오존층 회복, 인류의 첫 번째 성공

오존층 회복, 인류의 첫 번째 성공

대학생신재생에너지기자단 21기 장세희, 22기 박주은

 

오존층의 구멍은 그대로일까

오존층이 파괴되고 있다는 이야기. 예전에는 흔히 들렸지만 요즘엔 접하기 어렵다. 오존층 파괴에 관한 이야기는 뉴스에 중요한 사안으로 보도됐다. 해수면 상승으로 인해 저지대 지역들이 물에 잠기기 때문이다. 또한 오존층 파괴는 교육과정에서도 빠짐없이 나오는 이야기였다.

지금 오존층은 어떨까. 옛날에 본 사진처럼 극지방에 커다란 구멍이 계속 유지되고 있는 것일까? 정답은 아니다. 스테판 두자릭 UN 대변인은 “UN산하 과학자 패널은 금지된 오존층 파괴물질의 99% 정도를 단계적으로 제거해 오존층이 눈에 띄게 회복했음을 확인했다”고 밝혔다.

[자료 1. 2022년 10월 5일 남극 상공 오존 구멍의 크기와 모양]

출처 : 미국 항공 우주국(NASA)

 

오존층의 회복

올해 1월 9일 나이로비에서 미국기상학회(American Meteorological Society)가 주최하는 103차 연례 회의가 열렸다. UN의 지원을 받는 전문가 패널은 ‘오존층을 파괴하는 화학 물질의 세계적·단계적 폐지가 이미 기후변화를 완화시키는 데 도움이 됐다’고 말했다. 그러면서 ‘오존층은 40년 이내에 회복될 예정’이라는 결론을 해당 회의에서 발표했다.

▲세계기상기구(WMO) ▲유엔환경계획(UNEP) ▲미국 국립해양대기청(NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration) ▲미국 항공 우주국(NASA) ▲유럽 연합(EU)가 공동 평가해 4년마다 발표하는 ‘오존층 감소에 대한 과학적 평가 : 2022’(Scientific Assessment of Ozone Depletion : 2022)은 위의 내용을 포함했다. 현재 정책이 유지된다면 남극에서는 2066년, 북극에서는 2045년, 나머지 지역에서는 2040년까지 오존층이 1980년 값(오존층 구멍이 나타나기 전)으로 회복될 것으로 예상된다. 특히 2019년에서 2021년 사이에 남극 오존 구멍 크기는 기상 조건에 따라 변화했다. 그럼에도 불구하고 남극 오존 구멍은 2000년 이후 서서히 그 면적과 깊이가 개선되고 있다. 보고서는 오존층이 회복되면서 지구 기온 상승이 0.5~1℃ 정도 억제됐다고 발표했다. 이어 2016년에 수정된 몬트리올 의정서는 수소불화탄소(HFC)의 생산과 사용을 줄였을 때의 전망을 제시했다. 의정서는 2100년까지 기온 0.3~0.5℃가 줄어들어 온난화 억제 효과를 거둘 수 있다고 분석했다.

[자료 2. 위도에 따른 오존 추이]

출처 : 오존층 감소에 대한 과학적 평가 : 2022

 

오존층 회복의 원리

성층권에 존재하는 오존은 주로 태양에서 나오는 자외선의 광화학 작용으로 생성된다. 오존이 형성되는 메커니즘을 간단하게 설명하자면, 성층권에 존재하는 산소 분자가 태양의 자외선과 접촉하면 산소 원자로 분해된다. 이렇게 분해된 산소 원자는 다시 산소 분자와 결합해 오존이 생성된다. 만들어진 오존은 자외선이나 일산화질소를 만나 분해 돼 산소로 바뀌는 순환반응이 일어난다. 오존이 만들어지고 분해되는 과정의 반응이 평형을 이루게 되면 오존 과잉 또는 부족으로 인한 피해가 생기지 않는다.

[자료 3. 오존 메커니즘]

출처 : 환경부 수도권대기환경청

하지만 프레온가스라는 새로운 성분이 등장하면서 오존 반응의 평형을 깨뜨린다.

프레온가스는 매우 안전하므로, 낮은 대기권에서는 분해되지 않는다. 하지만 성층권까지 수송된 프레온가스는 자외선에 의해 분해되어 염소 분자를 방출하게 된다. 염소 분자는 아래의 화학식처럼 오존층을 파괴한다. 염소 분자는 분해되어 또 다른 염소 분자를 만들기 때문에 하나의 염소 분자는 수천에서 수만 개의 염소 분자가 되어 오존을 파괴한다. 프레온가스가 더 치명적인 이유다. 프레온가스로 인해 오존이 생성되는 반응보다 오존이 분해되는 반응이 압도적으로 빨리 일어나게 된다. 반응 불균형으로 인해 오존층에 구멍이 나게 된 것이다.

[자료 4. 오존층 파괴 메커니즘]

출처 : 블로그

오존층 파괴의 심각성을 인지한 사람들의 노력으로 프레온가스 사용이 줄어들었다. 이로 인해 오존층 파괴 메커니즘이 압도적으로 줄어든 것이다. 느리지만 오존층은 꾸준히 회복되고 있다.

과학자들은 이러한 현상을 자정능력이라고 부르기도 한다. 지구는 살아 숨 쉬는 유기체로 여겨진다. 자정작용은 자연정화 작용이라고도 하는데, 말 그대로 자연이 스스로를 치유하는 능력을 의미한다. 동식물의 가벼운 상처가 재생되거나 약한 질병이 자연적으로 낫듯, 지구에서 발생하는 오염 물질들이 자연계의 여러 작용으로 인해 분해되거나 정화되는 것이다.

 

우리의 노력

과학적으로 오존층을 복구하는 방법은 두 가지다. 오존 파괴 물질을 제거하는 방법과 오존을 발생시키는 방법이다.

첫 번째 방법인 오존 파괴 물질 제거는 오존 파괴 반응의 촉매제를 제거하는 것이다. 이는 과학적 해결책보다는 모두의 노력이 필요한 방법이다. 두 번째 방법인 오존 발생은 이론적으로 한 프로젝트를 떠올려 볼 수 있다. 성층권에 초고주파의 전파를 이용하여 방전을 발생시키는 것이다. 방전 과정에서 플라스마 화학 메커니즘으로 오존을 생성할 수 있다. 산소 분자는 방전에서 형성된 전자에 의해 파괴된다. 불안정한 상태인 산소 원자는 산소분자와 결합하여 오존을 형성하게 되는 것이다.

물론 과학적인 접근도 중요하지만, 우리에게는 더 간단한 해결 방법이 있다. 바로 오존 파괴 물질 자체를 제거하는 것이다. 과학계는 1980년 후반부터 오존층에 구멍이 생긴다고 경고하며 그 원인으로 냉장고나 에어컨 냉매, 스프레이와 발포제 등에서 나오는 프레온가스를 지목했다. 그 이후 세계 각국은 오존층 파괴 물질인 프레온가스를 규제하고자 하는 “몬트리올 의정서”를 체결했다. 이런 노력으로 프레온가스 사용량은 99% 줄었고 얇아진 오존층이 회복하기 시작한 것이다. 페테리 탈라스 WMO 사무총장은 CNN방송 인터뷰에서 “오존층 보호를 위한 대응은 기후변화 대응의 좋은 선례다"고 말했다. 그리고 "우리가 오존을 파괴하는 화학물질을 단계적으로 퇴출하는 데 성공한 것을 보면 화석연료를 그만 쓰고 온실가스를 줄여 지구 온도 상승을 시급하게 제한해야 했다는 점이 드러난다”고 말했다.

이처럼 우리의 일상에서도 오존층을 지킬 수 있는 노력을 할 수 있다. 프레온가스가 있는 물건의 사용을 줄이는 것이다. 일단 프레온가스가 들어있는 헤어스프레이 사용을 줄여야 한다. 예전에는 냉장고나 에어컨의 냉매가 프레온가스였다. 하지만 현재는 수소화염화불화탄소(HCFCs) 등 다른 냉매를 사용한다고 한다. 다만 수소화염화불화탄소가 오존 파괴 정도는 낮지만, 지구온난화에는 악영향을 미쳐, 2차 규제 물질로 분류되어 2030년까지 퇴출할 예정이라고 한다. 그리고 또 다른 방법은 이산화탄소 발생을 줄이는 것이다.

이처럼 우리의 지속적인 관심과 작은 습관 하나, 소비 하나에서 지구가 회복될 수 있다. 지구의 오존층이 모두 회복될 때까지 다 같이 노력해보자.

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오존층에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "끓는 물 속의 선크림 바른 개구리?", 14기 김준호, https://renewableenergyfollowers.org/3311

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참고문헌

[오존층의 구멍은 그대로일까]

1) 이수연, "오존층 잠잠하다 했더니.. 놀라운 변화가 나타났다", YTN, 2023.01.23., https://www.ytn.co.kr/_ln/0103_202301230543522546

[오존층의 회복]

1) UNEP, "오존층 복구가 진행되어 지구 온난화를 0.5°C 방지하는 데 도움이 됩니다", 2023.01.09., https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/ozone-layer-recovery-track-helping-avoid-global-warming-05degc

2) 김현덕, "구멍 난 지구 '오존층'에 무슨 일이…놀라운 변화", 2023.01.11.,
https://www.hankyung.com/society/article/2023011150307

3) NASA, "NASA와 NOAA 과학자들은 오존 구멍이 2022년에도 계속 줄어들고 있다고 말합니다", 2022.10.26.,
https://www.nasa.gov/esnt/2022/ozone-hole-continues-shrinking-in-2022-nasa-and-noaa-scientists-say

4) UNEP 외 4개 기관, "오존층 감소에 대한 과학적 평가 : 2022(Scientific Assessment of Ozone Depletion : 2022), 2022.10.,
https://ozone.unep.org/system/files/documents/Scientific-Assessment-of-Ozone-Depletion-2022-Executive-Summary.pdf

[오존층 회복의 원리]

1) 조재형, “온난화 치유하기 위한 지구의 노력”, the science times, 2022.01.20.,
https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%98%A8%EB%82%9C%ED%99%94-%EC%B9%98%EC%9C%A0%ED%95%98%EA%B8%B0-%EC%9C%84%ED%95%9C-%EC%A7%80%EA%B5%AC%EC%9D%98-%EB%85%B8%EB%A0%A5/

2) 사이언스올, “프레온가스의 오존층 파괴”, the science times, 2004.08.19., https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ED%94%84%EB%A0%88%EC%98%A8-%EA%B0%80%EC%8A%A4%EC%9D%98-%EC%98%A4%EC%A1%B4%EC%B8%B5-%ED%8C%8C%EA%B4%B4/

3) 안지영, 환경부 수도권대기환경청, “2005년 6월 수도권대기환경정보”, 2006.01.09., http://www.me.go.kr/mamo/web/board/read.do?pagerOffset=20&maxPageItems=10&maxIndexPages=10&searchKey=title&searchValue=&menuId=583&orgCd=&condition.fromDate=2005-01-01&condition.toDate=2008-01-31&boardId=256010&boardMasterId=191&boardCategoryId=&decorator=

[우리의 노력]

1) 유영규, “지구에 드문 희소식...“오존층, 2040년까지 1980년 수준회복””, SBS NEWS, 2023.01.10., https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1007038327&plink=SEARCH&cooper=SBSNEWSSEARCH

2) GN Akhobadze, “Ozone layer destruction and ways of its recovery”, IOP conference series: Materials Science and Engineering, 2020, https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/962/4/042009/pdf

3) 양주영, 한화 솔루션 케미칼드림, “세계 오존층 보호의 날, 오존층을 보호하는 7가지 생활 습관”, 2017.09.15., https://www.chemidream.com/2098

4) 고재원, “‘꿈의 냉매’ 프레온가스 퇴출해 오존층 보존...기온 1도 상승 막았다”, 동아일보, 2021.08.23., https://www.donga.com/news/Economy/article/all/20210822/108702445/1