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[기후변화, 해양 이산화탄소 제거] 해양 이산화탄소 제거 또는 해양 CDR은 대규모로 탄소를 흡수하고 증폭시키는 해양의 자연적 능력을 사용한다. 바다의 "황혼지대"는 대기에서 포획한 막대한 양의 탄소를 저장할 수 있다. 먼저 영향을 추적하기 위해 심해 센서 인터넷이 필요하다.

https://www.freethink.com/science/ocean-carbon-capture

JM Kim | 기사입력 2023/03/15 [00:00]

[기후변화, 해양 이산화탄소 제거] 해양 이산화탄소 제거 또는 해양 CDR은 대규모로 탄소를 흡수하고 증폭시키는 해양의 자연적 능력을 사용한다. 바다의 "황혼지대"는 대기에서 포획한 막대한 양의 탄소를 저장할 수 있다. 먼저 영향을 추적하기 위해 심해 센서 인터넷이 필요하다.

https://www.freethink.com/science/ocean-carbon-capture

JM Kim | 입력 : 2023/03/15 [00:00]

해수면 아래 깊은 곳에서 빛은 고래와 물고기가 이동하고 죽은 조류와 동물성 플랑크톤이 위에서 비가 내리는 황혼 지대로 희미해진다. 이것은 인간이 생산한 모든 이산화탄소의 약 1/3을 포획하여 수백 년 동안 남아 있는 심해로 가라앉히는 자연 해양 과정의 일부인 해양 탄소 펌프의 핵심이다.

 

이러한 과정을 개선하여 바다가 대기에서 더 많은 탄소를 끌어당겨 기후 변화를 늦출 수 있는 방법이 있을 수 있다. 그러나 그 결과에 대해서는 알려진 바가 거의 없다.

 

해양 고기후학자이자 우즈 홀 해양 연구소의 책임자인 Peter de Menocal은 최근 TEDxBoston: Planetary Stewardship 행사에서 해양 이산화탄소 제거에 대해 논의했다. 이 인터뷰에서 그는 인간 개입의 위험과 이점에 대해 자세히 알아보고 인류가 그 영향을 이해하는 데 도움이 되도록 해양에 자율 센서의 방대한 모니터링 네트워크를 구축하려는 야심 찬 계획을 설명한다.

 

 

첫째, 해양 이산화탄소 제거란 무엇이며 자연에서 어떻게 작용할까?

바다는 커다란 탄산음료와 같다. 거품이 나지는 않지만 대기보다 약 50배 더 많은 탄소를 함유하고 있다. 따라서 대기에서 탄소를 제거하고 지구를 계속 따뜻하게 하지 않는 곳에 저장하기 위해 갈 수 있는 가장 큰 단일 장소는 바다이다.

 

해양 이산화탄소 제거 또는 해양 CDR은 대규모로 탄소를 흡수하고 증폭시키는 해양의 자연적 능력을 사용한다.

탄소는 두 가지 방식으로 대기에서 바다로 유입된다.

첫 번째로 공기가 해수면으로 용해된다. 바람과 부서지는 파도가 그것을 상류 반 마일 정도까지 혼합하고 바닷물은 약알칼리성이므로 이산화탄소는 바다에 흡수된다.

 

두 번째는 생물학적 펌프와 관련이 있다. 바다는 살아 있는 매개체이다. 조류, 물고기, 고래가 있고, 그 유기 물질이 먹히거나 죽으면 재활용된다. 그것은 바다를 통해 비가 내리고 약 650~3300피트(대략 200~1,000미터) 깊이의 바다 황혼 지대에 도달한다.

 

해양 박명대는 해양에서 생물학적 활동을 유지한다. 유기 탄소와 영양분이 축적되어 미생물에 의해 재활용되는 바다의 "토양"이다. 또한 지구상에서 가장 큰 동물 이주가 이루어지는 곳이기도 한다. 매일 수조 마리의 물고기와 다른 유기체가 플랑크톤과 서로를 먹기 위해 깊은 곳에서 표면으로 이동하고 다시 아래로 내려가 표면에서 탄소를 포획하여 심해로 보내는 대형 탄소 펌프 역할을 한다. 대기와 멀리 떨어진 곳에 저장된다.

 

해양 CDR이 지금 이토록 많은 관심을 받고 있는 이유는 무엇일까?

내 경력에서 가장 충격적인 문장은 2021년에 발표된 기후 변화에 관한 정부 간 패널의 6차 평가 보고서였다. 기후 변화에 대한 조치를 너무 오랫동안 미뤄왔기 때문에 이제 대기에서 이산화탄소를 제거해야 한다고 말했다. 모든 경로가 지구 온난화를 섭씨 1.5(2.7F) 미만으로 유지하도록 한다. 그 외에도 기후 변화의 영향은 점점 더 위험하고 예측할 수 없게 된다.

그 부피와 탄소 저장 잠재력 때문에 바다는 필요한 규모와 긴급성에 따라 탄소를 흡수하고 저장할 수 있는 화살통의 유일한 화살이다.

 

국립 학술원의 2022년 보고서에는 해양 이산화탄소 제거를 위한 연구 전략이 요약되어 있다. 가장 유망한 세 가지 방법은 모두 더 많은 탄소를 흡수하는 바다의 자연적 능력을 향상시키는 방법을 모색한다.

 

첫 번째는 해양 알칼리도 향상이다. 바다는 짠맛이 있다. 자연적으로 알칼리성이며 pH는 약 8.1이다. 특정 가루 암석과 광물을 용해시켜 알칼리도를 높이면 바다가 대기 중 CO2의 화학적 스폰지가 된다.

 

두 번째 방법은 표면 해양에 미량 영양소, 특히 용해성 철을 추가한다. 매우 적은 양의 용해성 철분은 생산성을 높이거나 조류의 성장을 자극하여 더 활발한 생물학적 펌프를 구동할 수 있다. 이러한 실험이 12번 이상 수행되었으므로 작동한다는 것을 알고 있다.

 

세 번째는 아마도 가장 이해하기 쉬운 것일 것이다. 다시마는 광합성을 통해 표면에서 탄소를 포획한 다음 베일에 담아 심해로 가라앉히는 다시마를 바다에서 기르는 것이다.

그러나 이러한 모든 방법에는 비용 및 예기치 않은 결과를 포함하여 대규모 사용에 대한 단점이 있다.

 

나는 이들 중 어느 것도 지지하지 않으며, 더 일반적으로 해양 CDR을 지지하지도 않는다. 그러나 나는 이러한 방법의 영향을 이해하기 위한 연구를 가속화하는 것이 필수적이라고 생각한다. 바다는 음식, , 피난처, 농작물, 기후 안정 등 인간이 의존하는 모든 것에 필수적이다. 행성의 허파이다. 따라서 우리는 이산화탄소와 기후 위험을 줄이기 위한 이러한 해양 기반 기술이 실행 가능하고 안전하며 확장 가능한지 알아야 한다.

 

 

당신은 그곳의 변화를 감시하기 위해 '바다의 인터넷'을 구축하는 것에 대해 이야기했다. 그것은 무엇을 포함할까?

바다는 빠르게 변화하고 있으며 지구의 기후 엔진에서 가장 큰 단일 톱니바퀴이지만 이러한 변화가 우리가 관심을 갖는 것들에 어떤 영향을 미치는지 이해할 수 있는 지하 바다에 대한 관찰은 거의 없다. 우리는 기본적으로 관찰이 가장 필요한 시점에 맹목적으로 비행하고 있다. 게다가 우리가 지금 어떤 규모로든 이러한 탄소 제거 기술을 시도한다면 그 효과를 측정 또는 검증하거나 해양 건강 및 생태계에 미치는 영향을 평가할 수 없다.

 

그래서 우리는 우즈 홀 해양 연구소에서 오션 바이탈 사인 네트워크라고 하는 세계 최초의 해양 인터넷을 구축하는 이니셔티브를 이끌고 있다. 이것은 바다에 대한 4D 눈을 제공하는 계류 장치 및 센서의 대규모 네트워크이다. 네 번째 차원은 시간이다. 이 눈은 항상 켜져 있고 이러한 탄소 순환 프로세스와 해양 건강을 모니터링하기 위해 항상 연결되어 있다.

 

현재 전 세계 Argo 프로그램에는 텍사스 크기의 모든 해양 패치에 대해 약 하나의 해양 센서가 있다. 이것들은 포고 스틱처럼 위아래로 움직이며 주로 온도와 염도를 측정한다.

 

우리는 지능형 글라이더와 자율 주행 차량의 조밀한 네트워크가 탄소 및 기타 해양 및 행성 건강의 중요한 징후를 포함한 해양 속성을 측정하는 해저 한가운데에 중앙 허브를 상상한다. 이러한 차량은 수집한 데이터를 도킹, 재충전, 업로드하고 더 많은 데이터를 수집하기 위해 나갈 수 있다. 차량은 정보를 공유하고 해양이 작동하는 방식을 실제로 나타내는 해양의 화학, 생물학 및 환경 DNA를 측정하면서 지능적인 샘플링 결정을 내릴 것이다.

 

계류장에서 파동이나 태양열 또는 풍력 에너지로 바다 한가운데로 돌아와 전원을 켜고 데이터를 위성으로 보낼 수 있는 자율 차량 네트워크를 보유하고 있고 해양 관찰 및 발견의 새로운 시대를 열 수 있다.

 

 

이 수준의 모니터링에 필요한 기술이 존재할까?

우리는 이미 이러한 엔지니어링 및 기술 개발의 많은 부분을 수행하고 있다. 우리가 아직 하지 않은 것은 모두 함께 꿰매는 것이다.

 

예를 들어, 바다에서 통신하기 위해 블루 라이트 레이저로 작업하는 팀이 있다. 수중에서는 바닷물이 전도성이기 때문에 휴대전화처럼 전자파를 사용할 수 없다. 대신 소리나 빛을 사용하여 수중에서 소통해야 한다.

 

또한 떼지어 다니는 기술과 인근 차량 간의 통신을 담당하는 음향 통신 그룹도 있다. 또 다른 그룹은 차량을 바다 한가운데 계류장에 도킹하는 방법에 대해 연구한다. 다른 하나는 계류 설계를 전문으로 한다. 다른 하나는 해양 특성과 환경 DNA를 측정하는 화학 센서와 물리적 센서를 구축하는 것이다.

 

올 여름, 2023, Ocean Twilight Zone Project라고 불리는 북대서양에서의 실험은 해양 프로세스가 실제로 작동하는 규모로 큰 부동산에 대한 해양의 더 큰 기능을 이미지화할 것이다.

우리는 글라이더와 함께 시간이 지남에 따라 이 어둡고 숨겨진 지역의 4D 이미지를 생성할 수 있는 음향 송수신기를 갖게 될 것이다. 우리가 "미니언"이라고 부르는 새로운 센서는 해양 탄소 흐름, 영양분 및 산소 변화를 볼 것이다. “미이언"은 기본적으로 고정된 깊이, 예를 들어 1,000미터(0.6마일)까지 내려가는 음료수 병 크기의 센서이며 기본적으로 iPhone 카메라를 사용하여 물기둥을 통해 아래로 떠다니는 모든 물질의 사진을 찍는다. 이를 통해 유기 탄소가 수세기 동안 남아 있을 수 있는 이 오래되고 차가운 심해로 얼마나 많은 유기 탄소가 들어가는지 정량화할 수 있다.

 

처음으로 우리는 바다의 생산성이 얼마나 고르지 않은지, 탄소가 바다로 유입되는 방식과 이러한 탄소 흐름을 정량화할 수 있는지 확인할 수 있다.

 

그것은 게임 체인저이다. 결과는 CDR 사용에 대한 효과 및 기본 규칙을 설정하는 데 도움이 될 수 있다. 그곳은 황량한 서부이다. 아무도 바다를 보거나 주의를 기울이지 않는다. 이 네트워크는 미래 세대에 영향을 미칠 의사 결정을 위한 관찰을 가능하게 한다.

 

해양 CDR이 정답이라고 생각하는가?

인류는 탄소 배출량을 줄이고 대기 중 이산화탄소 농도를 낮출 시간이 많지 않다.

과학자들이 이에 대해 부지런히 연구하는 이유는 우리가 CDR의 열렬한 팬이기 때문이 아니라 바다가 도움이 될 수 있다는 것을 알기 때문이다. 해양 센서 인터넷을 통해 우리는 해양 CDR의 위험과 이점을 포함하여 해양이 어떻게 작동하는지 실제로 이해할 수 있다.

 

 
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