들어가면서
지구온난화는 오래전부터 지구와 인간사회의 건강을 위협하는 주요 문제로 대두됐다. 산업혁명 이후 자동화와 대량생산 체계가 확산하면서, 생산성을 높이기 위한 최적의 에너지 자원으로 화석연료를 사용하기 시작하였다. 화석연료 소모량 증가는 대기 중 이산화탄소와 메탄가스와 같은 온실가스양의 증가로 이어졌고, 전 세계는 온실가스양의 증가가 지구 평균기온의 증가로 이어졌다는 데 대체로 동의하고 있다. 이제는 매년 우상방으로 증가하는 지구 평균기온 그래프가 놀랍지 않다.
지구온난화는 다양한 문제를 일으키고 있다 [그림 1]. 빙하가 녹으면서 해수면 높이가 상승하고, 수온의 변동양상이 달라져서 극한기상 현상이 발생하는 빈도가 증가한다. 생물자원의 분포가 달라지면서 자원을 얻는 것이 힘들어지며 질병 확산 패턴이 바뀌면서 보건 문제 역시 심각한 상황으로 치닫는다. 그중에서 우리가 쉽게 느끼는 지구온난화의 영향은 아무래도 불볕더위와 한파일 것이다. 우리나라에서도 매년 여름 기록적인 불볕더위로 온열질환자가 급증하고, 겨울철 냉동고 추위라고 불리는 북극한파가 남하하면서 여러 가지 문제를 일으킨다. 하지만 아직은 피부에 와닿지 않지만 조금씩 우리에게 걱정을 안기는 문제가 있는데, 바로 식량자원의 고갈이다.
지구온난화가 먹을 것을 위협한다고?
의아하게 생각할 수 있다. 날씨가 따뜻해지면 그만큼 작물이 잘 자라고, 우리나라에서는 키우기 힘든 새로운 작물을 재배할 수도 있어서 생산성이 더 증가하는 것이 아니냐는 반문도 할 수 있다. 실제 날씨가 따뜻해지면 더 오랫동안 농사를 지을 수 있어서 식량자원을 확보하는 것이 더 수월할 수 있다. 또한, 가축을 키울 때도 따뜻한 날씨가 이어지면 더 많은 먹이를 제공할 수 있으므로 유리할 것이다.
하지만 실상은 그렇지 않다. 이런 현상은 따뜻한 상황이 꾸준히 유지되고 다른 날씨의 변화가 거의 없는 상황을 전제로 한다. 문제는 우리가 상상하는 것처럼 날씨의 변화가 그리 호락호락하지 않다는 점이다. 지구의 기후(날씨의 장기간 평균)는 기본적으로 해수면 온도 변화로부터 영향을 받는다. 해수면이 과거에 비해 따뜻해지면 그만큼 증발량이 많아져 대기 중 수증기량이 증가한다. 물질은 항상 양이 많은 곳에서 적은 곳으로 흘러가므로, 대기 중 수증기가 많아지면 수증기가 적은 곳으로 이동하게 된다. 그리고 이동한 곳이 온도가 낮고 먼지가 많으면 수증기가 에너지를 잃고 응결핵과 반응해서 엄청난 비구름으로 변하여 폭우를 만들어낸다. 미국에서는 해마다 강수량이 일정 주기에 걸쳐 증가하는 현상이 관측되고 있으며, 우리나라도 여름 강수량이 매년 증가하는 현상이 발생하고 있다. 강수량의 증가는 작물 재배에 도움이 되지만, 폭우는 오히려 작물의 성장을 방해하고 다양한 부정적인 문제를 일으킨다. 지구온난화로 인해 수증기 이동패턴이 바뀌면 전혀 예기치 못한 곳에서 가뭄이 발생한다. 가뭄이 식량자원에 미치는 악영향은 굳이 설명하지 않아도 충분히 이해할 수 있다. 그리고 이런 극한기후가 이미 지난 수십 년간 지속해서 반복되었고, 해마다 그 강도가 더 커지고 있다 [그림 2].
단순히 비가 많이 오고 가뭄이 자주 발생해서 생기는 문제도 있지만, 충매화의 수분을 도와주는 꿀벌과 같은 곤충의 감소, 작물의 성장에 중요한 지하수 분포의 변화, 가축의 생명을 위협하는 질병의 확산과 장기화 역시 지구온난화 문제와 연관이 있다. 극한기후가 지속하면서 식량자원에 대한 걱정이 커진 것은 이 때문이다. 특히, 과거부터 아프리카처럼 지리적으로 강수량이 적으면서 인구가 많은 지역은 지구온난화로 인한 식량자원 고갈 문제에 매우 취약한 것으로 여겨지며, 이런 지역이 점차 넓어질 것으로 예상되어 미래의 인간사회에 대한 심각한 위협으로 자리 잡고 있다 [그림 3].
2050년에는 이런 다양한 지구온난화 및 기후변화로 인한 식량문제가 매우 심각해질 것으로 예상하고 있다 [그림 4]. 이를 극복하기 위해 현재 진행되고 있는 해결방법은 여러 가지가 있으며, 식량 생산지역의 변화, 식량생산과 운송 등에 필요한 차세대 에너지원의 활용, 숲과 습지의 복원을 통한 건강한 식량 생산지역 확대, 그리고 이 기사에서 다룰 대체식량의 개발이 있다.
혁신의 새로운 도전: 대체식량을 만들어내자!!
대체식량으로 식량자원을 충분히 공급해야 하는 이유는 또 다른 곳에서도 찾을 수 있다. 윤기영 (2019)은 자신의 기고문에서 다음과 같이 표현하고 있다.
“현재의 식량 생산은 화석연료에 기반을 둔다. 비료 생산, 비닐하우스, 식량의 운반에 모두 화석연료가 사용된다. 기후변화로 인한 화석연료 사용 통제는 식량 생산성에 영향을 미칠 수밖에 없다. 21세기 중반까지 전 세계 인구는 지속적으로 증가할 것으로 보인다. 세계자원연구소는 2050년 필요 식량이 2006년에 비해 69% 늘어날 것으로 본다. 식량 수요 증가세가 인구 증가세를 훨씬 웃돌 전망이다. 극빈층 감소에 따른 식량 수요의 변화 때문이다.”
식량을 필요로 하는 사람은 많아지고, 식량을 생산할 수 있는 지역이 감소하거나 생산 효율성이 떨어진 데다 다양한 극한기후 환경이 엎친 데 덮친 격으로 문제를 심각하게 만들고 있다. 결국, 전통적인 방식으로 식량을 생산하는 방식에서 벗어나 새로운 방식으로 식량을 생산할 필요가 있다.
대체식량 생산은 크게 3가지 방식의 도전을 만들어내고 있다. 우선 우리가 즐기는 다양한 식량을 원래의 재료가 아닌 전혀 다른 종류의 생물자원으로부터 만들어내는 방식이 있다. 이는 화학적으로 보통의 식량과 거의 차이가 없다면 원료가 다른 것이라 해도 큰 문제가 없다는 데서 착안한 경우이다. 해외에서는 이미 대체 식량자원의 개발과 상용화가 이루어지고 있다. 식물성 단백질로부터 고기 맛이 나는 식량을 생산하는 Beyond Meat, 메뚜기를 이용해서 단백질 보조식품을 만드는 Exo, 모링가 (moringa)라는 식물을 이용해서 단백질 보조식품을 개발한 Kuli Kuli 등이 있다.[4]
또 다른 방식은 식량자원의 생산장소를 혁신한 경우이다. 전통적으로 식량 생산은 넓은 땅을 요구하는데, 이를 멋지게 뒤집어서 좁은 땅에서 수직으로 작물을 생산할 수 있는 시설을 탑처럼 쌓아 올리는 수직농장이 그것이다. 또한 건물옥상이나 도심지의 자투리땅을 농사짓는 공간으로 활용하는 도시농장의 개념도 존재한다. 특히 옥상에서 녹색식물을 키우면 건물의 단열효과도 있어, 물이 새는 문제만 잘 해결할 수 있으면 일거양득이다.
세 번째 도전방식은 4차산업혁명 기술을 적극적으로 활용해서 식량 생산 과정을 최적화시키는 것이다. 위성사진의 해상도가 과거에 비해서 크게 개선되어 훨씬 정밀하게 식량을 생산할 수 있는 곳을 관측할 수 있으며, 드론이 발전하여 구석구석 생산성을 잘 관리할 수 있게 되었다. 사물인터넷은 식량 생산장소의 원격 관리에 매우 효율적인 도구로 활용된다. 여기에 다양한 환경 속에서 어떻게 관리해야 생산성이 높아지는지를 분석할 수 있는 빅데이터와 인공지능이 추가되면 훨씬 정교하고 효과적인 식량 생산이 가능해질 것이다.
결론: 전통을 뒤집는 혁신의 필요성
지구온난화로 인해 환경변화가 광범위하게 발생하고 있다. 이런 상황에서 식량생산의 효율성 증가는 반드시 이뤄야 하는 목표이다. 효율성이 증가할수록 식량의 가격 하락이 발생하여 더 쉽게 식량을 얻을 수 있을 것이다. 또 대체식량을 공급하는 방법을 효율적으로 바꾼다면, 지구온난화와 같은 대규모 환경변화로 인해 발생한 기아 문제 역시 해결할 수 있을 것이다.
우리의 입맛에 맞는 전통적인 식량과 헤어질 시간이 갑자기 찾아올 수 있다. 그 이전에 끊임없이 기술적인 혁신을 일으켜서 누구나 식량자원을 쉽게 이용하여 지구의 환경변화를 이겨낼 수 있도록 준비해야 하겠다.
참고자료
[1] Lofgren, B., Gronewold, A., Acciaioli, A., Cherry, J., Steiner, A., Watkins, D., 2013. Methodological approaches to projecting the hydrologic impacts of climate change. Earth Interactions. 17. 1-19. 10.1175/2013EI000532.1.
[2] 윤기영, 2019. 30년후 세계 식량 수요 70% 증가…어떻게 대비할까? 한겨레신문 (http://www.hani.co.kr)
첨부 이미지 출처
[1] https://www.iberdrola.com
[2] https://documents.wfp.org
[3] https://medium.com
KOSMOS BIOLOGY 지식더하기
작성자│정자윤
발행호│2020년 여름호
