나무는 자라는데 산소가 사라졌다｜실화 바다거북 스프

나무가 자라는 건물 안에서 산소가 사라졌습니다.

밖에서는 햇빛이 들어왔고, 안에는 작은 숲까지 있었습니다.

그런데 사람들은 결국 외부에서 산소를 들여와야 했습니다.

 

문제 — 숲이 있는 밀폐 공간

여덟 명이 외부와 물질 교환을 최대한 막은 유리 건물 안에서 생활하는 실험을 시작했습니다.

안에는 식물과 흙, 물이 있었고 햇빛도 들어왔습니다.

하지만 시간이 지나면서 공기 중 산소가 계속 줄었습니다.

산소를 쓴 만큼 생겼을 것으로 예상한 이산화탄소도 공기 중에서 전부 찾을 수 없었습니다.

누군가 몰래 드나들거나 불을 지른 일로 설명할 문제는 아닙니다.

무엇이 산소를 많이 썼고, 생겨난 이산화탄소 일부는 어디로 갔을까요?

두 원인을 연결해야 하는 문제입니다.

진행자는 참가자의 질문에 ‘예’, ‘아니요’, ‘핵심과 관계없습니다’로 답해 주세요.

 

힌트 — 필요한 만큼만 펼쳐보세요

1단계 힌트 보기

살아 있는 것은 사람과 눈에 보이는 식물뿐이 아닙니다.

식물이 자라는 흙 안에도 산소를 쓰는 생물이 있습니다.

 

2단계 힌트 보기

흙의 유기물이 분해될 때 산소가 소비되고 이산화탄소가 생겼습니다.

그 기체 일부는 건물의 노출된 콘크리트와 반응해, 더 이상 공기 중에 남아 있지 않았습니다.

 

정답 — 사라진 산소의 행방

정답과 풀이 펼치기

유기물이 풍부한 흙에서 미생물의 호흡이 많은 산소를 소비했습니다.

식물의 광합성만으로는 그 소비량을 따라잡지 못했습니다.

호흡으로 생긴 이산화탄소 일부는 노출된 콘크리트와 반응해 탄산칼슘으로 묶였습니다.

그래서 산소 감소를 공기 중 이산화탄소 증가만으로 추적하면, 빠진 부분이 생겼습니다.

‘벽이 산소를 직접 빨아들였다’가 아니라, 산소 소비와 이산화탄소의 이동을 나눠 보는 것이 핵심입니다.

실제 사건을 바탕으로 게임 진행에 맞게 주변 설정을 단순화했다.

 

진행자용 핵심 질문

사람이 숨 쉬는 것만으로 설명하나요? → 아니요.

흙 속 미생물이 중요한가요? → 예.

식물이 있다고 산소가 계속 늘어나는 건가요? → 아니요.

이산화탄소는 전부 공기 중에 남았나요? → 아니요.

콘크리트가 기체와 반응했나요? → 예.

‘미생물이 산소를 소비했다’까지 맞혔다면 첫 번째 원인은 찾은 셈입니다.

공기 중에서 찾지 못한 이산화탄소의 행방까지 물어보면 두 번째 반전으로 이어집니다.

 

실제 사건 — 바이오스피어 2의 산소 감소

바탕이 된 곳은 미국 애리조나의 바이오스피어 2입니다.

1991년에 시작한 첫 장기 거주 실험에는 여덟 명이 참여했습니다.

1994년 논문은 폐쇄 뒤 첫 16개월 동안 산소 농도가 약 21%에서 14%로 내려갔다고 보고했습니다.

산소 감소를 조사한 연구 논문은 과도한 토양 유기물의 미생물 호흡과 콘크리트의 이산화탄소 흡수를 함께 설명합니다.

참여 연구자 월리스 브로커의 컬럼비아대학교 해설에서도 산소 소비가 광합성에 의한 공급을 앞질렀고, 외부 산소를 보충했다고 확인할 수 있습니다.

여기서 ‘이산화탄소를 전부 찾지 못했다’는 말은 이산화탄소 농도가 낮게 유지됐다는 뜻이 아닙니다.

미국 에너지부 평가 보고서는 일부가 콘크리트에 흡수됐음에도 이산화탄소 농도가 원하는 수준보다 높았다고 설명합니다.

실제 시설은 완벽하게 누출이 없는 상자도 아니었습니다.

문제에서는 복잡한 물질 수지 전체를 계산하는 대신, 산소를 소비하는 생물과 이산화탄소를 붙잡는 물질을 찾도록 범위를 줄였습니다.

 

다음에는 어떤 단서를 찾아볼까요

익숙한 설명을 잠시 내려놓는 실화 문제라면 문을 열자 수상한 전파가 잡힌 관측소 문제를 이어서 풀어보세요.

눈에 보이는 행동을 잘못 해석한 사례는 계산하던 말 클레버 한스 문제에서 만날 수 있습니다.

여러 문제 중 난이도에 맞게 고르려면 바다거북 스프 문제와 힌트·정답 선택 모음으로 돌아가면 됩니다.