지난 달 16일은 ‘세계 오존층 보호의 날’이었다. 올해 오존층 보호의 날이 더욱 뜻 깊은 이유는, 최근 세계기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)이 이 날을 앞두고, 남극의 오존층에 생긴 구멍이 드디어 작아지기 시작했다는 발표를 공식적으로 밝혔기 때문이다.
세계기상기구의 이번 발표는 인류의 생존을 위협할 수도 있는 환경문제에 대해, 세계 각국이 공동으로 대처해 결실을 거두기 시작한 대표적인 사례로 여겨지고 있다. 비록 그동안 오존층의 빠른 파괴로 인해 여러 가지 우려를 낳기도 했지만, 최근 들어 오존층 파괴 물질의 농도가 떨어짐에 따라 지구의 오존층이 모두 복구될 수 있을 것이라는 희망도 품게 되었다.
그러나 아직 안심할 단계는 아니다. 과학기술 전문 매체인 피스오알지(Phys.org)가 미 항공우주국 나사(NASA)가 조사한 오존층 현황 보고서의 내용을 인용·보도하면서, 그동안 잘 알려지지 않았던 오존층 파괴 물질이 생각보다 훨씬 오랫동안 대기 중에 머물 수 있는 것으로 드러났다고 밝혀 주목을 끌고 있다.

반감기가 길어 잘 소멸되지 않는 4염화탄소

나사 고다드 우주비행 센터의 대기 과학자인 씽 리앙(Qing Liang) 박사와 연구진은 나사의  화학 기후 모델과 여러 관측 데이터를 종합하여 분석하다가, 과거 드라이클리닝 용제나 소화기 원료로 많이 사용되었던 물질인 4염화탄소(CCl4)의 농도가 예상치보다 훨씬 높다는 사실을 발견했다.
4염화탄소는 클로로포름(Chloroform)과 비슷한 냄새가 나는 물질로서, 대기 중 수명은 26년이다. 오존층을 파괴하는 물질이기 때문에, 현재 몬트리올 의정서가 규제 대상으로 결정한 특정 프레온 중 하나로 지정되어 있다.
특히 4염화탄소는 지난 1987년에 채택된 ‘몬트리올 의정서’에 따라서 2007년에서 2012년 사이에 참여했던 회원국 모두에서 생산이 금지된 물질이다. 따라서 대기 중의 4염화탄소는 자연적으로 발생하는 소량을 제외하고는, 거의 없어야 하는 게 맞는 이치다.
실제로 당시 몬트리올 의정서 회원국들은 2007년부터 2012년 사이에 새로운 4염화탄소 배출은 없다고 보고한 바 있다. 그러나 여러 관측 결과를 통해 그렇지 않다는 점이 드러나면서 충격을 받게 된 것이다.
이처럼 예상하지 못한 발견에 대해 리앙 박사는 “우리 연구진이 대기에 관한 자료를 조사하는 순간부터, 이내 과거 절정기였던 수준의 30퍼센트(%)에 가까운 3만 9000톤의 4염화탄소가 해마다 방출되고 있는 것으로 나타났다”고 말했다.
그러면서 리앙 박사는 “4염화탄소가 왜 이렇게 증가했는지에 대해 아직 정확한 결론을 내리지는 못했다”고 전제하면서 “다만 4염화탄소가 우리의 생각보다 소멸되는 부분이 적은건지, 아니면 어떤 산업 생산 과정에서 누출되는 미지의 배출원이 존재하고 있는 지 등에 대한 면밀한 조사가 필요하다”고 지적했다.

전 세계 오존층은 두꺼워지고 있는 추세

리앙 박사와 연구진은 현재 대기 중의 4염화탄소 농도가 줄어들지 않는 이유에 대해, 오래 전부터 4염화탄소를 저장하고 있던 토양과 바다에서 새어 나오는 일부거나, 또는 4염화탄소의 대기 중 반감기가 과학자들이 생각했던 것 보다 훨씬 긴 것 등을 원인의 대상으로 삼고 연구 중에 있다.
리앙 박사는 “논리적으로 따지면 2007년부터 2012년 사이에 보고된 4염화탄소의 배출량은 거의 없었던 만큼, 이 화합물의 대기 중 농도는 연간 4퍼센트 정도의 비율로 감소해야만 한다”고 전하면서 “그러나 지상에서 이루어진 관측 결과, 이 물질의 농도는 연간 1퍼센트 정도만 감소하는 것으로 분석되었다”라고 덧붙였다.
이러한 불일치를 조사하기 위해, 리앙 박사와 동료 연구진은 나사의 화학 기후 모델인 ‘3-D GEOS’와 지상 기반 관측에 대한 전 세계 네트워크로부터 자료를 이용했다. 그리고 그 결과, 지구 대기 화학의 모델 시뮬레이션과 토양 및 해양과 상호작용에 기인한 4염화탄소는 현재의 4염화탄소 공급원과 관련이 별로 없다는 점을 파악했다.
이 같은 점에 대해 연구진은 4염화탄소가 대기 중에 머물 수 있는 시간이 이전에 생각했던 것 보다 40퍼센트 정도 더 긴 것이 아닌가 하는 의심을 하고 있다. 따라서 현재는 4염화탄소의 반감기 과정 규명에 연구의 많은 시간을 할애하고 있다.
이 연구의 공동 책임자이자, 역시 고다드 우주 비행 연구소 소속의 대기 과학자인 폴 뉴먼(Paul Newman) 박사도 “대중들은 오존을 고갈시키는 물질의 배출이 몬트리올 의정서를 이유로 중단됐다고 믿고 있다”고 말하며 “그러나 아직까지 전 세계에서 배출되는 4염화탄소의 주요 공급원이 상당히 남아 있다는 것은 불행한 상황”이라고 우려했다.
나사는 현재 토양과 대기, 그리고 인공위성 등을 통해 오존층의 4염화탄소 농도를 꾸준히 모니터링하고 있다. 또한 장기적인 자료 기록과 우리의 지구가 어떻게 변화하고 있는지를 보다 더 잘 확인할 수 있는 시스템 분석 도구를 이용하여, 지구의 상호 연결된 자연 시스템을 연구하고 관측하는 새로운 방법 등도 개발하고 있는 것으로 알려졌다.
리앙 박사는 “여러 가지 관점에서 볼 때 우려할 만한 상황이 없는 것은 아니지만, 어쨌든 속도가 느릴 뿐이지 4염화탄소 농도가 꾸준히 감소 중에 있다는 것은 분명하다”라고 주장하며 “앞으로 21세기 후반에는 크게 감소할 것으로 기대된다”고 말했다.
한편 4염화탄소 문제와는 별개로, 한반도 상공의 오존층은 남극 오존층처럼 뚜렷하게 회복 중인 것으로 나타나 기대감을 높이고 있다. 또 다른 오존층 파괴의 주범으로 꼽히는 프레온 가스(CFC)의 농도가 꾸준히 줄어들고 있기 때문이다.
과거 프레온가스의 사용이 늘면서 오존층은 1980년대 이후 매년 4퍼센트씩 감소해 왔다. 오존은 태양의 자외선을 흡수하여 생명을 보호하는 ‘지구의 방패’ 같은 역할을 하기 때문에, 오존층이 사라지면 지상의 생물은 살 수 없게 된다.
그런데 최근 기상청이 발표한 보고서에 따르면, 지난해 서울 지역의 연평균 오존양은 325돕습(DU, 대기 오존의 두께를 나타내는 단위로 1DU=0.01㎜)인 것으로 나타났다. 이는 처음 관측을 시작한 1985년의 317DU보다 2.5퍼센트 정도 증가한 수치다.
포항의 경우도 1994년의 304DU에서 2013년 318DU로 꾸준한 증가세를 보이고 있는데, 이렇게 DU의 수치가 높아지는 것은 그만큼 우리나라 상공 위의 오존층이 점차 두꺼워진다는 것을 의미한다.
이 같은 결과에 대해 기상청 관계자는 “일시적인 현상일 수도 있기 때문에, 장기적 관점에서 오존층의 두께가 두꺼워지는지를 모니터링 해야 한다”고 전제하면서 “하지만, 우리나라를 포함하여 환경을 지키려는 국제 사회의 공동 노력이 긍정적인 효과를 나타내기 시작한 것은 다행스러운 일”이라고 평가했다.