기후 변화를 연구하는 과학자…호미닌들이 생존할 수 있었던 놀라운 비밀을 밝히다

인간은 지난 3백만 년 동안 진화해 왔다. 인간이 진화하는 동안 지구의 기온은 점차 낮아지고 100만 년 전, 2만~12만 년을 주기로 빙하기가 찾아오면서 지구의 기후, 강우량 및 식생 패턴을 좌우하기 시작했다. 이러한 거대한 변화에 초기 인류가 어떻게 대응을 하고 반응을 했는지는 인류학에 남아있는 큰 미스터리 중 하나이다. 이 미스터리를 풀기 위해 새로운 슈퍼컴퓨터 모델 시뮬레이션을 실행했고, ‘사이언스(Science)’ 저널에 게재된 이 연구에서 기후 스트레스가 증가함에 따라 우리의 조상들이 독특한 생존 전략을 개발했다는 것을 발견했다. 이 연구를 함께 한 IBS 기후물리학연구단의 연구원 엘크 젤러를 만났다.

Q. 자기소개 부탁드립니다.

저는 IBS 기후물리학연구단과 부산대학교 소속의 박사과정 학생 연구원 엘크 젤러입니다. 네덜란드 HAN 대학교에서 응용 화학 학사 학위를 취득한 후 마노아에 있는 하와이 대학교에서 금융 공학 석사 학위를 취득했습니다. 석사 과정을 마친 후 퍼스트 하와이안 뱅크(First Hawaiian Bank)에서 위험 분석가로 귀중한 경험을 쌓았습니다. 2019년부터는 악셀 팀머만(Axel Timmermann) 교수의 멘토링 아래 기후 시스템학과에서 박사 학위를 시작했으며, 다양한 교육 배경을 활용해 여러 각도에서 문제를 이해하는 데 도움이 되는 독특한 관점을 갖게 되었습니다. 또한, 연구를 통해 광범위한 기술과 기법을 습득하여 현재 연구의 다양한 측면에 활용하고 있습니다.

Q. 소속연구단인 IBS 기후물리연구단에 대해 소개 부탁드립니다.

악셀 팀머만 교수가 지휘하는 저희 센터에서는 다양한 기후 관련 문제를 포괄하는 광범위한 연구에 참여하고 있습니다. 수많은 전문 그룹이 기후 시스템의 다양한 측면을 연구하며, 모델과 경험적 데이터의 조합을 통해 과거, 현재 및 미래 기후 역학을 연구하고 있습니다.

우리 그룹인 호모종(Hominin) 팀은 주로 과거의 기후와 초기 인류에 대한 영향에 중점을 두고 있습니다. 구체적으로, 초기 인류의 기후 선호도를 조사하고 그들의 공간적 및 시간적 진화가 이동 패턴 및 기타 다양한 요인에 어떤 영향을 미쳤는지 분석합니다.
*호모종(hominin): 현생 인류의 조상으로 분류되는 종족

Q. 연구원님의 중점 연구 분야가 궁금합니다.

제 연구는 다양한 유형의 식생에 대한 호모종의 선호도와 적응성을 탐구하는 데 중점을 두고 있습니다. 지난 300만 년 동안 기후는 상당한 변화를 겪었고 식생의 분포와 구성에 깊은 영향을 미쳤으며, 결과적으로 초기 인간의 식물 자원 활용에도 영향을 미쳤습니다. 강력한 슈퍼컴퓨터(Aleph)를 활용해 지난 300만 년 동안의 지구 기후 패턴과 다양한 식생 유형을 성공적으로 재구성했습니다. 이 식생 데이터를 인류학적 정보와 통합함으로써 초기 호모종의 환경 선호도를 연구할 수 있었으며, 우리 조상이 주변 환경과 어떻게 상호 작용했는지 밝혀내고 선호하는 서식지와 기후, 초목 및 초기 인간 간의 상호 작용을 밝힐 수 있었습니다.

Q. 어떤 성과가 있었나요?

서로 다른 시대에 걸쳐 호모종 유적지의 식생 패턴을 조사했을 때 흥미로운 패턴을 발견했습니다. 예를 들어, 초기 아프리카 호모종은 주로 초원 지역에 거주한 반면, 유라시아에 최초로 진출한 종인 호모 에렉투스는 숲이 우거진 지역으로 이동했음을 확인했습니다. 주요 식생 유형의 선호도가 단일종에서 다중화로 변화했다는 것은 삼림 환경에 대한 호모종의 적응력을 의미합니다. 지역 단위의 연구에서 비슷한 결과를 암시한 적은 있었지만, 우리 연구는 처음으로 전지구적 규모의 추세를 입증했으며, 종 및 대륙 간 식생 선호도에서 통계적으로 유의미한 차이를 보여주는 분석을 제시했습니다.

또한, 호모종은 다양한 식물종이 근접해 있는 지역에서 산다는 독특한 성향을 확인할 수 있었습니다. 이러한 모자이크 풍경은 우리 조상들에게 바로 인근에 있는 여러 환경에 대한 유리한 접근을 제공했습니다. 지금까지는 포괄적인 전지구적 데이터가 부족하여 이러한 선호도를 설명하는 것이 어려웠습니다. 호모종의 유해가 발견된 정확한 위치를 조사하고 주변 환경 조건과 대조함으로써 호모종이 모자이크 풍경을 선호한다는 것을 통계적으로 유의미하게 입증할 수 있었습니다.

이러한 발견으로 호모종의 적응 행동에 대한 새로운 시각을 제시하고 그들이 번성했던 더 넓은 생태적 맥락을 고려하는 것의 중요성을 확인했습니다.

Q. 모자이크 풍경의 예시가 될만한 지역이 있을까요?

저희가 수행한 모델 시뮬레이션을 통해 모자이크 풍경을 가진 다양한 지역을 확인할 수 있었습니다. 예를 들어, 아프리카 말라위 호수 주변에는 열대림, 온대림, 사바나, 초원이 있는 데, 이런 곳이 다양한 환경을 활용하기에 안성맞춤인 곳입니다. 아래 그림의 왼쪽 모델에서는 호수 주변의 다양한 초목 유형을 볼 수 있으며, 오른쪽 삽화에서는 이것이 어떤 풍경이었는지 볼 수 있습니다.

모자이크 풍경의 예시
왼쪽: 150만~125만 년 전 탄자니아의 말라위 호수 주변에서 가장 우세한 생물 군계 유형. 다양한 색상은 모자이크 지형을 만드는 다양한 생물 군계 유형을 보여줍니다. 오른쪽: 다중 생물체 모자이크 풍경에 도착한 호모종의 아티스트 일러스트레이션. 한국과 이탈리아의 과학자 팀이 사이언스 저널에 발표한 새로운 연구에 따르면 초기 인류는 이러한 환경을 매우 선호했습니다. (출처, IBS 기후물리학 연구단)

Q. 이 연구를 시작하게 된 배경이 궁금합니다.

우리 그룹은 주로 인류의 이동에 초점을 맞추어 연구하고 있습니다. 처음에는 주로 기온과 강수량과 같은 기후 요인을 중심으로 분석했으며, 인류가 선호하는 서식지에 기후가 유의한 영향을 미치는 것으로 인식했습니다. 그러나 곧 호모종이 특정 지역에서 거주할 수 있는지를 결정하는데 자연환경, 특히 초목이 중요한 역할을 한다는 것을 발견했습니다.

초목은 서로 다른 유형의 환경을 구분하는 뚜렷한 장벽이 될 수 있습니다. 예를 들어, 일반적으로 초원에서 사는 것은 사막 지역에서 생존하는 것보다 쉽습니다. 초목 분석을 우리 연구에 통합함으로써 기후 변화가 인간 서식지 선호도, 이주 및 분산을 어떻게 형성했는지에 대한 전체적인 이해를 얻을 수 있기를 원했습니다.

Q. 연구 수행하시면서 어려웠던 점은 없었나요? 어려움은 어떻게 해결하셨는지 궁금합니다.

연구 과정에서 당면했던 문제 중 하나는 모든 것이 저에게 낯설었다는 것입니다. 배경이 다른 저에게는 생소한 개념과 용어가 너무 많았습니다. 다행히 공동 저자들의 지원과 지도로 이 연구 분야를 탐색할 수 있었습니다. 공동 저자들은 제가 궁금한 것에 답해 주고, 연구 결과에 대한 귀중한 피드백을 제공하면서 전체 연구 과정에서 중요한 역할을 했습니다. 이것은 새로운 아이디어를 이해하고 동화하는 데 큰 도움이 되었습니다. 연구 과정을 안내해 준 그들의 지원에 감사드립니다.

Q. 언제부터 이 분야에 본격적인 관심을 갖게 되셨나요? 특별한 계기가 있었을까요?

저는 항상 복잡한 문제를 풀고 더 넓은 개념에서 현상을 이해하는 데 관심이 있었습니다. 이러한 저의 호기심이 화학을 공부할 수 있도록 이끌어주었고 지금은 인류의 과거를 더 잘 이해하도록 안내했습니다. 초기 인류가 살았던 환경과 우리를 현재의 상태로 이끈 경로는 아직 알려지지 않았습니다. 저는 과거 식생 변화의 역할을 탐구함으로써 새로운 통찰력을 발견하고, 인류 역사에 대한 더 폭넓은 이야기 발굴에 기여하고 싶습니다.

Q. 한국에서의 생활은 어떤가요?

저는 한국에 대한 깊은 애정을 갖고 있습니다. 저는 평평한 지형으로 유명한 네덜란드에서 왔는데, 한국에서 몇 년을 살아도 여전히 그 풍경에 매료됩니다. 한국의 풍경은 특히 바다와 산의 대비가 정말 아름답습니다. 그리고, 연구실 안팎에서 많은 친구들을 사귀게 되어 매우 운이 좋았습니다. 그들은 저에게 한국 음식, 온천, 김치 담그기 등을 알려줬으며, ‘눈치’의 중요성 등 한국의 다양한 문화를 소개했습니다.

Q. 연구실 밖에서는 주로 어떻게 시간을 보내시나요?

저는 야외 활동을 좋아하며, 정기적으로 요트, 자전거, 하이킹을 즐깁니다. 날씨가 항상 따라주지는 않지만 요트는 저의 가장 중요한 취미 중 하나입니다. 요트 경주를 시작하면서 한국에서 많은 친구들을 사귀게 되었고, 요트 팀에도 들어갔습니다. 지난해 우리 팀은 이탈리아에서 열린 국제 대회에 한국 대표로 출전할 기회를 얻는데요, 이는 저를 정말 자랑스럽게 만들어준 잊을 수 없는 경험이었습니다.

Q. 과학자로 살면서 가장 기억에 남는 순간이 있다면 언제일까요?

과학자로서 저의 여정은 이제 막 시작되었습니다. 저는 IBS 기후물리 연구단의 일원이 된 것을 매우 행운으로 생각합니다. 우리 연구단의 분위기는 매우 훌륭하며, 이러한 뛰어난 팀의 일원이 된 것을 행운으로 생각합니다. IBS 기후물리 연구단에서 연구 경력을 시작한 것이 가장 기억에 남는 시간 중 하나가 될 것이라고 확신합니다.

Q. 화학, 금융공학, 기후 시스템 등 전공 분야의 변화가 잦았는데 특별한 이유가 있나요?

학부 시절 인턴쉽을 위해 하와이에 방문했을 때 금융 공학 석사 과정에 대해 듣게 되었습니다. 비록 새로운 분야였지만 평소 프로그래밍에 관심이 있었고 통계 기술을 사용할 줄 알았기 때문에 석사 과정에 지원하기로 했습니다. 하와이에서의 생활은 절대 나쁠 수 없었어요. 결국 1년은 5년이 되었죠. 하지만 한국에 가보지 않겠냐고 제안받았을 때 새로운 공간에서 생활할 수 있는 기회를 거절할 수 없었습니다. 처음이 어렵다고 하죠. 제가 석사 과정에서 배운 기술들이 있었기 때문에 새로운 분야로 전공을 바꾸는 것은 그렇게 어렵지 않았습니다. 인생에 큰 이벤트가 없었지만, 오히려 좋은 기회가 저에게 왔고 그 기회를 잡을 수 있어서 매우 기뻤습니다. 그래서 저는 모든 분들이 주변을 둘러보고 새로운 기회가 찾아온다면 두 팔 벌려 그 기회를 잡았으면 좋겠습니다.

Q. 앞으로의 추가 연구 계획이 궁금합니다.

박사 학위를 마친 후에는 연구원으로서 일하고 싶은데, 이것이 제 경력을 위한 최고의 다음 단계라고 생각하기 때문입니다. 제 경력은 꽤나 독특하고 다양한 연구 분야에 걸쳐 있습니다. 이 다양한 경험을 통해 고정관념 벗어나는 방법과 소중한 문제 해결법을 얻을 수 있었습니다. 저에게는 즐거운 환경의 연구실에서 흥미로운 아이디어와 문제에 관심이 많은 사람들과 일하는 시간이 가장 중요합니다. 식생과 기후의 영향에 특히 중점을 두고 호모종 분산에 대한 연구를 계속하고 싶지만, 시야를 넓히고 기후 시스템의 다른 측면을 탐구하는 데도 관심을 갖고 있습니다.