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생글생글 605호 2018년 9월 3일

재미있는 과학이야기

[강신종 쌤의 ''재미있는 과학이야기'' (26)] 지구온난화 논란(하): 인간활동설과 자연주기설

기후 변화의 원인을 설명하는 가설은 많다. 지구의 연평균 기온이 상승하는 지구 온난화 원인은 크게 두 가지, 인간 의 활동이 원인이라고 보는 설과 자연 순환설이 있다. 자연 순환설은 지구온난화가 자연 주기 중 하나에 포함되는 현 상이라고 주장한다. 따라서 자연 순환설은 태양활동 주기나 지구의 공전궤도 주기 등에서 기후 변동의 원인을 설명 하고 있다.

인간활동설 vs 자연주기설

밀란코비치(1879~1958)는 과거 빙하기가 지구 궤도의 여러 요소의 변화 때문이었다는 것을 설명하였다. 밀란코비치 이론은 기본적으로 지구 자체의 운동효과로 발생하는 기후 변화를 설명한 것으로, 지구 공전 궤도의 형태, 자전축의 변화, 세차운동 등 3가지 요소는 지구에 도달하는 태양복사에너지의 양과 도달 위치를 변화시키며, 이로 인해 기후변화가 초래되었다는 이론 등 많은 가설이 있다.

현재 교과서는 이런 설명과 달리 대기 중에 있는 이산화탄소 기체를 중심으로 지구온난화를 설명하고 있다. 수증기(H2O), 이산화탄소(CO2), 메테인(CH4), 오존(O3), 프레온 등의 기체는 지표면에서 복사되는 에너지를 밖으로 방출하지 않고 그대로 흡수하는 성질을 갖고 있다. 이런 기체를 온실기체(Greenhouse gases)라 하며, 온실기체 증가가 지구온난화의 원인이 된다. 왜냐하면 온실기체의 증가는 지표면 등에서 복사된 에너지를 밖으로 배출하지 못하고 가둬두는 에너지의 양이 증가한다는 의미이며, 이로 인해 지표면과 대기의 평균온도는 점점 상승하게 되기 때문이다.

미래의 지구기온

인간의 활동이 기후 변화에 미치는 영향을 평가하고 국제적인 대책을 마련하기 위해 구성한 정부 간 기후 변화 협의체인 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)가 발표한 1차 특별 보고서에서 100년 동안 지구 표면의 대기 평균 온도가 섭씨 0.3~0.6도 올랐고 해수면 높이는 10~25㎝ 상승했으며, 산업 활동 및 에너지 이용 시스템이 현 상태로 계속될 경우 이산화탄소 배출량이 해마다 1.7배 늘어날 것으로 전망했다.

1995년 WMO가 스페인 마드리드에서 개최한 회의에서 초안을 마련한 2차 특별보고서는 온실가스가 현재 추세대로 증가할 경우 2100년의 지구 평균 기온은 섭씨 0.8~3.5도 상승하고 해수면도 15~95㎝ 상승할 것이라고 경고했다.

현재 인류는 많은 양의 화석연료의 연소(燃燒)에 의해 필요한 에너지를 얻고, 공장이 가동되며, 교통수단인 자가용, 버스 등이 움직이는 것이다. 그 결과로 이산화탄소 기체를 대기 중에 계속 배출하고 있다. RCP(Representative Concentration Pathways) 기후변화 시나리오에 의하면 인류의 이산화탄소 기체의 배출을 줄이려는 노력이 없다면, 가까운 미래 연평균 기온은 상당히 상승할 것으로 예상된다.

그렇다면 대기 중 이산화탄소 농도를 줄일 수 있는 방법은 무엇이 있을까? 한경 경제용어 사전에 의하면 “자연에 존재하는 탄소(Carbon)는 기능과 위치에 따라 다양하게 불린다. 흔히 기후변화에 영향을 주는 화석연료를 지칭하는 ‘블랙카본(Black Carbon)’, 육상 산림이 흡수하는 탄소를 ‘그린카본(Green Carbon)’, 해양 생태계가 흡수하는 ‘블루카본(Blue Carbon)’ 등이 있다”고 한다. 블루 카본 기술은 해양 생태계가 흡수하는 탄소를 말하는 것이다. 즉 해양 생태계의 갯벌과 습지 등이 이산화탄소 기체를 흡수하기 때문에 갯벌과 습지의 보호와 블루 카본 기술 개발이 필요하다.

이산화탄소 관리 필요

다음은 화력발전소나 공장에서 발생되는 기체에서 이산화탄소 흡수제를 이용하여 포집한 후 고압으로 압축하여 액화시키는 탄소 포집 및 저장 기술인 CCS(Carbon Capture and Storage)이다. 즉 CCS는 화석연료에서 발생하는 이산화탄소를 모아 저장하는 기술이며, 이를 통해 질소 기체와 수증기 등이 주로 대기 중으로 배출되면서 이산화탄소 농도가 감소하게 된다는 것이다. 또한 이산화탄소 기체를 포집한 뒤 이산화탄소 용접, 드라이아이스와 같이 유용한 물질로 전환하는 기술을 CCU(Carbon Capture and Utilization)라 한다.

지금까지 살펴본 것처럼 블루카본, CCS, CCU 기술 등의 개발과 적용으로 이산화탄소 기체의 배출을 줄이려는 노력은 지속적으로 진행되어야 한다. 환경문제인 지구온난화에 대한 인식 변화와 온실기체의 배출을 줄이려는 노력이 없다면 미래 지구의 연평균 기온은 점차 높아질 것으로 예상되기 때문이다.

◆이 글은 고등학교 1학년 학생들 이 배우는 통합과학 내용과 주제 로 구성됐다. 이번 호는 너무나 더 웠던 여름방학 기간의 폭염과 지 구온난화를 중심으로 이야기를 하려 합니다. 미국 발명가 에디슨 은 “이 세상에서 가장 행복한 사 람은 일하는 사람, 사랑하는 사람, 희망이 있는 사람이다”고 했습니 다. 2학기에도 대한민국 모든 학생 이 꿈과 희망을 갖고 행복하길 바 라는 마음입니다

강신종 < 용화여고 교사 >


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