<사진. 온실가스 생성자로서 습지의 역할을 연구하는 연구의 일환으로 습지로부터 공기 시료를 수거하는 Emily McInerney
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

온실가스 생성자로서 습지에 대한 연구

습지(wetlands)는 환경에서 이로운 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있다. 그러나 미국 코네티컷(UConn; University of Connecticut) 대학 소속의 학생인 Emily McInerney는 온실가스 생성자로서의 습지의 덜 알려진 역할을 연구했다.

McInerney는 습지에 의한 온실가스의 자연적 생성에 대한 연구에 UConn SURF(Summer Undergraduate Research Fund)를 지원받았다. 그녀는 특히 습지로부터 메탄 배출(methane emissions)의 수준을 제어하는데 있어서 관속 식물(vascular plants)과 수위(water level)의 역할을 연구했다.

메탄은 이산화탄소보다 덜 일반적인 온실가스지만, 이산화탄소보다 20배 더 높은 효율로 복사(radiation)를 붙잡아둔다. 그리고 많은 연구를 통하여 습지가 전 세계 메탄 배기가스의 15~45% 기여한다는 것은 잘 알려져 있다.

McInerney의 연구는 다른 온실가스의 수준이 습지에서 수위에 반응하여 변동할 것이라는 가정을 기반으로 하고 있다. 예를 들면, 그녀는 건조한 조건 동안 미생물 공정이 탄소를 분해하여 기체를 생성시키는데 산소를 필요로 하기 때문에, 이산화탄소가 증가하는 것으로 예측했다. 그리고 정반대로, 그녀는 탄소를 분해하여 메탄을 생성시키는 미생물 공정이 산소를 필요로 하지 않기 때문에, 습한 조건에서 메탄 배출이 증가할 것으로 예측하고 있다.

토양 수분과 상응하는 기체 수준을 측정함으로써, 수위 효과가 기체 배출의 흐름에 초래하는 효과를 결정할 수 있을 것이라고 McInerney는 설명했다. 이것은 계절적 강우 유형에 대한 기후 변화의 예측된 효과를 고려한 것이다.

2013년 보고서에서, 미국 해양대기관리처(NOAA; National Oceanic and Atmospheric Administration)는 겨울철 강우가 20%까지 증가할 것이며, 여름철 강우는 12% 가량 감소할 것이라고 예측했다. McInerney는 이러한 보다 더 빈번한 습윤 주기/건조 주기가 메탄가스 생성의 자연적 흐름에 영향을 끼칠 것으로 예측하고 있다.

또 연구는 부가적인 변수를 측정했다. 관속 식물, 이 연구의 사례에서는 부들(cattails)이 습지 기체 배출에 끼치는 효과를 분석했다. 관속 식물은 식물을 통하여 물, 영양분 및 기체 등을 수송하여 대기로 보내는 조직을 포함하고 있다. 또 관속 식물은 토양에서 대기로 배출될 기체를 위한 도관(conduit)으로 작용할 수 있다. McInerney는 부들이 대기로 배출될 메탄의 양에 미치는 효과를 측정했다.

천연 자원 및 환경부 조교수인 Ashley Helton과 이 연구 프로젝트의 조언자는 습지가 환경으로부터 오염물질을 수집하고 여과하는 거대한 저장소로 작용한다고 밝혔다. 그러나 습지는 또 가장 큰 메탄의 자연적 공급원이며, 따라서 우리가 환경적 트레이드오프(environmental tradeoff)를 가지고 있다고 Helton은 밝혔다. 문제는 습지가 제공하는 이득과 습지가 배출하는 온실가스 사이의 균형을 어떻게 최적화하는가에 있다고 연구진은 밝혔다. Emily의 연구는 온실가스 배출에서 이러한 흐름을 추진하는 것이 무엇이며, 이러한 트레이드오프를 이해하는데 중요한 단계는 무엇인가를 조명했다.

이 연구는 Horsebarn 언덕에 위치한 코네티컷 농과대학 캠퍼스 상의 인위적인 습지에서 수행됐다. 이 습지는 원래는 인근 유우사(Dairy Barn) 채유장 폐수를 처리하는데 습지의 효과를 연구하기 위하여 UConn 소속의 Jack Clausen 교수가 1994년에 구축한 것으로, 10년 이상 폐수를 처리하는 용도로 사용되지 않았다.

습지에서 배출된 기체를 포획하기 위하여, McInerney는 습지 토양에 설치된 18개의 PVC 배관의 이음새를 따라 PVC 파이프로부터 기체 시료포집 챔버를 구축했다. 배관 이음새의 약 50%는 부들로 채워진 한편, 나머지 50%에는 식생이 없이 토양이 배치됐다. 매주 그녀는 배관 위에 챔버를 설치하고, 토양의 수분을 측정하기 위하여 토양 시료 채집과 함께 4시간 간격으로 시료포집 챔버로부터 기체 시료를 포집했다.

이후 시료는 온실가스 흐름을 측정하기 위하여 기체 크로마토그래피를 이용하여 환경 과학 및 공학 연구소 Helton의 실험실에서 분석됐다. 2014년 여름 8주에 걸쳐, McInerney는 분석을 위하여 약 1,300 개의 기체 시료를 수거했다. 그녀는 2014년 12월 말까지 이 주제를 완성할 계획이다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr