쉴만한 물가

이제, 온실화 개스들에 대해서 살펴보십시다.

<1> 탄산개스 (CO2, 이산화탄소)

우리가 숨쉴 때마다 들이마시는 공기는 그 대부분이 질소(78%)와 산소(21%)로 구성되어 있지요. 탄산개스는 극히 적은 양이 들어있을 뿐입니다. 대기의 1% 미만.

바다는 탄산개스의 거대한 저장고라고 할 수 있지요. 배기된 탄산개스의 30%가 바다에 흡수된다니까요. 그런데 바다의 이 수용력이 포화상태에 이르렀답니다. 그로 인해 바닷물이 산성화 되어 미생물과 산호(coral reefs)가 죽어가는 현상이 벌어지고 있다네요.

땅도 바위도 탄산개스를 많이 가지고 있지요. 화산이 터질 때 막대한 양의 탄산개스가 뿜어져 나오고 농부가 밭을 갈 때도 그렇다는데 농토를 깊이 갈수록 더 많은 탄산개스가 나와 얕게 가는 방법을 권장하고 있답니다. 해가 갈수록 왜 산불(wildfire)은 더 빈번하게 일어날까요? 이 산불로 인한 탄산개스 방출도 굉장한 양이라고 하는데 이는 지구온난화로 수증기가 지상에서 더 많이 증발되어 땅이 메말랐기 때문이랍니다. 옛날 한국의 화전민(火田民)처럼 산간지대에 불을 지르고 그 자리를 갈아 농사짓다가 한 4-5년 지나 지력(地力)이 다하면 다른 곳으로 옮기는 그런 농경법이 지금도 밀림지역, 특히 남미 아마존 일대에서 성행하고 있답니다. 삼림의 남벌도 큰 문제지요. 세계 인구 60억이 나무 베어 집짓고 종이 만들고 하니 어디 남아날 게 있겠어요. 식물과 탄산개스와의 관계는 어렸을 때 학교에서 배운 그대로지요. 식물은 공기 중에서 탄산개스를 흡수하고 햇빛을 받아 영양분과 에너지를 만든다는 것, 즉 광합성(photosynthesis)의 과정을 통해서 살아간다는 것 말입니다. 탄산개스를 흡수하는 이 나무들을 마구 베어냄은 지구 온난화는 물론 생태학적으로도 큰 문제를 지니고 있습니다.

대기 중 탄산개스 양은 산업혁명(1750-1850)까지는 280ppm 이었는데, 2005년엔 381ppm이 되었고, 2100년까지 490에서 1260ppm 까지 올라갈지도 모른다고 IPCC는 경고하고 있습니다. 문제는 인류의 화석 연료 사용에 있지요. 가정, 공장, 발전소 그리고 자동차. 미국 총 에너지 생산의 24%가 석탄에서 오고, 또다른 24%는 천연개스 그리고 41%는 석유에서 온답니다. 발전소의 연료를 가리키는 말이지요. 탄산개스의 온난화로 인한 영향력은 100년 정도 지속된다네요. 당장 인류가 화석 연료 사용을 전면 금지한다 해도 그 영향이 앞으로 한 세기는 계속될 것이라니 참 큰일입니다.

탄산개스 이야기가 길어졌지만 인체와의 관계 한 두어마디 하고 넘어가야 되겠습니다.

우리 인간은 탄산개스 없이는 살 수 없습니다. 신진대사로 생기는 탄산개스를 숨쉴 때마다 내뱉지만 그 양도 알맞아야 되지요. 즉 적당한 양의 탄산개스가 몸 속에 있어야 된다는 말입니다. 임상 경험 이야기 하지요. 중년 남자 환자가 있었습니다. 백인인데 몸집이 한 300 파운드나 되는 뚱보였지요. 이 친구 툭하면 박아대는 거예요. 빈번한 차 사고를 낸다 그런 말이죠. 어찌나 많이 사고를 냈는지 나중엔 보험을 들 수 없었어요. 이상하다 싶어 검사했더니 Sleep Apnea. 이걸 우리말로 뭐라 부르나, 잠 잘 때 코를 골고 숨이 한동안씩 멈추기도 하는 그런 병이지요. 신체에 탄산개스가 많아지고 잠을 설치니 낮에 졸음이 올 밖에요. 졸면서 운전을 했으니 사고가 안 날수 없지요.

    ‘너희는 인생을 의지하지 말라. 그의 호흡은 코에 있나니 수에 칠 가치가

     어디 있느뇨?’ (이사야 2:22)

<2> 메탄개스 (CH4, Methane)

‘늪 개스’ 라고도 불리우는 이 개스는 천연개스의 주성분입니다. 늪지대나 바다 밑 앙금 속에도 있고, 앞서 말한 영구동토 속엔 막대한 양이 들어 있답니다. 농장에서 사육하는 동물, 주로 소의 배설물이 분해될 때도 발생하는데 전체 미국 메탄개스 발생율의 19%나 차지한답니다. 하여 어느 채식주의자는 우리 육식주의자들에게 “육식을 금하라”는 충고를 하고 있네요. 열흡수력이 탄산개스보다 20-30배 높으나 대기 중 메탄개스의 양이 상대적으로 적을 뿐만 아니라 그 영향력이 10-12년 밖에 안가서 지구온난화에 아주 큰 영향은 끼치지 못한답니다.

<3> 산화질소(N2O, Nitrous Oxide)

공기의 78%나 되는 질소(Nitrogen)는 화석연료가 탈 때 산소와 합해져서 산화질소가 되는데 이것이 광화학 연무(Photochemical Smog) 현상을 일으킨답니다. 때때로 L.A.나 서울의 하늘에서 볼 수 있는 현상이지요. 동물의 배설물이나 비료가 분해할 때도 발생한다는데 같은 무게의 탄산개스보다 300배 더 온난화에 기여한답니다.

<4> 티끌(Particulates), 미세먼지 (particulates)

화산이 폭발하거나 큰 산불이 날 때 생기는 이 티끌은 지면에서 반사되어 나가는 열을 흡수해 온실개스 역할을 한답니다. 아주 먼 옛날 공룡의 멸종원인이 이 티끌 때문이라네요. 소행성(astroid)이 지구를 때려 일으킨 티끌이 지구를 덮어 햇빛을 완전 차단했기 때문이랍니다.

<5> 수증기 (water vapor)

수증기가 온실화 개스이고 지구온난화를 초래한다는 설에는 많은 논란이 있답니다. 물은 열을 잘 흡수하나 많은 수증기로 생긴 구름은 오히려 열을 차단하기 때문이지요. 수증기를 온실개스로 친다면 가장 많은 양의 온실개스인데 지구 기상변화에 가장 큰 영향을 끼친답니다.

<6> 오존(O3, ozone)과 CFCs (Chlorofluorocarbons)에 얽힌 이야기

“저기 하늘에 구멍(a hole)이 난 게 아냐?”

테네슨의 책 속 오존을 다루는 장의 제목입니다. 지구온난화와 관련된 정치, 경제 이야기 드릴 때 함께 엮을까 했지만 그 논점이 다를 뿐 아니라 기념비적 인류의 업적이 있어 여기서 다루기로 했습니다.

1840년 독일 화학자 F. 쉔바인(F. Schönbein)이 실험 도중 이상한 냄새가 나는 기체를 발견했답니다. 하여 희랍어의 “냄새”라는 뜻을 지닌 오존이라고 이름붙였답니다. . 이어 1913년 대기 중에 오존이 많다는 것이 발견되었고, 1974년 드디어 높은 하늘에 오존층(ozone layer)이 있다는 것이 발표되었습니다.

오존은 대기 중 산소가 태양으로부터 오는 자외선과 몇 차례 화학반응을 일으켜 만들어진 기체지요. 오존이 온난화 현상과 관련이 있다는 설에는 많은 논란이 있는 모양이지만 IPCC는 탄산개스와 메탄개스 다음으로 중요한 온난화개스라고 주장하고 있네요.

대기(atmosphere)는 네 개의 층으로 구분되어 있지요. 해발 31마일(50km) 거리에 있는 층을 성층권(stratosphere)라고 하는데 거기 오존층이 있답니다. 지난번 <놀라운 우주선 지구 이야기> 때 천개(canopy)에 대해 조금 이야기한 것 기억나세요? 오존층도 그 중 하나지요. 오묘한 창조의 신비! 외계로부터 지쳐 들어오는 저 무시무시한 자외선으로부터 지구를 보호하는 것입니다. 즉 방패역할을 하는 것이지요. 만약 오존층이 없다면, 화성처럼, 생물이 전혀 존재할 수 없답니다. 하여 칼 세이건(Carl Sagan)은 “화성의 표면은 극도의 무균상태”라고 표현하고 있습니다. 만약 이 층에 이상이 생긴다면, 지상의 생물체에게 큰 변이 일어나게 되는데 인체의 면역계통(immune system)이 파괴되어 각종 전염병과 피부암과 백내장에 걸리게 된답니다. 수목도 타격을 받게 되고 양서류와 물고기가 죽게 된다네요.

CFCs(cholrofluorocarbons)

1928년 오하이오 과학자 T. ale글리(T. Midgley)가 발견한 화학물질이지요. 사람들은 ‘기적의 물질’이라고 열광했답니다. 더 이상 얼음장수를 기다릴 필요가 없어졌으니 얼마나 좋아했겠어요. 이 물질로 냉장고가 태어난 것입니다. 이 외에도 에어컨이며 Aerosol spray에도 사용되었지요. 얼마나 안정적인지 그 전자들인 염소(chlorine), 불소(fluorine), 탄소(carbon)는 지금도 분리시킬 수 없다네요. 하여 1970년까지 무해물질이라고 믿어왔답니다. 그 후 캘리포니아 대학의 두 과학자, F.S.로랜드(F.S.Rowland)와 M.말리나(M.Molina)가 CFCs의 행적을 추적하기 시작했다네요. 그들은 이 물질이 대기 중에 축적된 것과 오존층을 파괴하고 있다는 것을 발견, 1974년 6월호 ‘자연’(Nature) 지에 발표하게 됩니다.

1985년 영국 연구진이 남극 하늘 위의 오존층에 구멍이 생긴 것을 발견했고, 1986년 NASA는 수잔 솔로몬(Susan Solomon) 및 16명의 과학자들을 남극으로 파견시켰는데 그들도 CFCs가 오존층에 낸 구멍을 발견했고 NASA는 인공위성을 통해 찍은 사진을 전 세계에 방영했답니다. 그 후 북미주와 유럽 하늘의 오존층에도 구멍이 생겼다는 발표가 있었고. 경악할 일이 벌어졌지요? 1987년 놀란 선진국 25개국이 캐나다 몬트리올에 모여 숙의했고 합의했는데 또 다시 모이고 해서 현재는 168개국이 참가하고 있답니다. CFCs의 전면금지! 이를 일컬어 <몬트리올 의정서>(Montreal Protocol) 라고 부릅니다.

오존층에 회복의 징조가 보이고 있으나 금세기 중엽이 되어야 치유가 가능할 것이라네요. 이 두 과학자, 로랜드와 말리나는 그 업적을 인정받아 노벨상을 받았답니다.

오존에 관한 이야기 조금 더 해야 되겠습니다. “오존 주의보”란 말 들어보셨나요? 요즘은 어떤지 모르나 1990년대 서울에 계셨던 분들에겐 퍽 익숙한 일기예보였을 겁니다. 성층권의 오존이 얌전히 거기 있지 않고 무슨 이유인지 지상으로 내려오기도 한답니다. 그러나 주된 문제는 자동차 배기로 발생하는 질소산화물과 탄화수소가 햇빛과 반응해 생기는 오존이라네요. 이 오존은 인체에 해가 된다니... (다음호에 계속)   이은모

- 2006년 12월 17일 -