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작성자 관리자
작성일 2008-12-25 (목) 12:04
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지구의 온난화(溫暖化)와 그 실태ㅡ①

Ⅰ지구 온난화와 그 실태

1. 지구의 온난화(Global Warming)

생활의 고도화에 따른 증대하는 인간의 산업활동은 여러 가지 영향을 지구전체에 주고 있다. 지구온난화 문제도 그 일환으로 많은 사회적 관심을 모으고 있다. 태양으로부터 지구로의 일사에너지는 대부분 가시광선이지만 대기를 통하여 지표면에 달하여 그 곳을 가열한다. 가열된 지구표면으로부터 방사되는 에너지는 파장이 10㎛정도의 전자파인 원적외선이며 그것은 대기 중의 수증기와 이산화탄소에의해 강한 흡수를 받는다. 이 때문에 지구표면으로부터 적외선으로 방출된 에너지는 직접 우주공간에 유출되지 않는다. 적외선을 흡수하는 수증기와 이산화탄소는 동시에 그 온도에 상응한 강도의 열방사를 행한다.
말하자면 대기는 일사에 용이하게 통과시키나 지구표면으로부터의 열방사의 유출을 막는다. 이로 인하여 일사에 의해 지구표면에게 방사된 에너지는 지구표면 근처에 모이고 대기 상층보다 고온으로 된다. 또 이 지구표면온도는 같은 일사를 받고도 대기층이 없었던 경우의 온도보다도 높아지게 된다. 대기층(즉 그 속에 있는 수증기와 이산화탄소)에 의한 이 효과를 온실효과라고 부른다. 
그런데 지표로부터 방사되는 적외선을 흡수하는 기체는 수증기만은 아니다. 탄산가스, 메탄, 오존, 이산화질소, 프론도 있다. 이러한 기체는 수증기가 흡수하지 않는 파장에 적외선의 흡수대를 가지고 있다. 그러므로 이러한 기체가 증가하면 당연히 우주로 빠져 나갈 열이 대기에 유보되어 온도가 상승한다. 이러한 현상이 지구 온난화와 직접 관계되는 온실효과이다.

 

 

현재의 기후는 제 4기 빙하시대의 최종빙기후의 비교적 온난한 간빙기의 기후와 같다. 이 간빙기 중에서 가장 온난한 기후시대는 약 6천년 전에 나타난 최적기후시대이다. 이 때의 중위도 지방의 기온은 현재보다 약 2∼3℃ 높았다고 추정되고 있다. 지금 사회적으로 관심을 모으고 있는 지구온난화는 따지고 보면 이 2∼3℃의 온도상승이 문제가 되고 있다. 이 정도의 온난화는 일찍이 인류가 경험한 적이 있는데, 왜 온난화가 세계의 정치문제로까지 발전했을까.
그것은 21세기에 일어날 것으로 예상되는 온난화가 자연적 요인보다 인위적 요인, 즉 선진국을 중심으로 한 온실효과 기체의 방출과 개발 도상국을 중심으로 한 삼림파괴로 인하여 온난화가 급속도로 진행될 것이 예상되기 때문이다. 자연적 요인에 의한 온난화가 급속도로 진행될 것이 예상되기 때문이다. 많은 과학자들은 2020년까지 과거 1,000년 동안에 비해 훨씬 더 따뜻해지리라고 예측한다. 실제로 일부 과학자들에 의하면, 최근 100년 사이에 지구 평균 기온이 약 0.5℃ 상승하였다고 주장하며, 그 결과 해수면은 30~40 cm나 상승하였다고 말한다. 만약 지구 온난화 현상이 계속 될 경우, 해수면은 상승 속도가 가속되고, 기후대가 극지방으로 이동하는 등의 결과로 나타나는 기상 재해는 현재 발달한 과학 기술로도 예측하기 힘든 상태이다. 사실 우리 스스로가 지구의 온난화를 인식하기란 그리 쉬운 일이 아니다. 일 년 여에 걸친 토론 끝에 기상학자들은 지구의 평균 기온을 결정하는데 합의를 보았는데, 100년 동안 지구의 평균 기온은 계속 상승하여 왔다. 그렇다면 이 기온 상승이 기후 변화에 따른 자연 현상인지 아니면 화석 연료 사용 등으로 인한 인위적 현상인지 명확하지 않다. 그러나 온실 효과는 대기 중에 있는 이산화탄소의 양과 관계가 있는 것은 분명하다.

 

 

자연적 요인에 의한 온난화는 천천히 진행하여 생태계에 혼란을 가져오지 않지만, 인위적 요인으로 인한 온난화는 급격히 진행될 것으로 예상되기 때문에 생태계가 파괴되고 해면상승이 빨라질 우려가 짙다. 그러므로 인류는 인류에 대하여 좋지 못한 변화를 스스로의 행동에 의하여 만들어 내려고 하고 있는 셈이다. 지구의 온난화라고 하지만 그 내용은 대단히 광범위하고 복잡하므로 몇 가지로 나누어 보기로 하자.

첫째, 인간활동으로 인한 미량화학성분이 대기 중으로 방출되는 방출량의 증가와 지구 대기 중에 있는 대기량  
 성분의 농도 증가.

둘째, 대기미량성분의 증가에 의한 적외선 흡수량의 증가와 이로 인한 지구평균온도의 상승 또는 이로 인하여
 발생하는 기후변동과 해면상승,

셋째, 그 결과 초래되는 자연생태계 및 농업생태계에 대한 영향 및 사회, 경제적 영향 등으로 분류할 수가 있다.
 현실적으로는 온난화와 이에 수반하는 기후변동의 연구는 이제 겨우 시작된 상태이며, 기초연구와 영향 대책이
 동시진행되고 있는 실정에 있다.

 

2. 온실 효과(Greenhouse Effect)
온실효과와 탄소순환. 온실효과, 자연계의 탄소순환, 인간에 의한 이산화탄소의 증가, 온실 효과는 말 그대로 온실이 열을 가둠으로써 보온하는 것을 말한다. 태양에서 방출된 빛에너지는 지구의 대기층을 통과하면서, 일부분은 대기에 반사되어 외계로 방출되거나, 대기에 직접 흡수된다. 그리하여 약 50% 정도의 햇빛만이 지표에 도달하게 되는데, 이때 지표에 의해 흡수된 빛에너지는 열 에너지나 파장이 긴 적외선으로 바뀌어 다시 바깥으로 방출하게 된다. 이 방출되는 적외선은 반정도는 대기를 뚫고 외계로 빠져나가지만, 나머지는 구름이나 수증기, 이산화탄소 같은 온실효과 기체에 의해 흡수되어지며, 온실 효과 기체들은 다시 지표로 되돌려 보낸다. 이와 같은 작용을 반복하면서 지구를 덥게 하는 것이다. 실제 대기에 의해 일어나는 온실효과는 지구를 항상 일정한 온도를 유지시켜 주는 매우 중요한 현상이다. 만약 대기가 없어 온실효과가 없다면 지구는 화성처럼 낮에는 햇빛을 받아 수십도 이상 올라가지만, 반대로 태양이 없는 밤에는 모든 열이 방출되어 영하 100℃ 이하로 떨어지게 될 것이다.

따라서 현재 환경 문제와 관련하여 나쁜 영향으로 많이 거론되는 온실효과는 그 자체가 문제가 아니라, 일부 온실효과를 일으키는 기체들이 과다하게 대기 중에 방출됨으로써 야기될지 모르는 이상 고온에 따른 지구 온난화 현상을 이야기하는 것이다.

 

 

 

3. 탄소 순환(Carbon Cycle)
탄소는 생명체의 기본이다. 그것은 바위, 토양, 물, 식물과 동물체, 그리고 대기권에서 발견된다. 이들 속에 함유된 탄소는 주로 이산화탄소의 형태로 서로 주고받는다. 이를 탄소 순환이라고 한다. 이미 금성의 예에서 보았지만, 온실 효과를 일으키는 주요 원인으로 이산화탄소를 이야기한다. 특히 킬링 박사는 지구 대기 중의 이산화탄소의 양이 해마다 꾸준히 증가하고 있어, 이산화탄소에 의한 지구 온난화를 경고하고 있다.

따라서 지구의 탄소의 순환 과정과 인간 활동은 대기 중의 이산화탄소의 증가에 어떻게 기여하는지를 살펴볼 필요가 있다. 지구 대기 중의 이산화탄소의 양은 대기, 암석, 바다, 및 각종 생물들에 의한 탄소의 흡수 및 방출 작용으로 조절되고 있다. 예를 들어, 식물의 경우 호흡하거나 죽어서 부패하게 되면 이산화탄소를 대기 중으로 방출하고, 광합성을 할 경우 탄소동화작용을 하면서 이산화탄소를 대기 중으로부터 흡수한다. 해양에서는 플랑크톤의 광합성이나 다른 화학적 작용에 의해 이산화탄소를 대기로부터 제거하거나 용해시킨다. 한편, 해양 생물들의 부패나 해수의 증발에 의해 거의 같은 양의 이산화탄소를 대기 중으로 방출시킨다. 한편, 지질 시대에서는 과거 수백 만년 전에 죽은 식물이나 해양 생물로부터 생성된 화석 연료인 석탄, 석유, 및 천연 가스 등의 형태로 이산화탄소가 저장되기도 하였다. 이와 같이 이산화탄소의 순환이 자연 상태에서는 일정하게 방출과 흡수를 계속하면서 균형을 유지하고 있다.

 

 

그러나 문명이 발달하면서 인간들은 이산화탄소의 순환에 인위적으로 개입하기 시작하였다.

예를 들어, 각종에너지를 얻기 위하여 화석 연료를 소비하였으며, 늘어나는 인구에 따른 식량과 주거를 위하여 삼림을 훼손하였다. 매년 목재를 얻기 위해 나무를 베어 내고, 농경지와 목축지를 늘리기 위해 없어지는 삼림이 50만 에이커에 이르고 있다. 이와 같이 인간들에 의해 이루어지는 산업과 농업 활동으로 대기 중에 방출되는 이산화탄소의 양은 년 간 약 70억 톤에 이르며, 이 양들의 대략 반정도가 해양이나 식물 및 토양에 의해 흡수되고 나머지는 대기에 그대로 축적되게 된다. 이산화탄소가 열을 흡수하는 대표적인 기체로 지구 온난화에 막대한 영향을 미친다면, 향후 대기 중에 방출되는 이산화탄소의 양은 대체 에너지 개발이나 삼림의 훼손을 방지하여 줄일 수 있을 것이다. 그러나 현재의 어떠한 기술도 대기 중에 한번 방출된 이산화탄소를 제거할 수 없다는데 문제의 심각성이 있다 하겠다.

 

4. 지구의 탄소 방출
1990년대 인류가 안고 있는 환경문제 중에서 지구 기온상승현상은 무엇보다도 우선적인 과제로 다루어질 전망이다. 지난 10년간을 돌이켜보면 지구 기온상승에 대한 과학적인 관심은 한껏 고조되었으나 대중의 호응을 얻지는 못했다. 그러나 80년대를 마감하면서 세계가 더이상 이 문제 해결을 위한 노력을 지체시킬 수 없다는 데에 과학 및 정치계의 공감대가 형성되었다. 그리하여 1990년에는 국제 기상 협약의 초안을 작성할 계획이며 이어 1992년에는 세계 환경정상회의에서 공식적으로 이 안을 채택할 예정이다. 질소와 산소가 여전히 대기의 주요 구성요소이지만 좀더 복합적인 일부 기체가 꾸준히 그 영역을 굳혀 나가고 있다.
즉, 산업화 이전의 수준보다 이산화탄소는 25%, 아산화질소는 19%, 그리고 메탄은 100%증가했다. 또한 대기 중에서 정상적으로는 발견되지 않는 합성 화학물질층인 염화불화탄소(CFCs)가 이에 가세하여 햇빛을 통과시키고 거기서 파생되는 열을 잡아 두는 온실효과 역할을 거들고 있다. 지구의 평균기온은 1백년 전보다 섭씨 0.6도가 높아졌다. 최근에 나타난 이러한 상승현상이 온실효과와 관련되었다는 결정적인 증거는 없으나 많은 과학자들은 여러 상황증거를 통해 그 관련성을 믿고 있다. 더욱이 기온 상승속도는 더욱 빨라져 다음 세기 말에는 평균 기온이 섭씨 2.5∼5.5도 상승할 것이라고 6개의 컴퓨터 모델에서 추정되고 있다. 이러한 추정이 어긋나지 않는다면 지난 세기의 기온상승과 앞으로 수십년 내에 예상되는 기온상승과의 차이는 4월의 온화한 날씨와 늦여름의 무더위에 비교할 수 있을 정도로 클 것이다.
탄소는 현대 산업문명이 만들어내는 최대의 폐기물 가운데 하나이다. 1988년에 화석연료의 연소로 발생된 탄소량은 56억 6천만 톤으로 1인당 1톤 이상을 배출시킨 셈이다. 기타 10∼20억 톤을 주로 열대지역에서 삼림을 벌목하거나 태움으로써 발생되었다. 대기 중에 방출되는 탄소는 1톤당 3.7톤의 이산화탄소를 생성시키게 된다. 이산화탄소는 무독성 기체이지만 이제 인류 미래의 주요 위협의 하나가 되었다.지구 탄소방출량은 2차세계대전 후 급속히 증가되었다. 즉, 20억톤에서 30억톤으로 증가하는 데는 10년이 걸렸지만 40억톤으로 늘어나는 데 걸린 기간은 불과 6년밖에 안된다. 이러한 추세는 인구와 경제산물의 기하급수적인 성장으로 화석연료의 사용도 급격히 증가하면서 가속화되어 왔다.
석유는 특히 급속도로 사용량이 증가되어 왔지만 80년대에는 석탄과 천연가스의 사용량 또한 증가했다. 지난 40년은 탄소량 증가율에 따라서 세개의 기간으로 분명히 구분 지을 수 있다. 1950년부터 1973년까지는 년간 탄소방출량이 4.5%씩 지속적으로 증가했고, 1973년에서 1983년 사이에는 증가율이 급격히 둔화되어 년평균 1.0%에 머물렀다.
그러나 1983년 이후부터는 다시 상승하여 2.8%의 증가율을 보였다. 1988년의 탄소방출량 증가율은 3.7%까지 솟았는데 이는 80년대에 있어서 최고의 증가율이다. 만일 1973년 이전의 증가율이 계속되었다면 년간 방출량은 지금보다 거의 30억톤이 더 많게 되었을 것이다. 그러나 그와 같은 결과를 피할 수 있었던 것은 대기보호 조치의 성과 때문은 아니었고 두 차례의 석유파동과 일부 국가에서 있었던 에너지정책의 변화, 그리고 특히 개발도상국에 심각한 타격을 입힌 세계의 경제문제에 기인한다. 1973년 이후에 탄소방출량의 증가 추세가 둔화되어 감소된 연간 방출량의 3분의 1이상(11억 톤 상당)은 국가경제적으로 에너지 집약산업의 규모가 줄어들었기 때문이었다.

만일 모든 나라에서 에너지 효율성 개선을 신중히 고려했다면 그 영향은 더욱 컸을 것이다. 재생 가능한 에너지와 원자력 이용의 증가 년간 5억 톤의 방출량을 감소시킬 수 있었다.
그러나 화석연료 사용의 급격한 증가로 전체 에너지 체계 내에서의 역할은 크지 못했다. 대부분의 경우 산업체와 개인이 시장주도권을 행사하지 못하는 동유럽과 소련에서는 에너지 집약 구조가 근본적으로 변화되지 않고 있으며 모든 분야의 효율성은 서유럽에 비해 절반 정도에 불과하다. 그 결과 소련국민 1인당 경제생산량(구매력 기준)은 서유럽의 3분의 2에 불과하지만 탄소방출량은 거의 2배이다. 계획 경제를 재편성하여 에너지효율을 높임으로써 탄소방출량을 감소시킬 수는 있으나 자동차와 대형주택 등을 추구하는 소련의 소비형태는 탄소방출량을 현재의 수준 이하로 낮추기는 어려울 것이다. 제3세계의 산업은 훨씬 낮은 비율로 화석연료를 사용한다. 시골에서 경제적으로 어려운 생활을 꾸리고 있는 많은 사람들은 화석연료가 너무 비싸거나 또는 구입할 수 없기 때문에 사용하지 못한다. 이러한 국가에서는 에너지수요의 상당량이 일반적으로 국제에너지통계치에는 포함되지 않는 목재나 밀짚, 기타 생체연료를 사용함으로써 충당되고 있다.
그런데 이러한 연료도 연소시에 탄소를 방출하며 나무나 다른 식물을 다시 심지 않는 경우에는 대기에 추가 부담을 주게 된다. 지난 20년동안 제3세계 도시는 자동차, 석유연료를 사용하는 공장, 냉방기를 설치한 건물들로 채워지기 시작했다. 한국과 같이 급성장하는 경제체제에서는 경제성장에 따라 화석연료의 사용량도 증가되어 왔다.

물론 이러한 추세는 80년대에 와서 외채부담으로 인해 다소 주춤했다. 대자본이 필요한 발전소와 석유수입을 감당하기 어려운 나라들이 많아져 오늘날의 탄소방출량은 60년대 비해 미미하긴 하지만 좀더 균등해졌다.그러나 개발도상국들이 그들의 경제문제를 극복하게 되면 화석연료 사용이 늘어날 잠재력은 막대하다. 여러 개발도상국의 경우에 있어서는, 화석연료의 사용보다는 벌목의 결과로 대기에 방출하게 되는 탄소량이 훨씬 많다.
예를 들어, 브라질에 있어서는 매년 3억 3천 6백만톤의 탄소가 벌목의 결과로 방출되는데 이는 화석연료의 연소로 인한 방출량의 6배가 넘는다. 이 때문에 "물론 화석연료 사용으로 인한 방출량도 포함하여" 브라질은 세계 제4위의 탄소방출국이 되었다. 또한 인도네시아와 콜롬비아가 탄소방출량에 있어서 세계 10위권에 꼽히는 것도 벌목 때문이다. 벌목에 관한 정확한 자료는 없지만 환경변화에 나타나는 실증을 통해 벌목이 증가하고 있음을 분명히 알 수 있다. 열대국가들은 어느 때보다 빠른 속도로 삼림이 훼손되고 있다고 보고하고 있으며 인공위성 자료가 이를 입증해준다. 화석연료의 이용과 함께 삼림훼손은 앞으로 다가올 하나의 도전임에 틀림없을 것이다.
미국 환경보호청(EPA)의 조사에 의하면 대기권의 이산화탄소량을 현재의 수준으로 안정시키려면 탄소방출량을 50∼80%줄여서 50년대의 수준으로 끌어내려야 된다고 한다.
1988년 6월 토론토에서 열린 과학자와 정책결정자들의 회의에서는 2005년까지 현재의 방출량을 20%까지 감소시키자는 단기 목표가 제시되었다. 작은 목표이긴 하지만 이러한 감소는 세계의 에너지정책과 토지이용계획에 있어서 획기적인 방향전환과 전반적인 변화를 수반할 것이다. 또한 이러한 목표의 실정으로 정책입안자들은 이와 유사한 문제들을 이제까지와는 매우 다른 차원에서 생각할 수밖에 없을 것이다.과거에 있어서 국제적 탄소방출 문제는 시장원리에 맡겨졌었다.
그러나 기존의 시장원리는 환경적 요소를 전혀 무시하고 있다. 이러한 시장원리가 계속 적용된다면 앞으로 20∼30년 내로 지구의 서식처는 빠른 속도로 파괴되어 갈 것이다. 탄소방출의 억제를 위한 모든 실제적 전략은 세계인구의 4분의 1이 화석연료로 인한 탄소방출량의 거의 70%의 책임이 있다는 사실의 인식으로부터 시작되어야 한다. 이들 부유하고 에너지를 많이 사용하는 세계 4분의 1의 인구가 그 해결책을 이끌어내는 책임을 져야 한다.

그리고 개발도상국에 있어서 탄소방출량을 제한하는 것은 매우 어려운 문제로 남아있다. 앞으로 80억 세계인구가 서유럽의 현재 수준으로 탄소를 방출해낸다면 지구는 도저히 감당할 수가 없을 것이다. 이는 대기과학의 기초적인 원리만 살펴보면 쉽게 알 수 있는 명백한 사실이다.
최근의 년간 3%의 증가추세로 탄소방출량이 증가하여 수십년 내에 160억톤에 이르게되면 이에 따른 이산화탄소의 축적은 산업화 이전 수준의 3배가량(기상학자들이 예상하고 있는 인류최후의 날의 수준을 훨씬 넘어선 정도)에 달할 것이다. 지금의 증가추세가 지속된다면 년간 탄소방출량은 2010년에 현재 수준의 2배, 2025년까지는 3배에 이르게 될 것이다. 탄소방출량의 증가율 추정치와, 대기과학자들이 주장하는 인간생존에 관련되는 탄소방출량 한계치와는 현격한 차이가 있다. 1989년 3월 헤이그에서 열린 환경 정상회의와 같은 해 7월 파리에서 열린 경제 정상회의에서 세계 지도자들은 탄소방출량의 감소 필요성에 동의했으나 아무도 이로 인해 야기될 중차대한 공평의 원칙문제과는 씨름하려 들지 않았다.

부유하고 에너지를 많이 쓰는 미국이 어느 정도의 부담을 져야 되는가?
화석연료 소비는 적은 편이지만 세계의 수위를 달리는 자본축적국인 일본의 경우는 어떠해야 되는가?
개발도상국의 화석연료 사용을 제한시켜야 될 것인가, 아니면 벌목된 삼림의 복구에 노력을 기울이도록 해야 할 것인가?

그리고 과거에 비해 훨씬 많은 에너지 소비를 수반하는 경제계획을 추진하고 있는 소련의 경우는 어떠한가?

세계 인구의 증가 그리고 이에 따른 에너지, 토지, 기타 자원의 요구량 증가도 역시 탄소방출에 영향을 미치게 될 것이다. 케냐, 필리핀 등의 국가에서는 년간 3%의 탄소방출량 증가율을 보이고 있는데 인구증가를 감안해 볼 때 국민 1인당 탄소방출량은 안정되어 있음을 의미한다. 이 경우에는 인구증가를 성공적으로 억제시킴으로써 보다 쉽게 방출량을 줄일 수가 있을 것이다. 실제로, 제3세계 인구성장률이 현저히 줄어들지 않는다면 지구의 탄소 방출량 감소노력은 공정하고 만족스러운 결과를 이루기 어렵다. 글쓴이:크리스토퍼 플래빈(Christopher Flavin)

 

Ⅱ 열을 흡수하는 기체(Heat-Absoring Gases)

 

 

열을 흡수하는 기체들의 종류와 특성 대기 중의 열을 흡수하여 저장함으로써 온실 효과를 일으키는 기체는 자연 상태의 수증기 외에 이산화탄소뿐만 아니라 메탄(CH4), 프레온 가스(CFCs), 및 산화이질소(N2O) 등이다. 화석 연료나 열대림의 화재로 대량으로 방출되는 이산화탄소, 가축 이용의 증대와 농업의 확대로 산출되는 메탄, 냉매재, 살충제 또는 세척제로 사용하는 프레온 가스, 그리고 화학 비료에서 나오는 질소 등이 최근에 크게 증가하고 있으므로, 과학자들은 이들 기체에 의한 온실 효과의 증대로 지구의 온난화를 염려하고 있다.

 

 

① 이산화탄소
이산화탄소는 주로 화석 연료와 산림 등의 연소로 대기 중에 방출되며, 일단 방출되면 100년 이상 대기 중에 머무른다. 열을 흡수하는 기체로는 수증기 다음으로 풍부하며, 인위적 온실 효과에 대한 기여도는 약 50%를 차지한다.
메탄(CH4): 메탄은 홍수가 난 전답이나 가축들의 배설물, 및 범람원 등 주로 산소가 없는 환경에서 박테리아가 유기물을 분해할 때 생성된다. 일단 배출된 메탄은 대기 중에 십 년 정도 분해되지 않고 머무르며, 열을 흡수하는 능력은 이산화탄소의 약 20~30배에 이른다. 따라서 인위적 온실 효과의 기여도는 15~20% 정도이다. 전세기 부터 단편적이나마 대기중의 이산화탄소의 농도가 관측되어 왔으며 이에 의하면 19세기말의 농도는 약 290ppm이었던 것이 1982년에는 340ppm으로 최근에는 350ppm으로 변했으니 약 20% 증가한 셈이다. 단순한 비례배분을 가정한다면 전세기말부터 현재까지 약 0.4℃가 상승한 것으로 생각되고 있다. 산업혁명 이전에는 대기중의 이산화탄소는 280ppm 정도이며, 이 수치는 약 1만년 전부터 거의 변화가 없다고 생각되고 있다. 그러나 산업혁명 이후의 급격한 농도상승은 현재의 이산화탄소 농도의 증가가 주로 인위적인 방출에 의한 것임을 확실히 보여주고 있다. 이러한 이산화탄소의 증가는 인류에 의한 것임을 확실히 보여주고 있다.
이러한 이산화탄소의 증가는 인류에 의한 화석연료의 소비와 열대의 삼림파괴가 주요한 원인으로 일어난 것으로 생각된다. 만약 이대로 방치하면 21세기 중반에는 이산화탄소의 농도는 600ppm을 초과할 것으로 추측되고 있다. 이산화탄소는 수증기, 오존과 더불어 가시광선에 대하여는 투명하지만 적외영역에 강한 흡수대를 가지고 있다. 그러므로 지구면에서 우주에 끊임없이 방출되고 있는 적외방사의 대부분을 흡수한다. 이러한 작용이 대기의 온실효과라고 불리 우며 지구의 기후의 중요한 역할을 하고 있다. 그러므로 대기중의 이산화탄소 농도의 증가는 지구의 기후를 변화시킬 것이라고 생각되고 있다. 미국 해양 기상청의 연구자료 등에 의한 수치가상의 결과에 따르면 이산화탄소의 농도의 배증은 전지구 평균기온을 약 2℃ 상승시키며 극지방에서는 10℃ 가까이 기온을 상승시킨다고 한다. 삼림생태계는 광합성에 의한 이산화탄소의 고정을 하고 있기 때문에 이전에는 이산화탄소 흡수원으로서 생각되었으나 최근의 연구에서는 연간 약 20억톤의 방출원이라고 생각되고 있다. 그것은 주로 흡수하고 있던 수목이 소각되거나 부패하여 이산화탄소를 방출하게 된 것에 원인이 있다. 삼림의 파괴속도는 연평균 1,000만 ha에 이르고 있으며 이것은 전삼림 면적의 0.3%가 매년 소실되고 있는 셈이다.

② 해양과 이산화탄소의 관계
해양은 연간 100억톤 전후의 이산화탄소를 물리, 화학적 과정에 의하여 방출 및 흡수한다. 화석연료의 연소 및 삼림의 감소에 의하여 방출되는 이산화탄소 225억톤 중 대기중에 잔류하는 120억톤을 감한 약 105억톤이 해양에 흡수된다고 보고 있으나, 해양학자는 해양에게 그만큼 큰 흡수능력이 없다고 지적하고 있다.
실제로 해양은 대기의 55배의 용량을 갖고 있는 거대한 물체이며, 이 물체의 부피에 비례하여 방출된 이산화탄소를 흡수한다면 대부분의 이산화탄소는 해양에 흡수되어 대기중의 농도가 그리 높아지지 않을 것이다. 그러나 이산화탄소의 가용성은 해양의 온도와 밀접하게 관계하고 있으며, 해수온도의 상승에 따라서 현저하게 저하한다. 그러므로 한냉한 해양은 이산화탄소에 대해서는 흡수원인 동시에 온난한 해양은 그 용출원이 된다. 현재 해양전체로서는 이산화탄소의 흡수원이고 대기중의 이산화탄소의 증가를 상당히 삭감하고 있다. 말하자면 해양은 어떤 경우에는 대기중의 이산화탄소의 일부분을 흡수하고 다른 경우에는 대기중에 이산화탄소를 방출할 수 있는 저장고이기도 하다. 해양 중에는 막대한 이산화탄소의 저장고로서의 의의는 크다고 할 수 있다. 또 해양은 연관성이 크기 때문에 이산화탄소의 증가에 따르는 기후온난화를 크게 지연시킬 수 있다. 그러나 해양의 이산화탄소의 흡수과정과 흡수능력의 문제는 아직 과학적으로 해명되지 않은 점이 많아서 앞으로의 중요한 연구과제의 하나이다.

③ 메탄
메탄은 1분자당 온실효과는 이산화탄소의 10∼100배나 되고, 현재의 평균 대기중 농도가 약 1.7ppm으로 이산화탄소의 0.5밖에는 안되지만 지구온난화에 대한 기여도는 크다. 메탄농도 증가에 관해서는 최근 많은 보고가 있다. 메탄농도의 상승은 현재 거의 직선적이며, 매년 0.016±0.001ppm씩 증가하고 있다. 대기중의 메탄은 다양한 자연 및 인위적 과정으로 생성된다. 메탄의 농도는 금세기에 들어와서 현저한 증가를 보이고 있으며, 이산화탄소와 마찬가지로 메탄의 증가도 주로 인간활동에 유래한다고 생각되고 있다. 자연발생원은 천연의 습지로부터의 메탄이 기여도가 크다. 전세계의 습지의 분포는 북반구에 편재해 있다.
한편 인위발생원으로서는 석탄이나 천연가스의 채굴, 천연가스 수송 및 사용시의 루에, 폐기물매립, 식생연소 등이 있으며, 특히 인간활동에 의한 논 및 가축으로부터의 메탄의 방출이다. 이들 중 어느 것이 메탄농도 증가의 주요한 원인인가는 현재로서는 확정되어 있지 않으나, 농업 축산관계의 인간 활동이 주요한 역할을 하고 있는 것 같다.

④ 일산화이질소
일명"웃음 가스"(laughing gas)로 알려진 이산화질소는 토양이나 화학 비료, 그리고 화석 연료의 연소 등에서 배출되며, 대기 중에는 약 180년 동안 머무른다. 이산화탄소에 비해 150배 정도 열을 잘 흡수하여 인위적 온실 효과의 기여도는 5% 정도를 차지한다. 일산화이질소도 1분자당 온실효과는 이산화탄소의 100∼1,000배나되는 중요한 온실효과 가스이다. 일산화이질소는 또한 성층권의 오존파괴에서도 중요한 역할을 하고 있다. 그 농도 상승은 금세기에 이르러 급격히 진행되고 있다. 이 급격한 온도상승 이전의 농도는 1600년부터 1800년의 평균농도로서 289±10ppb라고 보고되고 있다.
현재의 일산화이질소의 농도는 약 300ppb까지 상승하고, 질소로서 약 15억톤이 대기중에 존재하는 계산이 된다. 발생원으로서는 자연계로부터는 주로 해양과 담수 및 삼림의 토양으로부터 생기며, 인간활동으로부터는 화석연료의 연소, 식생연소, 개간, 시비농지등의 기여도가 크다. 인간활동의 기여는 전체의 40%나되며, 특히 시비농지로부터의 방출은 질소계 화학비료 사용량의 증대로 1950년의 1만톤에서부터 1980년의 140만톤으로 대폭 증가하고 있다.

⑤ 프론류
프레온가스는 1930년대 이후, 사용량이 급격히 늘었는데, 주로 냉장고, 에어컨 등의 냉매재, 절연체 및 반도체의 세척제, 그리고 각종 스프레이 제품에 사용된다. 일단 대기 중에 방출된 프레온 가스는 400년 이상 분해되지 않고 머무르며, 열을 흡수하는 능력은 매우 효과적이어서 이산화탄소의 1만6천 배에 이른다. 실제 대기 중의 양은 0.001ppm 이하로 적지만 인위적 온실 효과에 대한 기여도는 20% 정도이다. 프론은 오존층 파괴의 원인물질이기도 하지만 온실효과 기체로서도 중요한 역할을 하고 있다. 프론 11과 12는 1분자당 이산화탄소의 1만배의 온실효과가 있으며 1980년으로부터 1990년간의 온실효과의 증가분의 25%를 프론류가 차지하고 있다. 금후 프론의 사용제한으로 프론류가 어떻게 변화하는지 또는 대체품인 HCFC라고 불리우는 수소원자를 가지는 하로카아본류가 어떻게 온난화에 영향을 미치는가를 주시할 필요가 있다.

⑥ 수증기
수증기는 대기 중에서 가장 온실효과에 기여가 큰 기체이다. 그러나 대류권의 수증기의 농도는 오로지 기온만에 의존하므로 대류권의 농도는 다른 온실효과 기체와 같이 기후를 변동시키는 요인은 아니고 기후의 피드백현상의 하나이다. 그러나 성층권에서의 수증기의 유입은 대류권과의 권계면의 저온에 의한 응축과 강수에 의해 제한되어 있으므로 성층권의 수증기는 기온변동요인으로 될 수 있다. 최근 대류권으로부터 성층권에 유입하는 메탄의 성층권에 있어서의 산화반응이 성층권의 수증기의 증가를 초래한다는 지적이 있어, 고도 20∼50Km의 수증기가 3ppm으로부터 6ppm으로 배중하면 지표의 온도가 0.06도 상승한다는 계산도 나와 있다. 그러나 성층권의 수증기 및 메탄의 농도에 관한 측정자료 등이 충분치 못하므로 앞으로의 연구의 진전이 기대된다.

⑦ 오존
대류권의 오존은 온실효과 의하여 지표의 온난화에 기여하지만, 성층권의 오존은 대양으로부터의 자외선을 흡수하므로 지표에 대한 영향은 대류권 오존과는 정반대이다. 최근 성층권의 오존은 감소하고 있으나 대류권의 오존은 증가하고 있다는 보고가 있다. 유럽에서는 지표 부근의 오존 농도가 금세기 초의 약 10ppb로부터 최근 200ppb로 배증했다는 보고와 연간으로서는 1∼3%의 증가가 있다는 보고가 있다. 이러한 대류권 오존의 증가는 NOx나 메탄, 일산화탄소, 탄화수소와 같은 대류권 오존의 생성에 관여하는 미량기체의 인위적 발생량의 증가가 큰 영향을 미치고 있다고 생각한다.

⑧ NOx
NOx는 광화학대기오염 이른바 광화학스모그의 발생에 중요한 역할을 한다는 것은 알려져 있으나 직접적인 온실화기체는 아니다. 그리나 대기중의 화학반응에 의해 OH리디컬이나 오존의 농도를 콘트롤하기 때문에 메탄등의 다른 온실효과 기체의 농도를 콘트롤함으로써 간접적으로 온실효과에 관여하고 있다.

⑨ 일산화탄소
일산화탄소도 그 자체는 적외선의 흡수가 매우 미약하고 직접적인 온실효과는 없다. 그러나 대기중의 OH리디컬은 약 80%가 일산화탄소와 반응한다고 생각되고 있으며, 일산화탄소의 농도가 변화하면 다른 미량성분의 농도에도 큰 영향을 미친다고 생각한다.

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