대한조선학회

	August, 2021
[알기 쉬운 전공에세이] 지구온난화는 정말 인간 때문일까

<글 : 서울대학교 조선해양공학과 임영섭 교수 s98thesb@gmail.com> 이하 글은 본인의 공저서 "기후변화의 불편한 진실(쎄오미디어 2012)"의 내용을 인용, 수정 및 보완한 내용입니다. 기후변화와 회의론 2015년, 기후 변화와 지구온난화에 대응하기 위하여 교토의정서(1997)에 이어 파리 협정이 채택됨에 따라 이제 이산화탄소 감축은 명실상부 전 지구적인 고민 사항이 되었습니다. 해운 분야에서도 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서 2011년 결의안 MEPC.203(62)를 채택, 2013년부터 전 세계 신조 선박을 대상으로 에너지 효율 설계 지수 EEDI(Energy Efficiency Design Index)를 적용하여 이산화탄소 감축을 의무화하고 있습니다. 2015년, 2020년, 2025년 각각 기준대비 10%, 20%, 30% 이상의 이산화탄소 배출 저감 달성이 요구됩니다. 파리협정 이후 추가로 50~70%의 저감 목표가 논의되고 배출량 제로 목표까지 이야기가 되고 있어서 향후 지속적인 큰 변화가 예상됩니다. 그런데, 기후 변화와 지구온난화를 어떠한 거대 단체의 음모가 아닌지 미심쩍은 시선을 가지고 있는 사람들도 있습니다. 사실 이러한 시각은 기후변화에 대한 가설이 제기된 초창기부터 지속적으로 존재해왔습니다. 이제 시간이 많이 흘러 많은 사람이 기억하지 못하는 일이 된 이야기들을 한번 다시 정리해 보고자 합니다. 기후변화의 가능성이 처음 제시된 것은 1896년의 일로, 스웨덴의 과학자 스반테 아레니우스 (Svante Arrhenius, 1859-1927)는 온실 효과에 대한 연구 결과 인간의 화석연료 사용과 같은 활동으로 이산화탄소 배출이 증가하면 온실 효과가 강화되어 지구 온난화가 발생할 수 있다는 연구 결과를 발표합니다. 이는 곧 여러 반론에 부딪혔는데, 가장 지배적인 것은 인간 활동으로 발생하는 이산화탄소의 양이 전 지구의 이산화탄소 농도에 영향을 미칠 수 있을 정도로 많지 않다는 것과, 설사 이산화탄소 농도가 증가하더라도 지구의 시스템상 그 농도가 계속 증가할 수 없다는 것이었습니다. 전 지구적 탄소 사이클 연구에 따르면 대기의 이산화탄소는 육지의 나무, 흙, 퇴적물뿐 아니라 해수 및 해양생물로 흡수되기 때문입니다. <그림 1 스반테 아레니우스(1859-1927)> Public domain online image, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arrhenius2.jpg <그림 2 전지구적 탄소 사이클. 검정색 선은 산업화되기 이전에 자연적으로 발생했던 탄소이동을 나타내며 붉은색선은 그 이후 인위적으로 유발되었다고 추정되는 탄소이동을 의미함. (IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007: Working Group I: The Physical Science Basis, Figure 7.3)> 이러한 이산화탄소 농도 증가에 대한 의심은, 이후 직접적인 관측에 의해서 보다 명확하게 확인됩니다. 미국의 과학자인 찰스 킬링(Charles David Keeling, 1928-2005)은 1958년부터 하와이 마우나 로아(Mauna Loa) 기상관측소에서 대기 중의 이산화탄소의 농도를 주기적으로 측정하기 시작합니다. 1960년, 계절별로 편차는 있지만, 전 세계적으로 이산화탄소 농도의 증가가 보인다는 해석과 함께 시간에 따른 이산화탄소 농도의 변화를 그래프로 발표하는데 이것이 지금까지 이어져 온 킬링 커브(Keeling curve)라고 불리는 그래프입니다. 이는 이후 70년대 들어오면서 본격적으로 전 지구적인 지구온난화 논의가 시작되는 한 계기가 되었습니다. <그림 3 지속적인 이산화탄소 농도 측정 결과 증가추세를 보여주는 킬링 커브 (CC BY-SA 4.0, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Mauna_Loa_CO2_monthly_mean_concentration.svg)> 70~80년대를 거치면서 관련 측정 자료가 누적되고 공개되면서 이산화탄소 농도의 상승과 지구온난화 자체를 부정하는 관점은 줄어들었으나, 여전히 기후 변화의 원인이 인류에게 있는 것이 아니라 자연적인 현상이라고 보는 의견은 강하게 남아 있었습니다. 즉, 지구의 온도가 상승하는 것은 사실이나 자연적으로 발생하는 지구의 기후 주기 중 일부분에 불과하므로 이를 인류의 책임으로 돌리는 것은 잘못되었다는 의견입니다. 특히 이러한 기후변화를 주장하는 배경에는 정치적 목적이나 환경단체의 이권 다툼, 개발도상국을 견제하려는 선진국들의 의도가 존재한다는 의견들이 존재하였습니다. 이렇듯 기후변화가 인류가 유발한 것이 아니라는 의견을 기후 변화 회의론 (Climate-Change Skepticism)이라고 부릅니다. 하키 스틱 그래프 논쟁 10년 이상 논란의 불씨가 되었던 하키 스틱 그래프 이야기부터 시작하는 것이 좋겠습니다. 하키 스틱 그래프란 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 3차 보고서에 실렸던 그래프로, 미국의 과학자 마이클 만(Michael Evan Mann, 1965-)이 나무의 나이테 등 간접적 자료로부터 지구의 온도를 추산하여 발표한 그래프입니다. 이 그래프는 지난 1000년간 지구 북반구의 온도변화를 보여주는데 과거 1000년간 큰 변화가 없다가 2000년대에 가까워지는 오른쪽 끝이 급격하게 휘어져 올라간 형태를 가져서 그 모양이 마치 하키 스틱 같이 생겼다는 이유로 하키 스틱 그래프라고 불렸습니다. <그림 4 과거 1000년간의 온도를 추정했던 만의 하키스틱 그래프 (IPCC Third Assessment Report: Climate Change 2001: Working Group I: The Scientific Basis, Summary Figure 1.)> 본격적으로 온도나 습도 등의 기록이 존재하기 시작한 것은 겨우 백 년 정도밖에 되지 않기 때문에, 과거 지구의 온도를 추정하기 위해서는 다양한 방법들을 이용할 필요가 있습니다. 이를 연구하는 학문이 고기후학(paleoclimatology)입니다. 대표적인 예로 남극과 같이 인류의 개입 없이 꾸준하게 축적된 빙상코어 내의 산소 동위원소를 이용하는 방법이 있습니다. 자연에서 존재하는 대부분의 산소 분자는 원자량 16의 산소로 구성되지만, 일부 산소 원자의 경우 분자량 17 혹은 18의 더 무거운 동위 원소 상태로 존재합니다. 이에 따라 수소와 산소로 구성된 물 분자 역시 산소의 원자량에 따라 무거운 물과 가벼운 물로 나뉘게 됩니다. 일반적으로 대기로 증발하는 바닷물은 대부분은 가벼운 물로 구성되나, 기온이 올라가서 많은 물이 증발함에 따라 대기 중의 무거운 물의 비율이 증가합니다. 따라서 온난한 시대일수록 빙상코어 내에서 다량의 무거운 물이 검출되며, 그 관계를 수학적으로 분석하여 과거의 기온을 추정하는 것이 가능합니다. 또한 나무의 나이테의 경우 기온이나 강수량에 의하여 생장 조건이 결정되며, 1년마다 정기적으로 나이테가 늘어나므로 오래된 나무의 나이테 간격을 이용하여 수백-수천 년 전의 기온을 추정하는 것이 가능합니다. 만의 연구는 이러한 간접 추정 방법을 이용하여 과거 지구의 추정 기온을 복원하는 연구였으며, 이 하키 스틱 그래프는 1998년 논문으로 발표된 뒤 2001년 IPCC 3차 보고서에 실리면서 지구온난화의 상징적 그래프가 되었습니다. 마이클 만은 이 그래프로 유명해진 동시에 수많은 반론에 휩싸이게 됩니다. 2003년 캐나다의 수학자 스테판 매킨타이어와 경제학자 로스 맥키트릭이 “만 논문의 정정”(corrections to the Mann et al.) 이라는 이름으로 마이클 만의 연구 결과는 통계적인 오류가 있으며, 이를 정정하면 1990년대보다 1400년대의 온도가 더 높다는 논문을 발표합니다. 또한 만이 사용한 나무의 나이테 자료는 기온뿐만 아니라 대기 농도 등 다른 요인의 영향도 받으므로 정확도가 떨어진다는 지적 또한 존재하였습니다. 결과적으로 기후 회의론적 시각을 가진 사람들은 마이클 만이 개인적 명성과 부를 위해서 데이터 및 방법론을 조작하였다고 의혹을 제기합니다. <그림 5 맥킨타이어와 맥키트릭의 논문에 실린 연구결과 온도 비교 (McIntyre and McKitrick, “Corrections to the Mann et al (1998)”, Energy & Environment, 14 (6), 2003)> 논란이 거세지자 2005년 공화당 소속 미연방의회 에너지 통상위원회(House Committee on Energy and Commerce) 의장이었던 텍사스의 조 바튼(Joe Barton) 하원의원은 만 연구팀에게 연구자료, 연구 방법, 연구비 출처에 대한 소명자료를 요구하였고, 결국 하키 스틱 그래프는 미 국립연구협회(NRC, National Research Council)의 청문 대상이 됩니다. 2006년 NRC는 만의 연구에 통계적 실수가 있는 것은 사실이며 1600년도 이전의 온도 수치는 불확실성이 높아 상대적으로 낮은 신뢰도를 가짐을 인정하나, 이를 고려하더라도 전반적인 연구 결과는 타당하고 신뢰할 만하다는 결론의 보고서를 발표합니다. 이는 이후 IPCC 보고서들이 기후변화 문제의 불확실성을 명확히 표기하도록 변화시키는 계기가 됩니다. 예를 들어 2001년 3차 보고서는 “기존 1000년 동안 20세기의 온도상승이 가장 높았으며, 1998년이 가장 온도가 높은 해”와 같이 단정적인 기술을 하고 있으나, 이후 2007년 작성된 4차 보고서는 다음과 같은 표현을 하고 있습니다. “20세기는 매우 높은 확률로(very likely) 최근 500년간 가장 높은 온도 구간대였으며, 높은 확률로(likely) 과거 1300년 동안 가장 높은 온도 구간으로 예상된다.” 기후게이트와 빙하게이트 2009년 11월, 동 앵글리아 대학 기후연구소(Climate Research Unit, University of East Anglia)의 데이터베이스가 해킹당하고 2천 건 이상의 연구자료와 연구진 간 오고 간 천 통 이상의 이메일 자료가 인터넷에 유포되는 사건이 발생합니다. 이때 유출된 메일은 연구소장인 필 존스(Phil Jones)와 마이클 만을 포함하여 저명한 기후연구자들 간의 의사소통을 포함하고 있었는데, 한 이메일의 문장에 트릭(trick)을 사용했다는 표현이 있고, 기후 회의론에 동의하는 연구진이나 저널과는 같이 일을 하지 않겠다는 내용 등이 담겨 있어서 큰 논란이 일어났습니다. 기후 회의론자들은 기존 기후연구내용들이 고의적인 정치적 의도를 가지고 과장되고 조작되었다는 주장을 강력히 제기하였고, 언론사들은 이를 워터게이트 사건의 이름을 따서 기후게이트(Climategate) 사건이라고 부르기 시작합니다. 결국 이 사건으로 마이클 만을 포함한 다수의 관련 기후학자들은 부정 및 불법행위를 저질렀다는 고발을 당하고, 무려 7개 국내외 기관의 조사를 받게 됩니다. 또한 기후게이트 사건이 한창 이슈화되고 있던 2010년 1월, IPCC는 4차 보고서에 잘못된 내용이 실렸음을 공식적으로 시인하는 발표를 하여 논란을 증폭시킵니다. 4차 보고서의 내용 중 “히말라야의 빙하는 2035년이나 그전까지 소멸될 수 있다.”는 내용에 대해서 2035년이라는 수치가 과학적 근거가 없다고 지적받은 부분이 사실임을 인정한 것입니다. 이 내용은 영국의 한 과학잡지가 인도 과학자의 인터뷰를 실으면서 게재했던 기사로, 명확한 근거가 없었음에도 불구하고 4차 보고서에 공식적으로 실렸다는 사실이 드러나게 됩니다. 이와 더불어 IPCC 4차 의장이자 2007년 IPCC를 대표하여 노벨평화상을 수상하기도 했던 라젠드라 파차우리(Rajendra K. Pachauri) 의장이 인도 에너지자원 연구소 (TERI)의 소장으로 있으면서 이러한 내용을 근거로 뉴욕 카네기 재단 및 유럽 연합 등으로부터 거액의 연구비를 받은 점이 알려지면서 IPCC 보고서가 연구자금을 타내기 위한 정치적인 목적으로 작성되었다는 주장이 거세게 일어나게 됩니다. 기후 회의론자들은 이 사건을 빙하게이트라고 칭하며, 라젠드라 파차우리 의장은 기업들과 부당한 이해관계가 있다는 혐의로 고발되어 세계 4대 회계법인 중 하나인 KPMG의 조사를 받게 됩니다. 결과적으로 기후게이트와 빙하게이트에 대하여 조사를 마친 모든 조사기관들은 거짓을 조작하였거나 과학적으로 위법한 행위를 한 혐의는 찾아볼 수 없다는 결론을 내립니다. 기후게이트 사건에서 드러난 이메일의 내용과 표현이 개인적인 감정을 담아서 작성된 것은 사실이나, 이는 사적인 이메일에서 사용한 것으로 불법적 책임을 물을 내용은 아니며, 대부분의 의견교환은 데이터 분석에 대한 기술적 논의들이었으며, 실질적으로 조작, 삭제, 특권남용 등의 연구 윤리 위반행위를 찾을 수는 없다는 것이 모든 기관들의 결론이었습니다. 파차우리 의장 역시 2010년 8월 “개인적 이익을 취했다고 볼 수 있는 증거를 발견하지 못했다”는 결과를 받고 혐의를 벗게 됩니다. (이후 2015년 성희롱 혐의로 다시 논란에 휩싸여 의장직을 그만두긴 합니다만...) 이러한 사건들이 반복적으로 발생하자, IPCC의 문제점도 지적을 받기 시작합니다. IPCC의 전 위원장(1997~2002년 재임)이기도 한 로버트 왓슨 교수는 "IPCC가 저지른 오류들은 모두 기후변화 문제를 더 심각하게 보이도록 그 영향을 과장하기 위한 것처럼 보이며, IPCC는 이러한 오류 경향을 조사하고 왜 이런 일이 일어났는지 물어야 할 것이다."고 말했습니다. 나아가 과학적 이론은 항상 회의론의 도전을 받으며, IPCC의 임무는 증거를 평가하는 것이므로 회의적인 주장이라도 잘못되었음을 입증할 수 있는 명확한 근거가 없으면 소수 의견임을 밝히고 보고서에 다른 견해도 있다는 내용을 포함해야 한다고도 말합니다. 이후 UN의 의뢰에 따라 국제 학술간 협의회(IAC, InterAcademy Council)는 2010년 IPCC의 개선 방향을 논의한 보고서를 발간합니다. 이 보고서는 IPCC가 기후변화와 관련된 과학, 정치, 사회경제 분야의 자료 수집과 검증 및 보고를 훌륭하게 수행해왔음을 인정하나, 국제적 관심이 집중되고 점점 더 많은 이해관계자들이 개입하고 있기 때문에 정밀한 검증과 개혁이 필요함을 기술하고 있습니다. 주요 권고사항은 이후 IPCC 보고서에는 상설 집행위원회를 구성하고 위원장은 연임할 수 없도록 규정할 것, 과학자들의 소수의견 및 반대의견도 포함할 것, 정량적 확률은 명확한 근거와 함께 기재할 것, 과학적 결론이 아닌 정책적 의견을 주장하지 말 것 등입니다. 그리고 지금 이후로도 기후변화에 대한 회의론은 꾸준히 존재하여 왔습니다. 그러나 다수의 연구자들이 많은 관심을 보이고 연구를 반복한 결과, 현재는 다양한 연구 그룹들을 통하여 확인할 수 있는 다수의 데이터들이 많이 축적되어 있습니다. 기후 분석과 온도 측정 데이터를 결합한 연구 결과들은 과거 2000년간의 온도변화에 비해 현재 지구의 온도가 1도 이상 상승했을 확률이 높으며, 특히 1880년 이후부터 급격한 온도상승이 일어나고 있음을 알 수 있게 해줍니다. <그림 6 Neukom, Raphael; Barboza, Luis A.; Erb, Michael P.; Shi, Feng; et al. (2019). "Consistent multidecadal variability in global temperature reconstructions and simulations over the Common Era". Nature Geoscience. 12 (8): 643–649. (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbon_Dioxide_800kyr.svg)> 빙상코어를 이용한 고기후 분석 결과들은 빙하기 이전의 80만 년 전부터 대기 중 이산화탄소의 농도가 300ppmv 이상으로 상승했던 적이 없을 확률이 높으며, 현재 400ppmv 이상의 이산화탄소 농도는 지구의 역사상 가장 높은 수준의 농도로 판단되는 결과들을 보여주고 있습니다. 특히 이산화탄소 농도의 증가가 산업혁명 이후 시대부터 지속해서 급증해온 관측 결과는, 다수의 과학자들이 인류의 인위적 이산화탄소 배출이 지구 대기에 미치는 영향을 무시할 수 없을 확률이 높다는 과학적 동의(scientific consensus)에 도달하도록 만들고 있습니다. <그림 7 https://en.wikipedia.org/wiki/File:Common_Era_Temperature.svg> 이러한 일련의 사건들은, 과학과 공학을 공부하고 연구하는 사람으로서 우리가 어떠한 사고관을 견지하는 것이 좋을지에 대해서 생각해보도록 만들어 줍니다. 성균관 대학교의 권석준 교수가 남긴 다음의 말로 이 글을 마무리하고자 합니다. "우리는 과학적 지식 그 자체를 신앙처럼 믿지 말고, 과학의 체계를 이루는 비판적이고 합리적 사고 과정을 신뢰해야 합니다. 과학적 지식은 오류일 수 있으나, 그 오류를 개선할 수 있는 내부 원동력, 자생력이 과학적 사고방식에 있습니다. 저는 수십 수백 년 동안 수십 수백만 명의 과학자들에 의한 실험적, 이론적 고민과 검증을 거쳐 과학이 발전해 왔음을 믿고 앞으로도 그럴 것이라는 것을 신뢰합니다."

<글 : 서울대학교 조선해양공학과 임영섭 교수 s98thesb@gmail.com>

이하 글은 본인의 공저서 "기후변화의 불편한 진실(쎄오미디어 2012)"의 내용을 인용, 수정 및 보완한 내용입니다.

기후변화와 회의론

2015년, 기후 변화와 지구온난화에 대응하기 위하여 교토의정서(1997)에 이어 파리 협정이 채택됨에 따라 이제 이산화탄소 감축은 명실상부 전 지구적인 고민 사항이 되었습니다. 해운 분야에서도 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서 2011년 결의안 MEPC.203(62)를 채택, 2013년부터 전 세계 신조 선박을 대상으로 에너지 효율 설계 지수 EEDI(Energy Efficiency Design Index)를 적용하여 이산화탄소 감축을 의무화하고 있습니다. 2015년, 2020년, 2025년 각각 기준대비 10%, 20%, 30% 이상의 이산화탄소 배출 저감 달성이 요구됩니다. 파리협정 이후 추가로 50~70%의 저감 목표가 논의되고 배출량 제로 목표까지 이야기가 되고 있어서 향후 지속적인 큰 변화가 예상됩니다.

그런데, 기후 변화와 지구온난화를 어떠한 거대 단체의 음모가 아닌지 미심쩍은 시선을 가지고 있는 사람들도 있습니다. 사실 이러한 시각은 기후변화에 대한 가설이 제기된 초창기부터 지속적으로 존재해왔습니다. 이제 시간이 많이 흘러 많은 사람이 기억하지 못하는 일이 된 이야기들을 한번 다시 정리해 보고자 합니다.

기후변화의 가능성이 처음 제시된 것은 1896년의 일로, 스웨덴의 과학자 스반테 아레니우스 (Svante Arrhenius, 1859-1927)는 온실 효과에 대한 연구 결과 인간의 화석연료 사용과 같은 활동으로 이산화탄소 배출이 증가하면 온실 효과가 강화되어 지구 온난화가 발생할 수 있다는 연구 결과를 발표합니다. 이는 곧 여러 반론에 부딪혔는데, 가장 지배적인 것은 인간 활동으로 발생하는 이산화탄소의 양이 전 지구의 이산화탄소 농도에 영향을 미칠 수 있을 정도로 많지 않다는 것과, 설사 이산화탄소 농도가 증가하더라도 지구의 시스템상 그 농도가 계속 증가할 수 없다는 것이었습니다. 전 지구적 탄소 사이클 연구에 따르면 대기의 이산화탄소는 육지의 나무, 흙, 퇴적물뿐 아니라 해수 및 해양생물로 흡수되기 때문입니다.

<그림 1 스반테 아레니우스(1859-1927)>
Public domain online image, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Arrhenius2.jpg

<그림 2 전지구적 탄소 사이클. 검정색 선은 산업화되기 이전에 자연적으로 발생했던 탄소이동을 나타내며 붉은색선은 그 이후 인위적으로 유발되었다고 추정되는 탄소이동을 의미함. (IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007: Working Group I: The Physical Science Basis, Figure 7.3)>

이러한 이산화탄소 농도 증가에 대한 의심은, 이후 직접적인 관측에 의해서 보다 명확하게 확인됩니다. 미국의 과학자인 찰스 킬링(Charles David Keeling, 1928-2005)은 1958년부터 하와이 마우나 로아(Mauna Loa) 기상관측소에서 대기 중의 이산화탄소의 농도를 주기적으로 측정하기 시작합니다. 1960년, 계절별로 편차는 있지만, 전 세계적으로 이산화탄소 농도의 증가가 보인다는 해석과 함께 시간에 따른 이산화탄소 농도의 변화를 그래프로 발표하는데 이것이 지금까지 이어져 온 킬링 커브(Keeling curve)라고 불리는 그래프입니다. 이는 이후 70년대 들어오면서 본격적으로 전 지구적인 지구온난화 논의가 시작되는 한 계기가 되었습니다.

<그림 3 지속적인 이산화탄소 농도 측정 결과 증가추세를 보여주는 킬링 커브 (CC BY-SA 4.0, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Mauna_Loa_CO2_monthly_mean_concentration.svg)>

70~80년대를 거치면서 관련 측정 자료가 누적되고 공개되면서 이산화탄소 농도의 상승과 지구온난화 자체를 부정하는 관점은 줄어들었으나, 여전히 기후 변화의 원인이 인류에게 있는 것이 아니라 자연적인 현상이라고 보는 의견은 강하게 남아 있었습니다. 즉, 지구의 온도가 상승하는 것은 사실이나 자연적으로 발생하는 지구의 기후 주기 중 일부분에 불과하므로 이를 인류의 책임으로 돌리는 것은 잘못되었다는 의견입니다. 특히 이러한 기후변화를 주장하는 배경에는 정치적 목적이나 환경단체의 이권 다툼, 개발도상국을 견제하려는 선진국들의 의도가 존재한다는 의견들이 존재하였습니다. 이렇듯 기후변화가 인류가 유발한 것이 아니라는 의견을 기후 변화 회의론 (Climate-Change Skepticism)이라고 부릅니다.

하키 스틱 그래프 논쟁

10년 이상 논란의 불씨가 되었던 하키 스틱 그래프 이야기부터 시작하는 것이 좋겠습니다. 하키 스틱 그래프란 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 3차 보고서에 실렸던 그래프로, 미국의 과학자 마이클 만(Michael Evan Mann, 1965-)이 나무의 나이테 등 간접적 자료로부터 지구의 온도를 추산하여 발표한 그래프입니다. 이 그래프는 지난 1000년간 지구 북반구의 온도변화를 보여주는데 과거 1000년간 큰 변화가 없다가 2000년대에 가까워지는 오른쪽 끝이 급격하게 휘어져 올라간 형태를 가져서 그 모양이 마치 하키 스틱 같이 생겼다는 이유로 하키 스틱 그래프라고 불렸습니다.

<그림 4 과거 1000년간의 온도를 추정했던 만의 하키스틱 그래프 (IPCC Third Assessment Report: Climate Change 2001: Working Group I: The Scientific Basis, Summary Figure 1.)>

본격적으로 온도나 습도 등의 기록이 존재하기 시작한 것은 겨우 백 년 정도밖에 되지 않기 때문에, 과거 지구의 온도를 추정하기 위해서는 다양한 방법들을 이용할 필요가 있습니다. 이를 연구하는 학문이 고기후학(paleoclimatology)입니다. 대표적인 예로 남극과 같이 인류의 개입 없이 꾸준하게 축적된 빙상코어 내의 산소 동위원소를 이용하는 방법이 있습니다. 자연에서 존재하는 대부분의 산소 분자는 원자량 16의 산소로 구성되지만, 일부 산소 원자의 경우 분자량 17 혹은 18의 더 무거운 동위 원소 상태로 존재합니다. 이에 따라 수소와 산소로 구성된 물 분자 역시 산소의 원자량에 따라 무거운 물과 가벼운 물로 나뉘게 됩니다. 일반적으로 대기로 증발하는 바닷물은 대부분은 가벼운 물로 구성되나, 기온이 올라가서 많은 물이 증발함에 따라 대기 중의 무거운 물의 비율이 증가합니다. 따라서 온난한 시대일수록 빙상코어 내에서 다량의 무거운 물이 검출되며, 그 관계를 수학적으로 분석하여 과거의 기온을 추정하는 것이 가능합니다. 또한 나무의 나이테의 경우 기온이나 강수량에 의하여 생장 조건이 결정되며, 1년마다 정기적으로 나이테가 늘어나므로 오래된 나무의 나이테 간격을 이용하여 수백-수천 년 전의 기온을 추정하는 것이 가능합니다. 만의 연구는 이러한 간접 추정 방법을 이용하여 과거 지구의 추정 기온을 복원하는 연구였으며, 이 하키 스틱 그래프는 1998년 논문으로 발표된 뒤 2001년 IPCC 3차 보고서에 실리면서 지구온난화의 상징적 그래프가 되었습니다.

마이클 만은 이 그래프로 유명해진 동시에 수많은 반론에 휩싸이게 됩니다. 2003년 캐나다의 수학자 스테판 매킨타이어와 경제학자 로스 맥키트릭이 “만 논문의 정정”(corrections to the Mann et al.) 이라는 이름으로 마이클 만의 연구 결과는 통계적인 오류가 있으며, 이를 정정하면 1990년대보다 1400년대의 온도가 더 높다는 논문을 발표합니다. 또한 만이 사용한 나무의 나이테 자료는 기온뿐만 아니라 대기 농도 등 다른 요인의 영향도 받으므로 정확도가 떨어진다는 지적 또한 존재하였습니다. 결과적으로 기후 회의론적 시각을 가진 사람들은 마이클 만이 개인적 명성과 부를 위해서 데이터 및 방법론을 조작하였다고 의혹을 제기합니다.

<그림 5 맥킨타이어와 맥키트릭의 논문에 실린 연구결과 온도 비교 (McIntyre and McKitrick, “Corrections to the Mann et al (1998)”, Energy & Environment, 14 (6), 2003)>

논란이 거세지자 2005년 공화당 소속 미연방의회 에너지 통상위원회(House Committee on Energy and Commerce) 의장이었던 텍사스의 조 바튼(Joe Barton) 하원의원은 만 연구팀에게 연구자료, 연구 방법, 연구비 출처에 대한 소명자료를 요구하였고, 결국 하키 스틱 그래프는 미 국립연구협회(NRC, National Research Council)의 청문 대상이 됩니다. 2006년 NRC는 만의 연구에 통계적 실수가 있는 것은 사실이며 1600년도 이전의 온도 수치는 불확실성이 높아 상대적으로 낮은 신뢰도를 가짐을 인정하나, 이를 고려하더라도 전반적인 연구 결과는 타당하고 신뢰할 만하다는 결론의 보고서를 발표합니다. 이는 이후 IPCC 보고서들이 기후변화 문제의 불확실성을 명확히 표기하도록 변화시키는 계기가 됩니다. 예를 들어 2001년 3차 보고서는 “기존 1000년 동안 20세기의 온도상승이 가장 높았으며, 1998년이 가장 온도가 높은 해”와 같이 단정적인 기술을 하고 있으나, 이후 2007년 작성된 4차 보고서는 다음과 같은 표현을 하고 있습니다.

“20세기는 매우 높은 확률로(very likely) 최근 500년간 가장 높은 온도 구간대였으며, 높은 확률로(likely) 과거 1300년 동안 가장 높은 온도 구간으로 예상된다.”

기후게이트와 빙하게이트

2009년 11월, 동 앵글리아 대학 기후연구소(Climate Research Unit, University of East Anglia)의 데이터베이스가 해킹당하고 2천 건 이상의 연구자료와 연구진 간 오고 간 천 통 이상의 이메일 자료가 인터넷에 유포되는 사건이 발생합니다. 이때 유출된 메일은 연구소장인 필 존스(Phil Jones)와 마이클 만을 포함하여 저명한 기후연구자들 간의 의사소통을 포함하고 있었는데, 한 이메일의 문장에 트릭(trick)을 사용했다는 표현이 있고, 기후 회의론에 동의하는 연구진이나 저널과는 같이 일을 하지 않겠다는 내용 등이 담겨 있어서 큰 논란이 일어났습니다. 기후 회의론자들은 기존 기후연구내용들이 고의적인 정치적 의도를 가지고 과장되고 조작되었다는 주장을 강력히 제기하였고, 언론사들은 이를 워터게이트 사건의 이름을 따서 기후게이트(Climategate) 사건이라고 부르기 시작합니다. 결국 이 사건으로 마이클 만을 포함한 다수의 관련 기후학자들은 부정 및 불법행위를 저질렀다는 고발을 당하고, 무려 7개 국내외 기관의 조사를 받게 됩니다.

또한 기후게이트 사건이 한창 이슈화되고 있던 2010년 1월, IPCC는 4차 보고서에 잘못된 내용이 실렸음을 공식적으로 시인하는 발표를 하여 논란을 증폭시킵니다. 4차 보고서의 내용 중 “히말라야의 빙하는 2035년이나 그전까지 소멸될 수 있다.”는 내용에 대해서 2035년이라는 수치가 과학적 근거가 없다고 지적받은 부분이 사실임을 인정한 것입니다. 이 내용은 영국의 한 과학잡지가 인도 과학자의 인터뷰를 실으면서 게재했던 기사로, 명확한 근거가 없었음에도 불구하고 4차 보고서에 공식적으로 실렸다는 사실이 드러나게 됩니다. 이와 더불어 IPCC 4차 의장이자 2007년 IPCC를 대표하여 노벨평화상을 수상하기도 했던 라젠드라 파차우리(Rajendra K. Pachauri) 의장이 인도 에너지자원 연구소 (TERI)의 소장으로 있으면서 이러한 내용을 근거로 뉴욕 카네기 재단 및 유럽 연합 등으로부터 거액의 연구비를 받은 점이 알려지면서 IPCC 보고서가 연구자금을 타내기 위한 정치적인 목적으로 작성되었다는 주장이 거세게 일어나게 됩니다. 기후 회의론자들은 이 사건을 빙하게이트라고 칭하며, 라젠드라 파차우리 의장은 기업들과 부당한 이해관계가 있다는 혐의로 고발되어 세계 4대 회계법인 중 하나인 KPMG의 조사를 받게 됩니다.

결과적으로 기후게이트와 빙하게이트에 대하여 조사를 마친 모든 조사기관들은 거짓을 조작하였거나 과학적으로 위법한 행위를 한 혐의는 찾아볼 수 없다는 결론을 내립니다. 기후게이트 사건에서 드러난 이메일의 내용과 표현이 개인적인 감정을 담아서 작성된 것은 사실이나, 이는 사적인 이메일에서 사용한 것으로 불법적 책임을 물을 내용은 아니며, 대부분의 의견교환은 데이터 분석에 대한 기술적 논의들이었으며, 실질적으로 조작, 삭제, 특권남용 등의 연구 윤리 위반행위를 찾을 수는 없다는 것이 모든 기관들의 결론이었습니다. 파차우리 의장 역시 2010년 8월 “개인적 이익을 취했다고 볼 수 있는 증거를 발견하지 못했다”는 결과를 받고 혐의를 벗게 됩니다. (이후 2015년 성희롱 혐의로 다시 논란에 휩싸여 의장직을 그만두긴 합니다만...)

이러한 사건들이 반복적으로 발생하자, IPCC의 문제점도 지적을 받기 시작합니다. IPCC의 전 위원장(1997~2002년 재임)이기도 한 로버트 왓슨 교수는 "IPCC가 저지른 오류들은 모두 기후변화 문제를 더 심각하게 보이도록 그 영향을 과장하기 위한 것처럼 보이며, IPCC는 이러한 오류 경향을 조사하고 왜 이런 일이 일어났는지 물어야 할 것이다."고 말했습니다. 나아가 과학적 이론은 항상 회의론의 도전을 받으며, IPCC의 임무는 증거를 평가하는 것이므로 회의적인 주장이라도 잘못되었음을 입증할 수 있는 명확한 근거가 없으면 소수 의견임을 밝히고 보고서에 다른 견해도 있다는 내용을 포함해야 한다고도 말합니다. 이후 UN의 의뢰에 따라 국제 학술간 협의회(IAC, InterAcademy Council)는 2010년 IPCC의 개선 방향을 논의한 보고서를 발간합니다. 이 보고서는 IPCC가 기후변화와 관련된 과학, 정치, 사회경제 분야의 자료 수집과 검증 및 보고를 훌륭하게 수행해왔음을 인정하나, 국제적 관심이 집중되고 점점 더 많은 이해관계자들이 개입하고 있기 때문에 정밀한 검증과 개혁이 필요함을 기술하고 있습니다. 주요 권고사항은 이후 IPCC 보고서에는 상설 집행위원회를 구성하고 위원장은 연임할 수 없도록 규정할 것, 과학자들의 소수의견 및 반대의견도 포함할 것, 정량적 확률은 명확한 근거와 함께 기재할 것, 과학적 결론이 아닌 정책적 의견을 주장하지 말 것 등입니다.

그리고 지금

이후로도 기후변화에 대한 회의론은 꾸준히 존재하여 왔습니다. 그러나 다수의 연구자들이 많은 관심을 보이고 연구를 반복한 결과, 현재는 다양한 연구 그룹들을 통하여 확인할 수 있는 다수의 데이터들이 많이 축적되어 있습니다. 기후 분석과 온도 측정 데이터를 결합한 연구 결과들은 과거 2000년간의 온도변화에 비해 현재 지구의 온도가 1도 이상 상승했을 확률이 높으며, 특히 1880년 이후부터 급격한 온도상승이 일어나고 있음을 알 수 있게 해줍니다.

<그림 6 Neukom, Raphael; Barboza, Luis A.; Erb, Michael P.; Shi, Feng; et al. (2019). "Consistent multidecadal variability in global temperature reconstructions and simulations over the Common Era". Nature Geoscience. 12 (8): 643–649. (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbon_Dioxide_800kyr.svg)>

빙상코어를 이용한 고기후 분석 결과들은 빙하기 이전의 80만 년 전부터 대기 중 이산화탄소의 농도가 300ppmv 이상으로 상승했던 적이 없을 확률이 높으며, 현재 400ppmv 이상의 이산화탄소 농도는 지구의 역사상 가장 높은 수준의 농도로 판단되는 결과들을 보여주고 있습니다. 특히 이산화탄소 농도의 증가가 산업혁명 이후 시대부터 지속해서 급증해온 관측 결과는, 다수의 과학자들이 인류의 인위적 이산화탄소 배출이 지구 대기에 미치는 영향을 무시할 수 없을 확률이 높다는 과학적 동의(scientific consensus)에 도달하도록 만들고 있습니다.

<그림 7 https://en.wikipedia.org/wiki/File:Common_Era_Temperature.svg>

이러한 일련의 사건들은, 과학과 공학을 공부하고 연구하는 사람으로서 우리가 어떠한 사고관을 견지하는 것이 좋을지에 대해서 생각해보도록 만들어 줍니다. 성균관 대학교의 권석준 교수가 남긴 다음의 말로 이 글을 마무리하고자 합니다.

"우리는 과학적 지식 그 자체를 신앙처럼 믿지 말고, 과학의 체계를 이루는 비판적이고 합리적 사고 과정을 신뢰해야 합니다. 과학적 지식은 오류일 수 있으나, 그 오류를 개선할 수 있는 내부 원동력, 자생력이 과학적 사고방식에 있습니다. 저는 수십 수백 년 동안 수십 수백만 명의 과학자들에 의한 실험적, 이론적 고민과 검증을 거쳐 과학이 발전해 왔음을 믿고 앞으로도 그럴 것이라는 것을 신뢰합니다."

SNAKZINE

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