[김해동의 기후이야기] 오존홀 회복의 희소식과 미완의 숙제

계명대 지구환경학과 교수

1월 초에 유엔환경개발(UNEP)은 ‘오존층 감소에 대한 과학적 평가(SAOD): 2022’를 발표했다. 이 보고서는 세계기상기구(WMO)와 미국 항공우주국(NASA) 등이 공동으로 4년 주기로 발간한다. 이 보고서의 핵심은 오존층 파괴 원인물질 규제정책이 지금처럼 이행된다면 향후 40년 안에 오존층이 1980년대 이전 수준으로 회복될 수 있다는 평가이다.

오존층 회복 가능 소식은, 인류가 1972년에 스톡홀름 유엔인간회의를 통하여 지구환경오염 문제를 논의하기 시작한 이래 처음으로 거둔 반가운 성과이다. 탈레스 세계기상기구 사무총장도 오존층 파괴 대응에서 이룬 성과를 기후위기 대응에서도 거두어가자는 희망찬 목소리를 냈다. 오존층 파괴문제를 해결해온 긴 여정과, 이 과정에서 만들어진 새로운 숙제를 알아보자.

지구 대기에서 기상현상이 발생하는 최하층 대기를 대류권이라고 하는데 이것의 두께는 대략 6(극지방)∼16km(적도지방) 정도이다. 대류권은 지상에서 상공으로 갈수록 기온이 하강한다. 대류권 상부에서 고도 20km 정도에 걸쳐서 고도에 상관없이 기온이 같은 등온대기가 나타나는데, 이를 대류권계면이라고 한다. 대류권계면 위에서 고도 50km 부근까지가 성층권이다. 성층권에서는 고도가 증가함에 따라서 기온이 오히려 상승한다. 그래서 상하층의 공기가 혼합되지 않는데, 이런 상태를 성층이라고 부른다.

오존층은 오존이 밀집해있는 대기층을 말하는데, 성층권 하부 대기(20∼30km)에 나타난다. 오존층의 역할은 태양의 자외선을 흡수하여 차단하는 것이다. 태양의 자외선은 이곳에서 거의 대부분 흡수되고, 지표에 도달하는 태양에너지에는 가시광선과 적외선만 남는다. 자외선은 매우 강한 에너지를 갖기 때문에 오존이 자외선을 차단해주지 않는다면 지상에 생물이 살아남을 수 없다. 오존층은 지상 생물을 보호하는 파수꾼인 셈이다. 대기 중에 온실가스가 과도하게 증가하여 기후위기가 심각해지면 지구생명체가 살아갈 수 없게 된다고 우려하는데, 오존층이 파괴되어도 마찬가지 상황이 된다. 이렇게 소중한 오존층이 파괴될 수 있는 사건이 발생했었다.

1970년대 초에 세계적인 화학업체인 듀폰사가 냉매제로 프레온가스(CFCl3)를 개발하였다. 이 물질은 분자량이 큰 무거운 기체이고 화학적으로 대단히 안정돼 대기 중에서 좀체 분해되지 않는 것으로 알려졌다. 따라서 이 기체는 자연에 해를 주지 않으면서 활용성이 높은 꿈의 물질이라고 선전했다. 하지만 곧 이에 대한 반론이 나왔다. 1975년에 몰리나(R. Molina)와 크뤼첸(P. Crutzen)이 프레온가스가 무거운 기체이지만 저기압하에서 상승기류를 타고 대기 상공으로 올라갈 수 있고, 상층에서 자외선을 받으면 분해되어 염소원자가 발생할 것이며 그것이 오존층을 파괴할 수 있다는 논문을 발표하였다.

1981년에 사이언스지에 지구온난화의 위험성을 지적한 논문을 발표하여 화석연료 기업과 그에 협력적인 과학자들로부터 엄청난 비난을 받았던 한센(J. Hansen)과 마찬가지로 그들은 큰 비난을 받았다. 하지만 1979년에 영국 과학자들이 남극 상공에서 봄철에 오존이 크게 훼손되는 현상(오존홀)이 발생하는 것을 발견함으로써 세상은 큰 충격에 빠졌다. 몰리나와 크뤼첸은 1995년에 이 업적으로 노벨화학상을 받게 된다. 세계는 1985년 3월에 오존층 보호에 관한 비엔나 협약을 맺었다. 이어서 1987년에 오존층을 파괴하는 프레온가스를 생산하지도 말고 사용하지도 말자는 몬트리올 의정서를 채택하였고, 이 협약은 2년 후인 1989년에 국제법으로 발효되었다.

몬트리올 의정서 채택으로부터 36년이 지난 올해 드디어 오존층을 프레온가스 개발 이전 상태로 돌려놓은 수 있다는 확신을 얻게 되었다. 하지만 프레온가스 대체물질로 개발된 수소불화탄소의 생산과 사용이 급속하게 증가하였다. 이 물질은 염소를 포함하지 않기에 오존층을 파괴하지 않지만 이산화탄소보다 훨씬 강력한 온실가스이다. 이것을 퇴출하는 일이 오존층 보호를 위한 여정에서 만들어진 새로운 숙제이다.