구 본 현 회
1. 지구온난화
산업혁명 후 지난 130여 년(1880~2012년)간 지구 연평균 기온은 0.85℃ 상승, 지구 평균 해수면은 19cm 높아졌다. 2014년 발표된 기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC)의 제5차 평가 종합보고서에 의하면 21세기 기후변화는 더욱 가속화될 전망이며 현재와 같이 지구의 평균 기온상승률이 유지된다면 21세기 말 지구 평균기온은 3.7℃ 상승하고, 해수면은 63cm 상승하여 전 세계 주거 가능 면적의 5%가 침수될 것이라고 예측하고 있다.
이처럼 평균 지표 온도가 상승하면 다수의 지역에서 폭염의 발생 빈도와 강도 또한 증가하고, 계절 간 강수량과 기온의 차이가 더욱 더 벌어질 것이라고 한다. 인간 활동은 기후 시스템에 크게 영향을 끼치고 있다.
2. 온실효과
태양에서 방출된 빛에너지는 대기층을 통과할 때 대기에 반사되어 우주로 방출되거나 대기에 흡수되고 파장이 짧은 약 50%만 지표면에 도달하여 지표에 흡수된다. 이때 지표에 의해 흡수된 빛에너지는 열에너지나 파장이 긴 적외선으로 바뀌어 다시 대기 속으로 방출된다.
대기 중의 수증기와 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 불화가스 등 온실가스가 온실의 유리처럼 작용하여 지표에서 방출된 빛에너지가 우주로 방출되는 것을 막고 다시 지표로 되돌려 보낸다.
이와 같이 태양의 열이 지구로 들어와서 나가지 못하고 순환되어 지구 표면과 하층 대기의 온도가 상승하는 현상을 온실효과라 한다.
3. 온실가스
태양광을 내부로 통과시켜 온기를 만들고 만들어진 온기가 바깥으로 나가지 못하게 하는 온실 유리와 같은 기능을 하는 가스를 말한다. 온실가스는 햇빛이 대기 통과는 허용하나 열을 갖고 대기를 벗어나는 것은 차단한다.
온실가스가 없으면 지구는 너무 추워 생명체가 생존하지 못한다. 그러나 온실가스가 너무 많으면 지구 기후를 급변시킬 우려도 있으므로 온실가스를 양산하는 인간 행위의 조절이 필요하다. 미국 환경청이 조사한 2019년 말 기준, 대기 중 생성된 온실가스 종류와 구성비는 이산화탄소 80%, 메탄 10%, 이산화질소 7%, 불화가스 3%이다.
주요 온실가스의 생성경로, 지구온난화 잠재력 및 대기 중 체류 기간을 보면 <표 참고> 이산화탄소는 인간의 화석연료 소비 증가로 배출되는 대표적 온실가스로 최근 평균 농도는 산업혁명 이전의 280ppm보다 현저하게 증가하여 2019년 409.8ppm을 기록했고 꾸준히 증가 추세이다. 메탄은 이산화탄소 다음으로 중요한 온실가스 중 하나로 ppb(10억분의 1) 수준으로 10년 내외 대기 중에 존재한다. 아산화질소는 농지에 비료 시비, 산업공정의 연소과정 등에서 발생하여 100년 이상 대기중에 체류한다. 불화가스는 전자제품, 도금산업, 반도체의 세척용, 소화기 제조 과정에서 주로 발생하며 온난화 지수가 가장 높다.
<계속>
축산신문, CHUKSANNEWS
온실효과가 필요하다고?
기상청 기자단 / 김지수
‘온실효과’는 우리가 일상 속에서 자주 듣고 살아가는 단어입니다. 그렇다면 온실 효과란 무엇인가? 온실효과가 없어야 우리의 삶은 살 만 할까? 온실효과가 없다면 지구는 어떻게 될까? 이런 생각을 한 번쯤 해 보았을 법도 합니다. 사실 온실효과는 지구에 있어, 우리 삶에 있어 아주 필수적인 요소입니다. 믿기지 않으시죠? 그렇다면 지금부터 왜 온실효과가 우리 삶에 있어 필수적인지, 그 전에 온실효과와 온실가스들은 정확히 무엇을 의미하는지, 왜 온실효과인지에 대해 알아봅시다!
■ 온실효과란?
온실 효과란 한마디로 정리하면 대기의 온도가 생물이 살아갈 수 있을 정도의 온도를 유지하고 있는 효과입니다. 지구에 대기가 존재하지 않으면 태양의 에너지는 그대로 다시 우주로 방출되는데요, 지구는 태양으로부터 빛 에너지를 받은 후 일부를 지표면과 대기가 흡수하고 일부는 다시 우주로 반사하게 되는데, 반사되는 에너지 중 또 일부가 대기에 의해 붙잡혀 남아 있게 됩니다. 투명한 대기가 온실의 유리처럼 작용한다고 해 온실효과라는 이름이 붙었습니다. 이러한 현상이 계속 일어난다면 지구의 평균 온도도 올라가게 되겠지요?
이게 지구를 해치는 일이냐고요? 아닙니다! 온실효과란 우리가 지구에서 살아가는 데에 있어 아주 필수적 요건이지요. 만약 지구에 온실효과가 존재하지 않는다면 지구의 낮은 태양빛을 받아 수십도 이상 온도가 올라가고 밤에는 모든 열에너지가 우주로 빠져나가 영하 100도 이하로 내려가게 될겁니다. 온실효과는 지구 기후 시스템에서 반드시 필요한 것으로 그 자체가 문제가 되는 건 아니예요!
비닐하우스 vs. 온실효과
온실효과는 ‘greenhouse’ 즉 비닐하우스라는 용어에서 착안했습니다. 하지만 사실 두 개의 효과는 조금 다릅니다! 온실효과는 일종의 지구 보온입니다. 그 안에서 공기의 이동이 활발하고 다양한 기상 현상을 보이지요. 하지만 비닐하우스는 온도를 유지시키는 역할 외에도 주변과의 공기 이동을
차단하는 역할도 합니다. 활발한 지구 대기와는 약간 다른 모양새를 보이는 겁니다! 따라서 그 안에서 일어나는 공기의 운동 역시 역동적인 지구 대기에 비해 많이 단순하다고 할 수 있겠죠.
■ 어떻게 들어오는 에너지는 들어오게 두고, 나가는 에너지는 막을 수 있을까요?
지구가 태양에너지를 매일매일 받는데도 무한정 따뜻해지지 않는 이유는 앞서 말씀드린 것과 같이 지표와 대기가 받은 것과 같은 양의 열에너지가 우주로 빠져나가기 때문인데요. 태양에서 지구로 복사되는 에너지를 100이라고 하면 49가 지표를 따뜻하게 하는데 쓰이고, 20은 구름이나 대기 중의 수증기에 흡수됩니다, 그리고 나머지 31 중 22는 구름에, 9는 지표의 눈과 얼음 등에 반사돼 우주로 돌아갑니다. 즉, 태양빛을 받은 지표는 적외선 복사를 통해 우주 공간으로 열을 방출하지만 그 대부분이 일단 대기에 흡수되고, 대기는 지표와 우주를 향해 다시 적외선을 복사한다는 말씀!
지구의 대기 중에는 온실효과를 발생시키는 약 30가지의 온실기체가 있는데요. 이들 온실기체는 지구가 방출하는 긴 파장의 에너지 일부를 흡수해 그 에너지를 대기 중에 묶어두는 역할을 합니다. 이렇게 대기 중으로 흡수된 에너지는 기체분자의 운동량을 증가시켜 대기 온도를 상승시키는 작용을 하죠. 이 온실효과가 강해지면 지구의 온도는 계속해서 증가하겠죠? 온실효과가 문제가 아니라, 온실효과가 강화되는 것이 문제랍니다!
온실 기체에는 이산화탄소, 수증기, 메탄가스, 오존 등이 있습니다. 사실, 이 중에서 이산화탄소보다도 온실 효과에 더 큰 영향을 주는 요소는 수증기입니다. 그런데 우리는 지구 온난화를 다루는 데에 있어서는 수증기보다는 이산화탄소를 더 중요하게 다룹니다. 대기 중의 수증기의 양은 비교적 일정한 편이기 때문이지요! 하지만 인간의 산업 활동 이후 이산화탄소의 양은 급격하게 증가하였고 따라서 지구 온난화 현상 역시 가속화되게 됩니다. 즉, 이전까지의 온실기체들은 지구상에서 적당한 양을 유지하고 있었고 그 양은 우리가 지구 위에서 살아가기에 알맞은 온도를 제공했습니다. 하지만 인공적으로 만들어진 온실 기체들이 증가한 이후, 지구는 더 이상 우리가 살아가기 어려운 곳으로 변하고 있습니다.
정리하자면, 이 온실 기체들은 지구 복사 에너지(장파복사)를 가두는 능력을 가지고 있기에 지구에서 나가는 에너지를 마치 온실처럼 가둬주는 효과를 가지게 됩니다!
■ 이산화탄소는 어디서 왔을까?
이산화탄소가 전보다 증가했다고 하는데, 그냥 아무 데서나 튀어나오지는 않았을 겁니다. 이 많은 이산화탄소는 다 어디서 왔을까요? 지구상의 탄소는 항상 일정하게 존재합니다. 이산화탄소가 만들어지면 바다에 녹아 들어가고, 바다 속에서 가라앉아 탄산칼슘을 만들고, 또 광합성을 통해 식물에 흡수되고, 식물이 죽으면 땅에 흡수되고, 인간 활동을 통해 대기로 배출되고....... 탄소는 꾸준히 그리고 균형을 이루며 순환을 해 왔습니다. 하지만 산업 활동이 증가하며 탄소로 이루어진 연료를 사용하기 시작했고 따라서 이산화탄소의 양 역시 이전과 다른 속도로 증가하기 시작했습니다. 즉, 이산화탄소는 땅 속에 숨어있던 탄소들이 우리의 활동으로 인해 많이 튀어나오게 된 것이지요.
만약 온실 효과가
없었다면 지구의 평균 기온은 지금보다 훨씬 내려가게 되지요. 온실 효과가 없어진다면 세상은 얼음으로 뒤덮여 우리가 살 수 없는 곳이 되었을지도 몰라요. 하지만 온실가스의 과도한 증가로 지구의 온도가 정상 상태보다 높아지면, 지구에 살고 있는 인간이나 동식물들은 큰 피해를 입겠죠. 늘 경각심을 가지고 지구를 보호하려는 노력! 우리가 해야 할 임무라고 생각됩니다!