기자소개 | 조직 | 연혁 | 신문발행일정
> 뉴스 > 375호 > 학술
   
학술 - 오존층 회복
구멍 난 오존층, 이제는 회복 중
[375호] 2016년 09월 07일 (수) 김준 교수 / 연세대학교 대기과학과 .
   
우리 인류는 알고 있었다. 오존층이 언젠가는 파괴될 것이라는 것을. 그러나, 그렇게 극적으로 다가올지는 몰랐던 것 같다. 1970년대 초반, 미국의 성층권 초음속비행계획(supersonic transport, SST)은 배출되는 질소산화물(nitrogen oxides, NOx)에 의한 오존층 파괴에 대한 우려로 중단되어야 했다. 1970년대 중반, 과학자들은 우리들이 흔히 스프레이 등 분사제와 냉매로 사용해온 염화불화산소(chloroflurocarbon, CFC)에서 Cl 이 분리되며 오존층을 파괴한다는 것을 경고했다. 1984년에 영국 남극탐험대(British Antarctic Survey)의 Joe Farman 박사와 일본 기상연구소(Meteorological Research Institute)의 Shigeru Chubachi 박사가 각각 오존홀을 발견한 이래(Farman et al., 1985; Chubachi et al., 1984), 각국의 대표들은 신속히 1987년 몬트리얼 의정서(Montreal Protocol)를 채택하며 오존층 파괴물질의 생산을 전면 중단하기로 하였다. 그 이후 런던, 코펜하겐 개정안(Amendment) 등 지속적으로 강화된 규제를 통해 오존층 보호에 대한 강력한 의지로 실행하였다. 그 결과, 인류의 가슴을 서늘케 했던 남극 오존홀의 문제가 2050년 내지 2070년 사이면 치유될 것 같다는 연구결과가 최근 재확인되었다(Solomon et al., 2016). 이 심각한 자연환경파괴 문제의 치유에 60년 내지 80년이 소요될 것으로 보인다. 환경문제와 그 해결에 있어, 오존층 문제는 전 세계 인류의 노력을 모아 해결하는 모범적인 사례로 남을 것으로 보인다.
오존층 파괴에 대한 화학적 원인 규명으로 Crutzen, Molina, Rowland 교수는 1995년 노벨화학상을 수상하였다. 매우 안정적인 기체인 CFC 가 대기순환에 의해 성층권에 이르게 되면, 강한 자외선의 광화학반응으로 인해 Cl을 대기 중에 생산하게 되고, 이 Cl 은 촉매순환 반응(catalytic cycle)을 통해 오존분자(O3)를 대기 중 풍부한 산소분자(O2)로 돌려놓으며 지속해서 파괴한다는 것이었다. 오존의 농도는 그 최대값을 갖는 성층권에서도 10ppm을 겨우 넘을 정도의 극미량 기체이다. 이러한 기본적 사실은 정확했으나, 사실 초기 연구결과 발표 당시에는 오존층 파괴의 정도를 과소평가했었다. 오존층 파괴메커니즘은 기체들만의 균질 반응(homogeneous reaction)으로만 설명될 수 없었고, 성층권 온도가 낮아지면 극성층권구름(polar stratospheric cloud, PSC)의 빙정 표면에서 일어나는 비균질 반응까지 고려되어야 오존층 파괴를 제대로 설명할 수 있었다. 즉, 오존층 파괴의 문제에 있어, Cl, Br, NOx 등에 의한 화학 과정뿐 아니라, 극 성층권의 낮은 온도, 그리고 화학반응이 고립되게 일어날 수 있는 극소용돌이(polar vortex)의 존재도 중요했다.
오존층의 회복세에 대한 진단은 1990년대 후반부터 보고되며(예: Hoffmann et al., 1997, Newchurch et al., 2003) 빠른 회복에 대한 기대를 하게 했다. 그러나, 남극에서는 2006년과 2015년까지도 이전에 볼 수 없었던 매우 큰 규모의 오존층 파괴가 기록되고, 심지어는 2011년 북극에서도 최대 규모의 오존홀이 관측되어 만주지역까지 확대되었다(Manney et al., 2011). 2000년대 이후, 남극의 오존층은 급격한 격년 변화를 보여왔으나, 최근 들어서야 그 회복 추세가 나타나고 있다(예: Solomon et al., 2016). 1970년대 이후 꾸준히 수행되어온 벌룬과 인공위성에 의한 오존홀 측정 기록이 서서히 회복 추세를 보여주고 있었다. 이 회복 추세는 앞에서 언급된 오존층 파괴의 세 가지 핵심요소인 성층권 소용돌이를 포함하는 역학 과정과 성층권 온도의 기상학적 요인보다는 화학반응의 변화 요인에 의한 것으로 분석되고 있다. 1990년대 중반 이후, 남극 성층권의 온도나 역학 과정에는 오존홀 형성과 회복에 영향을 줄 만큼 눈에 띄는 변화는 보이지 않고 있다. 그러나, 1987년부터 시작되어온 CFC 와 같은 오존층 파괴물질의 생산 중단으로, 대기 중 이들의 농도는 꾸준히 줄어들어 왔다. 즉, 이로 인해 줄어드는 염소(Cl)와 일산화염소(ClO) 화학반응의 영향이 최근의 오존층 회복세를 설명해주고 있는 것으로 진단된다. 물론, CFC 와 같은 물질은 대기 중 체류시간이 75년 내지 200년까지 되어, 완전한 1970년대 오존층 수준의 회복에 이르기까지는 오랜 시간이 걸린다. 그러나, 오존층의 미래는 현재까지의 기상장, 화학 배출량의 변화에 대한 관측에 근거하여, 물리, 화학의 적용 가능한 이론을 집약한 대기화학 수송 모델에 의해 예측된다. 그 간, 남극의 오존홀은 해가 뜨며 8월부터 시작되어 10월에 최대 규모의 파괴를 보여왔다. 그러나 관측자료와 모델에 의한 진단자료 모두 일관되게 오존홀의 시작 시점이 점차 늦어지는 것으로 보이고 있다. 즉, 오존홀이 회복되며 그 발생 시점도 매년 서서히 늦춰지고 있으며, 이는 늘 10월에 발생하는 연도별 오존홀 규모 최댓값에 영향을 주고 있다. 물론, 이 외에도 예측하기 힘든 화산 폭발 과정이 오존홀의 형성에 영향을 주어왔으나, 회복 추세에 미치는 그 영향은 그리 크지는 않다. 그러나 UNEP 와 WMO 는 2100년까지 대기 중 질소산화물(NOx) 배출의 규제를 엄격히 하지 않으면, 오존홀이 다시 발생할 것을 경고하고 있다.
우리는 종합적인 현대 과학의 발전으로 우리 인류는 자연의 법칙을 이해하고, 과거를 이해하고 현재를 진단하며, 미래를 예측할 능력을 갖추고 있다. 여기에서도 살펴보았듯이 환경파괴와 치유의 문제는 전 지구적 규모의 장기적이고 지속적인 노력을 요구한다. 단기적인 현상에 쉽게 흔들리지 말고, 장기적인 관심으로 다음 세대들에게 물려줄 이 지구를 위해서 꾸준한 자원 절약과 환경보호를 위한 노력, 특히 사후 처방보다는 교육을 통한 사전 예방이 중요함을 잊지 말아야 할 것이다.
김준 교수 / 연세대학교 대기과학과의 다른기사 보기  
ⓒ 포항공대신문(http://times.postech.ac.kr) 무단전재 및 재배포금지 | 저작권문의  

     
전체기사의견(0)  
 
   * 200자까지 쓰실 수 있습니다. (현재 0 byte/최대 400byte)
   * 욕설등 인신공격성 글은 삭제 합니다. [운영원칙]
전체기사의견(0)
포항공대신문소개기사제보광고문의불편신고개인정보취급방침청소년보호정책이메일무단수집거부
우)37673 경상북도 포항시 남구 청암로 77( 경북 포항시 남구 효자동 산 31번지 ) | TEL 054-279-2622, 2625
창간 : 1988년 10월 26일 | 발행인 및 편집인 : 김도연 | 주간 : 임경순 | 편집장 : 명수한(국문), 곽준호(영문)
청소년보호책임자 : 김도연
Copyright 2009 포항대신문. All rights reserved. mail to reporter@postech.ac.kr