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지구의 주인이 되어버린 인류는 대기 중에 산소가 없으면 살아갈 수 없다. 과학적으로 지구의 대기 중에 산소는 질소 다음으로 높은 약 21%의 농도로 구성이 되어있다. 각종 재난 영화에서 화재나 미래 종말적 상황에서 지구에 산소가 줄어들고 없어지는 상황은 많이 봤지만 반대로 지구에 산소 농도가 점점 높아지거나 갑자기 높아졌을 때에는 어떻게 될까? 이때 인류(인간)가 겪을 변화에 대해서 알아보는 시간을 가지겠다.
산소는 지구의 모든 생물체의 생명의 근원이자 독이 될 수 있는 존재이다. 특히 인간에게 '활성 산소'는 몸속의 분자 DNA를 환원시켜 쓰레기로 만들어서 생명체에게 매우 유독하다. 오존 및 염소 살균법 등은 이런 활성산소를 이용한 것이며 과거 지구를 지배했던 혐기성 세균들을 멸종시킨 장본인이 활성 산소이다. 신화 속에 잘 등장하는 땅의 여신 및 생명의 신인 가이아가 왜 잠들어 있는 것은 이런 산소의 양면성과 비슷하지 않을까?
지하철의 내부의 산소 농도는 약 19%, 고온이 유지되는 찜질방 내부는 약 18%으로 지하철이나 찜질방에 오래 있는 관계자들은 저산소증을 호소하는 경우가 많다고 한다. 반대로 산소 농도가 높아지면 인간은 편안하게 행복한 일상을 가질 수 있을까?
지구에 갑자기 산소 농도가 높아지면 10위 ~ 7위 (인지능력 거주영역 거대곤충)
10위 - 인류의 인지능력 상승
장기간 고농도 산소 환경에서는 인간은 위험하지만, 단기간의 고농도 산소 노출은 사람들의 인지능력을 개선하는 것으로 알려져 있다.
2015년에 공개된 '92% 산소 투여가 지적 및 발달 장애인의 인지능력 및 생리적 변화에 미치는 영향'이라는 논문은 단기적으로 지적장애나 발달장애가 있는 사람들의 기억에 긍정적인 영향을 미친다는 결과가 나왔었다. 이외에도 언어의 인지기능, 신경 활성화, 뇌 활성화 등이 관찰되기도 했다.
9위 - 인류의 거주영역의 확장
티벳 고원 등의 고지대에서 생활은 산소 부족으로 사람이 살기가 적합하지 않다. 이런 고지대에 대기 중의 산소 농도가 높아진다면 기존의 고지대의 저산소증이 없어질 것이다.
그래서 여행부터 거주 영역까지 고지대의 생활이 인류의 일상이 될 수도 있다. 에베레스트 산을 무산소로 올라갔다는 등산가의 뉴스는 없어질 것이다.
8위 - 거대 곤충들의 출현
3억 년 전 석탄기 잠자리인 메가네우라의 크기는 몸통이 40cm, 날개 길이는 70cm였고, 노래기 형태의 아르트로플레우는 최대 길이가 2.6m, 전갈류의 풀모노스코르피우스는 70cm 수준으로 매우 거대했었다.
2011년 미국 지질학 회의에서 지구의 산소 농도가 30%인 환경에서 잠자리를 키운 결과를 발표했었다. 평균보다 15% 이상 더 성장한 것으로 확인되었다. 3억 년 전 석탄기 당시 지구의 산소농도는 약 35% 수준이었다고 한다. 그 이유는 곤충은 심장이나 폐로 호흡하지 않고 기관이라는 관을 통해서 호흡한다. 이런 관은 산소가 몸 전체로 퍼지게 만든다. 더 커진 곤충은 몸에 맞는 산소량을 확보하기 위해 기문과 기관은 더욱 많이 뻗어나가는 것이 반복되어 몸체가 한계치까지 더 커지게 된다.
지구의 산소 농도가 높아진다면 인간은 거대한 곤충과 같이 살아가며 감당을 해야 한다. 곤충이 주식이 될 수도 있을 것이다. 거대 곤충 튀김의 맛은 어떨까?
7위 - 엔진 효율의 향상
대기 중에 산소 농도가 많아지면 비행기 날개에 양력이 증가하고 엔진 연소에 더 많은 산소를 사용이 되어 엔진 출력이 좋아지게 된다. 그래서 더 높이 더 오랜 시간을 비행할 수 있다. 자동차 등의 일반적인 이동수단의 엔진 효율도 향상이 되어서 자동차 연비도 크게 개선된다.
지구에 갑자기 산소 농도가 높아지면 6위 ~ 4위 (산화반응 기후변화 노화촉진)
6위 - 산화반응
철이나 철을 포함한 합금이 습기가 많은 환경에 장시간 노출이 되면 녹이 발생한다. 이때 녹은 산화철이 생긴 현상이다. 철이 물과 산소와 반응해서 나타나는 산화반응으로 물이 없어도 산소가 존재한다면 철은 녹이 발생한다.
지금의 산소 농도는 약 21% 수준인데 현재의 공기에서는 산화반응이 일어나도 눈에 뜨이게 공격적으로 나타나지 않는다. 하지만 공기 중에 산소농도가 높아진다면 내용은 달라진다.
산소 농도가 높으면 철의 녹스는 산화반응이 엄청 빠르게 된다. 과거에 비해서 순수 철의 사용보다 스테인리스강 같은 합금을 많이 사용함에 실제 눈으로 보이는 체감은 조금 덜 할 수도 있다.
5위 - 지구의 기후변화
산소농도가 높아질수록 대기는 지금보다 두꺼워진다. 그리고 많은 햇빛을 산란시키게 된다. 그러면 햇빛이 지표면에 도달하는 양이 줄어들어서 자연적으로 증발되는 수분의 양이 감소해서 습도는 낮아진다.
이렇게 대기 중에 열을 포함하는 수증기가 적어지는 현상은 지금의 기후 위기인 이산화탄소나 메탄 등의 변수가 없다고 가정하면 지구의 온도를 낮출 수도 있다. 단순히 기온을 보면 산소농도가 높아졌을 때 좀 더 쾌적한 생활을 가질 수 있게 된다.
하지만 대기가 100% 산소만 있다고 가정하면 이산화탄소나 메탄 등의 온실가스가 없어서 지구는 빙하기가 도래해서 인류의 생존을 위협할 수도 있다.
4위 - 노화 촉진 (빨리 늙어?)
인간의 호흡과정에서 산소를 통해 에너지가 발산되지만 신체에 운반된 모든 산소를 완벽하게 사용 못하고, 약 3% 내외의 산소는 활성산소로 변환된다. 평소 과식을 하거나 과한 운동으로 숨이 빨라지면 활성산소는 더욱 증가하게 된다. 산소농도가 높아졌을 때에도 동일하다.
이런 활성산소가 장기적으로 신체에 다양한 질병을 불러올 수 있다. 인체의 유전자를 변형시켜 암을 유발하고, 치매, 동맥경화증, 관절염, 백내장 등의 퇴행성 질환도 발생할 수 있다. 가장 중요한 피부에는 더 많은 주름이 생겨서 나이에 비해서 더 늙어 보이는 노화현상도 발생된다.
지구에 갑자기 산소 농도가 높아지면 3위 ~ 1위 (폭발적화재 산소중독 광합성저하)
3위 - 폭발적인 화재
산소농도가 높아진 곳은 엄청나게 파괴적인 화재가 발생할 확률이 높아진다. 즉 산소농도가 높은 곳의 화재는 파괴적이면서 빠르게 확산이 된다.
과거 소련에서 1961년 우주비행사 훈련을 받던 사람이 산소농도가 50%였던 공간에 알코올이 묻은 면봉을 버렸는데 이것이 전기 열판에 떨어져 순식간에 화재가 발생되어 사망했던 사건이 있다. 이후 1967년 미국에서도 아폴로 1호 승무원 3명이 고농도 산소로 이뤄진 챔버에서 순식간에 확산된 화재로 사망한 사건이 발생했다.
산소는 화재에 있어 연료이다. 화재의 발생 가능성이 더욱 높아지겠지만 거대한 화재를 진압하려면 더 많은 인력과 장비가 동원돼야 해서 화재 진압에도 큰 어려움이 있을 것이다.
2위 - 산소 중독
산소가 고농도의 환경에는 신체에 더 많은 산소를 공급할 수 있어서 근육의 기능은 더 강화되고 민첩해져서 정신적으로 집중력이 높아진다. 인체의 운동능력과 피로 해소 속도는 지금보다 더 향상된다.
하지만 고농도의 산소에 장기간 노출되면 호흡과정에 발생하는 산소로 산소중독에 걸린다. 산소중독으로 인한 증상은 다양하다. 망막박리 등으로 눈 건강에 변화가 오고, 호흡 곤란이나 가슴통증도 발생하며, 심하게는 발작이나 경련 등도 나타난다.
고농도의 산소는 노출되는 시간에 따라 극과 극의 양면성을 지니고 있다.
1위 - 광합성 저하로 인류 멸망
대기 중에 질소의 농도가 낮아져서 만약 산소농도가 100%가 되면 식물은 질소를 구하지 못해서 엽록소를 못 만들게 된다. 식물은 엽록소가 없으면 광합성을 할 수 없게 된다.
식물을 시작으로 초식동물, 육식동물 등의 자연 생태계가 파괴된다. 지금의 최상위 포식자로 군림하고 있는 인간은 결국 장기적으로 봤을 때에 혼자 남아서 결국 종말 같은 생명체가 없는 지구가 될 수도 있다.
글 참고 유튜브 영상 : 지식스쿨
https://youtu.be/tyToTHselK8