댐이 지구의 자전축을 이동시켰다.
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2025-07-16 10:16:45
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- 전 세계 6,862개의 주요 댐의 완공 시간, 위치, 그리고 만수량을 분석
- 댐에 쌓인 물의 양이 극지방으로 이동 촉발.1835년 이후 지구의 자전축은 1.13m 이동
- "20세기 후반의 평균 이동 속도는 20세기 전반보다 세 배 더 빠르다"
- 해수면 상승이 둔화; 연간 수위 상승률이 댐이 없었을 경우보다 약 4분의 1 정도 낮다.
지리적 극은 지구의 자전축 위치를 나타낸다. 하지만 이 자전축은 고정되어 있지 않다. 빙상과 빙하, 바다와 지하 지하수 자원, 그리고 식생의 질량 분포는 지구의 불균형을 변화시키고, 나아가 지구의 자전축도 변화시킨다. 우리 인간 또한 이미 기후 변화와 지하수 자원의 과도한 개발을 통해 극지방 이동에 영향을 미치고 있다.
저수지는 질량 분포에 얼마나 큰 영향을 미칠까?
지질학자들은 지구 축에 작용하는 또 다른 인위적인 효과, 바로 댐을 발견했다. 하버드 대학교의 주저자 나타샤 발렌식은 "댐 뒤에 물을 가두면 바다에서 그 물이 사라지게 된다"고 설명한다. 이는 지구 해수면을 약간 낮추는 데 그치지 않고 지구상 물의 질량 분포에도 영향을 미친다.
그렇다면 이 효과의 규모는 얼마나 될까? 발렌식과 동료들은 이를 확인하기 위해 전 세계 6,862개의 주요 댐의 완공 시간, 위치, 그리고 만수량을 분석했다. 이는 전체 저수지의 70% 이상에 해당한다. 이 댐들을 합치면 그랜드 캐년을 두 번이나 완전히 채울 수 있는 충분한 물을 보유하고 있다. 연구진은 이 댐 데이터를 바탕으로 지구물리학 모델을 사용해 이러한 물 보유가 1835년과 2011년 사이의 극지방 표류에 어떤 영향을 미쳤는지 분석했다.
갈고리처럼 꼬인 극지방 표류
분석 결과, 극지방 표류에 대한 알려진 모든 영향을 제거하더라도 잔류 운동은 실제로 남아 있음을 보여주었다. 1835년에서 2011년 사이에 지구의 자전축은 총 113cm 이동했다. 이러한 극이동은 1950년대 이후 측정 가능한 수준으로 가속화되었다. 발렌식과 그녀의 연구팀은 "20세기 후반의 평균 이동 속도는 20세기 전반보다 세 배 더 빠르다"고 보고했다.
이러한 이상 현상은 댐과 관련이 있을까? 중요한 단서는 지구 자전축의 현저한 갈고리 모양 이동이었다. 연구진은 1835년부터 1954년까지 지구 자전축이 동경 103도 방향으로 약 20.5cm 동쪽으로 이동했다고 밝혔다. 그러나 1954년부터 극이동은 역전되었다. 그 이후로 지구의 자전축은 서경 117도를 향해 서쪽으로 이동해 왔으며, 이는 1954년 이후 약 57cm 정도다.
댐 건설 추세에 따른 이동
흥미로운 점은 지구 자전축의 이러한 회전이 전 세계 댐 건설 추세를 반영한다는 것이다. 1954년 이전에는 거의 모든 댐과 대형 저수지가 북미와 유럽, 즉 북반구 서쪽에 위치해 있었다. 그곳에 저장된 엄청난 양의 물이 지각을 적도 쪽으로, 즉 북극에서 멀어지도록 약간 이동시켰다. 지구 지각에 비해 북극은 동쪽으로 이동하는 것처럼 보였다.
그러나 1954년 이후 이러한 추세는 역전되었다. 발렌식과 그녀의 팀은 "저장된 물의 양은 그 이후로 전 세계적으로 다소 분포되었지만, 댐 건설은 아시아와 동아프리카에서 주도적인 역할을 해왔다"고 보고했다. 결과적으로 지구의 지각은 약간 후퇴했고, 북극은 다시 서쪽으로 이동했다.
해수면에 미치는 영향
이러한 결과는 인간이 댐 건설을 통해 생태계와 수역을 변화시켰을 뿐만 아니라 극지방으로의 이동에도 영향을 미쳤음을 보여준다. 그러나 극적인 결과를 두려워할 필요는 없다. 발렌치크는 "극지방이 1m 이동했다고 해서 지구 빙하기로 돌입하는 것은 아니다"고 강조했다.
하지만 댐 건설로 인해 많은 양의 물이 영향을 받았다. 댐으로 인해 강에서 바다로 흘러드는 물이 줄어들어 해수면 상승이 둔화되었다. 발렌치크는 따라서 연간 수위 상승률이 댐이 없었을 경우보다 약 4분의 1 정도 낮다고 설명했다.
이는 또한 일부 지역적인 수위 차이를 설명할 수 있다. 특히 많은 양의 물이 댐 뒤에 갇혀 있는 곳에서는 바다로 흘러드는 물이 줄어든다. 연구원은 "댐과 저수지를 어디에 건설하느냐에 따라 해수면 상승의 형태도 달라진다"고 말했다.
참고: Geophysical Research Letters, 2025; doi: 10.1029/2025GL115468
출처: American Geophysical Union
- 전 세계 6,862개의 주요 댐의 완공 시간, 위치, 그리고 만수량을 분석
- 댐에 쌓인 물의 양이 극지방으로 이동 촉발.1835년 이후 지구의 자전축은 1.13m 이동
- "20세기 후반의 평균 이동 속도는 20세기 전반보다 세 배 더 빠르다"
- 해수면 상승이 둔화; 연간 수위 상승률이 댐이 없었을 경우보다 약 4분의 1 정도 낮다.
댐이 지구의 자전축을 이동시켰다.
댐에 쌓인 물의 양은 극지방으로의 이동을 촉발했다.
지구의 극이 이동하고 있으며, 우리도 그 책임에 공감한다. 한 연구에 따르면 이러한 극지방 이동의 일부는 우리가 건설한 댐 때문이다. 저수지에 저장된 물은 지구의 질량 분포를 변화시킨다. 그 결과, 1835년 이후 지구의 자전축은 1.13m 이동했다. 이러한 극지방 이동은 먼지 댐 건설의 핫스팟까지 추적한다. 극지방은 먼저 동쪽으로, 그다음 서쪽으로 이동했다.
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| ▲ 댐과 댐이 가두는 물질량은 지구의 극지방 이동에도 영향을 미친다. 사진은 쵸르스틴 호수 pixabay |
지리적 극은 지구의 자전축 위치를 나타낸다. 하지만 이 자전축은 고정되어 있지 않다. 빙상과 빙하, 바다와 지하 지하수 자원, 그리고 식생의 질량 분포는 지구의 불균형을 변화시키고, 나아가 지구의 자전축도 변화시킨다. 우리 인간 또한 이미 기후 변화와 지하수 자원의 과도한 개발을 통해 극지방 이동에 영향을 미치고 있다.
저수지는 질량 분포에 얼마나 큰 영향을 미칠까?
지질학자들은 지구 축에 작용하는 또 다른 인위적인 효과, 바로 댐을 발견했다. 하버드 대학교의 주저자 나타샤 발렌식은 "댐 뒤에 물을 가두면 바다에서 그 물이 사라지게 된다"고 설명한다. 이는 지구 해수면을 약간 낮추는 데 그치지 않고 지구상 물의 질량 분포에도 영향을 미친다.
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| ▲ 잠비아와 짐바브웨 국경에 있는 카리바 댐은 180세제곱킬로미터가 넘는 물을 보유하고 있어 세계에서 두 번째로 큰 저수지다. © NASA/JSC |
그렇다면 이 효과의 규모는 얼마나 될까? 발렌식과 동료들은 이를 확인하기 위해 전 세계 6,862개의 주요 댐의 완공 시간, 위치, 그리고 만수량을 분석했다. 이는 전체 저수지의 70% 이상에 해당한다. 이 댐들을 합치면 그랜드 캐년을 두 번이나 완전히 채울 수 있는 충분한 물을 보유하고 있다. 연구진은 이 댐 데이터를 바탕으로 지구물리학 모델을 사용해 이러한 물 보유가 1835년과 2011년 사이의 극지방 표류에 어떤 영향을 미쳤는지 분석했다.
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| ▲ Hawley 등(2020) 데이터베이스의 저수지 위치. 본 연구에서 채택한 데이터베이스 내 6,862개 인공 저수지의 위치. 기호 크기는 저수지 용량의 대수에 비례한다. (출처: True Polar Wander Driven by Artificial Water Impoundment: 1835–2011 / 23 May 2025 / Advancing Earth and Space Science) |
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| ▲ 1920년 이후 물 고임의 역사. 시간에 따른 물 고임의 통합량을 전 세계 평균 해수면 하강량에 상응하는 단위로 나타낸 것이다. (출처: True Polar Wander Driven by Artificial Water Impoundment: 1835–2011 / 23 May 2025 / Advancing Earth and Space Science) |
갈고리처럼 꼬인 극지방 표류
분석 결과, 극지방 표류에 대한 알려진 모든 영향을 제거하더라도 잔류 운동은 실제로 남아 있음을 보여주었다. 1835년에서 2011년 사이에 지구의 자전축은 총 113cm 이동했다. 이러한 극이동은 1950년대 이후 측정 가능한 수준으로 가속화되었다. 발렌식과 그녀의 연구팀은 "20세기 후반의 평균 이동 속도는 20세기 전반보다 세 배 더 빠르다"고 보고했다.
이러한 이상 현상은 댐과 관련이 있을까? 중요한 단서는 지구 자전축의 현저한 갈고리 모양 이동이었다. 연구진은 1835년부터 1954년까지 지구 자전축이 동경 103도 방향으로 약 20.5cm 동쪽으로 이동했다고 밝혔다. 그러나 1954년부터 극이동은 역전되었다. 그 이후로 지구의 자전축은 서경 117도를 향해 서쪽으로 이동해 왔으며, 이는 1954년 이후 약 57cm 정도다.
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| ▲ 댐으로 인한 극지방 표류의 규모와 방향. 1835년부터 2011년까지 인공 저수지의 물 저류로 인한 예상 TPW(True Polar Wander). 보라색과 빨간색 점은 각각 총 표면 질량 부하(저류 + 해양 재분배)와 저류 요소만으로 인한 TPW 결과를 나타냅니다. 삽도: 화살표는 Chao 등(2008)의 연구에 이어 Adhikari 등(2018)이 인용한 20세기 동안 물 저류로 인한 평균 극지방 이동을 나타낸다. © Valencic et al./ Geophysical Research Letters, CC-by 4.0 |
댐 건설 추세에 따른 이동
흥미로운 점은 지구 자전축의 이러한 회전이 전 세계 댐 건설 추세를 반영한다는 것이다. 1954년 이전에는 거의 모든 댐과 대형 저수지가 북미와 유럽, 즉 북반구 서쪽에 위치해 있었다. 그곳에 저장된 엄청난 양의 물이 지각을 적도 쪽으로, 즉 북극에서 멀어지도록 약간 이동시켰다. 지구 지각에 비해 북극은 동쪽으로 이동하는 것처럼 보였다.
그러나 1954년 이후 이러한 추세는 역전되었다. 발렌식과 그녀의 팀은 "저장된 물의 양은 그 이후로 전 세계적으로 다소 분포되었지만, 댐 건설은 아시아와 동아프리카에서 주도적인 역할을 해왔다"고 보고했다. 결과적으로 지구의 지각은 약간 후퇴했고, 북극은 다시 서쪽으로 이동했다.
해수면에 미치는 영향
이러한 결과는 인간이 댐 건설을 통해 생태계와 수역을 변화시켰을 뿐만 아니라 극지방으로의 이동에도 영향을 미쳤음을 보여준다. 그러나 극적인 결과를 두려워할 필요는 없다. 발렌치크는 "극지방이 1m 이동했다고 해서 지구 빙하기로 돌입하는 것은 아니다"고 강조했다.
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| ▲ (a) 데이터베이스의 저수지 용량을 가장 높은 것부터 가장 낮은 것 순으로 정렬했을 때, 계산에 포함된 저수지 수에 따른 최종 극점 위치와 (b) 총 저수량. |
하지만 댐 건설로 인해 많은 양의 물이 영향을 받았다. 댐으로 인해 강에서 바다로 흘러드는 물이 줄어들어 해수면 상승이 둔화되었다. 발렌치크는 따라서 연간 수위 상승률이 댐이 없었을 경우보다 약 4분의 1 정도 낮다고 설명했다.
이는 또한 일부 지역적인 수위 차이를 설명할 수 있다. 특히 많은 양의 물이 댐 뒤에 갇혀 있는 곳에서는 바다로 흘러드는 물이 줄어든다. 연구원은 "댐과 저수지를 어디에 건설하느냐에 따라 해수면 상승의 형태도 달라진다"고 말했다.
참고: Geophysical Research Letters, 2025; doi: 10.1029/2025GL115468
출처: American Geophysical Union
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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