한 번의 분화가 두 방향의 숫자를 남겼다

2022년 1월 15일, 남태평양의 해저 화산 Hunga Tonga–Hunga Ha'apai가 폭발했습니다. 이 분화는 바닷물과 화산재를 성층권까지 밀어 올린 사건으로 기록됐습니다. 이제 이 구름이 남긴 또 다른 신호가 대기 화학의 질문을 바꾸고 있습니다.

2026년 Nature Communications에 실린 연구는 유럽우주국(ESA)의 Sentinel-5P 위성에 실린 TROPOMI 관측을 다시 분석했습니다. 연구진은 분화 구름 안에서 메탄이 산화될 때 중간 생성물로 나타나는 포름알데히드(HCHO)를 추적했습니다. 결론은 단순하지 않습니다. 화산은 메탄을 대기로 내보냈을 가능성이 큰 동시에, 그 구름 안에서 메탄 일부가 평소보다 빠르게 산화되는 화학 반응도 만들었습니다.

이 사례의 중요한 점은 화산이 ‘기후 해법’이 되었다는 데 있지 않습니다. 배출량과 제거량을 한 장면에서 함께 세려면, 무엇을 직접 보았고 무엇을 모델로 추정했는지 구분해야 한다는 데 있습니다.

메탄 대신 포름알데히드를 본 이유

메탄은 대기에서 자연적으로 분해되지만, 바다 위 메탄을 위성으로 직접 측정하는 일에는 관측 제약이 있습니다. TROPOMI의 자외선 관측으로 얻는 HCHO는 다른 방식의 단서입니다. 메탄 산화가 진행될 때 메탄 분자 하나마다 대략 하나의 HCHO 분자가 중간 단계로 생기고, HCHO는 몇 시간 안에 더 분해됩니다.

따라서 오래 남은 HCHO를 메탄의 원래 배출물로 보기는 어렵습니다. 연구진은 분화 뒤 20시간이 지난 첫 관측에서 이미 HCHO가 강하게 나타났고, 다음 날 이후에도 신호가 이어졌다는 점을 근거로 구름 안에서 계속 생성된 것으로 해석했습니다. HCHO의 위치와 이동은 이산화황과 에어로졸의 신호와도 겹쳤습니다. 다만 관측값 자체가 메탄 농도를 직접 찍은 것은 아닙니다. 짧은 수명의 중간 생성물과 여러 위성 자료, 화학 반응률을 연결한 추정입니다.

가장 높은 HCHO 농도는 약 30km 고도에서 12ppb±10%로 보고됐습니다. 연구진은 이를 이용해 구름 안의 총 메탄 산화량을 하루 900±220메가그램으로 추정했고, 성층권으로 주입된 화산성 메탄은 최소 330기가그램이었다고 계산했습니다. 이 두 숫자는 같은 종류의 숫자가 아닙니다. 하나는 일정 기간의 산화 속도 추정치이고, 다른 하나는 분화로 주입된 양의 하한 추정치입니다. 산화가 그만큼 일어났다는 사실만으로 분화의 순 기후 효과를 계산할 수는 없습니다.

햇빛, 소금, 철이 만든 가능한 경로

연구진이 제시한 메커니즘은 해수와 화산재가 함께 올라갔다는 분화의 특수성에서 시작합니다. 햇빛이 황산염으로 덮인 화산재의 철-염화물에 작용하면 반응성 염소가 생길 수 있고, 이 염소가 메탄을 공격해 산화를 빠르게 만들 수 있다는 설명입니다.

관측과 반응 계산은 이 가설과 양립하지만, 원 논문도 이를 확정된 메커니즘이라고 쓰지 않습니다. HCHO 신호를 설명하려면 지속적인 염소 생성이 필요하며, 그 규모는 하루 2~5기가그램으로 추정됐습니다. 알려진 메커니즘만으로는 설명되지 않는 부분이 남아 있습니다. 철-염화물 광화학은 가능한 경로이지만, 전용 대기 모델과 실험실 검증이 더 필요합니다.

또 다른 경계도 있습니다. Hunga Tonga 분화는 바닷물을 비정상적으로 많이 성층권에 주입했고, 황산화물 방출량은 다른 대형 분화와 단순 비교하기 어렵습니다. 해수·염·화산재·고도·햇빛이 함께 맞물린 조건을 다른 화산이나 전 지구 대기에 그대로 옮길 수 있다는 근거는 아직 없습니다.

‘제거’라는 말이 놓치는 것

메탄은 이산화탄소보다 짧은 기간에 강한 온난화 효과를 내므로, 배출을 줄이면 비교적 빠른 기후 편익을 기대할 수 있습니다. 하지만 메탄 산화는 메탄을 흔적 없이 지우는 일이 아닙니다. 대기 화학을 거쳐 이산화탄소와 물로 바뀌는 과정입니다. 이번 연구는 특정 화산 구름에서 그 과정이 빠르게 일어났다는 증거를 제시했지, 인간이 대기 전체에 같은 반응을 안전하게 일으킬 방법을 입증한 것이 아닙니다.

연구가 실제로 진전시킨 부분은 검증의 도구입니다. 향후 대기 중 메탄 제거를 주장하려면 ‘얼마를 뿌렸는가’만이 아니라 ‘얼마나 산화됐는가’를 확인해야 합니다. HCHO는 짧은 수명의 신호이기 때문에, 바다 위처럼 메탄 자체를 추적하기 까다로운 곳에서도 반응을 감시할 가능성을 보여줍니다. 동시에 산불 같은 지역 HCHO 발생원, 구름과 위성 감도, 높은 이산화황 농도가 측정을 방해할 수 있다는 조건도 함께 관리해야 합니다.

논문에는 연구진 일부가 향후 대기 메탄 제거 적용을 정량화하는 방법과 관련해 특허 출원을 했다는 이해상충 정보도 공개돼 있습니다. 이는 이번 연구가 관측한 자연 현상과 동일한 기술이 아니라는 구분이 적혀 있지만, 향후 활용을 논할 때 함께 읽어야 할 정보입니다.

이번 기록에서 확인된 것과 남은 것

확인된 것은 세 가지입니다. 첫째, TROPOMI는 Hunga Tonga 분화 구름에서 이례적으로 높은 HCHO 신호를 포착했습니다. 둘째, 그 신호의 시간·공간적 지속성은 구름 안에서 메탄 산화가 계속됐다는 해석과 맞습니다. 셋째, 연구진은 이 관측을 이용해 메탄 산화량을 정량화하는 위성 방법을 제시했습니다.

아직 확인되지 않은 것도 세 가지입니다. 철-염화물 광화학이 실제로 필요한 염소를 모두 만들었는지, 다른 화산에서도 같은 크기의 효과가 나타나는지, 그리고 이 방법이 인간이 개입한 대기 메탄 제거를 독립적으로 검증할 만큼 충분한지는 후속 연구의 문제입니다.

그래서 이 분화의 교훈은 ‘자연이 메탄을 없애준다’가 아닙니다. 배출과 제거를 같은 표에 올려놓으려면, 관측 신호·화학 메커니즘·모델 가정을 각각 따로 검증해야 한다는 것입니다. 이번 연구는 기후 해법을 완성한 기록이 아니라, 그 해법을 주장하기 전에 필요한 측정 계약을 더 선명하게 만든 기록에 가깝습니다.