탄소 순환 시뮬레이션 활동

나는 탄소원자(C)입니다.
탄소는 다양한 모양으로 탄소화합물을 생성한다.

탄소 원자가 산소, 수소, 질소 원자 등과 공유결합하여 형성된 화합물을 탄소화합물이라 한다. 탄소 원자 1개는 최대 4개의 다른 원자와 공유결합을 할 수 있으며, 탄소를 계속적으로 연결하거나 탄소와 탄소의 이중결합이나 삼중결합 등도 가능하기 때문에, 이를 통해 다양한 구조의 화합물이 만들어진다. 대표적인 탄소화합물로 탄소 원자와 수소 원자로 이루어진 탄화수소가 있다. 이는 원유의 주성분으로, 우리가 쓰는 연료의 대부분이 탄화수소이다.

지구상의 생명체는 모두 탄소 화합물을 갖고 있기에 우주에서 탄소 화합물의 흔적 발견은 생명체의 존재 확 률이 높다는 의미로 해석할 수 있다. 재미있는 사실은 식물은 광합성 작용으로 물(H2O)과 이산화 탄소(CO2)를 사용하여 포도당(C6H12O6)과 같은 탄소 화합물을 스스로 만들어 낼 수 있다. 반면에 사람은 탄소 화합물을 스스로 생성하지 못하고 음식 등을 통해 섭취해야 한다. 그럼에도 탄소 화합물은 인체를 구성하는 물질들 중 중요한 한 가지다.

지구 탄소의 99% 이상은 암석 및 해양 퇴적물에 있다. 그래서 이 게임 활동에서는 이동하는 탄소만 다루기 때문에 암석과 해양 퇴적물, 깊은 바닷 속 탄소는 다루지 않는다. 아래의 표는 1700년경과 2000년경의 각 저장소의 탄소(ton)의 대략적인 숫자를 보여준다. 이 숫자는 각 저장소에서 몇 명의 학생들이 시작할 지를 나타내는 데 사용된다.

지구 탄소의 99% 이상은 암석 및 해양 퇴적물에 있다. 그래서 이 게임 활동에서는 이동하는 탄소만 다루기 때문에 암석과 해양 퇴적물, 깊은 바닷 속 탄소는 다루지 않는다. 아래의 표는 1700년경과 2000년경의 각 저장소의 탄소(ton)의 대략적인 숫자를 보여준다. 이 숫자는 각 저장소에서 몇 명의 학생들이 시작할 지를 나타내는 데 사용된다.

원래 이 활동은 6면체 주사위를  가지고 활동하도록 고안되었습니다. 주사위가 가리키는 탄소 저장소를 따라 탄소 순환(carbon cycle)을 합니다. 그러나 앱을 통해서 하는 경우에는 더 자세히 세분화할 수 있지만 여기서는 기존 주사위 방식을 따르기로 합니다.

지구상의 탄소는 암석과 화석연료(석유, 석탄)에 가장 많이 분포해 있습니다. 대부분의 탄소는 암석 속에 있습니다. 그러나 이 게임 탄소 순환 활동에서는 이동하는 경우만 다루기에 대부분의 탄소가 고정되어 있는 암석 속은 다루지 않습니다.

지구 상의 이동하는 탄소는 대기 중의 이산화탄소의 형태로 있기 때문에 모든 학생들은 대기에서부터 탄소 여행을 시작하게 됩니다. 그러면 무작위(Random) 번호에 따라 다음 저장소로 이동하기 버튼을 누르면 자동적으로 다음 장소로 이동합니다. 매 탄소 저장소에 도착할 때마다 횟수가 +1씩 증가합니다. 같은 장소에서 다시 같은 장소로 갈 수도 있습니다.

충분히 탄소 여행을 마쳤다면 Stop! 최종 결과 확인하기 버튼을 누릅니다. 그러면 지금까지 탄소 여행을 했던 8곳의 저장소에 갔던 횟수가 나타날 것입니다.

결과 입력하기 버튼을 누르면 구글 양식(Form)이 나타나고 위 숫자에 따라 순서대로 입력한 후 제출을 누릅니다.

입력한 결과값은 아래와 같은 구글 스프레드시트를 통해 계산되고 종합되어 나타납니다.

각 반별로 입력한 자료가 나타나고 이후 여러개의 반의 값이 합산됩니다. 데이터가 많으면 많을수록 더 정확할 것입니다.

아래 표를 보면 각 탄소 저장소에서의 산업혁명(석탄, 석유 사용) 이전의 %와 산업혁명(석탄, 석유 사용) 이후의 %가 나타나고, 맨 마지막에 이 %의 증감을 볼 수 있습니다.

맨 마지막의 %의 증감이 가장 중요합니다. 즉, 산업혁명(석탄, 석유 사용) 이전과 산업혁명(석탄, 석유 사용) 이후의 활동 결과 탄소 저장소의 변화량입니다. 

이 표를 보면서 산업혁명(석탄, 석유 사용)으로 인한 기후의 변화를 예측할 수 있습니다. 학생들에게 발표를 시켜보면 좋겠습니다.