땅속에서 흐르는 지하수는 예전부터 지금까지 인류의 주요한 수원지였습니다. 가뭄 등 날씨에 상관없이 일정한 유량을 공급받을 수 있다는 점은 지하수의 가장 큰 장점이며 이외에도 높은 미네랄 함량과 깨끗한 수질은 또 다른 장점 중 하나입니다.
수질 정화 기술이 비약적으로 발달한 현재에도 지하수는 여전히 물 자원의 약 35%라는 매우 큰 비중을 차지하고 있습니다. 2022년 기준 식수의 약 50% 농업용수의 약 40% 산업용수의 약 30%를 지하수에서 공급받고 있으며 주변에서도 지하수를 활용하여 생수를 만들거나 지하수를 끌어올려 생활용수로 활용하는 모습을 종종 볼 수 있습니다. 하지만 지하수 또한 자원 고갈 문제에서 자유로울 수 없습니다.
2015년 나사와 캘리포니아 어바인 대학교의 공동 연구에 따르면 인류의 주요 지하수 수원지 중 일부는 이미 지속 가능이 어려운 수준으로 저장량이 감소하였습니다. 이에 더해 지하수는 한 번 고갈이 될 경우 원래 상태만큼 돌아오는데 매우 긴 시간이 필요하기에 지하수 고갈로 인한 피해는 매우 커지게 됩니다. 세계에서 가장 빠르게 침몰하는 도시로 불리는 인도네시아 수도 자카르타는 무분별한 지하수 사용으로 인한 지반 침하로 수도를 옮기는 계획까지 발표했습니다.
그런데 최근 우리가 무분별하게 사용한 지하수로 인해 지구 자전축마저 뒤틀렸다는 연구 결과가 발표되었습니다. 단순히 지구의 자전축이 변화하는 것뿐만 아니라 지구의 기후 변화에도 영향을 줄 수 있다고 해서 충격을 더하고 있습니다.
지난 100년간 자전축은 약 15미터 가량 이동하기도 했습니다. 다른 외부 요인이 없더라도 지구의 자전축이 회전하는 것은 매우 자연스러운 일인 것이죠. 지구의 공기의 흐름 변화로 발생한 저기압과 고기압의 차이만으로도 자전축이 매년 약 2미터에서 3미터 가량 변한다고 합니다. 하지만 21세기에 들어서 지구 자전축의 운동 경로가 자연적으로 설명되지 않은 방향으로 이동하였다는 사실이 발견되었습니다. 그동안 과학자들은 이 원인을 밝히는 데 실패하였는데 서울대 연구팀의 연구 결과에서 인공적인 영향으로 지구의 자전축의 이동이 달라질 수 있다는 사실이 밝혀진 것입니다. 서울대 연구팀은 1993년부터 2010년까지의 지하수 사용량과 여러 요인들로 인해 해수면이 상승하는 정도를 비교하였습니다. 또한 퀘이사를 활용한 측지 기술을 사용하여 자전축 변화와 이동 경향 측정하였습니다.
VLBI 측지 기술은 지구 자전축의 변화를 밀리미터 단위까지 확인할 수 있는 기술로 보다 정확한 관측 결과를 도출하는 데 큰 역할을 수행하였습니다. 연구팀이 분석한 해수면 상승 요인에는 다양한 자연적 인공적 원인으로 인한 요인뿐만 아니라 지하수도 한 요인을 차지하고 있었습니다. 그 결과 일반적으로 해수면 상승의 원인이라고 지목되는 그린란드 빙하와 남극 빙하 이외에도 지하수가 해수로 유입됨으로써 해수면이 최대 약 6밀리미터 가량 상승할 수 있다는 것을 확인하였습니다. 이후 연구팀은 같은 기간 동안에 지하수 사용량을 바탕으로 실제 해수면 상승 높이를 계산하였습니다. 인류는 1994년부터 2010년까지 지하수를 약 2150기가톤을 사용하였습니다. 이 양은 올림픽 규격의 수영장을 무려 8억 6000만 개를 채우고도 남을 양입니다.
이렇게 땅에서 끌어올려진 지하수는 사용된 후 대부분 하천을 따라 바다까지 흘러갔습니다. 이렇게 바다로 흘러간 지하수로 인해 전 세계적으로 해수면이 상승하였고 이로 인해 지구의 질량 분포가 일부 변화하게 되었다고 설명했습니다. 연구팀이 지구 자전축 이동에 영향을 주는 정도를 각 요인별로 시뮬레이션한 결과 충격적인 결과가 확인되었습니다. 바로 인류가 쓴 지하수의 영향을 시뮬레이션한 자전축 이동 방향과 실제 자전축 이동 방향이 매우 유사하다는 점이었습니다. 이와 반대로 지하수의 영향을 고려하지 않은 시뮬레이션 결과와 실제 자전축 이동 방향은 상대적으로 매우 큰 차이를 보였습니다. 사진에서도 알 수 있듯이 지하수 영향을 고려한 시뮬레이션 결과가 실제 지구 자전축의 이동한 방향과 더 잘 부합합니다.
정밀한 계산 결과 지구 자전축은 동경 64.16 도를 향해 약 78.48 센티미터를 이동하였으며, 평균적으로 1년에 약 4.36 센티미터를 이동하였습니다. 연구팀은 이러한 결과를 바탕으로 인류의 지하수 사용량이 지구 전체의 자전축을 이동시키는 요인으로 작용했다고 결론을 내렸습니다. 물론 약 80 센티미터라는 수치는 자전축이 자연적으로 이동한 15미터라는 수치에 비하면 매우 작은 수치라고 생각할 수도 있습니다. 하지만 우리가 주목해야 할 점은 인류의 인위적인 행위가 지구 전체의 기후 변화에 큰 영향을 줄 수 있다는 사실입니다. 예를 들어, 현재 북반구는 태양과 가까운 근일점에서 겨울이며 태양과 먼 원일점에서 여름을 지내고 있습니다.
이러한 지하수 사용 등 인위적인 요인으로 인해 자전축이 180 도 가량 회전할 경우 북반구는 태양과 가까운 근일점에서 여름을 나게 되고 태양과 더 먼 원일점에서 겨울을 나게 된다는 뜻입니다. 이는 다시 말해, 여름철에는 더 뜨거워지고 겨울철에는 더 추워져 열교차가 훨씬 커지게 될 것이며 여름과 겨울의 에너지 입사량 차이가 매우 커지면서 열적 불균형으로 인한 슈퍼 태풍 등 인류가 감당하기 힘든 이상 기후가 발생할 수도 있습니다. 이렇듯 무분별한 지하수 사용은 단순히 물 부족 문제에서 끝나는 것뿐만 아니라 지구 전체의 기후에까지 영향을 끼칠 수 있는 매우 중요한 문제인 것이죠. 인류는 지금까지 지구 자원을 무분별하게 사용해 가며 짧은 시간에 눈부신 발전을 이루어 왔습니다. 그 댓가로 당장 코앞에 수많은 기후 문제들과 맞닥뜨리게 되었습니다.
과연 인류는 이대로 기후 문제를 해결하지 못한 채 멸망하게 될까요? 아니면 새로운 기술의 혁명을 일으키며 또 한 차례 발전을 하게 될까요?