인류는 발전을 위해 에너지가 필요합니다. 에너지를 얻기 위해서는 에너지원이 필요하죠. 우리는 다양한 에너지원 중 인류의 역사에서 굉장히 중요하게 활용된 것이 무엇인지 알고 있습니다. 바로 화석연료죠. 석탄, 석유, 천연가스 등 탄화수소 성분의 에너지원입니다. 이들은 고대의 생물들이 축적해서 저장해둔 일종의 변환된 태양에너지를 갖고 있죠. 태양에너지가 돌이나 기름 따위에 저장돼 있다니, 어떤 과정을 거쳐 그렇게 된 것인지 궁금하지 않나요? 지질시대 중에는 석탄기라고 부르는 시기가 있습니다. 약 3억 5900만 년 전부터 2억 9900만 년 전까지가 여기 해당되죠. 지질시대의 이름은 보통 그 시대에 관한 연구 대상 지역의 이름을 따오는 경우가 많습니다. 캄브리아기나 데본기처럼 말이죠. 그런데 석탄기라는 이름은 이와 다르게 석탄이 많이 발견되기 때문에 붙은 것입니다. 그렇다면 왜 이 시기에 석탄이 많이 만들어진 것일까요? 석탄기에는 매우 커다란 양치식물들이 번성했습니다. 양치식물하면 보통 고사리 같은 식물을 생각하는데요. 석탄기의 양치식물들은 리그닌(lignin)이라는 단단한 지지물질 덕분에 아주 높이 자랄 수 있었습니다. 많은 양의 태양에너지를 흡수할 수 있게 된 것이죠. 그런데 이때까지는 리그닌을 부패시키는 박테리아가 발달하지 않았습니다. 그래서 석탄기의 식물들은 쓰러져 땅에 묻혔어도 썩지 않았죠. 그대로 퇴적돼 탄소와 태양에너지를 보존할 수 있게 된 것입니다. 퇴적된 양치식물들은 먼저 토탄이라는 여러 겹의 퇴적층을 만들게 됩니다. 이 퇴적층은 오랜 지질시대를 지나며 계속 묻히게 되고 고온고압을 받게 되죠. 이 과정에서 토탄은 갈탄, 아역청탄, 역청탄, 무연탄, 변성무연탄의 순서로 변해가게 됩니다. 이것이 식물이 흡수한 태양에너지가 석탄이 되는 과정이죠. 이번엔 석유를 살펴볼까요? 석유는 기원에 대해 의견이 매우 다양합니다. 크게는 무기성인설과 유기성인설로 나뉘죠. 석유가 무기물로부터 발생했느냐 유기물로부터 발생했느냐의 차이입니다. 이 중 정설은 유기성인설이며, 유기물 중에서도 특히 식물성 플랑크톤이 오랫동안 쌓여 고온고압의 환경에서 탄화수소화 됐다는 것이 주된 의견이죠. 오늘날 사용되는 원유의 70 %는 중생대에 많이 만들어졌습니다. 중생대에는 화산활동이 매우 왕성해 대기 중의 이산화탄소 농도가 높아졌죠. 이는 바다 속 수온이 높아지는 결과로 이어졌습니다. 이로 인해 식물성 플랑크톤의 사체는 산소와 차단된 상태로 퇴적될 수 있었죠. 퇴적된 플랑크톤의 사체는 고온고압을 받아 케로겐(kerogen)이라는 유기물을 형성합니다. 그리고 케로겐이 지속적으로 고온고압에 노출되면 열분해 과정을 거쳐 석유와 천연가스로 변환되죠. 여기서 한 가지 의문이 생깁니다. 2017년 기준으로 확인된 원유 매장량 1조 6966억 배럴 중 48 %는 중동 지역에 매장돼 있습니다. 중동 지역 매장량 대부분은 바다가 아닌 육지에 매장돼 있죠. 그런데 앞서 살펴본 바에 의하면 석유는 주로 바다 속에서 생성됩니다. 이상하지 않나요? 이는 현재의 중동 지역이 아주 먼 옛날에는 해양 지역이었기 때문입니다. 약 1억 년 전, 중동 지역은 고대 테티스 해라는 바다에 덮여 있었으나 아프리카 판과 유라시아 판이 충돌하며 육지 지역이 돼 버린 것이죠. 현대 사회에서는 화석연료의 사용을 줄이려고 합니다. 화석연료는 탄화수소로 구성돼 있어, 연소 시 이산화탄소를 배출하기 때문이죠. 이산화탄소의 농도가 올라가면 지구온난화는 가속됩니다. 이는 지구 생태계의 급격한 변화로 이어져 많은 생물의 멸종을 초래할 수도 있죠. 이 외에도 유출된 석유로 인한 지하수와 토양의 오염, 플라스틱 배출로 인한 환경오염 등이 발생하고 있습니다. 최근에는 미세 플라스틱으로 인한 생물들의 오염, 궁극적으로 이것을 다시 인간이 섭취하게 되는 악순환의 과정까지 겪고 있죠. 하지만 석탄과 석유는 화석연료로서 인류에게 매우 중요한 에너지원 중 하나이기도 합니다. 아스팔트나 화학비료, 플라스틱 등을 포함한 여러 편리한 제품을 만드는 원료이기도 하죠. 당장 오늘 하루만 돌아봐도 화석연료를 사용하지 않은 순간을 찾아보기 힘들 정도입니다. 화석연료를 아예 쓰지 않을 수는 없다는 것이죠. 화석연료의 사용 문제는 환경보호와 개발의 균형을 잡는 첫 단추인 것입니다. 탄소는 지각을 구성하는 주요성분 중 15번째 성분으로 전체의 약 0.1 %를 차지합니다. 생물을 구성하는 가장 중요한 요소이기도 하죠. 이렇게 탄소는 생물권과 무생물권을 넘나들며 전지구적으로 순환하고 있습니다. 그런 만큼 화석연료의 사용은 전지구적인 차원에서 신중하게 생각하고 그 대안을 모색해야 하겠습니다.