사라져 가는 오존  



















2007/05/18

사라져 가는 오존?인간은 자신의 보호물을 파괴하고 있는가?

치명적이고, 뜨거운 빗속을 매일 걸어야 한다고 상상해 보자. 치사적인 빗방울을 막도록 완벽하게 고안된 우산만이 보호책이다. 그 우산이 얼마나 소중할 것인지를 과연 상상할 수 있는가? 그 우산에 손상을 가하고 심지어 그것에 구멍을 뚫기까지 하는 어리석기 짝이 없는 행위를 생각할 수 있는가? 그런데 인류가 세계적인 규모로 그와 유사한 행위를 하는 입장에 있다.

지구라는 이 행성은 끊임없이 태양 광선을 쐬고 있다. 대부분의 광선은 이 세계에 열과 빛을 전해 주어 유익한 반면, 일부 광선은 매우 치사적이다. 그 광선을 자외선(UV-B)이라고 부르며, 그 광선 전부가 지표에 도달한다면, 이 땅의 생물은 모두 죽고 말 것이다. 다행히도, 지구는 우리를 그 광선으로부터 보호해 주는 “우산”을 갖춘 채 설계되었다. 그 우산을 오존층이라고 부른다. 불행하게도, 인류는 현재 그 우산을 파괴하고 있다!

오존층이란 무엇인가? 그것의 역할은 무엇이며, 우리는 그것을 어떻게 파괴하고 있는가? 오존은 불안정한 형태의 산소를 말한다. 오존은 보통 있는 두개의 산소 원자(O2)와는 달리 세개의 산소 원자(O3)로 되어 있다. 오존은 성층권 내에서 자연적으로 생기며, 필요하고 안전한 빛은 통과시키는 반면, 위험한 자외선을 흡수한다. 더 나아가, 오존은 다른 가스에 의해 쉽게 파괴되는 반면, 성층권 내에서 태양 광선에 의해 끊임없이 만들어진다. 그러므로 오존층은 자체 수리되는 보호물이다. 참으로 놀랍게 설계되었다!

문제의 발단은 인간이 공업용 가스를 이 예민한 체제에 주입하기 시작할 때부터다. 그렇게 되면 오존은 태양 광선이 생산할 수 있는 속도보다 빨리 파괴된다. 1974년에 과학자들은 클로로플루오로카본 즉 CFC가 오존 파괴 가스가 아닌가 하고 의심하기 시작했다. 그런데, CFC는 어디에나 존재한다. CFC는 절연재로부터 컵과 간이 음식 그릇에 이르기까지 온갖 종류의 발포 플라스틱 제품을 만드는 데 사용된다. 그것은 분무기의 압축 가스로, 에어 컨디셔너와 냉장고의 냉각재로, 전자 장비의 청소 용제(溶劑)로 사용된다.

CFC의 위험성을 보고한 한 과학자는 이렇게 회상했다. “‘알았다!’라고 소리지를 겨를도 없었읍니다. 어느 날 저녁, 귀가하자마자 아내에게 ‘연구는 잘 진행되고 있지만, 세상의 종말을 보는 것 같다’ 하고 말했지요.” 그러나 1930년에 CFC가 발명된 이래, 많은 과학자는 그것이 무해하며 안정성은 놀라울 정도라고 찬양했다. 그들이 틀렸는가?

예견된 위협

그렇지 않다. 외관상으로 과학자들은 조금도 틀리지 않았다. CFC는 대단히 안정되어 있기 때문에 파괴력을 그대로 유지한다. 폐기된 에어 컨디셔너와 찌그러진 플라스틱 컵에서 새어나온 CFC는 천천히 성층권으로 올라간다. 성층권에 도달한 CFC는 자외선과 충돌하여 마침내 분해되는데, 이 과정에서 오존을 실질적으로 파괴시키는 염소가 분리된다. 염소 분자는 쉽게 결합되는 오존 분자에 붙어 치사적인 춤을 추면서 그 분자를 파괴하고는 염소 분자 자체는 영향받지 않고 방향을 돌려 또 다른 불행한 분자를 찾는다. 하나의 염소 분자는 백년 이상 그런 식으로 춤을 추면서 수십만개의 오존 분자를 제거할 수 있다.

위기 의식을 느낀 과학자들은 CFC의 주된 용도?에어로졸 분무기의 고압 가스?에 대해 격렬하게 비난하였다. 1978년이 되자 캐나다, 스웨덴, 미국이 에어로졸의 CFC 사용을 금지했다. 그러나 그 외의 나라 중 그 조치를 따르는 나라는 거의 없었다. 더욱 심각하게도, CFC가 중화학 제품에서 더 많이 사용하고 있음이 알려졌으며, CFC의 생산량은 계속 증가했다. 미국은 여전히 세계의 연간 공급량 중 사분의 일을 소비한다.

과학자들은 지구 대기권의 컴퓨터 모형을 장치해 놓고, 화학 오염 물질로 인해 오존층이 점점 고갈되면서 들어오는 자외선의 양이 서서히 증가하고 있음을 계속 경고하였다. 산업계와 정부는 과학자들의 주장을 업신여겨, 그들의 증거가 빈약하고 결론은 증명되지 않았다고 말했다.

그 논쟁을 “오존 전쟁”이라고 부른 「디스커버」지는 연구가들이 “전 지구를 망라하는 거대한 실험 즉 매년 인류가 수백만톤의 CFC를 대기로 뿜어 올리고 무슨 일이 발생할지를 보기 위해 기다리는 실험으로서 그 문제를 여러 해 동안 고려해 왔”음에 유의하였다. 실제로 발생된 일은 모두를 경악하게 했다.

지구 전역에서 오존층이 적은 비율로 고르게 얇아진다고 한 컴퓨터 모형의 예견과는 달리, 남극 상공의 오존층만 급격히 감소했다. 1984년 10월에 남극의 영국 과학자 팀은 남극 상공의 오존 비율이 약 40퍼센트 떨어져서 현재 유명해진 “오존 구멍”이 형성되어 있음을 발견했다. 다른 나라의 과학자들은 처음에 그것을 믿지 않았다. 그 영국 과학자 팀은 잘 알려진 팀이 아니었다. 게다가, 다른 기상 관측 장비들은 남극 대륙 오존층에서의 어떤 급격한 하락을 가리킨 일이 없었다.

하지만, 위성으로부터 자료를 수신하는 컴퓨터는 어떠한 경우이든 30퍼센트 이상의 오존 하락은 잘못된 것으로 거부하도록 프로그램되었음이 드러났다. 기계 장치가 여러 해 동안 오존 구멍을 측정해 왔지만 자료를 놓치고 있었던 것이다!

과학자들은 그 구멍의 원인에 대해 잠시 논쟁을 벌였다. 하지만 장비를 적재한 비행기가 오존 구멍 속으로 비행함으로써 진짜 원인?인공 화학 제품에서 나온 염소?이 발견되었다. 남극 상공에서는 미세한 얼음 조각으로 형성된 구름층이 거대하게 소용돌이 치고 있으며, 그로 인해 염소는 수백만개의 미세한 표면에서 더욱 빠른 속도로 오존과 치사적인 춤을 출 수 있게 된다.

그때 이후, 과학자들은 북극 상공에서도 유사한 구멍을 똑똑히 보았다. 두 구멍 모두 매년 계절에 따라 열렸다 닫혔다 한다. 남극의 오존 구멍은 미국의 크기만하고 북극의 오존 구멍은 그린란드만하다.

그러한 오존 구멍은 사람에게 어떤 영향을 미치는가? 그 구멍은 유럽 북부의 일부 지역에 이미 확대되었으며 남 아메리카의 최남단을 위협하고 있다. 그러나 오존 구멍이 어떤 영향을 끼치는지 알기 위해 그 밑에 서 있을 필요는 없다. 일부 과학자들은 그러한 구멍에서 생성되고 있는, 오존이 부족한 공기가 북반구와 남반구 전체에 퍼지는 일을 우려한다. 사실, 북반구에서 인구 밀도가 가장 높은 지역의 오존층은 지난 17년 사이에 약 3퍼센트 내지 7퍼센트가 이미 감소되었다. 이전에는, 과학자들은 오존층이 3퍼센트 감소하는 데 백년이 걸릴 것으로 생각했었다!

지구의 표면에 도달하는 UV-B의 증가로 오는 영향은 광범위할 것이다. UV-B는 인체에 피부암을 일으킨다. 또한 인간 면역 체계를 손상시키며 백내장의 원인이 된다. 「사이언스 뉴스」는 UV-B 방사량의 증가 때문에 “현재 살아 있는 사람이든지 혹은 2075년까지 태어날 사람이든지 3백만명이 사망하게” 될 것으로 내다본다.

대기 과학자 미카엘 오펜하이머 박사가 이렇게 말한 바와 같다. “이러한 변화는 모든 인간과 지구상의 모든 생태계에 영향을 미칠 것이며, 그 변화가 어떠할 것인지에 대해 우리는 단지 희미하게 알 뿐이다.” UV-B 방사량의 증가는 바다의 수면 가까이 서식하는 작은 크릴 새우와 플랑크톤을 죽이고, 바다의 먹이 사슬을 끊을 것이다. 식물의 대량 멸종, 수확물 감소는 물론, 심지어 바람과 날씨 형태의 세계적 변화 등이 얇아진 오존층 때문에 빚어질 수 있다. 이러한 위협 중 어느 하나라도 앞으로 수십년 내에 실현된다면, 그것은 틀림없이 인간과 그 세계에 고난을 초래하게 될 것이다.

무슨 희망이 있는가?

1987년 9월에 약 24개국은 몬트리올 프로토콜이라고 하는 협정에 서명하였다. 그 협정에 의하면, 선진국은 CFC 사용량과 생산량을 1986년 수준으로 동결하고 1999년까지 50퍼센트로 감소시키도록 요구되어 있다. 개발 도상국들은 CFC를 국가의 현대화에 중대한 것으로 보기 때문에 시간을 더 늦출 것이다.

적어도 11개 국가가 비준하게 되면 1989년부터 효력을 발휘하게 될 이 조약은 “획기적인 사건”으로 칭찬을 받아 왔다. 한 미국 정치인은 크게 기뻐하면서 이렇게 말했다. “최초로, 세계 국가들은 해로운 영향이 지구 전역으로 확산되기 전에 한 가지 환경 문제에 협력하는 데 합의하였다.”

그러나, 모든 사람이 그렇게 기뻐한 것은 아니었다. 몬트리올 협정이 조인된 지 단지 두 주일 만에 CFC가 오존 구멍의 원인이라는 가장 결정적인 증거가 발표되자, 일부 과학자는 곤경에 처하게 되었다. 조약의 서명자들은 심지어 오존 구멍을 토의에서 고려하지 말라는 말까지 들었다. 한 전문가는 이렇게 말했다. “몬트리올 협상자들 앞에 발견된 이러한 사실이 놓여 있었더라면, 그들은 CFC의 단계적 전면 폐기에 합의했을 것이다.”

하지만 사태는 계속 악화되고 있다. 대류권을 통과하여 올라가고 있는 현재의 CFC가 성층권에 도달하는 데 칠년 내지 십년이 걸릴 것이다. 이것은 성층권에 있는 CFC의 수준이 조약에 관계없이 현재 수준의 배가 된다는 것을 의미한다. 「저맨 트리뷴」이 이렇게 보도한 바와 같다. “즉시 금지시킨다 해도, 대기를 1920년대의 상태로 환원시키는 데는 80년이 걸릴 것이다.”

한편, 대화학 기업들은 CFC의 대용물을 발견하기 위해 열심히 노력하고 있다. 그 중에는 어느 정도 이미 전망을 가진 기업도 있다. 그러나 대용물을 시험하고 생산법을 알아내는 데는 시간이 걸린다. “그것은 지금 필요한 것이지 내일이 아니다”라고, 남극 대륙의 오존 구멍을 최초로 발견한 과학자, 조우 파먼은 촉구하면서 이렇게 부언한다. “현재 대기로 방출되는 CFC의 속도는 자연 폐기 과정의 속도보다 다섯배 빠르다.” 하지만 대용물의 사용을 서둘러 시작하지 않는 데는 그럴 만한 이유가 있다. “모든 주방의 상비품이 되고 나서 나중에 독극물임을 알게 될 제품과 함께 하기를 원하는 사람은 아무도 없다”고, 어떤 화학 기업체의 환경 부장은 경고한다.

그러므로 해결을 위한 희망이 분명 존재하긴 하지만 과학자들은 흔들리고 있다. 그들은 지구의 대기가 엄청나게 복잡하고 예민한 구조 즉 인간이 만든 공해에 갑자기 그리고 예측할 수 없게 반응한다는 것을 알게 되었다.

오펜하이머 박사는 이렇게 요약한다. “우리는 두눈을 가린 채 극히 불확실한 미래로 비행하고 있다.” 대단히 심각해진 위기를 표면상으로만 해결하는 것은 웃음을 자아낼 뿐이다. 한 미국 관리가 모자와 색안경을 쓰는 식의 “개인적 보호” 운동을 권장하자, 비평가들은 솜브레로 모자를 콩밭에 씌우는 방법이나 들짐승에게 색안경을 씌우는 방법을 물었다.

오존과 관련된 난처한 문제

 오존?생명을 구하는 보호물. 오존?유독한 오염물. 오존을 가리켜 이렇게 두 가지로 부르는 말을 들은 적이 있을 것이다. 어느 쪽이 옳은가? 두 가지가 다 옳다! 성층권에 있는 오존은 정말 생명을 구해 주는 물질이다. 그러나 그 밑의 대류권에 있는 오존은 인간이 만든 오염의 부산물로 생겨난 것이다. 인간은 막대한 양의 탄화수소를 대기로 방출하는데, 대부분은 자동차의 휘발유가 연소될 때 생긴다. 태양 광선이 이 탄화수소에 작용하여 오존이 생성된다.

 인간은 오존을 호흡하도록 되어 있지 않다. 그것을 마시면 폐에 손상이 온다. 사실, 과학자들은 오존이 전에 생각했던 것보다 훨씬 더 인간의 건강에 위험하다는 것을 근래에 알게 되었다. 오존 오염에 대해 좀더 엄격한 제재?거의 효력이 없지만?를 가해야 한다고 주장하는 과학자들도 있다.

 오존 위기가 어떻게 해서 아이러니한 것이 되었는지를 이해하는가? 높은 곳에 있는 오존은 필요한 것인데, 인간은 그것을 파괴하고 있다. 낮은 곳에 있는 오존은 유독한 것인데, 인간은 그것을 만들어 내고 있는 것이다!

 ‘낮은 곳의 오존을 그것을 필요로 하는 성층권으로 왜 보낼 수 없는가’하고 궁금해 하는 사람이 있을 것이다. 그 이유 중 하나는, 오존은 여행하기에 대단히 불안정하다는 것이다. 높은 곳에 도착하기 훨씬 전에 파괴될 것이다. 소형 비행선, 제트기, 미사일 등으로 오존을 높이 수송하는 공상 같은 계획을 꿈꾸는 과학자들이 있다. 하지만, 그들은 비용이 엄청나게 들 것이라는 점을 솔직히 인정한다. 분명히, 유일한 참 해결책은 상층부의 오존을 파괴하지 않거나 하층부에서 오존을 만들어 내지 않는 것이다.