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과학과 놀자

지구상 모든 생명체가 의존하는 태양광 에너지…기후변화 촉발하는 과도한 화석연료 사용 경계해야

코로나19 사태 이전에는 우리의 건강에 직접 영향을 주는 대기 중의 미세먼지가 많이 논의되다가 최근에는 세계적으로 산불, 폭우, 폭염 등 이상 기후가 이슈가 되고 있다. 이상 기후의 원인으로는 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 따른 기후 변화가 지목되고 있다. 기후는 대기의 온도, 바람, 비, 눈을 모두 아우른다. 태양광으로 대기가 가열되고, 지표에서 물이 증발해 구름이 되고, 대기압의 차이로 생긴 바람을 따라 이동한 구름이 다시 비와 눈이 되어 지표에 내린다. 이런 모든 변화가 기후다. 기후는 태양으로부터 오는 태양광 에너지에 의해 작동된다. 에너지를 전달하는 매개체인 이산화탄소태양광 에너지는 어디서 오는 걸까? 태양에서는 수소와 수소의 핵융합 반응으로 헬륨이 만들어진다. 이 과정에서 수소의 일부 물질이 에너지로 변환되는데, 이 에너지로 인해 고온으로 가열된 태양은 햇빛을 포함한 다양한 전자기파를 사방으로 방출한다. 그중 일부가 지구에 도달해 태양광 에너지를 전달한다. 반짝이는 별빛도 에너지 크기는 미미하지만 태양광과 마찬가지로 별에서 지구로 전달되는 에너지다. 아인슈타인이 발견한 것과 같이 우주에서는 물질과 에너지가 상호 변환하고, 또 이동하며 변화 혹은 순환한다. 우리 주위에도 물질이 에너지로 변환하는 예들이 있다. 우라늄 원자가 2개로 쪼개지며 일부 물질이 에너지로 변환되는데, 원자력발전소는 이 에너지를 이용해 전기를 생산한다. 병원에서 사용하는 양전자방출단층촬영(PET) 장치는 인체에 주입한 방사성원소(F-18)가 방출하는 양전자가 주위의 전자와 반응하여 두 전자의 질량이 모두 감마선 에너지로 변환되어 방출되는데, 이를 탐지하

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우리가 매일 쓰는 물은 어디에서 와서 어디로 가는 걸까?

우리는 매일 물을 마신다. 또 손을 씻고, 수세식 화장실도 사용한다. 우리가 매일 쓰는 물은 어디에서 와서 어디로 가는 걸까? 물은 지구 시스템을 크게 순환하고 있으며, 우리는 그 물의 일부를 활용하고 있다. 지구 시스템의 수권에 있는 물의 97%가량은 바닷물, 3% 정도가 육수(담수)다. 육수의 약 68.697%는 빙하로 존재하며, 30.061%는 지하수로 존재한다. 인류가 주로 사용하는 물은 강(0.006%)과 호수(0.26%)에 존재한다.우리나라에는 어느 정도의 비가 내리는 걸까? 2019년 기준으로 기상청 기상자료개방포털에서 전국 기준 강수량을 확인해 보면 1184.3㎜다. 2019년 기준 우리나라 면적은 약 1004억㎡이므로, 강우 총량은 강수량에 우리나라 면적을 곱하여 계산해 보면 1190억t 수준이 된다. 비는 강, 호수, 그리고 땅 위로 내리고, 땅 위로 내린 비는 땅으로 스며들거나 땅위를 흘러 결과적으로 강 또는 호수로 흘러간다. 강 또는 호수에 있는 물은 일부 증발되어 다시 대기 중으로 돌아가게 된다. 제주도는 지층을 구성하는 현무암의 투수성(땅으로 물이 투과하는 성질)이 높아 강이 없고 지하수 형태로 존재하게 된다. 지질학적 특징에 따라 물 순환의 형태가 다를 수 있다. 예를 들어 입자가 상대적으로 큰 암석 또는 모래가 포함된 지층은 물 투과 속도가 빠르고, 입자가 상대적으로 작은 진흙이 포함된 지층은 투과 속도가 느리다. 국민 1인당 하루 1260L의 물을 사용2019년 빗물로 내린 1190억t 중에 우리는 어느 정도의 물을 사용하는 것일까? 지구 시스템의 큰 물 순환 중에서 인간 활동을 위하여 사람들이 사용하는 물은 생활용수 공업용수 농업용수로 구분되며, 환경부 수자원장기종합계획에 따르면 2014년 기준으로 생

글로벌 철강기업 포스코의 탄소 중립 경영…저탄소 기술 개발로 2050년 ㏜ 배출 '0' 달성, 수소사업도 앞장

글로벌 철강 기업인 포스코가 2050년까지 ‘탄소중립(Carbon Neutral)’ 달성을 선언했다. 기후변화 대응이 인류의 최대 도전 과제로 떠오른 가운데 이산화탄소(CO2) 배출이 불가피한 철강업의 특성을 고려하면 의미 있는 선언이다. 특히 중국과 일본을 포함해 대형 용광로 생산체제에 기반하고 있는 아시아 철강사로는 처음으로 탄소중립 계획을 공식적으로 발표한 것이어서 매우 도전적인 목표를 수립했다는 평가다. 저탄소 기술 등 개발 박차포스코는 지난해 12월 수소사업 진출을 선언한 데 이어 올초 산업가스·수소사업부를 최고경영자(CEO) 직속으로 신설했다. 또한 2050 ‘CO2 배출량 제로(0)’ 실현을 위해 무(無)탄소(carbon free) 제철기술 개발 조직인 ‘저탄소공정연구그룹’을 신설하는 등 탄소중립 시대를 선도하기 위해 박차를 가하고 있다. 탄소포집저장활용(CCUS)이나 수소환원제철과 같은 혁신적인 기술 개발로 ‘그린스틸’을 생산할 수 있는 ‘저탄소 경쟁력’을 ‘100년 기업 포스코’ 실현의 주요 시금석으로 삼겠다는 계획이다.특히 포스코는 2030년 20%, 2040년 50% 감축이라는 중단기 목표와 단계적인 실행 방안을 제시했다. 1단계로 에너지효율 향상과 경제적 저탄소 원료로 대체하고, 2단계에는 스크랩(철강 부산물) 활용 고도화와 CCUS 적용, 3단계에서는 기존 직접제강법(FINEX) 기반의 수소환원제철 기술을 개발해 궁극적으로 수소 환원과 재생에너지에 기반한 탄소중립 제철 공정을 구현한다는 계획이다.최정우 포스코 회장은 “탄소중립 달성 과정에서 많은 도전에 직면할 뿐만 아니라, 혼자서 해낼 수는 없고 이해관계자들과 지속적인 커뮤니케이션과

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겨울철 바람에 따라 '삼한사미'가 생겨나죠

언제부터인가 겨울철에 '삼한사온'이라는 표현보다 '삼한사미'라는 표현이 언론에 자주 언급된다. 대부분 알고 있듯이 삼한사미는 3일은 춥고 4일은 따뜻한 한반도의 전통적 겨울 날씨인 '삼한사온(三寒四溫)'에서 유래한 것으로 따뜻할 '온(溫)'자 대신 미세먼지의 '미(微)'를 넣은 것이다. '3일은 춥고, 4일은 미세먼지 농도가 높아진다'는 뜻으로 우리나라의 최근 겨울철 고농도 미세먼지 현상을 비유하는 신조어다. 실제로 추운 3일간은 북쪽의 추운 지역에서 불어오는 바람의 영향을 받아 공기가 깨끗하고 온화한 4일간은 북서/서쪽 지역에서 불어오는 바람의 영향을 받아 미세먼지 농도가 높아진다.이는 같은 계절에 유사한 양의 대기오염 물질이 오염원에서 배출된다고 하더라고 미세먼지 농도는 바람(풍향과 풍속)에 매우 큰 영향을 받는다는 것을 보여준다. 바람은 왜 부는 것일까?그렇다면 바람은 왜 부는 것일까? 여러분은 뜨거운 여름 햇살에 도로나 땅 위에서 아지랑이가 피어오르는 것을 본 적이 있을 것이다. 추운 겨울 실내 한가운데 놓인 난로 위에서도 아지랑이와 비슷하게 아른거리는 움직임을 볼 수 있다. 이는 난로 위에서 데워진 공기가 위로 이동하는 것으로, 이런 현상을 통해 열은 실내 전체에 전달된다. 이 공기의 흐름은 공간적인 온도 차이에 의해 발생한다. 이를 지구에 비유한다면, 적도지방은 뜨겁게 데워지는 난로에 해당하고 극지방은 난로로부터 멀리 떨어진 추운 공간에 해당할 것이다. 이처럼 공기는 열에너지를 이동시켜주는 대류 운동을 하며, 대류 운동 결과 나타나는 공기의 이동을 바람이라고 한다. 이런 대류 운동으로 대기순환이

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지구 온도 낮추기…'고고 챌린지'에 담긴 뜻

우리나라뿐만 아니라 세계적으로 공기가 나빠지고 있다는 목소리가 높다. 특히, 올해 봄 한국에서는 몽골이나 중국발 미세먼지로 인해 뿌연 하늘을 많이 보고 있다. 미세먼지에 의해 나빠진 게 공기뿐일까? 기상청 관측 자료를 토대로 확인했을 때, 올해 3월 서울의 일별 평균 기온은 9.02도였다. 이에 비해 작년 3월 서울의 일별 평균 기온은 7.74도였다. 작년보다 올해 기온이 약 1.3도 높아진 것이다. 2019년 3월에는 7.1도로 더 낮았다. 이를 보건대 해가 지나갈수록 기온이 점점 올라가는 것을 알 수 있다. 왜 이렇게 기온이 올라가고 공기가 나빠지는 것일까? 온실효과로 뜨거워지는 지구그 이유는 바로 온실효과 때문이다. 온실효과란 이산화탄소, 메탄 같은 온실가스 성분의 대기 중 농도가 올라감에 따라, 지표면을 뜨겁게 달구는 역할을 하는 것을 말한다. 온실가스가 대기와 멀지 않은 곳에 정체돼 보이지 않는 층을 만들어서 대기 바깥으로 공기가 나가고 들어오지 못하게 하기에 지표면이 뜨거워지는 것이다. 그렇다면, 온실가스 농도는 왜 높아지는 것일까? 여러 가지 이유가 있지만, 가장 중요한 이유는 산업혁명 이후 석탄과 석유 같은 화석연료를 주연료로 사용했기 때문이다. 화석연료가 탈 때 나오는 온실가스가 대기로 배출돼 농도가 높아지면서 지구온난화 현상을 초래했다. 이런 지구온난화가 세계적인 기후변화를 발생하게 하는 원인이다. 인류에게 큰 위협인 기후변화 늦춰야지구온난화로 인한 기후변화는 폭염, 폭우, 산사태, 대기오염 등 재난재해를 발생시켜 인간에게 큰 위협으로 다가오고 있다. 지구의 온도가 지속적으로 상승하면 희귀 동물들의 서식지가 사라져 생물 다양성에 위

과학과 놀자

2050년엔 지금보다 에너지가 3~5배 필요하다는데…유엔 '지속가능개발목표' 해결 위한 과학기술 역할 더욱 커져

산업혁명 이후 과다하게 사용한 화석에너지로 인해 지구는 심각한 환경문제뿐만 아니라 식량문제, 보건문제를 초래하고 있다. 기후변화와 코로나 팬데믹(대유행)으로 경제력이 부족한 개발도상국가가 더 큰 어려움을 겪고 있다. 유엔 식량농업기구(FAO)는 현재 세계 인구(약 78억 명)가 2050년이면 97억 명이 될 것이며 지금 추세대로 에너지와 식량을 사용하면 2050년에는 지금에 비해 에너지는 3~5배, 식량은 1.7배가 필요하다고 전망하고 있다.개도국 사람들도 소득이 증가하면 화석에너지와 동물성 단백질을 많이 소비할 것이다. 여기에 기후재앙까지 고려한다면 지구는 지속가능발전이 어려울 수 있다. 유엔은 2015년 말 인류가 당면한 많은 문제를 2030년까지 해결하기 위해 ‘지속가능개발목표(SDGs 2016~2030: Sustainable Development Goals)’를 출범시켰다. 유엔과 국제사회의 가장 많은 혜택을 받은 우리는 국제사회와 약속한 온실가스 감축은 물론 SDGs 이행을 위해 솔선수범해야 할 책임이 있다. SDGs는 17개 큰 목표로 구성유엔이 설정한 SDGs는 ‘누구도 소외되지 않는’ 지속가능한 사회로 발전하기 위해 빈곤퇴치, 기아해결 등 17개 큰 목표와 169개 세부목표를 달성하는 것이다. SDGs는 크게 인류의 보편적 문제(가난, 기아, 질병, 교육 등), 지구 환경문제(기후변화, 에너지, 환경오염, 물, 생물다양성 등), 경제사회문제(주거, 생산과 소비 등)로 구분할 수 있다. 이들 문제는 서로 연관돼 있으며 기후위기와 코로나 팬데믹 상황에서 SDGs를 달성하기 위해선 많은 어려움이 있을 것으로 예측된다.SDGs는 경제성장의 중요성을 재조명하면서 이에 대한 구체적인 전략으로 과학기술혁신(STI: Science Technology Innovation)

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Climate change threatening agriculture

Warming has profound effects on biological rates, affecting their ability to survive. In spite of a number of raised questions about climate change, some people still argue that it is inevitable so that there is no action needed and some even deny the existence of the matter. However, climate change is directly related not merely to human beings life pattern but the food chain.Climate change is a direct risk to food supply. All components of the food chain are impacted by accelerated climate variability. For instance, increased frequency and intensity of droughts and other extreme events directly threaten food productivity and soil health, leading to severe food shortages. Subsequently, this will result in a rise in food costs, affecting livelihoods of producers, spending capacities of consumers and success of food- related businesses. It is also significant that food shortages are likely to affect poorer parts of the world disproportionately. This makes the food system particularly vulnerable to change, especially in agrarian countries.Climate variability and extreme weather events are considered as among the key drivers in global hunger. According to the World Food Program, it is predicted that the risk of hunger and malnutrition could increase up to 20 percent on average, and annually 200 to 300 million people are affected, and about 26 million people are forced into poverty due to climate extreme events. The situation can be exacerbated by current levels of greenhouse gases emission and temperature rise, and it is estimated that by the year 2100, there will be decline in the production of major cereal crops. Hence if the trends continue, in the very near future, it will become difficult to cope up with rising needs to growing population consequently.Climate change is here to stay. It will continue to affect livelihoods and food security, and the poor and the vulnerable will be impacted. Therefore, it must be a critical part of the planning in agriculture, food s

경제 기타

생물종 멸종이 정말 지구 환경에 재앙일까

오랜 세월 땅속에 묻혀 있던 공룡의 화석이 발견될 때마다 인류는 남모를 영감에 젖는다. 오랜 옛날엔 인간 크기의 몇 배에 달하는 동물들이 이 별에 살았다니 전혀 다른 세계의 이야기 같기 때문이다. 아이들이 공룡 만화나 영화에 빠져드는 것도 공룡이 주는 이미지가 그만큼 신비하기 때문일 테다. 중생대 지구를 지배했던 공룡이 왜 사라졌는지는 인류의 오랜 수수께끼다. 오랜 시간 동안 과학자들은 그 수수께끼를 풀고자 노력해 왔다. 그건 아이와 같은 순수한 호기심의 발로일 수도 있고 인류에게 행여 있을 그 같은 화를 피하자는 반면교사의 목적일 수도 있다.지금까지의 연구 결과에 따르면 6500만 년 전 중생대에서 신생대로 넘어갈 무렵의 급격한 기후 변화가 공룡 멸망의 원인으로 추정된다. 기후 변화를 부른 요인은 학자들에 따라 의견이 나뉜다. 현재로선 멕시코 유카탄반도에 거대 운석이 떨어져 발생한 충격으로 지구의 기후가 바뀌었다는 설이 가장 유력하다. 그 밖에 인도 데칸고원의 화산 활동에 따른 기후 변화를 주장하는 학자들도 일부 있다.공룡의 멸망은 워낙 오래전에 있었던 일인지라 현재 인류가 가진 최신 과학으로도 완전히 알기 어렵다. 멸망 자체도 어느 한순간에 일어난 게 아니라 수천, 수만 년에 걸쳐 점진적으로 진행됐을 거라고 하니 정확한 원인을 알기 위해선 더 많은 연구가 필요하다. 지구에서 다섯 차례 대멸종 발생한 것으로 추정돼일반 대중에게 생물종 멸종은 공룡이 멸망한 ‘중생대 백악기 대멸종’이 가장 유명하다. 하지만 백악기의 일이 지구에서 있었던 유일한 멸종 사례는 아니다. 지구상에 생명체가 출현한 이래 생물종 대멸종은 과학자들이 추정