A Participatory Dynamic Modelling Framework to Support WEFE Nexus Management: Evidence from the Segura River Basin

지구를 모든 톱니바퀴가 서로 연결된 거대하고 복잡한 기계라고 상상해 보세요. 만약 당신이 "물" 톱니바퀴를 돌리면, "식량"과 "에너지" 톱니바퀴는 속도를 맞추기 위해 더 빨리 혹은 더 느리게 돌아야 합니다. 과학자들은 이를 **WEFE 넥서스(WEFE Nexus)**라고 부릅니다. 이는 물(Water), 에너지(Energy), 식량(Food), 생태계(Ecosystems)가 함께 춤을 추고 있다는 것을 뜻하는 멋진 표현입니다. 당신은 한 파트너의 스텝을 바꿀 때마다 다른 파트너가 비틀거리거나 넘어지게 만들 수 없습니다.

이제 음악은 점점 빨라지고 바닥은 미끄러워지고 있다고 상상해 보세요. 바로 기후 변화 때문입니다. 기계는 과열되고 있고, 용수 공급은 줄어들고 있습니다. 과학자와 지도자들의 큰 고민은 이것입니다. 어떻게 하면 어떤 톱니바퀴도 망가뜨리지 않고 이 기계를 계속 작동시킬 것인가? 만약 우리가 물을 더 많이 펌프질해서 식량 톱니바퀴를 살리려 한다면, 에너지 톱니바퀴가 타버리지는 않을까요? 만약 생태계 톱니바퀴를 보호한다면, 식량 톱니바퀴가 회전을 멈추게 될까요? 이것이 연구자들이 풀고자 하는 퍼즐이며, 특히 물이 사탕 가게의 희귀한 사탕만큼이나 귀한 곳에서 더욱 그렇습니다.

---

세구라 강: 고장 난 기계

이 논문은 세계에서 매우 구체적이고 매우 목마른 구석인 스페인 동남부의 **세구라 강 유역(Segura River Basin)**을 깊이 있게 다룹니다. 이 지역을 고난도의 젠가(Jenga) 게임이라고 생각해 보세요. 탑은 비, 지하에서 펌프로 끌어올린 물, 다른 강에서 실어 온 물, 그리고 바다에서 만든 물의 조합으로 쌓여 있습니다. 하지만 탑이 흔들리고 있습니다. 기후는 점점 더 뜨거워지고 있고, 비는 더 불규칙하게 내리고 있으며, 타구스 강에서 물을 실어 오는 "젠가 블록"(타구스-세구라 수로)은 점점 작아지고 있습니다.

연구팀인 발렌시아 폴리테크닉 대학교(Universitat Politècnica de València)의 연구원들은 단순히 실험실에 앉아 무슨 일이 일어날지 추측만 한 것이 아닙니다. 그들은 **참여형 동적 모델링 프레임워크(Participatory Dynamic Modelling Framework)**를 구축했습니다. 말이 좀 어렵죠, 나누어서 설명해 보겠습니다.

1. 참여형(Participatory): 그들은 혼자 작업하지 않았습니다. 물을 관리하고, 식량을 재배하고, 에너지를 운영하는 실제 사람들—농부, 공무원, 전문가들—을 모으고 그들에게 물었습니다. "이 기계는 어떻게 작동하나요?" 그들은 함께 시스템에 대한 공유된 정신적 지도를 만들었습니다.
2. 동적(Dynamic): 상황을 단 한 장의 사진으로 찍는 대신, 타임랩스 영화를 만들었습니다. 그들은 1980년부터 2100년까지 컴퓨터 시뮬레이션을 만들어 수십 년 동안 톱니바퀴가 어떻게 돌아가는지 관찰했습니다.
3. 모델링 프레임워크(Modelling Framework): 그들은 그 공유된 정신적 지도를 수학이 가미된 컴퓨터 모델로 변환했습니다. 모델이 실제 세상처럼 작동하도록 실제 과거 데이터를 입력했습니다. 일단 모델이 과거의 주요 계절적 및 연간 패턴을 만족스러운 일치도로 재현할 수 있게 되자(마치 비디오 게임이 실제 역사와 충분히 밀접하게 일치하여 유용하게 쓰이는 것처럼), 그들은 이를 사용하여 미래를 예측했습니다.

시뮬레이션이 보여준 것

연구진이 미래 시나리오의 "재생" 버튼을 눌렀을 때, 결과는 경고 사이렌과 같았습니다. 그들은 온실가스가 통제되지 않고 계속 상승하는 최악의 시나리오인 SSP5–RCP8.5(매우 극단적인 상황)를 포함한 다양한 기후 미래를 테스트했습니다.

기후가 더 뜨거워지고 물이 더 귀해짐에 따라 어떤 일이 벌어질지에 대해 시뮬레이션이 제안한 내용은 다음과 같습니다.

• 물 공급 감소: 물 공급의 신뢰도가 타격을 입을 것으로 예상됩니다. 최악의 시나리오에서 신뢰할 수 있는 가용 수량은 약 40% 감소할 수 있습니다. 이는 파티에 도착하기도 전에 물병의 5분의 2를 잃어버리는 것과 같습니다.
• 식량 생산 위축: 작물을 위한 물이 줄어들기 때문에 농업 생산량도 감소할 것으로 예측됩니다. 시뮬레이션은 최대 **17%**의 감소를 보여줍니다. 농부들이 가장 먼저 압박을 느끼게 됩니다.
• 에너지 사용 급증: 이것이 까다로운 부분입니다. 쉬운 물이 고갈되면 시스템은 "플랜 B"로 전환해야 합니다. 즉, 깊은 지하에서 물을 펌프질하거나 바닷물을 민물로 바꾸는 탈염(desalination)을 하는 것입니다. 이러한 방법들은 에너지를 엄청나게 잡아먹는 괴물들입니다. 모델은 에너지 사용량이 최대 **6.5%**까지 급증할 수 있음을 시사합니다. 즉, 식량을 구하기 위해 우리는 더 많은 에너지를 태워야 할 수도 있습니다.
• 생태계는 (당분간은) 버틴다: 흥로도도, 모델은 "환경 공급량"(자연, 습지, 물고기를 위해 따로 떼어둔 물)이 다른 요소들만큼 많이 떨어지지는 않는다는 것을 보여주었습니다. 왜일까요? 게임의 규칙이 자연을 우선순위에 두기 때문입니다. 시스템은 농부와 물 사용자들이 허리띠를 졸라매더라도 환경을 먼저 보호하도록 설계되어 있습니다.

"타구스" 요인

연구진은 또한 이 지역의 더 습한 강으로부터 물을 가져오는 거대한 파이프인 **타구스-세구라 수로(Tagus–Segura Aqueduct)**를 대상으로 "만약에" 게임을 진행했습니다. 그들은 미래에 이 파이프가 물을 10%, 50%, 또는 심지어 90% 적게 운반한다면 어떤 일이 일어날지 시뮬레이션했습니다.

결과는 명확한 직선이었습니다. 외부에서 들어오는 물이 적어질수록, 농업은 더 큰 고통을 겪습니다. 90%의 감소를 시뮬레이션했을 때, 농업 생산량은 적은 감소를 가정했을 때보다 55% 폭락했습니다. 이 지역의 농업은 외부에서 들어오는 이 물 파이프에 크게 의존하고 있음이 드러났습니다. 탈염과 같은 다른 대안들이 있지만, 시뮬레이션은 그러한 대안들이 막대한 에너지 사용과 비용 상승 없이는 그 차이를 완전히 메울 수 없음을 시사합니다.

큰 그림

이 논문은 마법 같은 해결책을 찾았다고 주장하는 것이 아닙니다. 대신, 문제가 발생하기 전에 그 대가를 미리 볼 수 있는 강력한 도구를 제공합니다. 이 연구는 물이 부족한 세상에서는 하나의 문제만을 해결할 수 없으며, 다른 것들에 영향을 주지 않고는 불가능하다는 것을 보여줍니다. 만약 작물을 구하려고 노력한다면, 더 많은 에너지를 태워야 할 수도 있습니다. 만약 환경을 보호한다면, 농부들은 물을 덜 얻게 될 수도 있습니다.

저자들은 앞으로 나아가는 최선의 방법은 물, 식량, 또는 에너지를 개별적으로 보는 것이 아니라고 제안합니다. 대신, 전체 기계를 보아야 합니다. 이러한 종류의 공유된 동적 모델을 사용함으로써, 지도자들과 공동체는 자신들의 선택이 가져올 결과를 명확히 볼 수 있습니다. 그것은 마치 "이 레버를 당기면 저 톱니바퀴가 멈출 것이다"라고 알려주는 수정구슬을 가진 것과 같습니다.

결국, 이 연구는 세구라 강 유역이 압박을 받고 있는 시스템의 완벽한 사례임을 확인시켜 줍니다. 기후가 변함에 따라 물, 식량, 에너지, 그리고 자연 사이의 이해관계는 더욱 날카로워질 것입니다. 이를 헤쳐 나가는 유일한 방법은 한 파트너의 스텝만이 아니라, 전체 춤을 이해하는 것입니다.