대기 중 이산화탄소 농도가 지속적으로 증가하면서 이를 줄이기 위한 다양한 기후공학(Geoengineering) 기술이 제안되고 있다. 그중 하나가 해양에 철분을 공급해 식물성 플랑크톤의 성장을 촉진하는 ‘해양 철 비료(Ocean Iron Fertilization, OIF)’ 전략이다. 식물성 플랑크톤은 광합성을 통해 대기 중 이산화탄소를 흡수하며, 일부는 사멸 후 심해로 가라앉아 탄소를 장기간 저장한다. 그러나 이 방법은 해양 생태계 교란과 영양염 고갈 등 예상치 못한 부작용을 초래할 수 있다는 우려도 제기돼 왔다. 최근 국제 연구진은 해양 철 비료가 가져올 기후적 편익과 생태학적 비용을 정량적으로 비교한 연구 결과를 발표했다.

이번 연구는 미국 캘리포니아대학교 어바인(University of California, Irvine)의 준 유(Jun Yu) 박사를 비롯해 키스 무어(J. Keith Moore), 애덤 C. 마티니(Adam C. Martiny) 연구진이 수행했다. 논문 제목은 "해양 철분 시비의 기후적 이점과 생태적 비용 간의 상충 관계(Climate benefit and ecological cost trade-offs for ocean iron fertilization)"이며, 세계적 학술지 네이처(Nature)에 2026년 7월 29일 온라인 게재된 뒤 8월 6일 정식 출판됐다. 연구진은 첨단 해양 생지화학 모델을 활용해 전 세계 10개 주요 해양 생물군계를 대상으로 60년간 철분을 공급하는 시나리오를 분석했다.

연구의 목적은 단순히 얼마나 많은 탄소를 제거할 수 있는지를 평가하는 데 그치지 않았다. 연구진은 철분 공급으로 인한 탄소 흡수 효과와 함께 해양 먹이사슬, 영양염 순환, 플랑크톤 군집 변화 등 생태학적 영향을 종합적으로 검토했다. 이를 통해 해양 철 비료가 실제 기후변화 대응 수단으로 활용될 경우 어떤 지역이 가장 효율적이며, 어떤 지역에서 생태계 위험이 커질 수 있는지를 평가했다.

분석 결과 해양 철 비료의 효과는 지역에 따라 큰 차이를 보였다. 특히 남극해(Southern Ocean)와 적도 태평양(Equatorial Pacific)이 가장 높은 탄소 제거 효율을 보이는 것으로 나타났다. 이들 해역은 원래 철분이 부족해 식물성 플랑크톤의 성장이 제한되는 대표적인 해역으로 알려져 있으며, 철분 공급 시 생물 생산성이 크게 증가하는 특성을 보였다.

그러나 탄소 제거 효과가 크다고 해서 반드시 바람직한 결과만 나타나는 것은 아니었다. 연구진은 적도 태평양에서 철분 공급으로 인한 대규모 플랑크톤 증식이 주변 해역의 영양염 분포를 변화시켜 원거리 해양 생태계에 영향을 줄 수 있다고 분석했다. 특정 지역에서 급격히 증가한 플랑크톤이 질소와 인 등 영양염을 대량 소비하면서 다른 해역으로 이동해야 할 영양분이 감소하고, 그 결과 멀리 떨어진 지역의 동물성 플랑크톤 생물량이 줄어드는 현상이 관찰됐다.

반면 남극해에서는 상대적으로 다른 양상이 나타났다. 철분 공급에 따른 탄소 흡수 효과는 높게 유지되면서도 생태계 교란 규모는 비교적 제한적인 것으로 분석됐다. 연구진은 이러한 결과를 바탕으로 남극해가 기후적 편익과 생태학적 비용 사이에서 가장 균형 잡힌 후보 지역일 수 있다고 평가했다.

연구진은 해양 철 비료가 대기 중 이산화탄소를 제거하는 잠재력을 갖고 있다는 점을 확인했지만, 동시에 신중한 접근이 필요하다고 강조했다. 특히 단기적인 탄소 흡수 효과만으로 기술의 성공 여부를 판단할 수 없으며, 수백 년에 걸친 탄소의 재방출 가능성과 해양 생태계의 장기적 변화까지 고려해야 한다고 지적했다. 해양은 서로 긴밀하게 연결된 거대한 시스템이기 때문에 특정 지역에서의 인위적 개입이 예상치 못한 전 지구적 영향을 초래할 수 있다는 것이다.

이번 연구는 해양 철 비료가 단순한 탄소 제거 기술이 아니라 기후변화 대응과 해양 생태계 보전이라는 두 과제를 동시에 고려해야 하는 복합적인 문제임을 보여준다. 연구진은 향후 해양 기반 탄소 제거 기술을 실제 정책이나 국제 기후전략에 적용하기 위해서는 탄소 흡수량뿐 아니라 생태계 영향, 장기적 안정성, 국제적 관리 체계 등을 포함한 종합적 평가가 필요하다고 제안했다.