심해 채굴 시험 44년 뒤에도 태평양 해저의 먹이는 회복되지 않았다

사십여 년 전 태평양 해저에 망간단괴 채광기가 남긴 바퀴 자국은 여전히 주변 해저보다 먹이가 부족한 것으로 나타났다. 바퀴 자국 속 퇴적물은 불과 몇 미터 떨어진 교란되지 않은 지역보다 유기물 함량이 적고 질도 낮았으며, 먹이가 가장 부족한 곳에는 사는 동물 수도 적었다.

이는 하와이와 멕시코 사이에 위치한 클라리온-클리퍼턴 구역(Clarion-Clipperton Zone)이 채광 업체들이 산업적 규모로 금속이 풍부한 단괴를 수집하려는 바로 그 해역이기 때문에 중요하다. 과학자들이 심해가 어떻게 회복되는지 아는 대부분의 지식은 짧은 실험에서 비롯됐다. 이번 실험은 우연히 사십사 년간 진행됐으며, 그곳에 사는 모든 동물이 의존하는 먹이 공급은 여전히 회복되지 않았다.

리버풀대학교(University of Liverpool)의 해양생물학자 레이철 제프리스(Rachel Jeffreys)가 이끌고 저널 Elementa: Science of the Anthropocene에 발표된 이 연구는 해양광물회사(Ocean Minerals Company, OMCO)가 수행한 시험 채광 현장을 조사했다. 제프리스는 “놀랍게도 우리는 44년 전에 이루어진 채광 시험의 영향을 여전히 감지할 수 있다”고 말했다.

수심 3,000~6,000미터 사이에 있는 심해 평원에는 햇빛이 닿는 표층에서 가라앉는 입자들(죽은 플랑크톤, 배설물 덩어리, 수 킬로미터 위에서 살았던 모든 것의 파편들)이 느린 비처럼 먹이를 공급한다. 논문은 이 입자성 유기물을 해저 동물의 주요 먹이원이자 그곳에 사는 종의 수를 결정짓는 핵심 요인이라고 부른다.

스파이선에 실린 채광기

시험은 1979년에 이뤄졌다. 원래 CIA가 침몰한 소련 잠수함을 인양하려는 비밀 작전을 위해 건조된 선박 휴즈 글로마 익스플로러(Hughes Glomar Explorer)호는 18미터 길이의 파이프 섹션으로 만든 강철 라이저에 자주식 수집기를 해저로 내렸다. 기계는 폭 9미터, 길이 14미터, 높이 4.5미터였고 무게는 약 100톤이었으며, 약 4,700미터 수심에서 아르키메데스 스크류를 타고 진흙 위를 이동했다.

임무는 수백만 년에 걸쳐 해저에서 자라는 감자 크기의 광물 덩어리인 다금속 단괴를 퍼 올리는 것이었다. 이 단괴에는 충전식 배터리, 터치스크린 및 기타 전자제품에 사용되는 금속이 포함되어 있어, 단괴로 뒤덮인 클라리온-클리퍼턴 구역이 많은 상업적 관심을 끄는 이유다.

수집기가 떠난 후, 깊은 추진 바퀴 자국 두 개와 그 사이에 벗겨진 해저 띠가 남았다. 2025년 네이처(Nature)에 발표된 같은 현장 연구에 따르면, 깊이 0.2~0.8미터, 폭 1~3미터인 이 바퀴 자국은 시험 직후 촬영된 사진과 거의 똑같아 보인다.

연구 방법

현장 조사는 영국 국립해양학센터(National Oceanography Centre)의 대니얼 존스(Daniel Jones)와 런던 자연사박물관(Natural History Museum)의 에이드리언 글로버(Adrian Glover)가 이끄는 영국 자금 지원 프로젝트 SMARTEX(Seabed Mining and Resilience To EXperimental Impact)에 속했다. 2023년 연구팀은 연구선 RRS 제임스 쿡(RRS James Cook)호를 타고 옛 시험 현장 위에서 한 달을 보내며 원격 조종 잠수정을 이용해 바퀴 자국을 조사하고 약 4,800미터 수심에서 퇴적물 시료를 채취했다.

연구팀은 세 가지 유형의 해저를 채취했다. 채광기 바퀴 자국 자체, 기계가 휘저어 놓은 퇴적물이 다시 가라앉은 바퀴 자국 옆 플룸(plume) 지역, 그리고 한 번도 건드리지 않은 대조 지역이다. 네이처의 동반 연구에서 플룸 시료는 바퀴 자국에서 약 10미터 떨어진 곳, 대조 지역은 약 2킬로미터 떨어진 곳에서 채취됐다.

각 코어 시료에 대해 연구팀은 퇴적물이 보유한 먹이의 양과 질을 측정했다. 총 유기탄소와 질소는 양을 나타낸다. 안정 탄소·질소 동위원소(물질의 출처와 분해 정도를 알려주는 화학적 지문)는 질을 말해준다. 퇴적물 내 지질인 지질 바이오마커(심해 동물이 성장하고 번식하는 데 필요한 오메가-3 지방산 포함)도 마찬가지다. 연구자들은 또한 퇴적물 입자 크기를 측정하고, 이를 동일 해저의 정지 및 동영상 이미지에서 확인된 동물 개체수와 모두 비교했다.

동물 수만 세면 무언가 부족하다는 것을 알 수 있다. 먹이를 측정하면 그 가능한 이유를 보여준다.

바퀴 자국에 부족한 것

채광기 바퀴 자국 안에서는 유기물의 양과 질 모두 주변 지역보다 낮았고, 시료마다 편차가 더 컸다. 바퀴 자국의 입자 크기도 외부와 달랐으며, 유기물 분포 패턴은 이러한 차이를 따랐다. 기계가 퇴적물 자체를 변화시켰고, 변화된 퇴적물은 더 빈약한 먹이를 제공한다.

동물들은 먹이를 따라갔다. 유공충(껍질을 가진 단세포 생물), 제노피오포어(동전보다 크게 자랄 수 있는 거대 단세포 생물), 그리고 사진에서 볼 수 있을 정도로 큰 동물인 거대 저서생물의 밀도는 유기물 질이 가장 높은 대조 지역과 플룸 지역에서 더 높았다. 단지 재퇴적된 퇴적물로 덮인 플룸 지역은 손대지 않은 해저와 매우 비슷해 보였다. 피해는 채광기가 실제로 지나간 곳에 집중됐다.

제프리스는 “유기물의 양과 질 변화는 해저에 사는 유기체가 이용할 수 있는 먹이에 영향을 미치고, 결과적으로 교란으로부터 생태계가 회복되는 방식에 영향을 미칠 수 있다”고 말했다.

44년이 그곳에서는 길지 않은 이유

심해는 다른 시계로 움직인다. 클라리온-클리퍼턴 구역의 자연 퇴적 속도는 현장 네이처 연구에 따르면 천 년에 불과 1.5~11밀리미터의 새로운 물질을 추가할 뿐이다. 가장 빠른 속도로 계산해도 44년이면 약 0.5밀리미터가 퇴적되며, 이는 흉터를 묻거나 채광기가 교란시킨 층을 대체하기에는 턱없이 부족하다.

존스가 이끈 2025년 네이처 논문은 바퀴 자국에서 회복의 일부 징후를 확인했다. 퇴적물에 사는 벌레, 갑각류, 연체동물은 약간 낮지만 대체로 비슷한 밀도로 돌아왔고, 이동성 해삼은 바퀴 자국에 모여들었으며, 지름 50밀리미터가 넘는 새로운 제노피오포어는 평방미터당 최대 약 8개체까지 정착했다. 그러나 해면동물처럼 한곳에 고정되어 사는 동물은 교란된 땅에서 여전히 드물었다. 새로운 Elementa 논문은 이러한 개체수 아래에 있는 층, 즉 바퀴 자국의 먹이 공급이 여전히 고갈되어 있으며 동물 수가 이를 반영한다는 점을 추가한다.

해결되지 않은 문제

OMCO 시험은 소규모였다. 몇 개의 좁은 바퀴 자국을 교란한 반면, 상업적 작업은 훨씬 더 넓은 지역을 수년간 휩쓸 것이다. 네이처 연구 저자들은 현대 채광기 설계의 일부 측면이 1979년 기계보다 물리적 피해를 덜 줄 수 있다고 지적하므로, 미래 영향의 규모와 형태는 이번 사례의 단순한 배수가 아니다.

연구는 또한 단일 현장에 기반한다. 제프리스는 수백만 제곱킬로미터에 걸쳐 있으며 수심, 퇴적물, 먹이 공급이 다른 더 넓은 클라리온-클리퍼턴 구역 전반에 걸쳐 유기물이 어떻게 변하는지 이해하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 말한다.

먹이와 동물 간의 연관성은 상관관계다. 세 가지 유형의 해저에서 동물 밀도는 유기물 질에 따라 오르내리며, 이는 더 빈약한 식단이 개체군을 낮게 유지한다는 생각에 부합하지만, 연구는 그 인과관계를 직접 테스트하지는 않았다. 많은 동물이 살 수 있는 단단한 표면으로 사용하는 단괴 자체의 손실도 같은 해저에 영향을 미친다.

심해 채광과 해저 회복에 관한 일반적인 질문

클라리온-클리퍼턴 구역이란 무엇인가?

하와이와 멕시코 사이 동부 및 중부 태평양에 있는 광활한 심해 평원으로, 대부분 수심 4~6킬로미터다. 해저는 배터리 금속이 풍부한 감자 크기의 광물 덩어리인 다금속 단괴로 덮여 있어, 제안된 심해 채광의 주요 대상이 된다.

심해 채광 후 해저가 회복되는 데 얼마나 걸리나?

완전한 답을 아는 사람은 아무도 없지만, OMCO 시험 현장은 일부 피해가 최소 수십 년간 지속됨을 보여준다. 단 한 번의 시험 후 44년이 지났지만, 바퀴 자국은 거의 변하지 않은 채로 보이고, 고정성 동물은 여전히 드물며, 퇴적물은 주변 해저보다 여전히 적은 먹이를 보유하고 있다.

심해저에서 유기물이 왜 중요한가?

심해에는 빛이 거의 도달하지 않으므로, 그곳의 동물들은 표층에서 가라앉는 유기 입자에 의존한다. 오메가-3 지방산과 같은 영양소를 포함한 이 물질의 양과 질은 해저가 부양할 수 있는 동물의 수와 어떤 종이 그곳에 사는지를 결정한다.

규칙은 여전히 만들어지는 중

연구자들은 그들의 결과가 장기 모니터링이 필요하며, 유기물의 양과 질 변화가 클라리온-클리퍼턴 구역에서 심해 채광이 평가되고 규제되는 방식의 일부가 되어야 함을 보여준다고 말한다. 이 구역은 국제 수역에 위치하기 때문에, 그곳에서의 모든 상업적 채광은 국제해저기구(International Seabed Authority)의 관할에 속하며, 이 기구는 아직 본격적인 채광에 필요한 법적, 재정적, 환경적 체계를 개발 중이다.

제프리스는 “상업적 심해 채광을 추진하려는 제안이 계속해서 추진력을 얻고 있기 때문에 이러한 발견은 특히 중요하다”고 말했다. 논문은 2023년 초 수집된 시료를 바탕으로 2026년 11월 2일 Elementa에 게재됐으며, SMARTEX 프로젝트는 심해 생태계가 채광 교란에 어떻게 반응하고 회복하는지에 대한 연구를 계속하고 있다.

참고문헌: Jeffreys et al., “Long-term impacts of deep-sea mining on sediment organic matter quantity and quality,” Elementa: Science of the Anthropocene, 2026. DOI: 10.1525/elementa.2025.00106

태그: Clarion-Clipperton Zone, Hughes Glomar Explorer, SMARTEX, 망간단괴, 심해 채굴, 해양