눈앞에 다가온 기후위기, 최대한 빨리 화석연료에서 신재생에너지로 전환해야만 한다

김영기 단장l승인2020.09.16l수정2020.09.18 14:15

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지구온난화란 19세기 말부터 지구의 평균기온이 상승하는 현상. ‘이산화탄소, 프레온(CFC), 메탄 등의 온실가스로 인해 생기는 지구 기온 상승 현상’이라고 하는 것이 옳지만, 대개 간단히 표준화된 ‘지구온난화’라고 지칭하고 있다.

온실가스

온실가스란 대기를 구성하는 여러 가지 기체들 가운데 온실효과를 일으키는 기체다.

수증기(H2O), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 프레온(CFC), 오존(O3)등이 있다.

이 중 이산화탄소, 메탄, 이산화질소, 수소플루오린화탄소(HFCs), 과플루오린화탄소(PFCs), 육플루오린화황(SF6)이 UNFCCC(기후변화협약)에 따른 제3차 당사국총회(COP)에서 6대 온실가스로 지정되어 관리되고 있다.

이들이 지구온난화에 미치는 영향은 IPCC가 제시한 지구온난화 지수(GWP)를 통해 알 수 있다. 이산화탄소를 1로 보았을 때, 메탄은 21, 아산화질소는 310, 수소불화탄소 140~11700, 과불화탄소 6500~11700, 육불화황 23000 정도다.

온실효과

지구는 태양에너지를 받은 만큼 다시 에너지를 내놓아 균형 상태를 이룬다. 이를 복사 평형이라고 한다.

지구에 도달한 태양에너지 가운데 반사돼 우주로 튕겨 나가는 30%를 제외하면 70% 정도가 지구에 흡수되는데, 그중 50%가 육지나 바다에 흡수되고 20%가 대기에 흡수된다.

지구는 이렇게 흡수된 에너지를 파장이 긴 빛(적외선)으로 방출한다.

이때 지구에서 내놓는 에너지의 일부는 대기 속에 있는 수증기, 이산화탄소 등의 온실가스에 흡수되고, 온실가스는 이를 다시 방출해 지구가 더 따뜻해진다.
지구 대기가 외부로 나가는 에너지를 붙잡아 온도가 상승하는 것이다.

이것이 바로 온실 효과다.

온실 효과 덕분에 지구 표면의 평균 온도는 –19℃가 아니라 14℃로 유지될 수 있는 것이다.

화석연료 사용에 의한 인재(人災)

유엔 산하 ‘기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 실무그룹의 5차보고서에 따르면, 대기 중 온실가스(이산화탄소) 농도는 산업 혁명 이전의 280ppm(ppm은 100만분의 1을 뜻하는 단위, 수질 오염도나 대기 오염도를 나타낸다)에서 2011년 기준 391ppm으로 40% 증가했다.

온실가스 배출량은 1970~2000년에 연평균 1.3%가 증가했는데, 2000~2010년에는 연평균 2.2%로 증가율이 높아졌다. 특히 이산화탄소가 온실가스 배출량 중가의 78%를 차지했다.

지구 온난화를 일으키는 온실가스 농도가 급증하는 원인은 인간 활동에 의한 것이다.

화석 연료의 사용에 따라 온실가스가 과다하게 배출되는 것이 가장 큰 원인이다.
예를 들어 이산화탄소는 화력발전소, 제철공장, 시멘트공장 등에서뿐만 아니라 건물 냉난방 시설, 자동차, 비행기 등에서도 화석 연료가 많이 쓰이기 때문에 다량으로 발생한다.

브라질에서 소를 키우는 목장을 만들기 위해 아마존의 열대림을 불에 태워 제거하는 것처럼 산림을 방화하는 과정에서도 이산화탄소가 나온다. 더구나 산림의 무분별한 벌목도 기후 변화의 큰 원인이다. '지구의허파'라고 불리는 아마존 산림의 무차별적 벌목 등으로 전 세계 산림이 크게 줄어들고 있다. 이렇게 산림이 감소하면 이산화탄소를 산소로 바꾸는 자연의 기능도 함께 떨어지기 때문에 대기 중의 이산화탄소의 양은 더 늘어나게 된다.

온실효과 이론의 지지자들은 지구온난화에 대한 방안으로서 이산화탄소 배출량을 줄여야 한다고 주장한다.

온난화 원인

이산화탄소는 열을 붙들어두는 능력이 있어 대기의 온도를 상승시킨다.

농도가 증가하면 할수록 대기 중의 이산화탄소 양이 많아져 더 많은 열을 붙들어 두게 되는 것이다. 대기의 온도가 상승하면 그만큼 해당 온도에서 더 많은 수증기를 함유할 수 있게 되며, 이 수증기 또한 열을 붙들어 두게 되는 것이다.

이산화탄소가 지구온난화의 주범이라고 하는 이유는 다음 두 가지로 보고 있다.

첫 번째는 이산화탄소는 열을 붙들어 두어 온실효과를 유발하는 어떤 기체보다도 대기 중에 많이 있다는 점이다.

두 번째는 대기 중의 이산화탄소 농도가 높아져 더워진 대기는 수증기를 더 많이 함유할 수 있다는 점이다.

 

이산화탄소 기록

산업혁명은 18세기 중반 유럽에서 시작되었는데, 이 시점에서 1950년대까지는 매년 0.1~0.5ppm(ppm은 100만분의 1을 뜻하는 단위, 수질 오염도나 대기 오염도를 나타낸다)씩 증가하는 수준이었다.

그러나 제2차 세계대전이 끝난 이후 전 세계 범위에서 산업화가 급속도로 진행되었고, 매년 1~2ppm 증가 수준으로 급변하였다. 때문에 가파른 온도 상승과 이산화탄소 증가의 기점을 산업혁명이 아닌 20세기 중반으로 잡고 있다.

아래는 Mauna Loa 관측소에서 측정한 이산화탄소의 농도 변화다.

아래는 2012년 1월부터 나타낸 최근 전체 농도 변화다. Mauna Loa 관측소보다 살짝 낮게 나타나 있다.

대기 중의 이산화탄소 농도는 산업혁명 이전의 280ppm에서 2015년에 연평균 399ppm으로 43% 증가하였다.

학교에서 대기 중 이산화탄소의 농도는 0.03%(300ppm)라고 이야기를 많이 하지만, 이 값은 1950년 무렵의 농도. 지금은 이 숫자가 바뀌어야 할 정도로 가파르게 농도가 올라갔다. 참고로 빨간 선이 실제 이산화탄소 농도의 변화다. 1년 주기로 오르락내리락하는 것은 광합성을 하는 식물의 분포 때문이다. 주로 북반구에 육지가 몰려 있기 때문에 북반구 기준으로 여름철에 탄소 흡수가 활발해지고, 겨울에 둔해진다. 때문에 매년 4~5월에 극대, 매년 8~9월에 극소를 찍는다. 검은 선이 이런 주기적 변동을 고려하여 보정한 값이다. 이 검은색 그래프로 볼 때, 2015년 11월 마침내 심리적 저지선인 400ppm 선이 뚫렸다.
 

2020년 7월 26일 기준 전지구 이산화탄소 농도 평균 예측치는 412.93ppm이다.

화석연료를 소모하는 것 외에 이산화탄소가 증가하는 또 다른 요인이 있다.

첫째로 토지이용. 인간의 활동 영역이 넓어지면서 산림 등 녹지가 좁아지고 있다. 삼림의 감소에 초점을 두자면 삼림은 광합성으로써 이산화탄소의 양을 줄이는 역할을 한다. 이때 삼림의 규모가 작아지면 이들이 흡수하는 이산화탄소의 양은 줄어들기 때문에, 결국 전체적으로 볼 때 이산화탄소의 양은 증가한다.

둘째로 시멘트 생산. 시멘트가 만들어지면서 부산물로 이산화탄소가 나온다. 이는 화석 연료 소모와는 달리 연소 과정이 아닌 일반적인 탄소의 산화 과정이기에, 보통 화석연료 요소와 따로 분리하여 이야기한다.

지구온난화로 인한 문제점

해수면 상승: 수온상승에 따른 해수의 열팽창, 그린란드와 남극빙상의 융해.

농업에 미치는 영향: 농업의 기후지대가 변하기 시작한다. 온도가 3~4도 상승하면 현재의 온대성 식생 외에 아열대성 식생이 증가하는 등 생태계의 혼란이 발생한다. 농업생태계 전반이 현재와는 판이해지는 것이다. 그리고 산림분포지역이 광범위하게 소멸되고, 산림의 평형이 깨진다.

육상, 수상 생태계에 영향: 전체적으로 기후대가 변하여 식량변화가 일어난다. 어류의 이동경로 변화, 해양생태계 변화, 산소량 감소, 물고기의 질병 증가로 인해 수산업에 타격을 주게 된다.

인류 공동의 노력과 신 기후 체제

지구온난화를 막기 위해서는 인류가 공동으로 노력해야 한다.
이 노력의 시작이 유엔기후변화협약이다. 세계 각국이 모여 온실가스 감축방안을 두고 머리를 맞대면서, 어느 정도 구속력을 가진 교토의정서가 채택됐고, 교토의정서 이후 파리협약이 체결되면서 신(新)기후 체제가 마련됐다.

파리기후변화협약은 2015년 12월 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약(UNFCCC) 당사국총회(COP21)에서 채택된 것으로, 2020년 만료 예정인 교토의정서를 대체해 2020년 이후의 기후변화 대응을 담은 국제협약이다.
2016년 11월 발효된 협약은 장기목표로는 산업화 이전 대비 지구 평균기온 상승을 ‘2℃보다 상당히 낮은 수준으로 유지’키로 하고, ‘1.5℃ 이하로 제한하기 위한 노력을 추구’하기로 했다.
또 국가별 온실가스 감축량은 각국이 제출한 자발적 감축목표(INDC)를 그대로 인정하되 2020년부터 5년마다 상향된 목표를 제출하도록 했다. 이와 함께 정기적인 이행 상황 및 달성 경과 보고를 의무화하고, 이를 점검하기 위한 국제사회의 종합적 이행 점검 시스템을 도입해 2023 년에 최초로 실시한다는 원칙에 합의했다 . 특히 파리협약은 선진국에만 감축 의무를 부과했던 교토의정서와 달리 195개 당사국 모두가 지켜야 하는 첫 합의이면서, 교토의정서를 대체하는 신(新)기후변화 체제를 마련했다는 데서 그 의의가 있다. 다만 각국의 기여방안 제출은 의무로 하되, 이행은 각국이 국내적으로 노력키로 합의함에 따라 국제법적 구속력은 결국 부여하지 못했다.

2018년 10월, 인천 송도에서 ‘기후변화에 대한 정부 간 패널(IPCC)’ 총회가 열렸다.
여기서 지구온난화의 심각성에 대한 논의가 진행됐다. 회의에 참석한 과학자들은 지구 평균기온이 산업혁명기인 1880년 이후 섭씨 1도 정도가 올랐고, 이후에는 10년마다 0.2도씩 올라 2040년에는 파리기후변화협약 억제선인 1.5도를 넘어설 것이라고 관측했다.
이 자리에서 과학자들은 2100년까지 지구 온도 상승 폭이 1.5도를 넘지 않아야 하며, 2도가 넘을 경우 지구상 생물체의 70%가 죽을 것이라고 경고했다. 이를 담은 보고서는 ‘1.5도 특별 보고서’라 불리고 있다.

이 모든 협약의 기본에는 지구 온도 상승은 이산화탄소가 원인이라는 점에 공감하고 있으며 탄소배출권 거래 등을 통해 배출량을 줄이고자 노력하고 있다.

또한 많은 나라의 정부 차원에서 "인간에 의한 지구온난화를 인정한다는 전제 하에서 정책을 수립하는 것이 합리적"이라고 인정하고 있다.

 

신재생 에너지(태양광, 풍력, 지열 에너지 등)로 전환만이 해결책이다.

 

사실상 지구 온난화를 멈추기 위한 장기적 해결책은 그 어디에도 없다.

인간으로 인한 지구온난화의 제일 확실한 해결책은 인류가 지구상에서 사라지는 것이다.

실제로 칭기즈 칸의 대량학살로 전세계 인구의 4분의 1이 몰살당하자 지구 온난화가 200년 늦춰졌다는 연구 결과가 있기에 진짜 인간이 사라진다면 어떻게든 지구 온난화는 멈출 수 있을 것이다.

다만 인류가 지구 온난화를 걱정하는 건 다름 아닌 인류 자신들의 생존이 걸려있다는 이유라서 완전한 본말전도이므로, '지구 온난화를 멈추기는커녕, 그 속도를 늦추기에도 이미 늦었다.'라는 비관적인 주장까지 나오고 있는 실정이다.

현실적으로 가능한 차선책이자 실질적인 예방법은 화석연료 사용을 최대한 억제하는 것이다.

사실 조선시대만 해도 화석 연료 이전에는 나무를 땔감 및 자원으로 많이 썼다.
그런데 나무를 벌채해서 태우는 행위 역시 결국 이산화탄소 배출을 촉진시킬 뿐더러, 이는 화석연료의 단점+숲까지 파괴하는 악수다.

또한 에너지를 투입해서 단위면적당 농업 효율을 높이지 않고도 같은 양의 식량을 확보하려면 농지 면적을 넓혀야 하는데 대개 농지는 삼림을 파괴하여 개간한다.

에너지를 얻는 방법으로 최대한 빨리 화석연료에서 신재생에너지(태양광, 풍력, 지열 에너지 등)로 전환해야만 한다. 물론 태양광을 이용한 발전은 입지조건이 엄격해서 가능한 지역이 제한되고, 풍력의 경우에도 화력발전소보다 넓은 공간을 필요로 한다. 그리고 2010년 이후 태양광의 에너지 생산단가는 84%, 해상풍력 50% 이상, 육상풍력 49% 하락했다. 현재 화석연료는 이제는 태양광, 풍력 에너지 등 지속가능한 신재생에너지와 비교하여 크게 저렴하지 않게 된 것이며, 이에 따라 빠른 속도로 신재생에너지가 화석 연료를 대체하고 있다.

한편, 탄소 배출만을 고려한다면 21세기 기준으론 원자력도 유력한 대안이지만 원자력은 방사능 폐기물이라는 또 다른 환경오염 문제가 남아있다.

따라서 "지구온난화를 막기 위해 반드시 탄소를 감축해야 한다"고 대중에게 확고히 동기 부여를 하지 않는 이상 지구온난화를 이유로 이산화탄소 배출을 규제하기가 상당히 어렵다.

지구온난화는 산업혁명 이후 인류가 뿜어낸 온실가스로 인해 발생한 것으로, 지구온난화가 심해지면서 불볕더위, 가뭄, 홍수 등 기상 재난이 빈발하며 해수면 상승, 기후변화, 농작물 및 생물종 변화, 기후 난민 발생, 질병 증가 등이 나타나고 있다.

인간 활동이 요인이라 해도 인간의 행위를 제재하는 것은 한계가 있으며, 기후변화 진행을 될 수 있는 한 늦추는 것이 그나마 할 수 있는 일이다.

전 세계 국가들이 온실가스를 감축하는 데 힘을 모으지 않는다면 지구와 인류는 암울한 미래를 맞이할 수도 있다.


김영기 단장  krss4379@naver.com
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