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[기후변화제국의 프로테스탄스] 2. "이산화탄소" 도대체 누구냐, 넌?




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"이산화탄소" 도대체 누구냐, 넌?

 

김진수 (에딘버러대학교 지구과학부 박사 후 연구원)

 

 

이산화탄소. 지구온난화의 주범으로 많이들 들어보셨겠지만, 막상 어떠한 원리로 어떻게 지구온난화가 일어나는지에 대해서 잘 모르시는 분들이 많습니다. 이번 순서에서는 이산화탄소에 대해서 집중적으로 탐구해보도록 하겠습니다.

 

 

0.04% 이산화탄소

 

이산화탄소(CO2)는 용어에서부터 알 수 있듯이 탄소 원자(C) 하나에 산소 원자 2개 (O2)가 결합한 화학물질입니다. 전 지구의 대기 중 이산화탄소 평균 농도는 약 400ppm인데, ppm(parts per million)은 전체 양 중 100만 분의 몇을 차지하는가를 나타낼 때 사용되는 단위입니다. 즉, 100만 분의 400을 차지하고 있고 우리에게 익숙한 %로 표현하자면 0.04%입니다. 전체 공기 중에 이산화탄소가 0.04%. 매우 작은 양이라고 생각하기 쉽지만, 이 양을 무게로 환산해보면 약 850기가톤 (기가톤 = 10억 톤)이나 됩니다.

 

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비닐하우스와 이불의 원리

 

0.04%의 이산화탄소가 도대체 공기 중에서 어떤 역할을 하는 것일까요? 이산화탄소는 대표적인 온실가스 (greenhouse gas)라고 알려졌습니다. 온실 또는 비닐하우스에 들어가 보신 적이 있으신가요? 비닐하우스에서는 별다른 장치 없이 투명한 비닐 막 하나로 내부 온도를 효과적으로 올려서 각종 채소를 재배할 수 있습니다. 비닐은 태양 빛(가시광선)을 투과시켜 내부까지 잘 들어오게 해 주지만, 실온에서 모든 물건이 내는 적외선 영역에서는 불투명해서 나가는 에너지를 효과적으로 잡아주게 됩니다. 즉 들어오는 에너지에 비해 나가는 에너지는 적어서 내부 온도를 높이게 해줍니다. 온실가스는 이러한 원리로 지구 대류권 대기의 온도를 높입니다. 쉽게 설명하자면 ‘이불’과 같은 역할을 합니다. 아무리 추운 겨울이어도 이불에 들어가서 잠시 있다 보면 점점 따뜻해지는 것을 느낄 수가 있습니다. 이불 자체가 따뜻해서가 아니라 (이불 자체가 처음부터 온도가 높았던 것이 아니라) 이불을 덮고 있는 우리의 체온이 이불 안에 갇혀있는 공기를 데우는 것입니다. 이불이 두꺼우면 두꺼울수록 열이 밖으로 나가는 것을 차단하기 때문에 더 따뜻하게 되는 것입니다. 온실가스도 이불의 원리와 같습니다. 대류권에서 만들어지는 적외선이 곧장 우주로 나간다면 온실효과가 없겠지만, 나가던 적외선이 온실가스와 반응하여 일부가 우주로 가지 못하고 대류권을 데우는 효과가 있게 되는 것입니다.

 

계속 증가하는 이산화탄소

 

18세기 산업혁명 이전에는 이산화탄소 농도가 280ppm이었는데, 현재는 400ppm이니까 약 43% 늘어났습니다. 최근 들어서는 매년 2ppm (43억 톤)씩 증가하는 추세입니다. 이러한 뚜렷한 추세는 인류활동 때문에 생기는 것으로, 화석연료(석유, 석탄) 사용과 토지사용 변화(숲을 농업 또는 다른 용도로 변환)가 대표적인 원인입니다.

 

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위의 그래프는 지난 80만 년의 이산화탄소 기록입니다. 남극에 매년 눈이 쌓일 때 그 당시의 공기를 머금고 쌓이게 되는데, 80만 년 동안 눈이 쌓인 곳을 찾아서 얼음 기둥을 시추하여 분석한 결과입니다. 80만 년 동안 가장 이산화탄소 농도가 높았던 시기의 기록은 300ppm 정도인데, 현재는 400ppm이 넘었습니다. 물론 자연적인 변동으로 적게는 200ppm, 많게는 300ppm 구간을 오르락내리락하였지만, 최근 관측된 400ppm이라는 숫자는 자연적인 변동으로 설명하기에는 역부족해 보입니다. 즉, 인류 활동에 의한 이산화탄소 방출 때문에 최근 급격한 이산화탄소 농도 상승이 이루어졌다고 할 수 있습니다.

 

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다음은 1958년부터 최근까지 정확하게 관측한 이산화탄소 그래프입니다. 단 한 번도 감소한 적 없이 꾸준히 증가하고 있음을 보실 수 있습니다. 그런데 자세히 들여다보시면, 월간 이산화탄소 농도를 나타내는 빨간 점들이 지그재그 모양으로 변동하는 것을 보실 수가 있습니다. 매년 5월경에 가장 이산화탄소 농도가 높고 9월경에 가장 낮은 계절적 변동이 매년 반복되고 있습니다. 이러한 이유는 북반구에 자리하고 있는 숲들이 많은 이산화탄소를 흡수하기 때문입니다. 인류가 배출하는 양의 일부는 흡수하고 있지만, 이산화탄소 농도의 뚜렷한 추세를 억제할 정도는 아니므로 여전히 매년 이산화탄소 농도는 기록을 경신하고 있습니다.

 

사실 인류가 화석연료 사용과 토지사용 변화로 방출하고 있는 이산화탄소는 최근 10년 기준 매년 5ppm 이상입니다. 나머지 3ppm 정도는 해양과 육상의 식생(주로 숲)이 흡수하여 대기 중에는 약 2ppm만 남게 되는 것입니다. 만약에 해양과 식생이 매년 3ppm 정도를 흡수하지 않았더라면 우리는 더 극심한 지구온난화에 시달렸을지도 모릅니다.

 

기후 파업 등 여러 가지 운동이 일어나고 있지만, 여전히 인류는 많은 양의 이산화탄소를 배출하고 있습니다. 전기 사용 및 난방 (25%), 토지사용 변화 (24%), 산업 (21%), 교통 (14%), 건축 (6%) 등에서 많은 이산화탄소를 배출하고 있지만, 어느 하나 칼을 대어 빨리 줄이지 못하고 있습니다. 계속해서 이산화탄소 배출을 늘어나고 있습니다. 이미 구조화되어 있기 때문에 편의를 포기하고 불편을 감수하면서까지 또는 경제적인 손해를 보면서까지 줄여야 한다는 데에 사람들이 동의하지 못하고 있기 때문에 변화는 느리기만 합니다.

 

계속 증가할 이산화탄소

 

특별한 제제가 없는 한 이산화탄소 배출은 계속 증가할 것으로 전망되고 있습니다. 안타깝게도 한국은 총 이산화탄소 배출량에서 전 세계 7위, 인구당 배출량은 3위를 차지하는 불명예를 안고 있습니다. 개인이 텀블러를 사용하고 노력을 할 수 있겠지만, 사회 전반적인 구조적 변화 없이는 당장에 이산화탄소 배출을 혁신적으로 줄이기란 어려울 것 같습니다.

 

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지금까지 인류 활동 때문에 43% 늘어난 이산화탄소와 그로 인한 지구온난화로 지구의 기후가 변해왔지만 앞으로가 더 큰 문제입니다. 매년 2ppm씩 쌓이고 있는 것도 문제이지만, 언제까지나 해양과 식생이 3ppm씩 흡수하지 못할 것이라는 연구가 쏟아지고 있습니다. 과학자들은 해양과 식생이 어느 정도 저장고 역할을 하고 있지만, 기후변화 때문에 이산화탄소 흡수 기능을 상실할 것이라는 예측을 하고 있습니다. 결국, 과학자들은 양의 되먹임 (피드백) 작용이 일어날 것으로 보고 있는데, <지구온난화 – 흡수 능력 상실 – 이산화탄소가 대기 중에 더 쌓임 – 더 쌓인 이산화탄소가 추가적인 지구온난화 야기> 이러한 형태로 결과가 다시 원인에 영향을 미쳐서 더 급진적인 지구온난화가 야기될 것을 경고하고 있습니다.

 

사실 이산화탄소는 우리에게 너무나도 많은 편의를 제공합니다. 뿌리칠 수 없는 유혹이 있습니다. 현재의 편의는 피부로 와 닿지 않는 기후변화나 수십 년 뒤에 일어날 지구온난화에 대한 위험을 무감각하게 만듭니다. 현재의 편의를 위해 고의적으로 망각하는 것입니다.

 

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“선하신 선생님, 내가 영생을 얻으려면 무엇을 해야 합니까?”라는 질문은 오늘날 예수님께 드린다면 어떤 대답을 듣게 될지 상상해봅니다. 자기 이기심과 욕망을 뛰어넘는 신앙과 이 세상 질서와는 매우 다른 하나님 나라를 살아낼 것이 요구될 때, 지구온난화를 줄이기 위한 우리의 고민도 더욱 깊어져야 한다고 생각합니다. 금욕적으로 살자는 것이 아닙니다. 우리의 편의가 가져올 대가를 인지하고 책임을 져야 한다고 말씀드리고 싶습니다.

 

다음 시간에는 지구온난화와 기후변화에 대해서 조금 더 심도 있게 다루어보도록 하겠습니다.

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