴 수 있음을 처음으로 확인했습니다. 이는 사막을 탄소 흡수원으로 바꾸고 사막화를 막을 가능성을 보여줍니다.
이번 연구는 사막이 생태적으로 죽은 공간이 아니라 전 지구적 탄소 관리 전략에 참여할 잠재력을 지닌 곳임을 강조한다. 유럽과 라틴아메리카, 북아메리카에서 산불이 산림을 탄소 흡수원에서 배출원으로 바꾸는 일이 늘어나는 가운데, 타클라마칸의 변화는 인간이 환경을 복원할 수 있다는 또 다른 가능성을 보여준다. 물 안보와 사업 규모에 관한 과제는 여전히 크지만, 이 사업은 지구에서 가장 혹독한 환경에서도 자연 기반 해법이 효과를 낼 수 있음을 입증한다. 타클라마칸 주변의 녹색 띠는 첨단 기술보다 시간과 안정성, 생태계에 대한 이해를 필요로 하는 저기술 탄소 감축 해법의 영감이자 실현 가능성의 증거다.
핵심 내용
- 1978년 시작된 중국의 삼북방호림사업은 타클라마칸 사막 주변에 660억 그루가 넘는 나무를 심었으며, 2024년 식생으로 사막을 둘러싸는 작업을 마쳤다.
- 위성 자료에 따르면 사막 주변부는 이제 배출량보다 더 많은 CO2를 흡수하는 탄소 흡수원으로 기능하며, 우기에는 대기 중 농도가 1~3ppm 낮아진다.
- 생명력이 강한 관목과 식생은 광합성으로 탄소를 포집하며, 이는 기존에 제기된 모래 기반 탄소 포집보다 안정적인 저장 방식이다.
- 사업은 물을 산악 유출수에 전적으로 의존해 확대 가능성이 제한되며, 기후변화로 눈 녹는 양상이 달라질 경우 취약해질 수 있다.
- 사막 전체에 조림하더라도 연간 포집 가능한 CO2는 6,000만 톤에 불과해 전 세계 연간 배출량 400억 톤에 비하면 적지만, 건조 지역 복원의 가능성을 보여주는 사례다.
