지구온난화에 대한 오해와 진실

UN Photo/Martine Perre

2012년 6월 20일부터 22일 까지 브라질 리오에서 세계지도자들과 민간단체 관계자들이 모여 전세계 국가들이 함께 지속성장할 수 있는 주제를 가지고 "Rio+20"이라는 UN주재 회의가 열릴 예정이다.  지구의 인구가 70억이 넘은 상황에서 에너지와 수자원 부족은 심각한 문제가 되고 있다. 특히 이번 회의에서 지구온난화의 가속을 막는 획기적인 방안이 논의되어야 한다는 의견이 강력하게 제시되고 있다. 

이미 지구는 지구온난화가 치명적인 상태로 접어드는 전환점에 들어섰다는 의견도  제기되고 있다. BBC 특집기사 "Earth: Have we reached an environmental tipping point?(지구가 이미 환경적으로 전환점에 들어섰는가?)" 참조

 http://www.bbc.com/future/story/20120615-global-tipping-point

 

2007년 미국 전부통령인 앨 고어와 “유엔 정부간 기후변화 회의(IPCC)”가 인류가 배출하는 온실가스로 인하여 지구온난화가 진행되고 있다는 사실을 경고한 공로로 공동으로 노벨 평화상을 수상하였다.

 

그러나 아직도 일부에서는 인류가 배출하는 온실가스에 의하여 지구온난화가 일어나고 있다는 사실을 믿지 아니하려 한다. 미국에서는 에너지를 많이 사용하는 산업계가 이러한 회의론을 적극적으로 제기하고 있다. 인류가 배출하는 온실가스의 영향은 제한적이고 오히려 자연적인 기후 변화에 의하여 꺼꾸로 대기상의 온실가스 농도가 늘어난다고 주장한다.  미국에서 여론조사를 하여 보면 40%가 넘는 사람들이 이러한 회의론에 동조하고 있다.

 

2012년 5월 영국학자가 초식공룡이 소화기관으로부터 배출하는 메탄가스가 중생대에 지구 기온을 올린 역할을 하였을 가능성이 있다는 내용의 연구결과를 발표한 것이 우리나라에도 기사화되어 소개된 적이 있다. 그러나 일부 독자들의 반응은 “공룡 방귀 뀌는 허황한 소리”라는 것이었다. 결국 우리나라에서도 막연히 온실가스에 의한 지구온난화 이론을 받아들이면서도 그 정확한 실체에 대해서는 오해가 많은 것이다.

 

지구온난화 현상에 대해 일반인들이 아직도 확실하게 이해하지 못하고 있는 몇 가지 질문을 던져보고 그에 대한  답을 간단히 제시하여 본다.

 

 

 

1.      태양이 지구에 전달하는 열은 일정한가?

 

출처 위키미디어 공용

 

그 답은 “아니다”이다. 태양이 약 46억년 전 생겨난 후 점차 더 많은 열을 발생하고 있다.  지금까지 약 10억년마다 7% 정도 태양이 지구에 전달하는 열이 더 증가하여 왔다. 약 20억년 후에는 태양이 지구에 전달하는 열이 너무 많아져 그 열을 차단하는 기술이 개발되지 아니할 경우 지구 평균 기온이 높아져서 더 이상 인간과 같은 고등생물이 살기 어렵게 될 것이다.

 

그리고 10-100년 정도 중단기의 간격으로 태양 표면의 흑점이나 태양폭풍이 많아지면 태양이 더 많은 열을 발산하고 그렇지 아니하고 흑점이 없고 태양폭풍이 줄어들면 일부 줄어든다.

 

지구가 태양을 공전하는 궤도와 기울기가 약 40만년 주기로 변화하여 지구가 태양열을 더 많이 받기도 하고 적게 받기도 한다는 “밀란코비츠”라는 체코의 과학자가 주장한 이론도 있다.  

결론적으로 태양이 지구에 전달하는 열은 일정치 아니하고 계속 변화하고 있는 것이다. 특히 중장기적으로는 더 증가하는 것을 유의하여야 한다.

 

2.     온실가스란 무엇이며 그 영향은 어떠한가?

 

지구가 만약 대기가 없을 경우 지구는 태양으로부터 받은 대부분의 열을 복사열의 형태로 다시 우주로 발산할 것이다. 이산화탄소와 메탄가스 등의 온실가스는  태양으로부터 지구에 전달된 열을 지구 내에 지키는 역할을 한다.  지구와 달은 태양으로부터 거의 비슷한 거리에 있어  표면적당 비슷한 열을 받게 된다. 그러나 달은 중력이 약하여 거의 진공에 가까운 상태로 대기가 없다.  달은 온실가스가 없이 지구보다 훨씬 추워서 적도지역의 평균기온도 약 섭씨 영하 50도이다.  

 

이러한 현상은 태양에 가장 가까운 행성인 수성과 그 다음으로 가까운 금성의 표면 기온을 비교하여 보아도 알 수 있다. 수성은 달과 마찬가지로 중력이 작아 대기가 거의 없다.  적도 지역의 평균기온은 약 섭씨 70도 정도이나, 태양열이 비치지 아니하는 분화구에는 얼음이 발견되었다.

 

금성은 수성보다는 태양에서 멀어 수성과 비교하여 표면 면적당 약 반 정도의 열을 태양으로부터 전달 받는다. 그러나 이산화탄소를 주성분으로 한 지구보다 93배나 더 짙은 대기를 가지고 있다. 그 결과 태양에서 전달된 열이 그대도 남아 있는 극심한 온실효과로 인하여 금성 표면의 평균기온은 무려 섭씨 460도의 극심한 한증막인 것이다.

 

3.      지구가 태양과 함께 약 46억년 전 생긴 후 그 기온은 비교적 일정하였는가?

 

그 답도 “아니다”이다. 약 40억년 전 지구가 태어나서 얼마 안되었을 때 태양은 현재보다 약 30%정도 적은 열을 전달하였다. 그럼 그 당시 지구가 추웠을까?  그렇지 아니하다. 그 당시 지구의 대기에는 이산화탄소와 메탄 등 온실가스 농도가 현재보다도 훨씬 높아 그로 인한 온실가스 효과로 지금보다 훨씬 따스하였다고 본다.  다만 그 당시 대기에는 산소가 거의 없어 산소호흡을 하는 고등 생명체가 존재할 수 없었다.

 

그런데 약 35억년 전에 광합성을 하는 생물이 지구에 생겨나서 대기에 산소를 배출하기 시작하였다. 약 25억년 전에 남조류가 지구에 번성하여 왕성하게 광합성을 하면서 지구 대기의 이산화탄소 농도 및 메탄 가스가 급격히 줄고 따라서 온실가스 효과도 같이 감소하여 지구는 “눈덩이 지구(Snowball Earth)”라고 부르는 적도까지 빙하가 덮이는 심각한 빙하기를 처음 맞이 하였다고 본다. 그 이후에도 이러한 심각한 빙하기가 5, 6번 정도 존재하였다는 것이 지질학자들의 연구 결과에 의한 결론이다.  오래된 지층에 빙하에 침식된 지형을 적도 가까이 있었던 곳에서도 발견할 수 있기 때문이다.

 

반면 지구 극지방에도 빙하가 전혀 존재하지 아니하던 따스한 시절이 지구 역사상 더 많았다.  예를 들어 공룡이 활보하던 약 2억년서부터 6천5백만년 전 사이 지구는 극지방까지 따스하였다.  공룡의 방귀에서 나온 메탄가스가 지구의 평균기온을 높일 수 있다는 연구결과는 아직 단정하기는 어렵지만 맞을 가능성이 더 높다고 필자는 생각한다.

 

현재 지구는 남극, 북극 그리고 적도지역에도 안데스 산맥 높은 곳과 킬리만자로와 같은 고산 지대에 빙하가 존재한다. 다만 지구온난화 현상으로 적도 고산지역의 빙하는 약 20년 이내에 다 사라질 것이라는 예측이 있다. 즉 현재가 지구 역사로 보면 평균기온보다 낮은  빙하기에 해당한다. 다만 약 13,000년 전부터 지구의 기온이 약간 올라가서 빙하기가 조금 완화된 “간빙기”라고 부른다.

 

이제 이 글을 읽는 똑똑한 일부 독자들은 다음과 같은 질문을 할지도 모른다. 지구 역사상 기온은 계속 변화하여 왔고 아직도 극지방에 빙하가 남아 있어 지구 평균기온보다는 아직도 추운 상태인데 가사 인류가 배출하는 이산화탄소나 메탄가스에 의하여 지구가 좀 더워진다고 하여 크게 문제를 삼을 일은 아닐 수도 있는 것 아닌가?

 

문제는 이러한 인간이 배출하는 온실가스가 급격하게 늘면서 지구온난화가 너무 빠르게 일어나고 있다는 점이다. 증기기관의 발명으로 인한 화석연료를 본격적으로 사용하는 산업화가 진행되기 이전인 1750년에 대기의 이산화탄소 가스 농도는 280ppm, 메탄가스 농도는 700ppb 였으나 IPCC가 2007년 발표한 자료에 의하면 각 396ppm. 1745ppb로 급격히 증가하였다.

 

 1850년 이후 현재까지 지구 평균기온은 약 2도 가까이 올랐다고 본다.  그런데 향후가 더 문제이다. "국제 에너지 사무국(IEA, International Energy Agency)"이 2012년 4월 25일 "청정에너지 보급에 대한 평가" 라는 연례 보고서를 공개하였다. 이 보고서에서 이산화탄소 배출을 줄이는 청정에너지 보급이 충분히 빨리 진행되고 있지 아니하다는 점을 심각하게 지적하였다.

 

현재 진행되고 있는 에너지 소비와 이산화탄소 배출 경향이 그대로 지속될 경우 2050년까지 현재에 비하여 두 배로 증가할 가능성이 높다고 본다. 그 경우 지구 평균 기온이 섭씨 6도 이상 상승할 것이라고 한다. 이러한 급격한 기온 상승은 전세계에 상상하기 어려운 기상 이변을 낳게 될 것이다.  태풍이나 토네이도의 피해가 기하급수적으로 늘어나게 된다.

 

해수면이 올라가면서 저지대 국가들이 침수되고, 여름 냉방 수요 중가에 따르는 에너지난 등이 예상된다. 수온이 변하면서 어족도 달라질 것이다. 이미 한반도 연안에서는 차가운 물에 사는 대구, 명태 등의 어족을 보기 어렵게 되었다.

 

가장 중요한 것은 전통적인 농업지역의 기후의 변화로 극심한 가뭄이 닥치면서 재앙에 가까운 식량난이 닥칠 수 있다는 점이다. 이미 지구 전체의 인구가 70억이 넘었다. 그 수는 점점 더 늘어 멀지 않아 100억에 이를 수도 있다.  기후의 변화와 극심한 가뭄으로 발생하는 식량난은 국제적인 분쟁이나 최악의 경우 식량을 확보하기 위한 세계전쟁으로 이를 수도 있다. 그럼에도 각국의 이해관계로 인하여 급격한 지구온난화의 진행으로 발생하는 에너지, 식량난을 원만하게 해결하는 것은 쉬운 일이 아니다.

 

그러면 우리는 이러한 지구온난화를 막기 위하여 무엇을 할 것인가?   인류가 배출하는 이산화탄소, 메탄가스 등의 온실가스의 배출을 줄여야 한다. 그러나 개발도상국의 경제발전의 진행으로 온실가스 배출의 감축은 쉽지 아니하다.

 

2011년 12월 11일 종료된 남아프리카 더반에서 195개 국가 및 지역 대표가 참여하여 열린 “유엔 기후 변화 회의”에서 선진국과 개발도상국 양자를 법적으로 제약하는 기후 협약을 준비하여 그 구체적 규정을 2015년까지 합의하여 2020년부터는 효력을 발휘한다는 것에 합의하였다.

 

그러나  "더반 기후 합의"에 대해 엇갈린 반응이 나오고 있다. 그 동안 법적 구속력이 있는 조약에 참여하지 아니하였던 미국이나 중국,인도 등의 개발도상국 들을 참여하게 한 면에 대해 긍정적인 평가가 있으나  새로 준비하는 기후조약이 2020년이나 되어서야 발효되는 것은 너무 늦다는 의견도 많다. 한마디로 “절반의 성공”이라는 평가가 많다.

 

최근 온실가스에서 가장 비중이 높은 이산화탄소 배출량을 줄이는 “청정에너지”산업이 커지고 있다. 그런데 청정에너지 산업의 발전으로 이산화탄소 등의 온실가스 배출을 줄일 수 있을 것인가? 청정에너지 산업으로 흔히 수력발전, 풍력발전, 태양광발전, 지열, 조력, 바이오에너지, 절전기술 그리고 "탄소포착및 저장기술(Carbon capture & storage)" 등이 거론된다. 현재 진행으로는 어느 하나의 기술로 온실가스 배출 문제를 해결하기 어려운 실정이다. 여러가지 기술이 적용되어 합산 효과를 얻어야  한다고 "국제 에너지 사무국(IEA)"이 2012년 4월 25일 발표한 "청정에너지 보급에 대한 평가" 라는 연례 보고서에서 지적한다.

대한민국은 이산화탄소 배출을 줄이기 위하여 원자력 발전에  의존하는 것이 과다하다. 원자력이 싸고 안전한 기술이라는 환상이 2011년  일본 대지진 후 일어난 후쿠시마 원전사고에서 깨져 버렸다. 막상 사고가 일어날 경우 그 피해가 엄청나다는 점과 향후 핵발전소 철거 비용을 고려하면 원자력 발전이 무조건 싸다고 주장하기 어렵다. 

대한민국의 전력 사정을 고려하면 현재 가동중인 원자력 시설을 당장 중단하자는 논의는 현실성이 없다. 그러나 그 안전성을 확보하기 위하여 대대적인 점검을 하면서 다른 청정에너지 기술을 개발하는 데 더 큰 노력을 하여야 할 것이다. 특히 바이오에너지, 절전기술 그리고 "탄소포착및 저장기술(Carbon capture & storage)" 부분이 대한민국의 이산화탄소 배출량을 줄이는데 큰 기여를 할 수 있다는 점을 고려하여 관심을 가지고 획기적인 육성방안을 강구하여야 할 것이다.