1972년부터 물을 가두기 시작한 캐나다 앨버타주 아브라함 호수(Abraham Lake)에서는 12월이 되면 얼음 아래에 하얀 원반 수십 장이 기둥처럼 포개진 무늬가 떠오른다. 사진으로만 보면 얼어붙은 해파리 떼처럼 보이지만, 원반 하나하나는 호수 바닥에서 올라오다 얼음에 붙잡힌 기체 덩어리다.
겨울마다 사진가가 몰리는 풍경인데도, 그 기체가 무엇이고 봄에 어디로 가는지를 아브라함 호수에서 직접 잰 공개 기록은 좀처럼 보이지 않는다. 확인 시점은 2026년 9월이며, 알래스카 호수를 다룬 학술지 Biogeosciences(2014)의 모형 연구와 발전사업자·캐나다 지명위원회가 공개한 기록을 나란히 놓았다. 두 계통의 숫자를 어디까지 겹쳐 읽어도 되는지는 다섯 번째 절에 따로 적어 두었다.
❄ 핵심 한 줄
얼음에 붙잡힌 메탄 거품의 80%는 겨울 동안 물속으로 녹아들고, 한 해 분출량 가운데 7%만 봄에 얼음이 녹을 때 대기로 빠져나간다 — 알래스카 골드스트림 호수를 모형화한 2014년 연구의 결론이다.
아브라함 호수의 하얀 원반 기둥은 어떻게 쌓이나
호수 얼음이 수면에서 아래로 자라 내려오면서, 바닥에서 올라오던 기포를 층층이 붙잡아 가두기 때문이다. 기포는 위로 떠오르다 얼음 밑면에 막히고, 그 자리에서 얼음이 계속 두꺼워지면 기포는 얼음 속에 그대로 봉인된다.
기포는 갇히는 순간 납작해진다. 골드스트림 호수에서 얼음 아래에 붙잡힌 작은 기포의 두께를 재보니 5.7±1.0밀리미터였다. 공처럼 뜬 형태가 아니라 얇은 원반으로 눌려 퍼지기 때문에, 위에서 내려다보면 접시를 겹쳐 놓은 모양이 된다.
같은 자리에서 기포가 계속 올라오면 원반은 위아래로 포개지며 기둥이 된다. 결빙이 시작된 뒤 며칠 사이에 갇힌 것이 위쪽, 한겨울에 갇힌 것이 아래쪽이니, 기둥 하나가 곧 그 겨울의 시간 순서를 세로로 적어 놓은 셈이다.
거품을 채운 기체는 퇴적물 속 미생물이 만든 메탄
원반 안에 든 기체는 대부분 메탄이다. 산소가 없는 호수 바닥 퇴적물에서 메탄생성균(메탄을 만드는 미생물)이 가라앉은 유기물을 분해하며 내놓고, 그것이 방울로 뭉쳐 솟아오르는 현상을 학계에서는 분출(ebullition)이라고 부른다.
골드스트림 호수 연구진은 실험에 쓸 표준가스를 만들면서 자연 분출 기포와 비슷한 조성으로 메탄 80%·질소 20%를 배합했다. 물에 잘 녹지 않는 기체가 방울째 올라오면 물속 미생물에게 산화될 틈 없이 수면까지 도달한다는 점이, 분출이 확산보다 강력한 배출 경로로 꼽히는 이유다.
규모도 작지 않다. 같은 논문이 인용한 바스트비켄(Bastviken) 연구진의 2011년 추정에 따르면 전 세계 담수호가 내놓는 메탄은 연간 7,200만 톤 규모이며, 이는 IPCC가 2013년 보고서에서 제시한 자연 기원 메탄 배출량의 약 30%에 해당한다. 겨울 호수 얼음 아래의 원반 무늬는 그 흐름이 잠시 멈춰 선 자리인 셈이다.
❖ 멈춰 있지 않은 거품 얼음에 갇히는 동안에도 기포의 메탄 함량은 계속 줄어든다. 얼음에 봉인되기 전까지 물과 맞닿아 있어 메탄이 조금씩 녹아 나가기 때문이다. 사진 속 하얀 원반은 봉인된 뒤에도 천천히 내용물을 잃어 간다.
얼음이 붙잡은 메탄은 봄에 얼마나 대기로 빠져나가나
알래스카 골드스트림 호수를 모형화한 계산에서는 한 해 분출 메탄의 7%만 얼음에 저장됐다가 해빙기에 대기로 나갔다. 나머지 대부분은 하늘로 가지 못하고 물속에 남는다.
얼음에 막힌 메탄 가운데 80%가 겨울 동안 물기둥으로 녹아들었고, 그중 상당량은 메탄산화균이 먹어 치웠다. 이 대목은 같은 논문 안에서도 표기가 갈린다. 초록은 "약 절반"이라 적었고 결과 절은 56%라는 값을 제시한다. 요약본만 옮기면 놓치는 차이라 두 표기를 함께 남긴다.
겨울 얼음은 기포를 붙잡아 두는 동시에, 그 메탄을 물속으로 흘려보내는 통로 역할을 한다. 실제로 이 호수에서 물에 녹아 있는 메탄의 77%는 얼음 밑에 갇혔던 기포에서 나온 것으로 계산됐다. 수치의 출처는 Greene 등의 2014년 Biogeosciences 논문이며 식별자는 doi:10.5194/bg-11-6791-2014다.
1972년 빅혼 발전소가 만든 앨버타 최대의 인공호수
아브라함 호수는 1972년 처음 가동한 빅혼(Bighorn) 수력발전소가 물을 가둬 만든 저수지다. 운영사 트랜스알타의 빅혼 설비 소개는 이 발전소를 노스서스캐처원강 수계에 있는 120메가와트 설비로, 저수지를 "앨버타 최대의 인공 호수"로 적고 있다.
이름이 공식 지명으로 확정된 시점은 담수보다 뒤다. 캐나다 지명위원회 기록에 따르면 Abraham Lake라는 명칭의 결정일은 1975년 10월 30일이고, 좌표는 북위 52°13′25″·서경 116°25′38″로 등재돼 있다(캐나다 지명 데이터베이스 IAECR).
❖ 저수지라는 조건 댐으로 물을 가두면 잠긴 흙과 식물이 분해되며 메탄이 만들어진다. 학술지 BioScience에 실린 디머(Deemer) 연구진의 2016년 종합 분석은 전 세계 저수지 수면의 온실가스 배출을 연간 이산화탄소 환산 0.8(0.5~1.2)페타그램으로 추정하고 그 대부분을 메탄이 차지한다고 봤다. 같은 분석은 저수지의 나이나 위도보다 생산성 관련 요인이 배출을 더 잘 설명한다고 보고했다.
아브라함 호수에서 직접 잰 메탄 수치는 얼마나 되나
공개된 학술 문헌에서 아브라함 호수 자체의 메탄 분출량을 측정한 기록은 이번 확인 범위에서 찾지 못했다. 널리 인용되는 80%·7%는 아브라함 호수의 값이 아니라, 얼음이 기포를 가두는 구조가 어떻게 작동하는지 보여주는 다른 호수의 값이다.
두 호수의 조건도 나란히 두기 어렵다. 골드스트림 호수는 면적 10,030제곱미터, 평균 수심 1.6미터, 최대 수심 2.9미터로 영구동토가 녹아 생긴 작은 열카르스트 호수다. 로키산맥 동쪽 사면에 댐으로 만든 대형 저수지와는 깊이도 성인도 다르다.
그럼에도 같은 연구가 알려 주는 방향은 있다. 기온을 5도 올린 시나리오에서 결빙 시작이 각각 15일과 8일 늦춰지고 연중 최대 얼음 두께가 12% 얇아지자, 얼음에 갇히는 몫이 줄면서 곧바로 대기로 나가는 분출 배출이 7% 늘었다. 얼음이 얇아질수록 겨울의 필터도 함께 얇아진다는 뜻이다.
아브라함 호수 얼음 기둥, 미리 알아 두면 좋은 것
Q. 거품 기둥은 언제쯤 잘 보이나요?
A. 눈이 쌓이기 전, 투명한 얼음이 자리를 잡은 초겨울이 조건에 맞습니다. 물이 그대로 얼어붙은 검은 얼음(투명한 결빙 얼음)은 속이 들여다보이지만, 눈이 쌓여 그 무게로 스며든 물이 얼면 하얗고 불투명한 얼음층이 생겨 아래가 가려집니다. 정확한 결빙 시기는 해마다 달라 현지 공지를 확인하는 편이 안전합니다.
Q. 얼음 위를 걸어서 가까이 봐도 되나요?
A. 현지 관리 기관과 운영사의 안내를 먼저 확인해야 합니다. 아브라함 호수는 발전용 저수지이고, 운영사 설명에 따르면 이 발전소는 전력 수요가 몰리는 시간대에 맞춰 가동됩니다. 물을 흘려보내는 양이 일정하지 않은 구조라는 뜻이며, 개별 지점의 얼음 두께나 안전 여부는 이 글에서 판단할 수 없습니다.
Q. 얼음 속 거품에 불이 붙는다는 이야기는 사실인가요?
A. 메탄은 가연성 기체이므로 원리상 가능하고, 알래스카 호수에서는 연구자들이 실제로 점화 장면을 기록해 왔습니다. 다만 아브라함 호수 기포의 조성을 직접 측정해 공개한 자료는 확인하지 못했고, 얼음을 깨고 불을 붙이는 행위는 화상과 익수 위험이 커 권하지 않습니다.
Q. 비슷한 장면을 볼 수 있는 다른 호수도 있나요?
A. 겨울에 얼음이 두껍게 어는 한대·온대 호수라면 널리 나타나는 현상입니다. 알래스카와 시베리아의 열카르스트 호수, 스칸디나비아의 아북극 호수에서 관측과 측정이 이뤄져 왔고, 아브라함 호수가 특별히 유명해진 것은 바람이 눈을 쓸어 가 얼음이 오래 투명하게 남는 조건 덕이 큽니다.
아브라함 호수의 얼음이 대신 적어 둔 한 계절
아브라함 호수의 겨울 얼음은 사진이 잘 나오는 배경인 동시에, 바닥에서 무엇이 얼마나 올라왔는지를 층으로 보존한 기록물이다. 원반의 크기와 간격은 그해 결빙이 언제 시작됐고 분출이 얼마나 잦았는지를 그대로 담는다.
남은 질문은 분명하다. 알래스카의 작은 열카르스트 호수에서 얻은 80%·7%라는 숫자가, 로키산맥에 댐으로 만든 대형 저수지에서도 비슷하게 나올지는 아직 아무도 재보지 않았다. 얼음이 얇아지는 방향으로 기후가 움직이는 동안, 정작 가장 많이 촬영된 이 호수의 숫자만 비어 있다.
