기후물리 연구단(ICCP, IBS Center for Climate Physics) 이준이 연구위원(부산대학교 기후과학연구소 조교수)의 책상 위엔 황금빛 지구본이 있다. 바다를 파랗게, 대륙은 초록색과 황토색을 조합해 그려 넣은 흔히 보던 지구본과 다르다. 지구본이 황금빛인 특별한 이유가 있느냐 묻자 "우리에겐 바다가 금보다 더 소중하다는 의미가 아닐까요?"라는 대답이 돌아왔다. 바다는 생명의 모태이자 지구 기후를 구성하는 핵심 요소다. 바다는 기후 변동 및 변화에 결정적인 역할을 한다. 구름 한 점 없이 맑거나, 비가 오고, 눈이 내리는 매일의 날씨와 기후는 다르다. 기후는 어떤 지역에서 일정 기간 동안 변동하는 날씨의 통계적 특성으로 볼 수 있다. 그런데 기후물리 연구단이 추적하는 단위는 10, 20년이 아니다. 무려 고대부터 먼 미래까지, 전 지구의 생애를 거쳐 기후 변화를 훑고 예측한다. 지구시스템 모델이라는 타임머신을 타고 과거의 흔적을 캐고 미래의 기후를 엿보는 이준이 연구위원을 만났다.

[피플 인터뷰 영상보기] 이준이 IBS 기후물리 연구단

밤하늘 보며 꿈을 심고, NASA에서 꿈을 키운 기후물리학자

어릴 때부터 과학을 좋아했던 이준이 연구위원은 밤하늘과 별, 달에 대한 낭만으로 연구자의 길을 꿈꿨다. 밤하늘을 보고 별자리를 그려보고, 달에 가는 꿈을 꾸고, NASA라는 말만 들어도 가슴 설레던 시절이었다. 천문학에 대한 연모는 지구과학으로 옮겨갔고, 대학에 들어가자 전환기가 찾아왔다. "어렴풋하게 연구를 하면 좋겠다는 꿈을 가지고 있었고 누군가를 가르치는 것도 해보고 싶어 이화여자대학교 사범대학 지구과학전공에 입학했어요. 낭만을 갖고 지구과학을 선택했는데 매일 봐야 할 수식도 많고 물리도 잘해야 하더라고요(웃음). 재미가 없다고 느낄 때 즘 대기과학에 흥미를 갖게 되었어요."

대기과학을 가르치던 유정문 교수의 수업은 터닝포인트가 되었다. "교수님이 수업시간마다 컵을 들고 오셨는데, 거기 NASA 로고가 박혀 있었어요. 매학기 수업이 시작되면 방학 동안 NASA에서 하셨던 연구 이야기를 보따리 풀 듯 해주셨어요. 그 때 ‘대기과학자도 NASA에 갈 수 있구나’하는 결심을 세웠죠." 이후 서울대학교에서 대기과학으로 석사 과정을 밟고 박사학위를 딴 이 연구위원은 미국행 비행기에 몸을 실었다. 꿈에도 그리던 NASA로 박사후연구원 과정을 떠나게 된 것이다.

이 연구위원은 박사 과정시절부터 기후 모델을 가지고 미래를 예측하는 연구를 계속 해왔다. NASA에서도 마찬가지로 연구를 이어갔다. 지구기후시스템 모델을 기반으로 계절 기후의 예측성을 평가하는 연구다. 지구를 관측하는 수많은 위성들은 구름의 변화를 읽고, 온도, 강우량, 적설량 등에 관한 엄청난 자료들을 생산한다. 기후과학자들은 이 자료들을 기반으로 정교한 지구기후모델링 시스템을 만든다. 지구기후모델링 시스템을 구성하는 5개의 권역인 대기, 해양, 빙(氷)권, 지권(토양), 생태계(인간 포함)의 각 요소들을 물리 법칙에 따라 수치로 표현한다. 성분별로 중요한 방정식을 구성해 슈퍼컴퓨터로 과거의 기후를 모의하고 앞으로의 기후를 예측할 수 있는 것이다. "기후과학의 상당한 진보로 지구시스템 자연과정의 많은 부분을 이해하게 되었지만 여전히 모르는 부분이 많습니다. 기후를 모의하고 예측하는데 어려운 이유죠. 이론, 관측, 모델링의 종합적 접근이 매우 중요합니다."

▲ 이준이 IBS 기후물리 연구단(ICCP) 연구위원은 지구시스템 모델을 수년-수십년 혹은 먼 미래의 지구 기후를 예측하는 연구를 수행 중이다. 현재 ICCP 지구시스템예측성 프로젝트 리더이자 부산대학교 기후과학연구소 조교수로 재직 중이다.

하와이에서 다시 부산으로, 그리고 IBS에 합류하다

NASA에 가기 전 이 연구위원은 미국 하와이대학에 갈 기회가 있었다. 석박사 과정을 밟던 강인식 교수 연구실에서 몬순 연구의 세계적 석학인 빈 왕(Bin Wang) 하와이대 교수와 공동 연구를 수행하고 있었다. 빈 왕 교수는 방학마다 서울대에 방문해 세미나를 열고 이 연구위원과 논문을 함께 쓰기도 했다. 하지만 졸업 후, 이 연구위원은 NASA로 향했다. 그런데 주저 없이 선택한 NASA에서 2년 동안 박사후연구 과정을 밟은 후 뜻밖의 기회가 찾아왔다. 하와이대학교 국제태평양연구센터(IPRC)에서 국제 공동 연구 프로젝트를 계획하면서 연구 코디네이터 제안을 받은 것. 국제공동 연구의 또 다른 핵심 연구소는 부산에 위치한 APEC 기후센터(APCC). 망설일 이유가 없었다.

"하와이를 태평양 한 가운데 있는 작은 섬으로만 볼 수도 있지만 장점이 많은 곳입니다. 아시아와 미국 중간이고 서양과 동양이 상호 교류할 수 있는 다양한 가능성을 품고 있죠. 대기과학자와 해양학자들이 함께 모여 있는 하와이대학교 국제태평양연구소는 해양-대기 결합 시스템의 이해와 기후모델링 연구에 적합한 곳입니다. 때문에 국제태평양연구소는 APEC 기후센터에서 전세계적으로 다양하고 특성이 다른 기후 모델들의 예측성능을 평가하는 국제프로젝트를 시작했을 때 적임지로 꼽혔어요. 계절 내부터 계절 기후 예측성에 관심이 많았던 저에게도 매우 좋은 기회였습니다."

8년의 하와이 생활 후, 이 연구위원은 새로운 연구거점을 고민했다. 마침 부산대학교 하경자 교수가 브레인풀 초빙교수 지원을 제안했다. 이 연구위원에게 부산은 매력적인 도시였다. 기후 연구에 있어 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 주목받을 가능성이 보였다. 부산대는 대기·해양을 연구하는 좋은 교원이 많아 기후 연구에 강하기로 유명하고, 계절예측 분야에서 주요한 역할을 수행하는 APEC 기후센터도 부산에 있다. 해양연구소의 이전 결정과 부산 근처 UNIST, 포항공대에도 최근 기후환경 관련 프로그램이 시작되었다는 점까지. 강점이 많은 부산에 터를 잡게 된 이 연구위원은 브레인풀 초빙교수 이후 부산대 기후과학 연구소에서 교원으로 활동하다 지난해 IBS 기후물리 연구단이 출범하면서 프로젝트 리더로 합류하게 되었다.

"IBS 기후물리 연구단에서는 비교적 긴 시간 규모의 연구를 수행중입니다. 수계절에서 수년까지 시간을 다루고 지역적인 것보단 전지구를 대상으로 삼고 있습니다. 수년 예측은 전세계적으로 중요한 연구주제가 되고 있어요. 여러 연구센터들이 모델 개발도 하고 예측도 하고 있죠. 그동안 쌓았던 네트워크를 이용해 공동 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 미국 유타주립대학교 요시 시카모토 교수 연구진과 수년 예측 모델을 개발하고 있고요. 독일 막스플랑크 지구시스템 모델 연구진 등 유럽 연구진들과도 머리를 맞대고 있습니다."

▲ 기후는 태양으로부터 받은 에너지를 자원으로 대기권, 수권, 지(地)권, 빙권 그리고 생물권 사이의 복잡한 상호작용을 갖는 시스템에 의해 형성되고 변동‧변화한다. 지구시스템 모델은 위 5가지 기후시스템 요소와 복잡한 기후 과정을 모두 포함해 수치를 계산하고 모델링한다.

빈부격차를 싫어하는 자연, 그 속에 변동하는 기후시스템

내일의 날씨도 예측하기 어려운데, 과연 30년, 100년 뒤의 기후는 어떻게 예측할까? 답을 안다면 기상청에 쌓이는 시민들의 볼멘소리도 줄어들 것이다. 비가 내릴 줄 알고 우산을 준비했더니 해가 쨍쨍하고, 폭염을 예상했더니 폭우가 쏟아지는 등 이상기후의 효과로 요즘 날씨 예측이 들쑥날쑥하기 때문이다. 지구시스템모델링은 어떤 방식으로 작동하는 걸까.

▲ 이준이 연구위원은 기후과학자들이 지니고 있는 사회적 역할을 중요시하고 늘 강조한다.

기후를 예측하는데 가장 필수적인 전제조건이 있다. '누군가의 미래를 알려면 과거를 보라'는 말이 있듯 과거 기후 변화의 이해가 뒷받침되어야 한다. 기후역학과 과거 기후 변동성에 대한 이해를 바탕으로 예측 가능한 범위(예측성)를 파악할 수 있다. 기후과학자들은 19세기부터 쌓인 관측 자료와 이전 고(古)기후 복원 자료를 이용해 과거 기후 변동을 이해하고 물리법칙에 기반한 지구시스템모델링을 통해 기후 강제력에 따른 기후 변화를 평가한다. 과거 자료와 지구시스템모델 결과의 불확실성과 신뢰성을 평가하는 것도 매우 중요하다.

"수년 뒤 혹은 수십 년 뒤의 기후를 예측할 수 있냐는 종류의 질문을 정말 많이 받아요. 기후를 예측하는 것은 실제로 매우 어렵습니다. 첫째로, 분석범위와 시간 규모에 따라 예측에 관여하는 현상과 과정이 다르고, 그에 따라 예측을 가능하게끔 하는 과학적인 근거가 달라지죠. 두 번째로, 대기, 해양, 빙권 등 각 기후 시스템 요소들의 변동성, 인간과 기후 간 상호작용, 탄소순환, 질소순환 등을 포함하는 생지화학 과정의 변동 등 엄청나게 다양한 요소들이 기후에 영향을 끼치는 데 우리는 아직 그 모든 요소들의 역할과 상호작용에 대해 다 이해하지 못하고 있습니다. 이는 결국 지구시스템모델링에 한계를 가져올 수밖에 없고, 기후 모델들 별로 서로 다른 특징을 나타낼 뿐만 아니라 다른 예측 결과가 산출됩니다. 따라서 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)에서 5년에서 7년 주기로 발표하는 기후변화 평가보고서는 수십 개의 기후모델 혹은 지구시스템 모델들의 결과를 통합적으로 평가해 작성합니다. 각 모델들은 다른 예측결과를 갖지만 비슷한 방향성을 나타내기에 이런 결과들을 종합해 미래에는 어느 범위 내에서 기후가 변화할거라는 예측을 내놓습니다."

에너지 불균형을 싫어하는 자연은 다양한 순환 과정을 통해 에너지를 분배한다. 기후는 그 과정에서 변화하고 변동해왔다. 자연적인 기후 변화 현상의 이해가 필수적인 이유다. 그런데 산업혁명 이후로 인간이 자연적 기후 과정에 관여하기 시작했다. 많은 기후과학자들과 지질학자들이 산업혁명 시작 혹은 원자폭탄 폭발의 흔적이 빙하 코어에 새겨진 1900년도 중반을 기점으로 현세를 인류세로 불러야 한다고 주장한다. 인간의 역할이 기후시스템에서 중요해지는 시점이 도래한 것이다. 대기 중 이산화탄소 농도 증가는 지난 수십만 년 동안 자연적으로 경험한 변화 속도를 넘어 계속 빨라지고 있다. 문제는 기후시스템이 적응하기도 전에 다양한 변화들이 빠르게 나타나면 극한의 날씨 혹은 이상 기후 현상이 증가해 돌발 상황이 잦아진다는 것이다. 5년 전, 10년 전까지만 해도 미래의 일이라 치부했던 지구온난화는 당장 인류의 존속을 위협하는 문제가 되었다. 지금 행동하지 않으면 인류에 의한 기후변화는 돌이킬 수 없는 지점에 이를지도 모른다. 기후과학자들의 마음이 급해지고 어깨가 무거워져가고 있는 이유다.

"기후과학은 독특한 위치에 있는 기초과학입니다. 연접한 학문들과 융합해야만 문제가 풀립니다. 사회적인 영향력도 크고 인간이라는 변수도 만났죠. 앞으로의 기후변화는 인간이 어떤 경로를 선택하느냐에 따라 달라집니다. 수년 전까지만 해도 ‘미래 디스카운트 심리’ 때문에 재앙을 예측하더라도 당장 이를 막기 위한 행동은 하지 않을 것이라는 비관적 견해들이 많았어요. 하지만 더 이상 미래를 논의할 수 없습니다. 현재의 문제죠. 인위적인 기후변화의 다른 한 축은 환경오염의 심화입니다. 인류의 발전을 위해선 에너지가 필요합니다. 화석연료의 높은 의존도로 에너지 변환 과정에서에서 대기 중 이산화탄소가 증가할 뿐만 아니라 미세먼지를 포함하는 다양한 환경오염 유발 물질이 증가합니다. 미래가 아닌 지금 현재 인류는 환경오염과 기후변화라는 심각한 문제에 직면해 있습니다. 기후과학자들이 다른 분야 자연과학 및 사회과학자들과 더욱 적극적으로 소통하며 기후변화와 환경오염 문제를 줄이면서 지속가능한 사회로 나가기 위해 더 큰 역할을 해야 한다고 생각합니다."

▲ 이준이 연구위원은 열린 마음, 열린 사고 그리고 동등한 관계 속 신뢰를 과학자로서 가장 중요하게 생각하는 덕목으로 꼽았다. 연구주제 토론이나 랩미팅이 화기애애한 분위기 속에서 진행돼 늘 웃음이 끊이지 않는다.

동등한 관계에서 신뢰를 바탕으로 성장하는 연구자

이 연구위원은 국내 최초로 [IPCC 제 6차 평가보고서]에 총괄 주저자로 선정됐다. 국내 연구자가 그룹별 주저자를 맡는 경우는 있었지만 총괄 주저자는 처음이다. 6차 보고서는 2021년에 기후변화의 과학적 근거를, 2022년 종합 보고서를 발표한다. IPCC에는 기후변화 과학, 기후변화 영향, 기후변화를 완화시키는 방법 총 3개의 실무그룹으로 이뤄져 있다. 그 중 이 연구위원은 기후변화에 대한 과학적 근거를 평가하는 그룹에서 미래 기후변화를 평가하는 챕터를 책임진다.

"이번 6차 평가보고서의 총괄 주저자로 선정된 건 개인적으로 영광이면서 큰 책임감을 가지고 있습니다. 종합보고서 발간인 2022년까지 아직 시간적 여유가 있어 보이지만 올해 6월 이미 첫 미팅을 중국 광저우에서 가졌고 내년 1월 캐나다 밴쿠버에서 두 번째 미팅을 가지는 등 보고서 작업이 매우 빠르게 진행되고 있습니다. 처음에 생각했던 것 이상으로 책임이 따르는 자리라는 걸 느끼고 있습니다. 하지만 국제적인 리더십을 배울 수 있는 기회로 삼고 최선을 다해 연구에 임할 계획입니다."

이 연구위원은 열린 마음과 열린 사고 그리고 동등한 관계 속 신뢰를 중시한다. 과학자로서 중요하게 생각하는 덕목이라고. 기후과학의 특성과도 연결된다. 다양한 분야들이 기초를 이루고 인간의 역학이 변수로 작용하는 기후과학은 통합적으로 현상을 바라보고 열린 사고를 가져야 한다. 미국에서의 10년간의 경험으로 동등한 동료의식의 중요성을 체득했다. 남다른 열정으로 과학대중화에도 힘쓰고 있다. 지구온난화에 대한 경각심을 시민 한 명이라도 더 깨닫는다면 기후를 바라보는 시각이 달라질 거라는 사회적 책임에 늘 기회가 닿는 대로 강연을 한다.

"우리 모두는 함께하는 동료예요. 대학원생들과 함께 배워가고 있다 늘 생각하고, 이건 제 신념과도 같습니다. 특히 국제 공동 연구에 있어 신뢰가 정말 중요합니다. 신뢰 없인 시너지 내는 연구가 나올 수 없어요. 공동 연구는 도전의 기회에요. 장점을 극대화하려면 끊임없는 소통으로 신뢰를 쌓아야 합니다. 마지막으로 연구자 간 소통도 중요하지만 대중들에게 우리가 하는 일을 알리는 임무도 필요합니다. 최근 좋은 기회들을 얻었고, 의미 있는 강연들을 많이 하게 되었어요."

올해 연말 이 연구위원에게 또 한 번의 전환기가 마련된다. 바로 IBS 대전 본원에 슈퍼컴퓨터가 구축되는 것. 슈퍼컴퓨터는 기후변화 예측에 있어 핵심적인 연구 시설이다. 이를 이용해 세계 기후 연구센터와 견줄 연구, 새로운 결과들이 나올 거라 연구단의 기대도 크다. "기후물리 연구단이 성장하는 본격적인 토대가 마련되었다고 생각합니다. 저 역시 슈퍼컴퓨터를 어떻게 활용할지 설레는 마음으로 실험을 계획 중입니다. 특히 고해상도 지구시스템모델 통해 수년에서 수십 년의 기온과 강수량뿐만 아니라 식생, 산불, 해양 생지화학, 지역적 해수면 변화 등을 예측하려 합니다. 남들이 하는 연구를 따라가는 것이 아닌 주도적이면서 사회에 기여할 수 있는 연구를 하고 싶습니다. 그 가능성을 IBS에서 보았고, 키워나가고자 합니다. 앞으로 기후 연구에서만큼은 부산대학교 그리고 IBS 기후물리 연구단이 으뜸이 되었음 해요. 세계적인 연구센터가 되는데 결정적인 기여를 할 수 있다면 더할 나위 없이 행복할 것 같아요."

IBS 커뮤니케이션팀
고은경