지구온난화로 빙하가 녹으면 해수면은 얼마나 오를까?

뉴스에서 "북극 해빙이 역대 최소 면적으로 줄었다"는 그래프를 보면 반사적으로 해수면이 오르는 장면을 떠올리게 됩니다. 그런데 컵에 얼음을 띄우고 다 녹을 때까지 지켜보면, 물 높이는 거의 그대로입니다. 반면 컵 밖에 얼음을 하나 더 올려두고 그게 녹아 컵 안으로 흘러들면 얘기가 달라집니다. 지구도 똑같습니다. 바다 위에 떠 있는 얼음과 육지 위에 얹혀 있는 얼음은 녹았을 때 전혀 다른 결과를 냅니다. 이 글은 그 차이를 실제 숫자로 계산해, "얼마나"와 "언제"를 뒤섞지 않고 정리해 봅니다.

INPUT

해수면 상승을 계산하려면 지구에 남아 있는 얼음이 전부 녹았을 때 바다에 얼마나 물을 보탤 수 있는지(잠재 상승량), 그리고 실제로는 그중 몇 퍼센트가 어느 시점까지 녹을지(융해율)를 구분해야 합니다. 이 글은 세 가지 얼음 저수지와 바닷물 자체의 열팽창을 입력값으로 삼습니다.

• 그린란드 빙상 완전 융해 시 잠재 해수면 상승 ≈ 7.4 m — NASA와 IPCC 6차 평가보고서(AR6) 실무그룹1 9장이 인용하는 값입니다.^[1] 그린란드는 남극보다 훨씬 작지만 얼음 두께가 최대 3 km에 달해 무시할 수 없는 규모입니다. 이 값은 여러 관측·모델 연구가 수렴하는 중심 추정치입니다.
• 남극 빙상 완전 융해 시 잠재 해수면 상승 ≈ 58.3 m — 남극 대륙 전체의 얼음 두께를 위성·레이더로 측량한 Bedmap2 프로젝트(Fretwell 외, 2013)를 기반으로 한 값입니다.^[2] 내부적으로는 동남극이 약 53.3 m, 서남극이 약 4.3 m, 남극반도가 약 0.7 m를 차지합니다(세 값을 더하면 총합 58.3 m와 일치합니다). 이 내부 분해는 뒤에서 다시 다룹니다. 지구에 남은 담수 얼음의 약 90%가 여기 있습니다.
• 전 세계 산악빙하(빙상 제외) 완전 융해 시 잠재 해수면 상승 ≈ 0.32 m (범위 0.24–0.40 m) — 21만 5천 개 빙하의 두께를 앙상블 모델로 추정한 Farinotti 외(2019, Nature Geoscience) 연구값입니다.^[3] 히말라야, 알프스, 로키, 파타고니아의 모든 빙하를 합쳐도 그린란드의 4%, 남극의 0.5%에 불과합니다. 이 글은 중심값 0.32 m를 채택합니다.
• 2100년 해수면 상승, 저배출 시나리오(SSP1-2.6) 중앙값 ≈ 0.44 m (가능범위 0.32–0.62 m) — IPCC AR6 실무그룹1 정책결정자 요약보고서(SPM)의 표 SPM.1에 실린 값입니다.^[4] 온실가스 배출을 적극적으로 줄인 미래를 가정한 시나리오로, 이 글에서는 중심 추정치로 다룹니다.
• 2100년 해수면 상승, 고배출 시나리오(SSP5-8.5) 중앙값 ≈ 0.77 m (가능범위 0.63–1.01 m) — 같은 표에 실린 값으로, 현재 추세의 화석연료 의존이 계속될 때의 전망입니다.^[4] 두 시나리오 모두 IPCC가 공식 채택한 5개 공통사회경제경로(SSP) 중 양극단에 해당합니다.^[10]
• 바닷물 열팽창(물이 데워지면 부피가 늘어나는 현상) 비례상수 K ≈ 0.10 m/℃ — 이 값은 실측 상수가 아니라 이 글이 도입한 단순화 근사치입니다. IPCC AR6 9장이 제시한 SSP5-8.5 시나리오의 2100년 열팽창 기여분(약 0.32 m)을 같은 시나리오의 해수온 상승분(약 3.3℃)으로 나눠 역산했습니다(0.32 ÷ 3.3 ≈ 0.097, 반올림 0.10).^[5] 실제 해양의 열팽창은 해류 순환과 심층 열흡수 속도에 따라 지역별로 크게 갈리므로, 이 글의 비례식은 전 지구 평균을 거칠게 근사한 모델일 뿐입니다.
• 전 세계 해양 면적 ≈ 3.61×10⁸ km² — NOAA가 집계한 값으로, 이 글에서는 앞선 잠재 상승량 수치들이 이미 이 면적을 반영해 계산된 값인지 교차 검증하는 용도로만 사용합니다.^[6]
• 한국 저지대 침수 노출 인구 근사치 — Kulp와 Strauss(2019, Nature Communications)는 신경망 기반 정밀 고도 모델(CoastalDEM)로 전 세계 해안 취약 인구를 재산정하면서, 한국에서 2050년까지 약 130만 명이 연례 해안 침수에 노출될 것으로 추정했습니다.^[7] 이 글은 이 단일 실측 기준점 하나만을 근거로 삼아 다른 해수면 구간의 노출 인구를 보간·추정한 근사 곡선을 만들었습니다. 방조제·배수펌프 같은 방재 인프라는 전혀 반영하지 않은 "인프라 없다면"의 상한선이므로, 실제 위험도보다 부풀려진 수치로 봐야 합니다.

이 여섯 가지 입력값 중 그린란드·남극·산악빙하의 잠재 상승량과 2100년 두 시나리오 중앙값은 정부간 기구·동료 심사 논문에 실린 비교적 단단한(solid) 수치입니다. 반면 열팽창 비례상수와 한국 침수 인구는 이 글이 자체적으로 단순화하거나 역산한 근사치이므로, [FORMULA]와 [OUTPUT]에서 그 한계를 반복해서 짚습니다.

FORMULA

왜 이 세 저수지인가

지구상의 담수 얼음은 크게 그린란드 빙상, 남극 빙상, 그 외 산악빙하로 나뉩니다. 바다 위에 떠 있는 해빙(북극해 얼음, 남극 주변 유빙)은 계산에서 아예 제외했는데, 이유는 뒤에서 따로 설명합니다. 총 해수면 상승은 세 저수지의 융해 기여분과 바닷물 자체의 열팽창을 더한 값으로 모델링합니다.

$$\Delta SL_{\text{total}} = \frac{f_{GIS}}{100}\,SLE_{GIS} \;+\; \frac{f_{AIS}}{100}\,SLE_{AIS} \;+\; \frac{f_{glacier}}{100}\,SLE_{glacier} \;+\; K \cdot \Delta T$$

여기서 $f$는 각 저수지의 융해율(%), $SLE$는 완전 융해 시 잠재 해수면 상승량(m), $K$는 열팽창 비례상수(m/℃), $\Delta T$는 전 지구 평균 해수온 상승(℃)입니다.

2100년 저배출 시나리오(SSP1-2.6) 대입

IPCC AR6 9장의 성분별 기여도 분석을 근사해, 이 시나리오에서는 그린란드 1.0%, 남극 0.1%, 산악빙하 30%가 녹고 해수온이 2.0℃ 오른다고 가정합니다.

$$\Delta SL_{\text{low}} = \frac{1.0}{100}(7.4) + \frac{0.1}{100}(58.3) + \frac{30}{100}(0.32) + (0.10)(2.0)$$

$$= 0.074 + 0.058 + 0.096 + 0.20 = 0.428 \approx 0.43\ \text{m}$$

IPCC가 직접 제시한 이 시나리오의 중앙값(0.44 m)과 오차 2 cm 이내로 근접합니다.^[4] 이 정도 일치는 우연이 아니라, 애초에 융해율을 이 중앙값에 맞춰 역산했기 때문입니다 — 이 글의 시나리오 융해율 자체가 "결과를 맞추기 위한 근사"라는 뜻이므로, 개별 저수지 기여분의 정확한 비율(가령 그린란드 대 산악빙하)까지 확정적으로 받아들이면 안 됩니다.

2100년 고배출 시나리오(SSP5-8.5) 대입

같은 방식으로 그린란드 2.5%, 남극 0.2%, 산악빙하 50%, 해수온 3.3℃ 상승을 대입합니다.

$$\Delta SL_{\text{high}} = \frac{2.5}{100}(7.4) + \frac{0.2}{100}(58.3) + \frac{50}{100}(0.32) + (0.10)(3.3)$$

$$= 0.185 + 0.117 + 0.160 + 0.33 = 0.792 \approx 0.79\ \text{m}$$

IPCC 중앙값 0.77 m와도 3 cm 이내로 맞아떨어집니다.^[4] 두 시나리오 모두에서 열팽창이 전체의 25~42%를 차지한다는 점이 흥미롭습니다. "바다가 붇는 건 얼음이 녹아서"라는 직관과 달리, 물 자체가 데워져서 부피가 느는 몫도 결코 작지 않습니다.

완전 융해(가상) 시나리오

세 저수지가 전부 녹는 극단적 경우를 계산해 봅니다. 이 경우 열팽창은 0으로 고정합니다. 이유는 아래에서 설명합니다.

$$\Delta SL_{\text{full}} = 7.4 + 58.3 + 0.32 + 0 = 66.02\ \text{m}$$

왜 열팽창을 0으로 두었을까요. "지상 얼음이 다 녹으면 66 m"라는 수치는 관행적으로 얼음의 질량 기여만 계산한 값입니다. 수천 년 스케일에서 해양이 얼마나 더 데워지고 얼마나 더 팽창할지는 해양 순환 모델마다 편차가 매우 커서 신뢰 구간을 제시하기 어렵습니다. 그래서 이 66.02 m는 열팽창을 뺀 보수적인 최솟값입니다. 실제로 완전 융해가 일어난다면 이보다 더 오를 가능성이 높다는 뜻입니다.

시간축 스케일 비교 — 66 m는 0.79 m의 몇 배인가

$$\frac{\Delta SL_{\text{full}}}{\Delta SL_{\text{high}}} = \frac{66.02}{0.792} \approx 83.4\ \text{배}$$

완전 융해 시나리오는 2100년 고배출 전망의 약 84배에 달합니다. 그런데 이 둘은 같은 시간대의 이야기가 아닙니다. 2100년 전망은 앞으로 약 75년 안에 일어날 실제 궤적이고, 완전 융해는 남극과 그린란드의 얼음이 전부 사라져야 하는 가상의 물리적 상한선입니다. 빙상은 관성이 매우 큰 시스템이라, 설령 지구 평균기온이 계속 오르더라도 얼음이 완전히 소멸하기까지는 IPCC가 제시하는 빙상 역학 반응 시간 기준으로 수백 년에서 수천 년이 걸립니다.^[12] 약 12만 년 전 마지막 간빙기(에미안기)에는 지금보다 기온이 1~2℃ 높았던 기간이 수천 년 이어졌는데도, 해수면은 지금보다 약 6~9 m 높은 수준에 그쳤다는 고기후 기록이 이 시간 스케일을 뒷받침합니다.^[11] "온난화로 바다가 몇십 미터씩 차오른다"는 이미지는 2100년 시점에는 성립하지 않습니다.

북극 해빙 반전 — 아르키메데스의 원리

북극해를 덮은 해빙은 육지에 얹힌 얼음이 아니라 바닷물 위에 떠 있는 얼음입니다. 물에 뜬 물체는 자기 무게와 같은 무게의 물을 밀어내는데, 이것이 아르키메데스의 원리입니다.^[8] 얼음이 밀어낸 물의 부피는 얼음이 녹아서 만들어내는 물의 부피와 (밀도차를 빼면) 거의 같습니다. 그래서 북극 해빙이 전부 녹아도 해수면은 사실상 변하지 않습니다. 정확히는 담수인 얼음이 짠 바닷물보다 밀도가 낮아 아주 미세한 하강이 일어나지만, 그 크기는 0.05 mm 수준으로 측정 오차 이하입니다. 컵 속 얼음이 녹아도 물 높이가 그대로인 것과 같은 이치이며, 육지에 얹힌 그린란드·남극 얼음과는 정반대의 결과입니다.

남극 내부의 비대칭 — 서남극이 더 위험한 이유

앞서 남극의 잠재 상승량 58.3 m 중 동남극이 53.3 m, 서남극이 4.3 m를 차지한다고 언급했습니다.^[2] 수치만 보면 서남극은 미미해 보이지만, 서남극 빙상은 대부분 해수면보다 낮은 기반암 위에 얹혀 있는 "해양기반빙상"입니다. 따뜻해진 바닷물이 빙상 아래로 파고들면 빙상이 스스로를 지탱하지 못하고 무너지는 되먹임(해양빙상 불안정성)이 이미 일부 관측되고 있습니다.^[9] 반면 동남극은 대부분 해수면보다 높은 육지 위에 있어 상대적으로 안정적입니다. 그래서 이 글의 위젯은 남극 전체를 하나의 슬라이더로 다루지만, 실제로 먼저 반응할 가능성이 큰 쪽은 덩치가 작은 서남극이라는 점을 기억해 둘 필요가 있습니다.

한국 침수 인구 항목은 Kulp와 Strauss(2019)가 제시한 단 하나의 실측 기준점(2050년, 약 130만 명)에 다른 해수면 구간의 값을 단순 보간해 만든 근사 곡선입니다.^[7] 방조제·배수펌프 같은 실제 방재 시설은 전혀 고려하지 않았으므로, "만약 아무 대책도 없다면"이라는 가정 아래의 상한선으로만 참고하시기 바랍니다. 부산 해운대·수영만 일대, 인천 송도·강화 갯벌 인근, 한강 하구 김포·일산 저지대가 지형적으로 특히 취약한 지역으로 꼽힙니다.

OUTPUT

세 시나리오를 나란히 놓으면 이렇습니다.

2100년까지 실제로 예상되는 상승 폭은 30~80 cm 사이, 그러니까 방문 앞 문턱을 겨우 넘는 정도입니다. 반면 "지상 얼음이 다 녹으면"이라는 가정은 22층짜리 아파트 높이(약 66 m)만큼 물이 차오르는 이야기지만, 이건 다음 세기가 아니라 인류 문명사 전체보다 긴 시간 규모의 가정입니다. 두 숫자를 같은 문장에 놓고 겁을 주는 것은 계산상 정직하지 않습니다.

이번 계산에서 가장 재미있었던 반전은 북극 해빙입니다. 뉴스 화면에서 가장 극적으로 녹아내리는 얼음이 사실은 해수면에 가장 기여하지 않는 얼음이라는 사실은, "녹는 얼음 = 차오르는 바다"라는 직관을 배신합니다. 반대로 사진발이 훨씬 덜 받는, 그저 두꺼운 눈 더미처럼 보이는 서남극 빙상 쪽이 실제로는 더 예민하게 지켜봐야 할 곳입니다.

이 결과를 가장 크게 흔드는 가정 하나만 꼽자면 남극 융해율입니다. 완전 융해 시나리오에서 남극이 차지하는 몫은 58.3 m로 전체 66.02 m의 88%에 달합니다. 남극 슬라이더를 손끝으로 1% 움직이는 것이, 그린란드나 산악빙하 슬라이더를 10% 움직이는 것보다 결과에 더 큰 영향을 줍니다. 이 계산기로 확인하고 싶은 질문이 "정말 걱정해야 할 변수가 뭔가"라면, 답은 명확히 남극입니다.