해조류 대량양식이 지구를 구한다

육지에서의 문제

http://www.worldometers.info/world-population/

위 웹사이트에 접속해 보면 지구상 인구의 수를 실시간으로 집계해서 표시해 주는데, 이 글을 쓰는 현재 74억 9천만 명을 넘어서고 있다. 학자들의 연구에 의하면 지구상의 육지를 주거지와 농경지로 100% 사용한다고 가정한다면 최대 150억 명의 인구가 살 수 있다고 한다.

그러나 그 이전에 먼저 지구의 환경이 돌이킬 수 없는 상황이 되어 인구가 그렇게까지 늘어날 수가 없을 것이라는 우울한 전망이 더 우세하다. 2011년 당시에 식량부족으로 영양이 부족한 상태의 인구가 지구상에서 10억 명이었다고 하니 그런 전망이 당연한 것으로 보인다.

지난 10년간 “지구의 허파”라고 불리는 남아메리카 아마존 강 유역의 열대우림 1천만 핵타(ha)가 벌목과 화전(火田)으로 사라졌다고 한다. 이는 10만 평방킬로미터(㎢)에 해당하는데, 북한을 제외한 대한민국 전체의 영토가 그보다 약간 작은 99,720㎢이다.

이렇게 된 데는 두 가지 황당한 이유가 있는데, 지금 이 순간에도 바이오에탄올 생산에 필요한 사탕수수와 축산사료로 사용하기 위해 옥수수와 콩을 경작하고자 열대우림을 서슴없이 없애버리고 있는 중이다.

브라질에서는 오래 전부터 자동차용 가솔린에 사탕수수를 원료로 만든 바이오에탄올을 섞어서 사용해 왔고, 그에 따라 가솔린 100%는 정책적으로 판매가 금지되었으며 에탄올 100%를 사용하는 자동차엔진도 개발하여 주유소에서는 휘발유, 경유뿐만 아니라 에탄올도 같이 판매되고 있다.

문제는 미국에서도 “E10”이라는 이름으로 바이오에탄올 10%를 섞은 자동차 연료를 동부 20개 주에서 의무적으로 사용하게 되었고, 미국에서의 생산만으로는 턱없이 부족하여 브라질에서 바이오에탄올을 대량으로 수입하게 되면서 이런 일이 벌어지게 되었다고 한다.

그러나 이보다 더 심각한 문제는 축산사료이다. 쇠고기 1kg을 생산하는 데 목초 외에도 옥수수나 콩 등의 곡물사료가 7kg 필요하고, 돼지고기 1kg에는 4kg, 닭고기 1kg에는 2kg의 곡물사료가 필요하다고 한다. 고기를 생산하기 위한 목초와 사료용 곡물을 재배하는 면적이 지구상 경작 가능한 농지의 78%를 차지하고 있고, 그 중에 축산사료용으로 재배되지만 사람도 먹을 수 있는 옥수수와 콩 등의 곡물을 재배하는 면적이 35%라는 통계가 있다.

바이오매스는 바다에서

소, 돼지, 닭을 폭발적으로 늘어나는 수요에 따라 대량으로 생산하려다 보니 많은 무리가 따른다. 환경의 파괴뿐만 아니라 광우병, 구제역, 조류독감(AI) 등의 재앙까지 겹쳐서 점점 어려운 상황이 되어가고 있다. 그런데도 육류소비량은 중국의 경우 1인당 연간 육류소비량이 지난 10년간 55%가 증가했을 만큼 세계적으로 가파르게 상승하는 중이다.

지구는 육지보다 바다가 훨씬 큰 면적을 차지하고 있는데, 바다의 표면적은 2/3가 넘는 71%를 점유한다. 면적보다 눈 여겨 봐야 할 부분은 “생물량(바이오매스, biomass)”이다. 단위면적당 생물량을 따진다면 바다에서는 동물성 플랑크톤, 갑각류, 패류, 어류, 파충류 등의 동물과 식물성 플랑크톤, 남조류, 녹조류, 갈조류, 홍조류 등의 식물이 육지의 생물량보다 압도적으로 많다.

동물이든 식물이든 육지보다 바다에서 단위면적당 생물량이 훨씬 많은 것은 바다의 기본적인 특성 때문인데, 바다에서는 생장에 필요한 영양분을 보다 쉽게, 많이 섭취할 수 있는 반면에 생명 유지에 필요한 에너지의 소모가 육지에서보다 덜 필요하기 때문에 생장에 더 유리한 것이다.

육지에서는 계절과 밤낮의 변화에 따라 기온의 차이가 심한 편이다. 따라서 육지의 동물들은 섭취한 에너지의 많은 부분을 체온 유지에 소모할 수밖에 없는 반면, 바다는 수온의 일교차가 그렇게 크지 않은데다가 어류는 대부분 변온동물이어서 체온유지에 에너지를 그렇게 많이 소모할 필요가 없으므로 섭취한 에너지를 보다 많이 생장에 돌릴 수 있어 상대적으로 생장이 빠를 수밖에 없다.

바다의 생물은 동물이든 식물이든 물속에 있다는 것만으로도 유리한 점이 한 가지 더 있는데, 바로 부력(浮力)의 도움이다. 육지의 동물들은 가만히 서 있는 것만으로도 에너지가 소모되는 것이 사실이고, 식물들도 광합성을 위한 태양광을 잘 받기 위해 서 있어야만 하고 이를 위해 많은 에너지를 소모해 가면서 가지와 줄기를 튼튼히 만들어 스스로를 지탱해야 한다.

반면에 바다의 동물들은 부력의 도움으로 상대적으로 적은 에너지로도 이동할 수 있고, 식물들은 부력의 도움으로 스스로를 지탱할 필요가 없으므로 불필요한 데 에너지를 소모하지 않고 생장에만 집중할 수 있어서 육지에 비해 생장속도가 빠른 것이다.

그리고 육지에서는 식물의 뿌리가 뻗어있는 한계 내에서만 생장에 필요한 수분과 영양분을 섭취할 수 있는 반면에, 바다에서 식물의 뿌리는 떠내려가지 않도록 고정하는 역할만 하고 온 몸의 많은 세포가 직접 삼투압작용으로 영양분을 흡수하는데 바다 속에서는 식물이 제자리에 있어도 물의 흐름이 영양분을 계속 가져다주는 것이므로 바다 식물의 생장률은 상상을 초월한다.

카리브 해(Caribbean Sea)에 서식하는 다시마의 일종인 “자이언트 켈프(Giant Kelp)”라는 갈조류는 가장 빨리 자랄 때는 하루에 1피트(30.3cm)씩 자라고 6개월 만에 최대 100미터까지 자란다고 하니 5분만 쳐다보고 있어도 자라는 것이 눈에 보일 지경이다.

여러 문제의 한 가지 해결방법

육지에서 인류의 식량 다음으로 많이 소모되는 바이오매스는 펄프(pulp)를 만들기 위한 식물자원일 것이다. 펄프는 인류의 생활에 필요한 10가지 항목 중 하나인데, 사실상 종이보다 훨씬 많은 부분에 펄프가 사용되고 있어서 생각보다 적은 30% 정도만 종이를 만드는 데 사용되고 있다. 종이컵, 우유나 음료용 포장용기, 기저귀 등 주위에 종이보다 펄프를 사용하는 다른 제품이 더 흔하다는 것을 알 수 있다.

이렇다 보니 앞서 언급한 대로 식량을 위한 열대우림의 파괴도 문제지만 펄프를 생산하기 위해서 나무숲을 베어 없애버리는 것도 큰 문제가 되고 있다. 20세기 말까지 “2초마다 축구장 넓이의 숲이 펄프 만드느라고 없어졌다.”는 것이 업계의 정설이었다.

요즘은 열대지방에서 7~8년 만에 30미터 높이까지 자라는 유칼립투스(Eucalyptus) 나무를 대량으로 인공조림해서 펄프의 원료로 사용하고 있는데 아직까지는 턱없이 부족하고, 식량을 재배해도 모자라는 경작지가 이 때문에 줄어드는 이유 중의 하나가 되고 있다. 더구나 유칼립투스를 일정기간 재배하고 난 다음에는 토지가 황폐화되어 지력을 회복하는 데 상당한 시간이 필요하다고 한다.

거기다가 더 큰 문제는 펄프를 제조하는 데 엄청난 화석연료가 소모되어 온실가스인 이산화탄소를 대량으로 배출하고, 펄프를 표백하는 데 환경에 나쁜 독한 화학 약품을 대량으로 사용한다는 점이며 요즘 선진국에서는 펄프공장을 아예 신설하지 못하게 하고 있는 실정이다. 2000년대 들어 새로 펄프공장을 짓는 곳은 중국, 베트남, 인도네시아, 인도, 브라질 같은 개발도상국뿐이다.

나무를 원료로 사용하기 위해 이산화탄소를 흡수하는 열대우림과 나무숲을 파괴하고, 제조과정에서 화석연료를 대량으로 사용하여 엄청난 이산화탄소를 배출시켜서 지구온난화를 가속시키는 주범으로 지탄을 받는 펄프산업이지만 아직도 늘어나는 수요를 감당하지 못하고 있는 실정이다.

중국의 인구가 14억 명이 넘은지 오래 되었는데, 어느 정도 선진국 수준에 근접한 구매력을 갖춘 대도시의 인구는 어림잡아 1억 5천, 최대 2억 명 정도로 추정된다고 한다. 한 가지 예를 들자면 화장실에서 재생펄프가 아닌 새 펄프로 만든 고급 롤티슈(두루마리 화장지)를 쓰고, 아기 기저귀를 면사(綿絲)