지구온난화에 대한 오해와 진실

2일전 20센티 넘는 폭설이 내린 이후 외부로 나가지 않다가 보니 뒷 마당 눈이 그래도 남아 있습니다. 다만 오후에 외출할 일이 있어 저 눈에 바뀌 자국이 날 것이고 내일부터는 날씨가 포근하여 져서 눈이 녹을 것 같습니다.
지구온난화를 막기 위해 온실 가스 배출을 줄여야 한다고 야단을 하더니 왜 이리 추운 거야. 진짜 지구온난화 맞어 하는 의문이 있을 수 있습니다. 지금 추위는 북극의 추운 공기가 남쪽으로 내려오는 것을 막아 주는 제트 기류가 약해져서 목 막아주기 때문에 생기는 현상이라고 합니다.
그리고 지구온난화가 진행되어 그린랜드의 빙하가 녹고 나면 적도에서 북쪽으로 열을 전달하여 주는 온난 해류의 흐름이 끊어져서 북반구에 빙하기가 올 수도 있다는 가설도 있습니다. 그 것을 소재로 "투머로우"라는 영화가 나오기도 하였습니다.

지구 온난화에 대해서는 오해가 많아 몇 가지 질문을 던져 보고 답을 하여 보겠습니다.
1. 태양이 지구에 전달하는 열은 일정한가?

그 답은 “아니다”이다. 태양이 약 46억년 전 생겨난 후 점차 더 많은 열을 발생하고 있다. 지금까지 약 10억년마다 7% 정도 태양이 지구에 전달하는 열이 더 증가하여 왔다. 약 20억년 후에는 태양이 지구에 전달하는 열이 너무 많아져 그 열을 차단하는 기술이 개발되지 아니할 경우 지구 평균 기온이 높아져서 더 이상 인간과 같은 고등생물이 살기 어렵게 될 것이다.
그리고 10-100년 정도 중단기의 간격으로 태양 표면의 흑점이나 태양폭풍이 많아지면 태양이 더 많은 열을 발산하고 그렇지 아니하고 흑점이 없고 태양폭풍이 줄어들면 일부 줄어든다.
지구가 태양을 공전하는 궤도와 기울기가 약 40만년 주기로 변화하여 지구가 태양열을 더 많이 받기도 하고 적게 받기도 한다는 “밀란코비츠”라는 체코의 과학자가 주장한 이론도 있다.
결론적으로 태양이 지구에 전달하는 열은 일정치 아니하고 계속 변화하고 있는 것이다. 특히 중장기적으로는 더 증가하는 것을 유의하여야 한다.
2. 온실가스란 무엇이며 그 영향은 어떠한가?
지구가 만약 대기가 없을 경우 지구는 태양으로부터 받은 대부분의 열을 복사열의 형태로 다시 우주로 발산할 것이다. 이산화탄소와 메탄가스 등의 온실가스는 태양으로부터 지구에 전달된 열을 지구 내에 지키는 역할을 한다. 지구와 달은 태양으로부터 거의 비슷한 거리에 있어 표면적당 비슷한 열을 받게 된다. 그러나 달은 중력이 약하여 거의 진공에 가까운 상태로 대기가 없다. 달은 온실가스가 없이 지구보다 훨씬 추워서 적도지역의 평균기온도 약 섭씨 영하 50도이다.
이러한 현상은 태양에 가장 가까운 행성인 수성과 그 다음으로 가까운 금성의 표면 기온을 비교하여 보아도 알 수 있다. 수성은 달과 마찬가지로 중력이 작아 대기가 거의 없다. 적도 지역의 평균기온은 약 섭씨 70도 정도이나, 태양열이 비치지 아니하는 분화구에는 얼음이 발견되었다.
금성은 수성보다는 태양에서 멀어 수성과 비교하여 표면 면적당 약 반 정도의 열을 태양으로부터 전달 받는다. 그러나 이산화탄소를 주성분으로 한 지구보다 93배나 더 짙은 대기를 가지고 있다. 그 결과 태양에서 전달된 열이 그대도 남아 있는 극심한 온실효과로 인하여 금성 표면의 평균기온은 무려 섭씨 460도의 극심한 한증막인 것이다.
3. 지구가 태양과 함께 약 46억년 전 생긴 후 그 기온은 비교적 일정하였는가?
그 답도 “아니다”이다. 약 40억년 전 지구가 태어나서 얼마 안되었을 때 태양은 현재보다 약 30%정도 적은 열을 전달하였다. 그럼 그 당시 지구가 추웠을까? 그렇지 아니하다. 그 당시 지구의 대기에는 이산화탄소와 메탄 등 온실가스 농도가 현재보다도 훨씬 높아 그로 인한 온실가스 효과로 지금보다 훨씬 따스하였다고 본다. 다만 그 당시 대기에는 산소가 거의 없어 산소호흡을 하는 고등 생명체가 존재할 수 없었다.
그런데 약 35억년 전에 광합성을 하는 생물이 지구에 생겨나서 대기에 산소를 배출하기 시작하였다. 약 25억년 전에 남조류가 지구에 번성하여 왕성하게 광합성을 하면서 지구 대기의 이산화탄소 농도 및 메탄 가스가 급격히 줄고 따라서 온실가스 효과도 같이 감소하여 지구는 “눈덩이 지구(Snowball Earth)”라고 부르는 적도까지 빙하가 덮이는 심각한 빙하기를 처음 맞이 하였다고 본다. 그 이후에도 이러한 심각한 빙하기가 5, 6번 정도 존재하였다는 것이 지질학자들의 연구 결과에 의한 결론이다. 오래된 지층에 빙하에 침식된 지형을 적도 가까이 있었던 곳에서도 발견할 수 있기 때문이다.
반면 지구 극지방에도 빙하가 전혀 존재하지 아니하던 따스한 시절이 지구 역사상 더 많았다. 예를 들어 공룡이 활보하던 약 2억년서부터 6천5백만년 전 사이 지구는 극지방까지 따스하였다. 공룡의 방귀에서 나온 메탄가스가 지구의 평균기온을 높일 수 있다는 연구결과는 아직 단정하기는 어렵지만 맞을 가능성이 더 높다고 필자는 생각한다.
현재 지구는 남극, 북극 그리고 적도지역에도 안데스 산맥 높은 곳과 킬리만자로와 같은 고산 지대에 빙하가 존재한다. 다만 지구온난화 현상으로 적도 고산지역의 빙하는 약 20년 이내에 다 사라질 것이라는 예측이 있다. 즉 현재가 지구 역사로 보면 평균기온보다 낮은 빙하기에 해당한다. 다만 약 13,000년 전부터 지구의 기온이 약간 올라가서 빙하기가 조금 완화된 “간빙기”라고 부른다.
이제 이 글을 읽는 똑똑한 일부 독자들은 다음과 같은 질문을 할지도 모른다. 지구 역사상 기온은 계속 변화하여 왔고 아직도 극지방에 빙하가 남아 있어 지구 평균기온보다는 아직도 추운 상태인데 가사 인류가 배출하는 이산화탄소나 메탄가스에 의하여 지구가 좀 더워진다고 하여 크게 문제를 삼을 일은 아닐 수도 있는 것 아닌가?
문제는 이러한 인간이 배출하는 온실가스가 급격하게 늘면서 지구온난화가 너무 빠르게 일어나고 있다는 점이다. 증기기관의 발명으로 인한 화석연료를 본격적으로 사용하는 산업화가 진행되기 이전인 1750년에 대기의 이산화탄소 가스 농도는 280ppm, 메탄가스 농도는 700ppb 였으나 IPCC가 2007년 발표한 자료에 의하면 각 396ppm. 1745ppb로 급격히 증가하였다.
1850년 이후 현재까지 지구 평균기온은 약 2도 가까이 올랐다고 본다. 그런데 향후가 더 문제이다. 현재 진행되고 있는 에너지 소비와 이산화탄소 배출 경향이 그대로 지속될 경우 2050년까지 현재에 비하여 두 배로 증가할 가능성이 높다고 본다. 그 경우 지구 평균 기온이 섭씨 6도 이상 상승할 것이라고 한다. 이러한 급격한 기온 상승은 전세계에 상상하기 어려운 기상 이변을 낳게 될 것이다. 태풍이나 토네이도의 피해가 기하급수적으로 늘어나게 된다.
해수면이 올라가면서 저지대 국가들이 침수되고, 여름 냉방 수요 중가에 따르는 에너지난 등이 예상된다. 수온이 변하면서 어족도 달라질 것이다. 이미 한반도 연안에서는 차가운 물에 사는 대구, 명태 등의 어족을 보기 어렵게 되었다.
가장 중요한 것은 전통적인 농업지역의 기후의 변화로 극심한 가뭄이 닥치면서 재앙에 가까운 식량난이 닥칠 수 있다는 점이다. 이미 지구 전체의 인구가 70억이 넘었다. 그 수는 점점 더 늘어 멀지 않아 100억에 이를 수도 있다. 기후의 변화와 극심한 가뭄으로 발생하는 식량난은 국제적인 분쟁이나 최악의 경우 식량을 확보하기 위한 세계전쟁으로 이를 수도 있다. 그럼에도 각국의 이해관계로 인하여 급격한 지구온난화의 진행으로 발생하는 에너지, 식량난을 원만하게 해결하는 것은 쉬운 일이 아니다.
그러면 우리는 이러한 지구온난화를 막기 위하여 무엇을 할 것인가? 인류가 배출하는 이산화탄소, 메탄가스 등의 온실가스의 배출을 줄여야 한다. 그러나 개발도상국의 경제발전의 진행으로 온실가스 배출의 감축은 쉽지 아니하다. 올해 열린 지구 기후 온난화 대책회의에서 선진국들이 개발도상국에게 보조흘 하여 준다고 선언은 하였지만 구체적인 방안은 아직 확실하지 아니 합니다.
올해 우크라이나 전쟁은 상황을 더 악화시키고 있습니다. 유럽이 천연가스 공급 부족을 대비하여 석탄 소비를 늘리고 있다고 하니 꺼꾸로 가는 것입니다. 그러나 멀리 보아서 온실 가스 배출을 줄이고 대기에 이산화탄소 가스를 배출하는 대신 그 것을 포착하여 저장하는 기술 개발은 계속 진행될 것입니다.
정리하면 지구온난화는 단시간에 쉽게 잡을 수 없습니다. 그 과정에서 여름은 더 덥고 겨울은 더 추운 현상도 자주 나타나고 강우량, 강설량도 불규칙하여 어느 해는 홍수, 폭설 그 다음해에는 가뭄이 올 수 도 있습니다. 한번에 해결될 문제는 아니지만 관련된 산업에 계속 관심을 가지고 가야 합니다.