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https://m.terms.naver.com/entry.naver?docId=5702149&cid=64656&categoryId=64656

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요약 황 원자를 중심으로 플루오린 원자가 정팔면체 구조를 취하고 있는 화합물로, 지구온난화를 일으키는 온실 기체의 하나이다.

비활성 기체로 화학적으로 안정하여, 열적 안정성과 절연성 또한 높다. 공기보다는 5배 정도 무거워 가스 흡입 시 헬륨 가스와 반대로 더 굵은 목소리를 낼 수 있다.

뛰어난 절연성, 열적 안정성, 불연성의 성질로 인해 1960년대부터 변압기, 절연 개폐 장치 등의 절연제에 사용되기 시작했다. 이후 액정 패널이나 반도체 제품의 제조 과정, 어뢰의 엔진 연료, 소화기, 가스차단기, 폭발방지물에 사용되는 등 지속적으로 수요량이 늘어나고 있다.

1990년대부터 시작해 2000년대 접어들면서 국내 반도체 산업이 호황기를 맞이했고 이로 인해 지속적으로 발생 빈도와 농도가 증가하고 있으며, 중국, 대만 등에서 유입되는 양이 합해져 우리나라 대기 중 육불화황 평균 농도가 2016년 기준 9.8ppt까지 높아졌다. 이는 지구의 평균 농도인 6.5ppt보다 훨씬 높은 수치이다.

인체에는 무해하지만, 인공적인 온실 효과를 일으키므로 이산화탄소, 수소불화탄소, 과불화탄소와 함께 교토의정서에 규제 상으로 명시된 대표적인 온실기체이다. 반감기는 3,200년으로 배출된 이후 소멸까지 수천 년이 걸리며, 이산화탄소보다 지구온난화지수 가 약 2만 3,900배 이상 높다.

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황 원자를 중심으로 플루오린 원자가 정팔면체 구조를 취하고 있는 화합물로, 지구온난화를 일으키는 온실 기체의 하나이다. 비활성 기체로 화학적으로 안정하여, 열적 안정성과 절연성 또한 높다. 공기보다는 5배 정도 무거워 가스 흡입 시 헬륨 가스와 반대로 더 굵은 목소리를 낼 수 있다. 뛰어난 절연성, 열적 안정성, 불연성의 성질로 인해 1960년대부터 변압기, 절연 개폐 장치 등의 절연제에 사용되기 시작했다.

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과불화탄소는 냉매, 소화기 및 폭발방지물, 분무액, 솔벤트용제, 발포제 등으로 쓰이는 가스이다. 오존층을 파괴하는 염화불화탄소를 대체하여 쓰이고 있으나 지구온난화 현상을 유발하는 온실가스의 하나로 알려져 있다. 2017년 1월 17일 개정된 대기환경보전법에서는 과불화탄소를 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 육불화황과 함께 온실가스로 규정하고 있다.

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과불화탄소는 냉매, 소화기 및 폭발방지물, 분무액, 솔벤트용제, 발포제 등으로 쓰이는 가스이다. 오존층을 파괴하는 염화불화탄소를 대체하여 쓰이고 있으나 지구온난화 현상을 유발하는 온실가스의 하나로 알려져 있다. 2017년 1월 17일 개정된 대기환경보전법에서는 과불화탄소를 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 육불화황과 함께 온실가스로 규정하고 있다.

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온실가스란 지구를 둘러싸고 있는 기체로 지표면에서 우주로 발산하는 적외선 복사열을 흡수 또는 반사할 수 있는 기체를 말한다. 주된 온실가스로 이산화탄소, 메탄, 아산질소 등이 있다. 온실가스는 두 가지 이상의 원자가 결합된 분자로 잔류수명이 길어 온실효과에 영향을 준다. 지구 공기는 질소, 산소, 아르곤 등이 주된 성분이고 이산화탄소는 1% 미만으로 존재하지만 지구 온도에 대한 영향은 매우 크다. 온실가스는 지구환경 유지에 없어서는 안될 필수적인 요소이지만, 산업 발전으로 인한 온실가스 증가는 기후변화, 지구 온난화와 같은 온실가스효과를 초래하며, 생태계의 변화와 함께 인류 생존에 위협적인 요소로 간주되고 있어, 국제적으로 온실가스 감축을 위한 노력이 진행되고 있다.

주요 온실가스의 종류와 발생

수증기(H₂O) : 지구 온실가스의 가장 많은 부분을 차지하는 수증기는 주로 태양 복사열에 의해 바다에서 만들어 진다.

이산화탄소(CO₂) : 자연발생적 이산화탄소의 양은 지구 대기 중 미미한 수준이며, 다른 온실 가스에 비해 온실효과에 대한 영향이 크지 않았다. 하지만 1750년 산업혁명 이후 급증한 화석연료의 사용으로 인위적으로 발생되는 온실가스 중 이산화탄소는 80%를 차지한다.

메탄(CH₄) : 대기 중에 존재하는 메탄가스는 이산화탄소에 비해 200분에 1에 불과하지만, 그 효과는 이산화탄소에 비해 20배 이상 강력하다고 알려져 있다. 메탄가스는 미생물에 의한 유기물질의 분해과정을 통해 주로 생산되며, 화석연료 사용, 폐기물 배출, 가축 사육, 바이오매스의 연소 등 다양한 인간 활동과 함께 생산된다.

아산화질소(N₂O) : 자연계에 존재하는 온실 가스 중 하나이나 화석연료의 연소, 자동차 배기가스, 질소비료의 사용으로도 생산된다. 이산화탄소에 비해 존재양은 매우 작으나, 지구온난화지수로 보면 300배 이상의 적외선 흡수 능력을 가진 온실가스이다.

수소불화탄소(HFCs) : 자연계에 존재하지 않으며 인위적으로 발생되는 온실가스로 에어컨, 냉장고의 냉매로 사용량이 급증하면서 온실가스를 일으키는 주범으로 지목받고 있다. 전체온실가스 배출량의 1%를 차지하며 매년 8-9% 증가되는 수소불화탄소는 이산화탄소보다 1,000배 이상의 온실효과를 가진다고 알려져 있다.

과불화탄소(PFCs) : 자연계에 존재하지 않으나 인위적으로 발생되는 온실가스로 반도체 제작공정과 알루미늄 제련 과정에서 발생한다. 지구온난화지수로 보면 과불화탄소는 이산화탄소에 비해 6,000~10,000 배 이상 강력한 온실가스이다.

육불화황(SF6) : 수소불화탄소나 과불화탄소처럼 인간에 의해 생산 배출되는 온실가스로, 반도체나 전자제품 생산공정에서 발생한다. 그 효과는 이산화탄소보다 20,000 배 이상 강력하며 자연적으로 거의 분해되지 않아 대기중에 3천년 이상의 존재시간이 예측되어 누적 시 지구온난화에 적지않은 영향을 끼칠 것으로 예상된다.

온실가스(그림참조)는 지구의 온도를 일정하게 유지시켜 주는 온실효과에 매우 중요한 요소이다. 온실효과는 태양으로부터 전달되어 지구 표면에서 방출되는 복사열(에너지)을 대기 중에 존재하는 온실가스가 흡수하고 순환하며 지표면으로 다시 방출하는 과정을 통해 지구온도가 일정하게 유지되도록 한다. 하지만 온실효과를 일으키는 온실가스의 과다는 지구온도를 올리는 지구온난화 현상, 이로 인한 기후 변화와 심각한 생태계 변화를 초래한다. 더불어 기온의 상승은 극지역의 대륙 빙하를 녹게하고 이로인한 해수면의 상승은 심각한 결과를 초래 할 것으로 예상되고 있다.

지구온난화지수(global warming potential, GWP) : 기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC)에 의해 제시된 온실가스들의 지구온난화 기여도이다. 1 kg의 이산화탄소가 가지는 태양에너지 흡수량을 기준으로 각 온실가스의 태양에너지 흡수량을 의미한다. 이산화탄소를 1로 볼때 메탄은 21, 아산화질소는 310, 수소불화탄소는 1,300, 육불화항은 23,900이다. 교토의정서는 온실 가스 배출량 계산에 지구온난화 지수를 사용하고 있다.

IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) : 유엔환경계획(UNEP)과 세계기상기구(WMO)가 기후변화에 관련한 과학적, 기술적 사실에 대한 평가를 제공하고, 국제적인 대책 마련을 위해 공동으로 설립한 유엔산하의 정부간 협의체이다.

엘니뇨 : 열대 태평양 중부에서 동부, 페루 해에 걸쳐서 해면수온이 평년에 비해 1~2도 상승하여, 그러한 상황이 1년 정도 계속되는 현상. 엘니뇨에 대한 관측이 진행됨에 따라 매년 소규모 단위로 발생하고 있는 국지적 현상만이 아닌 태평양 전체에 걸쳐 반년이상 지속되는 대규모 기후변화현상으로서 인식되게 되었다.

이상기후 : 호우, 일조부족, 냉하 등을 말한다. 기상청에서는 '과거 30년 기후에 비해 현저한 편차를 보인 기후'라고 정의하고 있다.

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온실가스란 지구를 둘러싸고 있는 기체로 지표면에서 우주로 발산하는 적외선 복사열을 흡수 또는 반사할 수 있는 기체를 말한다. 주된 온실가스로 이산화탄소, 메탄, 아산질소 등이 있다. 온실가스는 두 가지 이상의 원자가 결합된 분자로 잔류수명이 길어 온실효과에 영향을 준다. 지구 공기는 질소, 산소, 아르곤 등이 주된 성분이고 이산화탄소는 1% 미만으로 존재하지만 지구 온도에 대한 영향은 매우 크다.

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수소불화탄소는 불소 및 수소 원자를 함유한 유기 화합물로, 1987년 몬트리올의정서에서 지구 오존층 파괴 원인 중 하나로 지목된 프레온가스( CFC, 염화불화탄소)의 대체물질로 개발되었다. 여기에는 HFC-134-a, HFC-152-a, HFC-32, HFC-125 등의 종류가 있다. 수소불화탄소는 대기권 내에서의 수명이 짧고 염소를 포함하고 있지 않아 성층권에서의 오존 손실을 막을 수 있는 최선의 대체물로 여겨진 바 있다.
그러나 이후 수소불화탄소가 이산화탄소보다 더욱 강력한 온실가스 효과를 일으키는 것으로 확인되면서, 전 세계적으로 감축이 추진되었다. 예컨대 2016년 르완다 키갈리에서 열린 유엔기후변화협약 당사국총회(COP23)에서 미국·유럽은 2036년까지 85% 감축, 중국과 100여 개 개발도상국은 2045년까지 80%의 수소불화탄소 감축을 합의한 바 있다.

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불소 및 수소 원자를 함유한 유기 화합물로, 오존층 파괴물질인 CFC(염화불화탄소, 프레온가스)의 대체물질로 개발되었다. 그러나 수소불화탄소 역시 지구온난화에 영향을 미치는 강력한 온실가스로 알려지면서 감축이 추진되고 있다. | 외국어 표기 | HFC, Hydro Fluoro Carbon (영어) | 수소불화탄소는 불소 및 수소 원자를 함유한 유기 화합물로, 1987년 몬트리올의정서에서 지구 오존층 파괴 원인 중 하나로 지목된 프레온가스(CFC, 염화불화탄소)의 대체물질로 개발되었다.

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웃음 기체라고도 알려진 아산화 질소는 상온에서 안정한 무색무취의 비휘발성 기체지만, 고온에서는 산소 기체와 마찬가지로 강력한 산화제로 작용한다. 아산화 질소는 마취 진통 효과가 있어 수술이나 치과 치료 시 흔하게 쓰이며, 이 화합물을 흡입하였을 때 취한 효과 때문에 해리성 마취제로 오용되기도 한다. 아산화 질소는 로켓 추진체의 산화제로 사용되며, 엔진의 출력을 증강하기 위해 자동차 경주에도 쓰인다. 아산화 질소는 대기 중에 소량 존재하는데, 성층권 오존 을 파괴하는 주범 중의 하나이다.

아산화 질소는 로켓 모터, 내연 기관, 에어로솔(aerosol), 의료, 레크리에이션 분야에서 널리 사용된다.

아산화 질소는 다른 산화제들에 비교하여 무독성이며 상온에서 안정하므로 로켓 모터의 추진체(propellant)로 사용한다. 또한, 밀도가 크고 저온에서 낮은 저장 압력을 유지하므로 저장용 고압 기체 시스템보다 경쟁력이 있다.

1914년 미국 로켓의 선구자인 고다드(R. Goddard)가 액체 연료 로켓에 사용 가능한 추진체로 아산화 질소와 휘발유를 제안한 이래, 몇몇 하이브리드 로켓 디자인에서 산화제로 아산화 질소를 사용한 바 있다.

아산화 질소는 21기압, 600 도 정도에서 발화한다고 알려져 단일 추진 로켓에도 사용할 수 있는데, 가열한 촉매 존재 하에서 질소와 산소로 분해되는 발열 반응에서 엄청난 열을 방출하므로, 자체 촉매 작용에 의한 추진체로도 활용할 수 있다.

격한 연소 과정이 필요한 자동차 경주에서 아산화 질소는 공기 중의 산소보다 더 많은 산소를 제공할 수 있기에, 엔진이 더 많은 연료를 태우게 하여, 더욱 강력한 연소를 유발할 수 있다. 저온 저압에서 가연성이 없지만, 높은 온도에서는 분해되어 대기보다 더 많은 산소를 제공한다. 그뿐만 아니라 아산화 질소는 과산화 수소와 거의 맞먹을 정도로 강력한 산화제이다.

아산화 질소는 보통 압축 액체로 저장하였다가 자동차의 흡기 다기관(intake manifold)에서 이 액체가 증발하고 팽창하면서 온도가 급격히 낮아지면 밀도가 커져서 엔진 실린더에 더 많은 공기/연료 혼합물이 들어가게 한다. 따라서 아산화 질소를 흡기 다기관에 미리 주입하거나 힘을 내기 바로 직전에 직접 주입한다. 그러나 엔진의 왕복 운동 과정에서 아산화 질소를 사용할 때의 문제점은 엔진에 손상이 갈 정도의 힘을 생산할 수도 있다는 것이다. 따라서 일상의 엔진에서 아산화 질소를 이용할 때는 적절한 온도와 연료 수위가 유지되어야 조기 점화나 노킹 현상을 막을 수 있다. 아산화 질소가 엔진 실린더 속 압력을 증가시켜 피스톤이나 밸브에 손상을 주고 불균일 가열로 인한 조기 점화를 유발하기 때문이다.

아산화 질소는 지방에 매우 잘 녹으므로 휘핑크림을 내기 전까지 크림의 지방에 잘 녹아 있어 크림으로 나올 때 4배의 부피를 가질 수 있기에, 음식 첨가제로도 승인받아 휘핑크림 통이나 쿠킹 스프레이에 에어로솔 추진체로 사용하고 있다. 하지만 아산화 질소와 함께 배출된 휘핑 크림은 불안정하여 1시간 이내에 액체 상태로 되돌아가기 때문에, 즉석에서 제공하는 음식의 장식에만 사용한다. 쿠킹 스프레이는 레시틴(lecithin, 유화제의 일종)을 섞은 다양한 기름으로부터 만들어지는데, 아산화 질소를 추진체로 사용한다. 감자 칩과 같은 과자의 포장 시 박테리아 성장을 막기 위하여 산소를 대체할 비활성 기체로도 사용한다.

1844년 이후 치과나 외과 수술 시 아산화 질소가 마취제로 사용되었다. 초기에는 단순한 고무 백을 통해 투여하였다가, 현재는 병원에서 아산화 질소와 산소의 비율을 2: 1로 조절한 자동화 마취 기계를 이용하여 투여한다. 그런데 마취 시 아산화 질소를 사용하면 구역질이나 구토를 유발할 위험이 증가한다.

치과 치료 시에는 더 단순한 아산화 질소와 산소의 혼합물을 의식이 있는 환자에게 흡입시켜, 치료할 때에도 의식이 깨어 있으며 의사가 하는 질문이나 지시에 반응하는 정신적 상태를 유지할 수 있게 한다.

출산, 수술, 심장 발작 시에 고통을 줄이기 위하여 아산화 질소를 흡입하기도 하는데, 분만할 때 산모에게 이 화합물을 사용하는 것은 안전하고 효과적인 진통제임이 입증된 바 있다.

행복감과 환각을 느끼기 위해 아산화 질소를 흡입하는 '웃음 기체 파티'가 1799년 영국의 상류 사회에서 알려졌다. 19세기에 이르러 아산화 질소가 의료 및 요리 분야에서 폭넓게 시용되면서 레크리에이션 용도로 전 세계에 널리 알려졌지만 아산화 질소 사용에 대한 법적 문제는 나라마다 다르다.

아산화 질소는 액화된 압축 기체이며 질식 가능성이 있고 해리성 마취 효과가 있어, 위험 요소를 갖고 있다. 비교적 무독성으로 취급되지만 흡입하거나 액체가 직접 피부나 눈에 닿을 경우 인체에 나쁜 영향을 주는 경우도 있다.

또한, 외과 의사, 치과 의사 및 간호사에게 심각한 작업 유해성을 가지며, 아산화 질소는 인체에서 0.004%의 소량씩 대사를 하므로 환자가 방 안에서 내뿜은 양이나 환기가 잘 안 되는 방에서의 지속된 노출 때문에 위험할 수 있다. 미국에서는 권장 노출 한계는 25 ppm(46 g/m ³)으로 정해져 있다.

아산화 질소는 250 °C에서 용융 질산 암모늄의 분해반응으로부터 생성된다. 이때 폭발 위험이 있으므로 서서히 온도를 올려야 한다.

무색이며 약간의 단 냄새를 가지는 아산화 질소는 비록 상온에서는 반응성이 없지만, 온도를 올리면 반응성이 증가한다. 예를 들어 187 °C에서 아산화 질소와 소듐 아마이드(NaNH ₂)가 반응하면 소듐 아자이드(NaN ₃)가 얻어진다.

이 반응은 기폭 장치로 사용되는 아자이드 염을 생산하는 화학 공정 반응이다.

아산화 질소는 온실 기체(greenhouse gases) 중 하나로 지구 온난화에 심각한 영향을 끼치는데, 분자 당 100년간 이산화 탄소의 298배에 해당하는 온실 효과를 나타낸다. 하지만 그 농도가 이산화 탄소의 1/1000 미만으로 낮기에, 1/3 이하의 영향을 미치는 셈이다. 그런데 인간의 활동으로 인해 산업 혁명 이전보다 38% 더 많은 아산화 질소가 대기 중에 유입되어서, 이 화합물의 온실 효과를 유의해야 한다. 2008년 노벨상 수상자인 크루첸(P. Crutzen)은 질산 비료에 기인한 아산화 질소의 발생량이 지금까지 과소평가되었다고 경고한 바 있다.

아산화 질소는 오존층을 얇게 만든다고 알려졌지만, 가장 중대한 오존 파괴 물질(ozone-depleting substance, ODS)이고 21세기에도 계속 가장 큰 위협이 될 것으로 예상한 연구도 발표된 바 있다.

1. Nitrous Oxide Safety. Space Propulsion Group (2012)

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아산화 질소(Nitrous oxide) || | 화학식 | N2O | | 분자량, g/mol | 44.013 | | 상태 | 무색 기체 | | 녹는점, °C | -90.86 | | 끓는점, °C | -88.48 | | 밀도, g/L(STP에서) | 1.977 (기체) | 웃음 기체라고도 알려진 아산화 질소는 상온에서 안정한 무색무취의 비휘발성 기체지만, 고온에서는 산소 기체와 마찬가지로 강력한 산화제로 작용한다.아산화 질소는 마취 진통 효과가 있어 수술이나 치과 치료 시 흔하게 쓰이며, 이 화합물을 흡입하였을 때 취한 효과 때문에 해리성 마취제로 오용되기도 한다.

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메탄(CH ₄)은 대기 중 주요 온실가스(green-house gas; GHGs) 중 하나이다. 메탄의 온난화 잠재력(global warming potential; GWP)은 이산화탄소(CO ₂)에 비해 약 21배, 일산화이질소(N ₂ O)에 비해 약 31배나 큰 것으로 알려져 있다(IPCC AR5).

습지에서의 메탄 방출 특성

습지(wetlands)에서의 메탄(CH ₄) 방출량 특성은 지구 전체 방출량인 연간 약 558(540-568)Tg(1,012g) 중 약 30(24-36)% 정도인 약 167(127-202)Tg(1,012g)을 방출하는 것으로 알려져 있다 (Saunois et al., 2016; Physorg., 2016).

기존 메탄(CH ₄) 가스와 관련된 해외 연구로는 유엔교토기후변화협약에서 초기연구가 진행되어 현재는 방출량 산정, 산업 분야, 경작지, 목초지, 습지, 가축 등에서의 방출 기작이 연구되고 있다. 특히 메탄(CH ₄) 가스의 주요 흡수원으로 대기 중 수산화 라디칼(hydroxyl radical, ⦁OH)의 반응과 함께, 표층 토양(퇴적물)에서 미생물에 의한 산화(microbial oxidation)작용으로 오염지역의 질소 침적량(N deposition)이 증가하여 메탄흡수(CH ₄ uptake by sediments (soil))가 감소할 수 있으며, 이에 따른 표층 주변 대기 중 메탄(CH ₄) 증가 효과가 나타날 가능성에 대한 연구 등이 많이 진행되고 있다 (Dobbie et al., 1996; Sitaula et al., 1995).

지구 온실기체 수지 기여도

갯벌의 탄소(C)는 생지화학순환(biogeochemical cycle) 역할을 할 뿐만 아니라 지구 온실기체 수지(budget)에 기여하는 것도 분명 알고 있다. 그러나, 한국 갯벌의 국내 온실기체 방출량 산정과 계산 및 예측량 자료는 거의 없는 실정이다. 그리고 온실가스 중 메탄(CH ₄) 가스의 방출은 다른 여러 가지 환경적 특성 변수보다 온도와 상당히 관계가 있는 것으로 그동안의 연구결과로 보고되고 있다(Kim et al., 2002; Kim and Na, 2011; Kim and Na, 2013).

1. Aronson, E., Allison, S., & Helliker, B. R. (2013). Environmental impacts on the diversity of methane-cycling microbes and their resultant function. Frontiers in microbiology, 4, 225.

2. Conrad, R., Klose, M., and Noll, M. 2009. "Functional and structural response of the methanogenic microbial community in rice field soil to temperature change." Environ. Microbiol. 11, 1844-1853

3. Dobbie, K.E., Smith, K.A., Prieme, A., Christensen, S., Degorska, A., and Orlanski, P. 1996. "Effect of land use on the rate of methane uptake by surface soils in northern Europe." Atmospheric Environment 30, 1005-1011.

4. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)(2014). Fifth Assessment Report (AR5), http://www.ipcc.ch

5. Kim, G.Y., Pak, S.L., Song, B.H. and Shin, Y.K. 2002. "Emission Characteristics of Methane and Nitrous Oxide by Management of Water and Nutrient in a Rice Paddy soil." Korean Journal of Environmental Agriculture 21, 136-143.

6. Kim, D.S. and Na, U.S. 2011. "Soil Emission Measurements of N ₂O, CH ₄ and CO ₂ from Intensively Managed Upland Cabbage Field." J. KOSAE. 27, 313-325.

7. Kim, D.S. and Na, U.S. 2013. "Characteristics of greenhouse gas emissions from freshwater wetland and tidal flat in Korea." J. KOSAE. 29, 171-185.

8. Leveld, J., Crutzen, P. J., and Dentener, F. J. 1998. "Changing concentration, lifetime and climate forcing of atmospheric methane." Tellus B Chem. Phys. Meteorol. 50, 128-150

9. Physorg. 2016. http://phys.org/news/2016-12-surge-methane-emissions-threatens-efforts.html@@@

10. Saunois, M., Jackson, R.B., Bousquet, P., Poulter, B. and Canadell, J.G. 2016. "The growing role of methane in anthropogenic climate change." Environmental Research Letters 11, 120207

11. Sitaula, B.K., Lars R.B. and Gunnar A. 1995. "N-fertilization and soil acidification effects on N ₂O and CO ₂ emission from temperate pine forest soil.' Soil Biology and Biochemistry 27, 1401-1408

12. Wang, J. S., Logan, J. A., McElroy, M. B., Duncan, B. N., Megretskaia, I. A., and Yantosca, R. M. 2004. "A 3-D model analysis of the slowdown and interannual variability in the methane growth rate from 1988 to 1997." Global Biogeochem. Cycles 18, GB3011

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메탄(CH4)은 대기 중 주요 온실가스(green-house gas; GHGs) 중 하나이다. 메탄의 온난화 잠재력(global warming potential; GWP)은 이산화탄소(CO2)에 비해 약 21배, 일산화이질소(N2O)에 비해 약 31배나 큰 것으로 알려져 있다(IPCC AR5). [목차] 1.습지에서의 메탄 방출 특성 2.지구 온실기체 수지 기여도 3.참고문헌 [ 습지에서의 메탄 방출 특성 ] 습지(wetlands)에서의 메탄(CH4) 방출량 특성은 지구 전체 방출량인 연간 약 558(540-568)Tg(1,012g) 중 약 30(24-36)% 정도인 약 167(127-202)Tg(1,012g)을 방출하는 것으로 알려져 있다(Saunois et al., 2016; Physorg., 2016).

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염화불화탄소는 염소(Cl), 불소(F), 탄소(C) 원자를 포함하는 할로카본(halocarbon)의 집합적 명칭으로 약어로 CFCs로 불린다. CFCs는 인간이 만들어낸 화합물로 과거에 냉각제 (CFC-12), 발포제 (CFC-11), 세정제 (CFC-113) 등에 주로 사용되었다.

그러나 CFCs가 성층권 오존을 파괴하는 것으로 밝혀지면서, 1987년 몬트리올 의정서 (Montreal Protocol)에 의해 1996년 생산이 금지되었고 이는 HCFCs (hydrochlorofluorocarbons)로 대체되었다. 하지만 HCFCs 역시 성층권 오존 파괴에 영향을 줄 뿐만 아니라 중요한 온실기체이기 때문에 2013-2015년 생산을 감축하도록 하였고 이는 다시 불화탄화수소 (hydrofluorocarbons, HFCs)로 대체되었다. HFCs는 염소가 없어 오존층의 파괴에는 영향이 없으나 CFCs나 HCFCs와 유사한 정도의 온실기체이기 때문에 2016년 몬트리올 조약의 개정회의에서 생산을 줄이기로 합의하였다.

CFCs의 화학구조

CFCs의 화학구조는 CFC 다음의 숫자로 나타낸다. CFC-xyz에서 x는 (탄소의 수 - 1)로 0인 경우 표시하지 않는다. y는 (수소의 수 + 1)을 나타내고, z는 (불소의 수)를 의미한다. 염소의 수는 2×(탄소의 수) + 2 - (수소의 수) - (불소의 수)로 구한다. 예를 들어, CFC-12는 x=0, y=1, z=2이므로 1개의 탄소와 0개의 수소, 2개의 불소와 2개의 염소로 (2×1 + 2 - 0 - 2 = 2) 이루어진 분자이다 (그림 1).

James Lovelock은 대기 중의 CFCl ₃ 를 처음으로 발견하였으며 (Lovelock, 1971), Mario Molina와 Frank Sherwood Rowland는 대류권에서는 매우 안정하여 오래 머물기 때문에 성층권까지 이동할 수 있는 CFCs가 성층권 오존의 붕괴에 원인이 됨을 제시하여 Paul J. Crutzen과 함께 1995년 노벨 화학상을 수상하였다. CFCs가 성층권에 존재하는 파장 240 nm 이하의 강한 자외선에 의해 광분해되면 염소원자가 떨어져 나오게 된다. 이 염소원자는 반응성이 커서 오존과 반응하여 ClO 반응기와 산소분자를 만들고 ClO 분자는 산소원자와 반응하여 결과적으로 오존과 산소 원자가 2개의 산소분자로 변환되면서 오존을 제거한다 (반응식 1).

@@NAMATH_INLINE@@\begin{array}{lcr}{CI \bullet +\ O_{3} \longrightarrow CIO \bullet +\ O_{2} }\\{\underline{\ CIO \bullet +\ O \longrightarrow CI \bullet +\ O_{2}} }\\ {Net : \ \ \ \ O_{3}\ +\ O \longrightarrow 2O_{2}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }\end{array} @@NAMATH_INLINE@@ {반응식 1}

ClO 반응기가 NO ₂와 결합하면 ClNO ₃를 형성하면서 오존제거에 활동적인 Cl이 비활성 Cl로 전환된다 (반응식 2). 따라서 NO ₂ 는 Cl을 묶어두는 Cl의 저장소 (reservoir) 역할을 한다.

@@NAMATH_INLINE@@ClO\cdot +NO_2 \longrightarrow ClNO_3 (chlorinenitrate)@@NAMATH_INLINE@@ (반응식 2)

겨울철 극성층운 (polar stratospheric clouds) 표면에서는 기체상의 ClNO ₃가 HCl 또는 H ₂O와 반응 Cl ₂ 와 HOCl을 각각 만들면서 질산염을 생산, 구름입자에 가두어 둔다 (반응식 3).

@@NAMATH_INLINE@@ClNO_3 (g)+HCl (s)\longrightarrow Cl_2 (g)+HNO_3(s)@@NAMATH_INLINE@@

@@NAMATH_INLINE@@ClNO_3(g)+H_2O(s)\longrightarrow HOCl(g)+HNO_3(s)@@NAMATH_INLINE@@ (반응식 3)

Cl ₂와 HOCl은 기체로 대기 중에 방출되는데 겨울철에는 자외선이 없어 대기 중에 축적된다. 봄철 자외선이 도달하면 축적된 대량의 Cl ₂와 HOCl이 광분해되며 활동적인 Cl 반응기를 만들어 내면서 오존파괴에 참여하게 된다. 이때 비활성 Cl을 만드는 NO ₂ 는 질산염 형태로 극성층운에 갇혀 있기 때문에 오존의 고갈은 더욱 가속된다. 이렇게 특히 남극 봄철에 오존 구멍이 (ozone hole 또는 ozone depletion) 형성된다.

온실기체로서 CFCs

CFCs는 또한 매우 효율적인 온실기체이다. 온실기체는 대기 중에 오래 머물면서 지구가 방출하는 적외선 영역의 복사에너지를 효율적으로 흡수하는 특성을 갖는다. CFCs는 7.8 - 15.3 mm의 영역에서 적외선을 흡수하며, 대기 중에서의 수명은 CFC-11가 50년, CFC-12는 102년, CFC-113은 85년, CFC-114는 300년으로 매우 길다.

지구온난화의 효율을 나타내는 지구온난화잠재력 (GWP, global warming potential)은 CFC-11의 경우 20년 간의 잠재력은 이산화탄소 (CO ₂)의 7,020배, 100년 간의 잠재력은 CO ₂ 의 5,350 배에 달한다 (표 1).

종류

화학구조

수명 (년)

지구온난화 잠재력 (GWP)

20년

100년

CFC-11

CFCl ₃

50

5,000

4,000

CFC-12

CF ₂Cl ₂

102

7,900

8,500

CFC-13

CClF ₃

640

8,100

11,700

CFC-113

C ₂F ₃Cl ₃

85

5,000

5,000

CFC-114

C ₂F ₄Cl ₂

300

6,900

9,300

CFC-115

C ₂F ₅ Cl

1,700

6,200

9,300

참고문헌

1. Seinfeld, J. H., and S. N. Pandis (1998) Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change, John Willey & Sons, Inc., New York, NY, USA.
2. Molina M. J. and Rowland, F. S. (1974) Stratospheric sink for chlorofluoromethanes: chlorine atom-catalyzed destruction of ozone, Nature, 249, 810-812Seinfeld, J. H., and S. N. Pandis (1998) Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change, John Willey & Sons, Inc., New York, NY, USA.
3. Rothman, L. et al. (2009) The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 100 (9-10), 533-572
4. IPCC (1995) Climate Change 1995: The IPCC second assessment report, Intergovernmental Panel on Climate Change

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염화불화탄소는 염소(Cl), 불소(F), 탄소(C) 원자를 포함하는 할로카본(halocarbon)의 집합적 명칭으로 약어로 CFCs로 불린다. CFCs는 인간이 만들어낸 화합물로 과거에 냉각제 (CFC-12), 발포제 (CFC-11), 세정제 (CFC-113) 등에 주로 사용되었다1). 그러나 CFCs가 성층권 오존을 파괴하는 것으로 밝혀지면서, 1987년 몬트리올 의정서 (Montreal Protocol)에 의해 1996년 생산이 금지되었고 이는 HCFCs (hydrochlorofluorocarbons)로 대체되었다.

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넓은 의미에서 지구온난화는 장기간에 걸쳐 전지구 평균 지표면 기온이 상승하는 것을 의미한다. 하지만 좀더 일반적으로 지구온난화는 산업혁명 이후 전지구 지표면 평균 기온이 상승하는 것 (즉, 현대 지구온난화)으로 정의된다. 1850년 대비 전지구 평균 지표면 기온은 1도 이상 상승하였으며 (그림 참고), IPCC 5차 평가보고서(2013)는 이와 같은 현대 지구온난화가 인위적 온실기체 증가에 기인하는 것이 95% 정도로 확실하다고 평가하였다. 반면 950~1350년 기간 동안의 중세 온난기 는 자연적인 원인에 기인한 것으로 평가된다.

그림 1. 산업혁명 시작 시기 (1850) 전 대비 전지구 평균 지표기온 시계열 (1850-2017). 회색선은 여러 관측 데이터의 평균이며, 회색 영역은 95% 불확실성 구간을 나타낸다. (출처 : 영국 기상청)

현대 지구온난화 특징 및 전망

1850년은 지표기온 관측이 광범위하게 시작된 시기이며, 산업화 시작의 기준 해로 일반적으로 사용된다. 1850년 이후 전지구 평균 지표기온은 꾸준히 상승해 왔으며 2017년 말에는 산업혁명 이전 대비 1도 이상 상승했다 (그림). 특히 1900년 이후에 그 상승세가 두드러지며, 일정 기간 온난화 경향이 가속화되기도 하였지만, 일정기간 상승세가 멈추는 지구온난화 휴식기 (혹은 휴지기)가 나타나기도 하였다. 1900년-1950년 기간과 1975년-1997년 기간에는 온난화가 가속화 되었으며, 1950년-1975년 기간과 1998년-2013년 기간 동안에는 온난화가 중지되었다. 이와 같은 온난화의 가속 및 중지에는 태평양 십년 진동 (Pacific Decadal Oscillation) 등 장기적인 자연 변동성이 영향을 미치는 것으로 제안되고 있다. 2014년 이후 온난화가 다시 가속화 되고 있으며, 2016년과 2017년은 각각 관측 역사상 전지구 평균 지표기온이 가장 높았던 해와 세번째로 높았던 해로 기록되었다. IPCC 5차 보고서에서는 만약 우리가 온실기체 감축을 위한 노력을 하지 않고 현재와 같이 지속적으로 배출한다면 2100년에 이르러 전지구평균 지표기온이 산업혁명 전 대비 약 4도에서 5도 정도 증가할 것으로 평가하였다. 이와 같은 지구온난화의 지속에 따라 기후 시스템을 이루는 모든 구성요소들은 장기적으로 변화하게 되며, 결과적으로 인간과 생태계에 심각하고 광범위하며 돌이킬 수 없는 영향을 미칠 것으로 추정된다. 이에 대한 문제 의식을 공유하고 2015년 12월 12일 파리에서 2100년까지 전지구평균 지표기온 상승을 산업혁명 전 대비 1.5도 이하로 낮추기 위한 협상이 체결되었다.

원인

산업혁명이 시작되던 시기에 대기 중 이산화탄소 농도는 280ppm이었으나 이후 기하급수적으로 증가하여 2017년 12월에는 약 405ppm에 이르렀다. 만약 앞으로 이산화탄소 배출 규제가 없을 경우 2050년에는 약 450ppm을 넘어설 것으로 추정된다. 현대 지구온난화는 인간활동에 의해 이산화탄소를 포함하는 온실기체가 증가하기 때문인 것으로 평가된다.

지구온난화를 포함하여 지구시스템의 변화와 연관된 기후변화는 여러 자연적 요인과 인위적 요인에 의해 발생할 수 있다. 어떤 요인에 의해서인지 복사강제력이 커지면 전지구 평균 지표기온이 상승(지구온난화)하며, 복사강제력이 작아지면 지표기온이 하강(지구한랭화)하게 된다. 기후변화의 자연적 요인은 태양활동의 변화, 태양-지구 사이의 상대적인 천문학적 위치변화 ( 밀란코비치 주기), 화산 폭발에 의한 성층권 에어로졸 증가 등을 들 수 있으며, 인위적 요인은 인간 활동에 의한 온실기체 증가와 SOx 및 NOx 계열 에어로졸 증가, 그리고 토지 이용의 변화 등을 들 수 있다. 기후 과학자들은 최신 기술의 여러 지구시스템 모델(Earth System Model)을 이용해 지구온난화의 원인을 규명하기 위해 노력하고 있다. 다수의 지구시스템 모델 실험을 이용한 IPCC 5차 평가보고서에 의하면 산업혁명 이후 전지구 평균 지표기온 상승에 자연적 요인인 자연 강제력 및 자연적 내부 변동성은 거의 기여하지 않았으며, 인위적 온실기체 증가가 이 지표기온 상승에 주요 원인임을 알 수 있다. 또한 대기 중 주요 온실기체들이 인위적 온실효과 발생에 상대적으로 기여하는 정도를 평가하면 이산화탄소가 약 60%를 기여했으며, 메탄, 대류권 오존, 아산화질소가 각각 15%, 8%, 5%를 차지한 것으로 평가된다.

영향

인위적 온실가스 증가에 의한 지구온난화는 단순히 전지구평균 지표기온의 상승에만 국한된 문제가 아니다. 현재 우리는 전지구적 기온 상승과 더불어 해수면 상승, 해양산성화, 물순환 변화, 대기오염, 생태계 다양성 훼손 등의 문제에 직면해 있다.

2013년까지 해수면은 산업혁명 전 대비 19 cm 증가했다. 전지구평균 지표기온의 경우 1998년-2013년 기간 동안 온난화가 거의 중지되었으나 해수면상승은 1995년부터 최근까지 더욱 가속화되고 있다. 만약 앞으로 전지구평균 지표기온이 2도 이상 상승한다면 전지구 해수면 온도는 해수의 열팽창 및 대륙에 있는 빙상(ice sheet)과 빙모(ice cap)의 녹음 정도에 따라 1 m에서 4 m까지 상승할 가능성이 있다.

하와이 마우나로아에서 관측된 대기 중 이산화탄소 농도 증가는 실제 화석연료 연소에 따른 방출양의 57%에 불과하다. 그 이유는 해양에서 약 23%를, 생태계에서 약 15%를 추가적으로 이산화탄소를 더 흡수했기 때문이다. 만일 해양과 생태계의 역할이 없었다면 기온 상승은 더 큰 폭으로 나타났을 것이다. 하지만 최근에 해양에서 이산화탄소를 더 많이 흡수함에 따라 해양산성화가 급속히 진행되고 있다. 해수 pH는 8.2에서 8.1로 최근에 감소되었는데 이는 25~30 % 산도 증가에 해당한다. 지난 2백만년 동안 해수 pH는 8.1 아래로 내려간 적이 없는 것으로 추정된다. 따라서 차후 해양산성화가 더 진행된다면 이 산성화가 해양 생태계에 큰 악영향을 끼치게 될 것이다. 특히 해양산성화와 해수 온도 증가로 인하여 산호 백화현상이 빈번히 발생하고 있으며 이에 따라 많은 산호 종이 멸종 위기에 처해 있다.

육상 생태계 역시 최근 지구온난화의 영향을 받고 있다. 봄철이 빨리 시작되면서 식물과 동물들의 서식지가 북쪽과 고도가 높은 곳으로 이동되고 있다. 이와 더불어 많은 생물 종들이 멸종되며 생태계 다양화가 줄어들고 있다.

참고문헌

1. IPCC는 기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change)의 약자로 5~6년 간격으로 기후변화 평가보고서를 발간해 기후변화 추세 및 원인규명, 기후변화에 따른 사회경제적 영향, 대응전략에 대한 과학적 정보를 제공한다. IPCC 평가보고서는 유엔기후변화협상 (UNFCC)에서 정부간 협상시 근거자료로 활용한다.
2. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Working Group I500pxI Contribution to the IPCC 5th Assessment Report.
3. Kosaka, Y., and S.-P. Xie, 2013: Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling. Nature, 501, 403-407.
4. Meehl, G. A., et al., 2013: Externally forced and internally generated decadal climate variability associated with the interdecadal Pacific Oscillation. J. Climate, 26, 7298-7310.
5. Paris Agreement. United Nations Treaty Collection 8 July 2016.
6. https://www.co2.earth/
7. Rodhe, A., 1990: A comparison of the contribution of various gases to the greenhouse effect. Science, 248, 1217-1219.
8. Christopher S. W. et al., 2015: Unabated global mean sea-level rise over the satellite altimeter era. Nature Climate Change, 5, 565-568.
9. BOX SYN-1: SUSTAINED WARMING COULD LEAD TO SEVERE IMPACTS in: Synopsis, in National Research Council 2011.
10. Ocean Acidification, in: Ch. 2. Our Changing Climate in NCADAC 2013, pp. 69-70.
11. Zeebe, R. E., 2012: History of Seawater Carbonate Chemistry, Atmospheric CO2 and Ocean Acidification. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 40, 141-165.

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넓은 의미에서 지구온난화는 장기간에 걸쳐 전지구 평균 지표면 기온이 상승하는 것을 의미한다. 하지만 좀더 일반적으로 지구온난화는 산업혁명 이후 전지구 지표면 평균 기온이 상승하는 것 (즉, 현대 지구온난화)으로 정의된다. 1850년 대비 전지구 평균 지표면 기온은 1도 이상 상승하였으며 (그림 참고), IPCC1) 5차 평가보고서(2013)2)는 이와 같은 현대 지구온난화가 인위적 온실기체 증가에 기인하는 것이 95% 정도로 확실하다고 평가하였다.

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온실가스 줄이기 : 네이버 이미지검색

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'온실가스 줄이기'의 네이버 이미지검색 결과입니다.

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온실가스 배출량 전망치. 온실가스를 감축하기 위한 인위적인 조치를 취하지 않을 경우 배출될 것으로 예상되는 온실가스 총량을 추정한 것. 예를 들어 2020 BAU(2020년 BAU)라고 하면 인위적인 감축 노력을 하지 않을 경우 2020년 배출될 온실가스 총량 추정치를 나타낸다. 온실가스 감축량의 기준이 되는 숫자다.
한국정부는 2015년 6월30일 2030년 우리나라의 온실가스 배출량을 배출전망치(BAU·8억5060만t) 대비 37% 줄이기로 확정했다. UNFCCC는 2015년 12월 프랑스 파리에서 당사국총회를 열고 한국 등 각국이 제출한 온실가스 감축목표안을 토대로 신기후체제 합의문을 도출할 계획이다. 이 경우 각국은 부문·업종·연도별 감축 목표를 수립하고 이행해야 한다.

당초 정부가 검토했던 감축방안보다 목표치가 크게 높아진 것이어서 기업들은 강하게 반발하고 있다.
정부가 확정한 37% 감축안은 2015년 6월11일 제시했던 네 개 감축 시나리오(1안 14.7%, 2안 19.2%, 3안 25.7%, 4안 31.3%)에는 없던 것이다. 이에 따라 2030년 한국의 온실가스 배출량은 5억3587만t으로 정해졌다. 네 개 시나리오 중 감축률이 가장 높은 4안(5억8460만t)보다도 8.3% 더 줄여야 한다.

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온실가스 배출량 전망치

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온실가스 배출량 전망치. 온실가스를 감축하기 위한 인위적인 조치를 취하지 않을 경우 배출될 것으로 예상되는 온실가스 총량을 추정한 것. 예를 들어 2020 BAU(2020년 BAU)라고 하면 인위적인 감축 노력을 하지 않을 경우 2020년 배출될 온실가스 총량 추정치를 나타낸다. 온실가스 감축량의 기준이 되는 숫자다. 한국정부는 2015년 6월30일 2030년 우리나라의 온실가스 배출량을 배출전망치(BAU·8억5060만t) 대비 37% 줄이기로 확정했다.

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2020년 우리나라의 온실가스 배출량

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2020년 우리나라의 온실가스 배출량 추정치가 최근 발표됐습니다. 648.6백만톤. 역대 최고였던 2018년보다는 10.9%가, 바로 전년도인 2019년보다는 7.3%가 줄어든 수치입니다. 그래프에서도 확인할 수 있듯, 2019년에 이어 2년 연속 온실가스 배출량이 줄어드는 모습입니다. 두 해 연속으로 이렇게 줄어드는 일은 우리나라가 온실가스 통계를 내기 시작한 1990년 이후 처음입니다. 또한, 해마다 상승세를 이어가던 배출량이 2009년 598백만톤 이후 11년 만에 최저를 기록하게 됐죠. 아직은 조심스럽지만, 우리나라도 온실가스 배출량이 이제 정말 '정점'은 지났다는 희망 섞인 전망을 하게 됩니다.

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中 온실 가스 배출량, 전 세계 27% 차지

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BY 사이드뷰 인터넷신문] 중국이 선진국 전체보다 온실 가스 배출량이 더 많은 것으로 조사됐다. 미국 ...

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네이버 블로그 | 가슴뛰는 삶을 살자!!!

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가장 효과가 크고, 투자비가 적게 드는 방안은 Engine power limitation입니다. 즉 선박의 속도를 줄이는 것입니다. 화물량은 정해져 있는데 선박의 속도가 줄어들면, 선박이 더 많이 필요합니다.

선박이 속도를 줄여도 최소 요구 속도란게 있거든요. 최소 요구 속도로 줄여도 규제를 만족시키지 못하면, 추가적인 이산화탄소 저감장치를 설치하던지 이산화탄소 배출권을 구매해야 합니다. 이렇게 되면 노후 선박의 경우, 수익성이 줄어들기 때문에 노후선 폐선이 증가할 것 같습니다. 역시, 선박 발주를 자극하는 요소입니다.

LNG추진도 계속 증가할 것 같습니다. 특히 컨테이너의 경우, 최저 요구 속도가 높기 때문에 속도를 많이 낮추기 힙듭니다. 그래서 LNG 추진 컨테이너 선박은 증가할 것 같습니다.

저기 표에 보면 Deadweight increase란 게 있는데, 이게 선박의 크기 증기를 나타냅니다. 선박의 크기가 커질 수록 EEXI도 향상되는 것이죠. 선박의 크기가 2배(100%)가 커지면 30%의 EEXI 향상을 달성할 수 있습니다. LNG추진 시스템을 설치하는 것과 같은 효과입니다. 배도 점점 대형화 될 것 같습니다. 대형 선박을 많이 짓는 국내 조선사는 수주할 물량이 더 많이 지는 겁니다.

최근 신조선에 Shaft generator도 많이 설치되는 추세입니다. Shaft generator는 EEXI 향상 외에도 유지보수 비용 절감, 연료비 절감 등 장점이 많기 때문에 앞으로 신조선에는 많이 설치될 것 같습니다.

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현존선의 이산화탄소 배출 규제 2023부터 시작

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가장 효과가 크고, 투자비가 적게 드는 방안은 Engine power limitation입니다. 즉 선박의 속도를 줄이는 것입니다. 화물량은 정해져 있는데 선박의 속도가 줄어들면, 선박이 더 많이 필요합니다. 선박이 속도를 줄여도 최소 요구 속도란게 있거든요. 최소 요구 속도로 줄여도 규제를 만족시키지 못하면, 추가적인 이산화탄소 저감장치를 설치하던지 이산화탄소 배출권을 구매해야 합니다.

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네이버 블로그 | 시장을 보는 눈

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환경_생태

빌게이츠 - 기후재앙을 피하는 법(2).. 온실가스 배출 제로? 가능한 미션일까?

1편에 이어서.. "기후재앙을 피하는 법"에 대한 2번째 요약(?)입니다. 요약이라기에는 양이 많긴 하군요. ㅎ

다음의 표는 온실가스를 배출하는 인간의 활동을 항목별로 분류한 것이다. (중략) 제로를 달성하는 것은 아래의 각 항목을 제로로 만드는 것이다. 전력 생산이 전체 온실가스 배출량의 약 1/4만 차지한다는 사실에 놀라는 독자들도 있을 것이다. 나도 깜짝 놀랐다. 내가 읽은 기후변화에 대한 기사들은 대부분 전력을 생산하는 것과 기후변화를 연관시켰기에, 나는 전기가 주된 요인이라고 생각했다. - 70쪽

저도 믿어지지 않네요. 특히 무언가를 만드는 과정에서 31%나 되는 온실가스가 배출된다는 것을 보면서, "온실가스 배출 제로, 이게 가능한 일인가?"라는 의문이 듭니다. 일단 가장 쉬워보이는 전기 생산(27%)에 대해 살펴보겠습니다.

전력밀도는 중요한 개념이다. 전력밀도란 주어진 크기의 땅이나 물에서 (중략) 얻을 수 있는 전력의 양을 뜻한다. 전력밀도는 제곱미터당 와트로 측정된다. 아래에 몇 가지 예시가 있다.

태양광의 전력밀도가 풍력의 전력밀도보다 더 크다는 점이 주목할만하다. 태양광 대신 풍력을 이용하고 싶다면, 다른 조건이 동일할 대 더 많은 토지가 필요하다는 의미다. - 75쪽

땅 넓은 나라는 좋겠군요.

조금 더 인용해보겠습니다. 이번에는 수력 발전이 주된 논의의 대상이 됩니다.

수력전기는 상대적으로 저렴하다는 장점이 있지만 단점 또한 크다. 수력 발전에 필요한 저수지를 만드는 과정에서 지역사회와 야생동물이 터전을 잃는다. 땅을 물로 채울 때 땅속에 갇힌 탄소가 많을수록 그 탄소는 결국 메탄이 되어 대기로 방출된다.

댐을 짓는 지역에 따라 달라지겠지만, 연구 결과에 따르면 댐을 짓는 과정에서 방출된 메탄을 고려하면 50년에서 최대 100년까지 댐이 석탄보다 더 많은 온실 가스를 방출하는 셈이다. - 89쪽

수력 발전으로 전기를 얻는 많은 북유럽의 나라들이 제일 먼저 행동에 나서야겠네요. 탄소제로 사회 만들기 위해 댐을 어서 빨리 부수고, 그 다음에 다른 나라에게 행동을 촉구하는 게 바른 방향 아닐까요?

마지막으로 '온실가스 배출 않는 전력생산'에 드는 비용. 즉 그린 프리미엄에 대한 부분입니다.

미국의 전체 전기 시스템을 제로 탄소화한다면 평균 전기료는 1킬로와트시 당 1.3~1.7센트 증가할 것이다. 대부분의 사람들이 지불하는 전기료에서 약 15% 증가한 정도다. 따라서 평균적인 가정의 그린 프리미엄은 한달에 약 18달러가 되는데, 대다수 사람들은 충분히 감당할 수 있다. 하지만 이미 소득의 10%를 에너지 소비에 쓰는 저소등층에게는 부담스러운 비용일 수 있다. - 93쪽

생각보다 적은 비용이네요. 그러나 미국은 땅이 넓은 '운 좋은' 소수의 사례죠.

불행하게도 미국과 유럽처럼 운이 좋은 나라는 별로 없다. 미국은 태평양 북서부 지역의 수력, 중서부의 강품, 그리고 남서부와 캘리포니아의 1년 내내 내려쬐는 태양광 등 다양한 재생 에너지원을 대규모로 공급받는다. 하지만 어떤 나라들은 강한 햇빛이 내려쬐지만 바람이 불지 않거나, 바람은 적당하나 햇빛이 일정하지 않다. (중략) 이런 관점에서 볼 때 아프리카와 아시아는 가장 불리하다. - 94쪽

예상했던 결론으로 가네요. 아무튼 참 쉬운게 없다는 생각 많이 듭니다. 1편을 읽어보고 싶은 분들은 아래 링크를 클릭하심 됩니다. 즐거운 독서, 행복한 인생 되세요~

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빌게이츠 - 기후재앙을 피하는 법(2).. 온실가스 배출 제로? 가능한 미션일까?

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환경_생태 빌게이츠 - 기후재앙을 피하는 법(2).. 온실가스 배출 제로? 가능한 미션일까? 1편에 이어서.. "기후재앙을 피하는 법"에 대한 2번째 요약(?)입니다. 요약이라기에는 양이 많긴 하군요. ㅎ 다음의 표는 온실가스를 배출하는 인간의 활동을 항목별로 분류한 것이다. (중략) 제로를 달성하는 것은 아래의 각 항목을 제로로 만드는 것이다. 전력 생산이 전체 온실가스 배출량의 약 1/4만 차지한다는 사실에 놀라는 독자들도 있을 것이다.

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요약 기후변화협약에 따른 온실가스 감축목표에 관한 의정서.

교토프로토콜이라고도 한다. 지구온난화 규제 및 방지를 위한 국제협약인 기후변화협약의 구체적 이행 방안으로, 선진국의 온실가스 감축 목표치를 규정하였다. 1997년 12월 일본 교토에서 개최된 기후변화협약 제3차 당사국총회에서 채택되었다.

1995년 3월 독일 베를린에서 개최된 기후변화협약 제1차 당사국총회에서 협약의 구체적 이행을 위한 방안으로서, 2000년 이후의 온실가스 감축 목표에 관한 의정서를 1997년 제3차 당사국총회에서 채택키로 하는 베를린 위임사항(Berlin Mandate)을 채택함에 따라 1997년 12월 제3차 당사국총회에서 최종적으로 채택되었다. 의정서가 채택되기까지는 온실가스의 감축 목표와 감축 일정, 개발도상국 의 참여 문제로 선진국간, 선진국·개발도상국간의 의견 차이로 심한 대립을 겪기도 했지만, 2005년 2월 16일 공식 발효되었다.

의무이행 대상국은 오스트레일리아, 캐나다, 미국, 일본, 유럽연합(EU) 회원국 등 총 37개국으로, 각국은 2008∼2012년까지를 제1차 감축공약기간으로 하여 온실가스 총배출량을 1990년 수준보다 평균 5.2% 감축하기로 하였다. 각국의 감축 목표량은 -8~+10%로 차별화하였고 1990년 이후의 토지 이용변화와 산림에 의한 온실가스 제거를 의무이행 당사국의 감축량에 포함하도록 하였다. 그 예로 유럽연합 -8%, 일본 -6% 의 온실가스를 2012년까지 줄이기로 하였다.

감축 대상가스는 이산화탄소(CO ₂), 메탄(CH ₄), 아산화질소(N ₂O), 불화탄소(PFC), 수소화불화탄소(HFC), 불화유황(SF ₆) 등의 여섯 가지이다. 당사국은 온실가스 감축을 위한 정책과 조치를 취해야 하며, 그 분야는 에너지효율향상, 온실가스의 흡수원 및 저장원 보호, 신·재생에너지 개발·연구 등도 포함된다.

의무이행 당사국의 감축 이행시 신축성을 허용하기 위하여 배출권거래(Emission Trading), 공동이행(Joint Implementation), 청정개발체제(Clean Development Mechanism) 등의 제도를 도입하였으며, 1998년 11월 부에노스아이레스 에서 개최된 제4차 당사국총회에서는 신축적인 제도운용과 관련한 작업을 2000년까지 완료한다는 부에노스아이레스 행동계획(Buenos Aires Plan of Action)이 채택되었다.

한국은 제3차 당사국총회에서 기후변화협약상 개발도상국으로 분류되어 의무대상국에서 제외되었으나, 몇몇 선진국들은 감축목표 합의를 명분으로 한국·멕시코 등이 선진국과 같이 2008년부터 자발적인 의무부담을 할 것을 요구하였고, 제4차 당사국총회 기간에 아르헨티나 카자흐스탄 등의 일부 개발도상국은 자발적으로 의무를 부담할 것을 선언하였다. 미국은 전세계 이산화탄소 배출량의 28%를 차지하고 있지만, 자국의 산업보호를 위해 2001년 3월 탈퇴하였다.

2012년 카타르 도하에서 열린 제18차 유엔기후변화협약 당사국총회에서는 2013년부터 2020년까지 8년간을 제2차 감축공약기간으로 설정하고, 온실가스를 1990년에 비해 25~40% 감축하기로 합의하였다. 의무감축 대상국은 유럽연합과 오스트레일리아, 스위스를 비롯한 37개국이며, 미국·러시아·일본·캐나다 등 전세계 배출량의 절반 이상을 차지하는 주요 국가들이 불참하였다. 한국은 1차 때와 마찬가지로 개발도상국으로 분류되었으나, 자발적으로 선진국과 마찬가지로 온실가스를 감축하기로 하였다. 2008∼2012년까지의 1차 공약기간이 각국 의회의 승인을 받아 법적 구속력을 가진 반면, 2013~2020년까지의 2차 공약기간은 각국 정부 차원의 약속으로 법적 구속력이 없는 차이점이 있다.

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기후변화협약에 따른 온실가스 감축목표에 관한 의정서. 교토프로토콜이라고도 한다. 지구온난화 규제 및 방지를 위한 국제협약인 기후변화협약의 구체적 이행 방안으로, 선진국의 온실가스 감축 목표치를 규정하였다. 1997년 12월 일본 교토에서 개최된 기후변화협약 제3차 당사국총회에서 채택되었다. 1995년 3월 독일 베를린에서 개최된 기후변화협약 제1차 당사국총회에서 협약의 구체적 이행을 위한 방안으로서, 2000년 이후의 온실가스 감축 목표에 관한 의정서를 1997년 제3차 당사국총회에서 채택키로 하는 베를린 위임사항(Berlin Mandate)을 채택함에 따라 1997년 12월 제3차 당사국총회에서 최종적으로 채택되었다.

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GDP 10억 원당 배출량 354톤...통계 작성 이래 최저

[CBS노컷뉴스 김명지 기자]

배출량 추이. 환경부 제공 우리나라 온실가스 배출량이 최고치를 기록한 2018년 이후 2년 연속 줄어든 것으로 추산됐다.

1990년 통계를 집계하기 시작한 이래 첫 연속 감소 사례이면서, 국내총생산(GDP) 10억 원당 배출량 기준으로도 최저치일 것으로 전망된다.

환경부 온실가스종합정부센터는 8일 지난해 국가 온실가스 잠정배출량이 6억 4860만 톤에 달했다고 밝혔다.

온실가스 감축 정책 수립과 점검을 위해 확정 통계보다 1년 앞서 잠정 추계한 이 수치는 2019년 잠정치 대비 7.3%, 2018년 대비 10.9% 감소한 것으로 추정된다.

당국은 이번이 통계 작성 이래 첫 2년 연속 감소 사례가 될 것으로 예상한다.

분야별로는 에너지 분야와 산업공정 분야가 전년 대비 각각 7.8%, 7.1%씩 감소한 것으로 추정됐다.

환경부는 "에너지 분야에서 배출량이 크게 감소한 이유는 발전, 화학, 철강 등 산업부문과 수송 부문에서 에너지 소비가 줄었기 때문"이라고 설명했다.

미세먼지‧기후변화 대응 정책에 따른 석탄 발전량 감소(13.6%↓), 신재생 발전량 증가(12.2%↑), 총발전량 감소(1.9%↓) 등 영향으로 발전‧열생산 부문 배출량이 전년 대비 3100만 톤 감소(12.4%↓)한 것이 주효했다는 분석이다.

석탄발전 가동 감축량은 미세먼지 계절관리제 1차 기간(2019년 12월~2020년 3) 약 1100만 톤, 2차 기간(2020년 12월~2021년 3월) 약 800만 톤으로 추정된다.

수송 부문은 유류가격 하락에도 코로나19로 여행‧이동을 자제하고 저공해차 보급이 확대(2019년 58만 3천 대→2020년 79만 6천 대)된 결과 배출량이 2019년 대비 410만 톤 감소(4.1%↓)한 것으로 계산된다.

산업부문에서는 화학 350만 톤(7.6%↓), 철강 240만 톤(2.5%↓), 시멘트 220만 톤(8.9%↓)이, 상업‧공공부문은 코로나19의 영향으로 도시가스 사용이 줄어(11%↓) 150만 톤(9.9%↓)이 감소한 것으로, 가정부문은 소폭 증가(0.3%↑)한 것으로 조사됐다.

이에 따라 국가의 온실가스 배출 효율성을 파악할 수 있는 국내 총생산(GDP) 대비 배출량 및 인구당 온실가스 배출량 역시 감소한 것으로 분석됐다.

지난해 'GDP 10억 원당 배출량'은 354톤으로, 역시 1990년 이후 가장 낮은 수치인 것으로 추정된다.

지난해 GDP가 전년보다 1% 감소한 데 비해 온실가스 배출량은 미세먼지·기후변화 대응을 위한 석탄발전 감소, 배출권거래제 등으로 7.3% 줄어들었기 때문이란 게 당국의 분석이다.

'1인당 배출량' 기준으로는 12.5톤으로 전년 대비 7.4% 감소세를 보였다.

서흥원 온실가스종합정보센터장은 "지난해 온실가스 배출량이 석탄화력 발전량 감소, 신재생 발전량 증가, 저공해차 보급 확대, 수송연료 소비 감소와 함께 크게 줄었지만, 올해는 코로나19로 위축됐던 경제활동이 회복되면서 다시 증가할 여지가 있다"며 "경각심을 갖고 감축 정책을 이행할 필요가 있다"고 설명했다.

또, "지속적인 배출량 감소를 위해 2050 탄소중립 시나리오, 2030 국가 온실가스 감축 목표 상향도 적극적으로 추진해야 한다"며 "이번에 공개한 수치는 유관자료를 활용해 잠정 추계한 결과로, 향후 관계부처가 합동으로 확정하는 공식 통계와는 일부 차이가 날 수 있다"고 덧붙였다.
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온실가스 배출량, 2년 연속 ↓...통계 작성 이래 최초

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GDP 10억 원당 배출량 354톤...통계 작성 이래 최저 [CBS노컷뉴스 김명지 기자] 배출량 추이. 환경부 제공 우리나라 온실가스 배출량이 최고치를 기록한 2018년 이후 2년 연속 줄어든 것으로 추산됐다. 1990년 통계를 집계하기 시작한 이래 첫 연속 감소 사례이면서, 국내총생산(GDP) 10억 원당 배출량 기준으로도 최저치일 것으로 전망된다. 환경부 온실가스종합정부센터는 8일 지난해 국가 온실가스 잠정배출량이 6억 4860만 톤에 달했다고 밝혔다.