<친환경도시를 만듭시다.> (1) 기후변화 대응책 마련
지구가 더워지고 있다. 지구가 더워지면 그 안에서 살아가는 생태계도 크게 변할 수밖에 없다. 더욱이 수억년 동안 지켜 내려오던 지구환경 운영시스템도 붕괴되어 각종 부작용이 나타날 수밖에 없다. 그래서 지구온난화는 각종 환경재앙을 낳고 있으며 이로 인하여 인류는 각종 고통에 시달리고 있다. 그래서 우리들은 21세기 지구환경시대를 극복하기 위한 중장기 대책을 마련해 나가야 한다.
지구온난화란 이산화탄소와 메탄 등 온실가스가 온실효과를 일으켜 지구의 기온을 상승시키는 것이다. 이런 기후변화로 생태계의 멸종을 가져오는 것으로만 우리들은 알고 있다. 그렇지만 사실상 온난화는 지구의 모든 생명체들이 편안하게 생활할 수 있도록 평균 기온 15도를 유지시켜 주는 중요한 역할을 담당하고 있다. 즉 대기가 없는 행성들은 온실효과가 나타나지 않아 일교차가 심하게 나타나 너무 춥거나 더워서 생물체들이 살아갈 수 없게 된다.
달의 경우 태양이 비추는 경우에는 섭씨 100도, 태양이 비추지 않는 경우에는 영하 섭씨 200도 이하로 기온이 급등락한다. 금성은 두터운 대기층과 96%의 이산화탄소로 구성되어 표면온도가 420도나 되고 화성도 역시 이산화탄소로 구성되어 있으나 대부분 지면이 얼어있어 기온이 영하 50도나 된다.
이런 온난화 현상은 어찌 보면 지구의 모든 생명체들이 살아갈 수 있는 환경을 조성하여 주는 고마운 시스템이라고 할 수 있다. 그런데 너무나 많은 온실가스 배출로 지구의 기온을 상승시켜 오히려 생물체들이 살아 갈 수 없는 시스템으로 변해가고 있다.
지구의 기후변화에 영향을 주는 요인은 태양 복사, 대기 중 온실가스 농도, 에어로졸, 토지 피복, 알베도(반사율)효과 등이라고 할 수 있다. 이들이 변화하면 지구의 기온도 변화를 가져오게 되는 것이다.
첫째, 태양복사현상
태양 빛이 지구에 들어오면서 약 34%는 구름이나 먼지 등에 의해서 반사되고 지표면에는 44% 정도가 도달한다. 그런데 지구에 도달한 에너지 중에서 파장이 짧은 적외선은 다시 방출하고 긴 적외선파장은 온실가스들이 흡수하여 보관하게 된다. 즉 지구가 태양으로부터 받은 열을 방출할 때 온실가스가 긴 파장의 빛을 흡수하여 그 에너지를 대기 중에 묶어 두는 것을 말한다. 최근 온실가스 농도의 과도한 증가는 지구로부터 방출되는 에너지를 과다하게 대지 중에 묶어 놓기 때문에 이로 인해 지표면의 온도가 증가 하는 것이다.
둘째, 온실가스의 농도
화석연료(석탄, 석유, 가스 등의 에너지원)의 사용, 산림벌채, 질소비료 사용, 폐기물 소각, 냉매, 세척제 및 스프레이 사용 등이 많은 온실가스를 장기간 대기 중에 남게 만든다. 따라서 온실가스 농도가 높으면 그 만큼 많은 열을 지구가 보유하게 되어 지구의 기온은 상승하게 되는 것이다.
셋째, 에어로졸 효과
에어로졸이란 대기 중에 미세한 입자로서 자연계에서 뿐만 아니라 산불이나 농작물 소각 시에 발생하는 이산화황에 의해서 생성된다. 이는 온실가스와는 반대로 태양광을 차단하고 산란시켜 대기를 냉각시키는 역할을 하며 빗물의 핵이 되기도 한다.
인간 활동에 의해 만들어진 에어로졸은 며칠 동안만 대기 중에 남아 있기 때문에 산업지역과 같은 발원지역 부근에 집중되는 경향을 보인다. 그래서 오염지역에 집중적인 스모그 현상이 일어나게 되며 복사에너지를 차단시키고 환경오염물질을 잡아주는 효과가 있어 호흡기 질환의 원인이 된다.
넷째, 토지피복의 변화
도로건설, 높은 빌딩 건축, 벌목, 농업의 확장 등으로 산림이 파괴되어 태양의 복사열을 흡수할 수 있는 숲이나 호수가 크게 줄어들고 있다. 이는 결국 복사열의 반사율을 높여 지구의 기온을 더욱 상승하는 효과를 나타내게 된다.
다섯째, 알베도(반사율)효과
물은 태양 복사를 아주 잘 흡수하여 알베도(반사율)가 8%정도로 낮은 편이다. 그렇지만 얼음은 알베도(반사율)은 80~90% 정도로 10배나 높아 지구온도가 상승하는 것을 방지하는 역할을 해 주고 있다. 사실상 남극이나 북극, 높은 산악지대의 빙하들은 태양복사가 반사되는 비율(알베도)이 대기보다 높기 때문에 지구온난화를 완화시켜 주는 중요한 역할을 담당해 왔다. 그런데 지구상의 빙하가 2040년에 다 녹게 될 것이라고 전망하고 있어 지구온난화를 더욱 가속화시키는 요인이 되고 있다.
지구 표면이 숲이나 늪이 있는 경우 나무나 물들이 열을 흡수시켜 대기를 냉각시켜 준다. 그래서 숲이나 늪이 있는 곳은 기온상승이 적게 일어난다. 그렇지만 삼림이 파괴되고 사막화가 진행되는 경우에는 오히려 복사열이 많아져 기온이 상승하는 효과는 더욱 크게 나타나게 된다. 따라서 산림이 파괴되고 도로건설, 높은 빌딩 건축, 벌목, 농업의 확장 등으로 도시화, 산업화, 농업경작지 확대, 목초지 확대 등은 지구 온난화의 원인이 되는 것이다. 따라서 지구온난화를 방지하기 위해서는 산에 나무를 심고 호수, 늪 등을 보호해서 태양복사열을 완화시켜 주어야 한다. 그리고 화석연료 사용을 최소화하여 온실가스 농도를 지구 자정능력 범위에서 배출할 수 있도록 대책을 마련해야 한다.
지구온난화의 주된 요인이 되는 6가지 온실가스
IPCCC 제3차 평가 보고서에서는 지구온난화의 주범인 온실 가스는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 불화탄소, 수소화불화탄소, 불화유황 6가지로 지정하였다.
지구상에 온실가스의 비중은 이산화탄소가 88.6%, 메탄이 4.8%, 아산화질소가 2.8%, 기타 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황의 비중이 3.8%로 나타나고 있다.
그런데 이산화탄소의 지구온난화 기여도를 1로 볼 때 다른 온실가스의 온난화 기여도를 나타내는 지구온난화 지수는 이산화탄소보다 훨씬 높다. 메탄가스의 지구 온난화 지수는 21이고 아산화질소는 310, 프레온 가스 등은 1,330 - 23,900이나 된다. 그래서 지구 온난화에 기여하는 온실가스 기여도는 이산화탄소가 60%, 메탄가스 20%, 이산화질소가 6%, 프레온가스 14%, 기타 0.5%로 나타난다. 따라서 작은 양으로 지구 온난화에 대한 기여도가 높은 온실 가스(메탄가스, 이산화질소, 프레온 가스 등)는 무엇보다 특별 관리하여 나가는 것이 지구온난화를 극복하는 지름길이 된다고 할 수 있다.
1) 이산화탄소(CO2)
이산화탄소는 석유, 석탄, 천연가스 등 화석연료를 연소할 때 발생하고 자동차가 가솔린을 연소할 때나 사람들이 쓰레기를 소각할 때도 발생한다. 일단 방출되면 100년 이상 대기 중에 머물게 되어 쉽사리 해소되지 않는다.
산업혁명 이전에는 이산화탄소의 농도가 약 280ppm 수준이었는데 2007년 현재 380ppm로 지구의 기온이 0.74도 상승하였다. IPCC 보고서에 따르면 산업혁명 이전으로부터 2도 이내로 기온상승을 억제하려면 455ppm 수준을 유지시켜 나가야 한다.
그런데 매년 2ppm 정도의 속도로 대기 중의 이산화탄소 농도가 증가하고 있어 현재 이대로 온실가스 방출한다면 2050년 이전에 이를 넘어서게 된다. 더욱이 이산화탄소의 연간 배출량이 1970년부터 2004년 기간 동안 80%나 증가하였다고 하니 지금 당장 이산화탄소 배출을 중단하지 않는다면 지구는 영영 되살릴 수 없게 될 것이다.
2) 메탄가스(CH4)
비료나 논, 쓰레기 더미 심지어 초식동물이나 곤충의 소화과정에서도 상당한 양의 메탄가스가 배출된다. 또한 화석연료를 태우는 과정에서도 메탄가스가 발생된다. 특히 산소가 없는 환경에서 박테리아가 유기물을 분해할 때 생성된다.
메탄가스의 주요한 자연발생원은 습지가 있고 추가적인 자연적 발생원은 흰개미와 바다, 식물, 그리고 메탄 수화물 등이 있다. 일단 배출된 메탄가스는 분해되지 않고 대기 중에 10년 정도 머문다.
메탄가스 농도는 산업화 이전에 약 715ppb에서 1990년대 초 1,732ppb로 2.4배나 증가하였다. 과거 65만년 자연 상태에 메탄가스 농도는 320 -790ppb를 훨씬 초과한 양이나 1990년대 초 이후 증가세는 감소되어 인간 활동 및 자연배출에 의한 총 배출은 거의 일정한 수준을 유지하고 있다.
3) 아산화질소(N2O)
아산화질소는 토양이나 화학비료 그리고 화석연료의 연소 등에서 배출된다. 이산화탄소에 비해 150배 정도 열 흡수효과가 있으며 대기 중에 180년 동안 머문다. 지구 대기 중에 아산화질소 농도는 산업화 이전에는 270ppb에서 2005년에는 319ppb로 증가하였으나 1980년 이후에는 거의 일정하고 증가세를 보이지 않고 있다.
4) 프레온 가스(CFCs)
프레온 가스는 주로 냉장고, 에어컨 등의 냉매제, 절연체 및 반도체의 세척제, 그리고 각종 스프레이 제품에 사용된다. 일단 대기 중에 방출되면 400년 이상 분해되지 않고 머문다. 열 흡수효과는 이산화탄소의 1만6천배에 이르고 실제 대기 중에 양은 적지만 인위적인 온실효과에 대한 기여도는 20%에 이른다.
5) 프레온 대체가스 (PFCs, HFCs, SF6)
자연계에서는 존재하지 않은 합성가스로 염소나 브롬을 포함하지 않아 오존층을 파괴하지 않는다. 때문에 특정 프레온(CFCs)의 대체로써 냉매, 발포제, 에어졸, 세정 등의 분야에서 폭넓게 사용되고 있어 배출이 증가되고 있는 추세이다. 그러나 이산화탄소의 수천배에 달하는 온실효과를 나타내기 때문에 이를 처리하는 기술개발이 시급하다.
한편 지구의 기후변화에 영향을 미치는 온실가스로서 기여도를 보면 수증기가 60%, 이산화탄소가 26%, 오존이 8%, 메탄과 아산화질소 등이 6%로 나타난다. 결국 수증기가 지구온난화의 주범이라고 인식하기 쉽다. 그렇지만 수증기는 대기 중 수증기 농도가 지표온도의 변화에 따라 변화하가 때문에 수증기는 복사강제력이 아니라 피드백 효과로 간주된다. 즉 기온이 섭씨 1도 올라가면 공기 중의 수증기 함유능력은 7% 상승하며 기온이 10도 올라가면 수증기 함유능력은 100% 상승한다. 무더운 여름에 집중호우가 발생하고 겨울에 호우가 내리지 않는 것도 바로 이 때문이다. 따라서 수증기는 지구온난화의 원인이라고 볼 수 없는 것이다.
이산화탄소는 주로 에너지원의 85%를 차지하고 있는 석탄, 석유, 천연가스 등 화석연료 연소와 삼림파괴로부터 배출된다. 메탄가스와 아산화질소는 주로 농, 축산업에서 발생한다. 일반적으로 자연 상태에서 존재하는 이산화탄소는 숲과 해양에 의해서 흡수되어 균형 상태를 이룬다. 그렇지만 화석연료의 연소나 삼림파괴로 흡수 역량을 넘어서게 되면 그 만큼 대기 중에 이산화탄소가 초과 집적돼 지구의 기온이 상승하게 된다. 따라서 지구온난화를 극복하기 위해서는 화석연료 사용을 최소화하고 삼림을 되살려 나가야 하는 것이다.
환경전문기자 김종서