KISTI의 과학향기

여름이면 후텁지근하고 겨울에도 대체로 온난한 미국 텍사스주와 미네소타주를 비롯한 중남부에 유례없는 한파가 닥쳤다. 미네소타주는 영하 39도를 기록했고, 텍사스 주는 1930년 이후 최저인 영하 18.8도를 기록했다.

 

강력한 한파로 주민들은 심각한 피해를 입었다. 많은 눈과 혹한으로 교통은 마비됐고, 먹을거리와 휘발유도 구하기 어려워 발을 동동 구를 수밖에 없었다. 텍사스주는 겨울 폭풍에 전력 소비가 폭증하면서 260만 가구를 대상으로 긴급 순환 정전에 들어갔다. 게다가 텍사스의 유전, 정유시설, 천연가스 시설도 운영이 중단됐다. 말 그대로 최악이었다. 도대체 왜 이런 일이 벌어진 걸까?

 

 

 

사진 1. 텍사스주를 덮친 이상한파로 도로가 마비돼 주민들은 큰 불편을 겪었다. (출처: 연합뉴스TV) 

 

 

가장 근본적인 문제는 기후변화다. 더 구체적으로 말하자면 기후변화로 인해 발생하는 북극의 이상고온 현상 때문이다. 북극에 존재하는 찬 공기의 소용돌이는 일정 주기로 강해졌다 약해졌다 한다. 이는 북극과 중위도의 대기가 서로 영향을 주고받기 때문이다. 북극의 기온이 내려가면 북극의 기압이 내려가 중위도 지방의 기압이 북극에 비해 더 높아진다. 그 결과 따뜻한 중위도의 대기 세력이 강해져 극지방의 대기를 밀어내고 북극을 중심으로 소용돌이 같은 제트 기류가 발달한다. 제트 기류는 차가운 공기가 내려오지 못하게 막는 역할을 한다.

 

반대로 북극의 기온이 상승하면 북극의 기압이 올라가고 제트 기류의 세력은 약해진다. 그럼 차가운 공기가 중위도로 내려오게 된다. 이렇게 북극과 중위도에서는 제트기류가 강해졌다 약해졌다 하는데 이를 ‘북극 진동’이라 한다. 북극 진동이 강하면 ‘양의 북극 진동’, 약하면  ‘음의 북극 진동’이라 칭한다.

 

문제는 기후변화로 북극의 이상고온 현상이 심해지고 있다는 점이다. 북극은 2030년이면 여름에 해빙이 사라질 것으로 예측될 정도로 기후변화에 따른 온난화가 가장 심하게 일어나는 곳이다. 우리나라 기상청은 “2020년 12월부터 음의 북극진동이 강하게 나타났고 2021월 초부터는 북극의 찬 공기 소용돌이가 평년 대비 약해지는 현상까지 나타났다”라며 “북극의 찬 공기가 중위도 지역까지 남하하기 쉬운 조건이 형성됐다”라고 진단했다.

 

우리나라도 2020년과 2021년 겨울에 한파와 함께 눈이 자주 내리고 내렸다 하면 폭설인 현상이 나타났는데, 전문가들은 그 원인이 바로 북극 이상고온이라고 말한다. 기상청의 분석에 따르면 북극이 따뜻해 해빙이 많이 녹았던 2009년, 2010년, 2012년에는 예측대로 한파가 발생했었던 반대로 북극의 해빙이 줄지 않았던 2013년 겨울에는 평년 대비 따뜻한 겨울이었다. 다른 영향도 배제할 수는 없지만 현재로서는 북극이 미국 텍사스주와 우리나라를 강타한 한파의 최고 원인으로 보인다.

 

사진 2. 북극의 이상고온은 찬 바람을 막아주던 제트기류를 약해게 해 한파를 만든다. (출처: 미국 국립해양대기청)

 

 

현재 인간의 무분별한 에너지 소비로 북극의 해빙은 계속해서 줄고 있다. 이대로 가다가는 제트기류는 계속해서 약해질 것이고 결과적으로 한파는 더 자주 발생하고 더 강해질 것이다. 그런데 우리는 이에 대한 준비가 돼 있지 않다.

 

텍사스주에서 470만 가구와 사무실에 전기와 난방이 끊기고 수십만의 인명피해가 발생하며 어떻게 대처할지 몰라 우왕좌왕한 것은 기후변화를 생각하지 않고 온화한 텍사스의 평균 기온에 맞추어 사회 인프라가 설정돼 있기 때문이다.

 

언론 보도에 따르면 텍사스 주요 도시의 연평균기온은 미국 동부 도시들의 여름 평균 기온과 맞먹는 20도 안팎이다. 2019년 우리나라 연평균 기온이 13.5도였음을 생각하면 이번에 닥친 한파는 정말로 초유의 사태였다. 조수아 로드스 텍사스 주립대 에너지공학연구소 연구위원은 “이번에 뼈저리게 느꼈지만, 그동안은 발전소의 방한 대비 필요성이 거의 없었다”라고 말했다.

 

따라서 텍사스의 전력 시스템에는 극한적인 기상에 대한 대책이 전혀 없었다. 2014년 겨울, 100여 년 만에 나이아가라폭포를 얼린 한파가 닥쳤을 때 캐나다는 전력 시스템 동결될 것에 대한 대비책을 마련했다. 그러나 텍사스는 거꾸로 규제 완화에만 열을 올렸고 외부에서 전력을 공급할 수 있는 연결망이 구축하지 않았다.

 

이번 한파 사태는 기후변화 위기에 놓인 인류의 자성을 촉구하는 계기가 됐다. 인류는 이제 과거에 했던 대로 계속 똑같이 살 수 없게 됐다. 우리는 기후변화 위기를 해결해나가는 동시에 평화로운 시기에 맞췄던 사회 시스템을 더 안전한 방향으로, 불확실성을 대비하는 방향으로 개선해야 한다. 기후위기는 우리가 자초한 일이기 때문이다.

 

글: 이형석 과학칼럼니스트/일러스트: 이명헌 작가