온실가스

온실가스

‘따뜻한’ 지구의 원인인 ‘온실가스’
만약 온실가스가 없다면 지구평균기온은 –19℃가 될 것이다. 그러나 대기 중에 이산화탄소, 메탄, 수증기 등 온실가스에 의해 지구평균기온을 약 14℃로 인류가 살기 좋은 기온을 유지하고 있다. 또한 지난 130여년간 지구평균기온이 상승하는 지구온난화가 나타나고 있다.
UN 산하 ‘기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)' 제5차 보고서는 1950년 이후 나타난 지구온난화가 화석연료의 사용 등 인간 활동 때문일 가능성이 매우 높다(95% 이상의 확률)고 결론을 내렸다. 에너지를 얻기 위해 사용된 화석연료(석유, 석탄, 가스 등)의 연소는 지구온난화의 주범인 이산화탄소 농도를 꾸준히 증가시키고 있는 것이다.
계속되는 온실가스의 증가로 지구의 평균기온 상승이 불가피한 가운데 어느 때보다 기후변화를 효과적으로 대응하기 위하여 우리 모두 꾸준한 노력을 기울일 필요가 있다.

기후변화연관어
이산화탄소
메탄
아산화질소
육불화황
수소불화탄소
과불화탄소
염화불화탄소-11, 12, 113
지구온난화지수
복사강제력
이산화탄소상당량

온실가스

대기 중에 가스 상태로 장기간 체류하면서 대부분의 태양복사를 투과시키고 지표면에서 방출하는 지구복사를 흡수하거나 재방출하여 온실효과를 유발하는 물질이다. 온실효과를 유발하여 지표온도를 상승시킬 수 있는 온실가스 중에는 이산화탄소 이외에 메탄, 아산화질소, 염화불화탄소 등의 미량기체를 꼽을 수 있다.

<교토의정서 규제대상 6대 온실가스(1997)>

<온실가스 특성>

온실가스	1750년 이전농도	전지구 평균농도	체류기간(년)	지구온난화지수(GWP).	복사강제력(W/m2).	복사강제력(W/m2/ppb)	주요 배출원
이산화탄소(CO2)	280	396ppm	100~300	1	1.68	1.4x10-5	에너지 생산
메탄(CH4)	722	1824ppb	12	25	0.48	3.7x10-4	농업, 축산, 폐기물
아산화질소(N2O)	270	325.9ppb	114	298	0.17	3.03x10-3	농업, 비료, 산업공정
염화불화탄소(CFCs)	0	-11 236ppt -12 527ppt -113 74ppt	45 100 85	4,750 10,900 6,130	0.062 0.17 0.022	0.25 0.32 0.3	냉매, 발포제, 세정제
육불화황(SF6)	0	7.79ppt	3,200	22,800	0.0041	0.52	전기전자 산업 절연체
수소불화탄소(HFCs)	0	-23 24.0ppt -32 4.92ppt -134a 62ppt	270 4.9 14	14,800 675 1,430	0.0043 0.0005 0.01	0.19 0.11 0.16	반도체제조, 냉매
과불화탄소(PFCs)	34.7 0	-14 79ppt -116 4.2ppt	50,000 10,000	7,390 12,200	0.004 0.001	0.1 0.26	세정제, 냉매, 발포제

ppm : 100만분의 1, ppb : 10억분의 1, ppt : 1조분의 1

화석연료의 사용 산업화 도시화에 따른 영향 다양한 온실가스 발생

1984-2018년의 전지구 평균 CO2 농도(위) 및 증가율(아래) / 1984-2018년의 전지구 평균 CH4 농도(위) 및 증가율(아래)/ 1984-2018년의 전지구 평균 N2O 농도(위) 및 증가율(아래)

이산화탄소(CO₂)

인간의 화석연료 소비 증가로 배출되는 대표적 온실가스로 전지구 평균농도는 꾸준히 증가 추세이다. 관측단위는 ppm(100만분의 일)이며 대기 중에 머무르는 시간이 100~300년으로 전체 온실효과의 65%를 차지한다. 화석에너지 사용과 시멘트 생산 등 인간 활동과 동‧식물의 호흡과정, 유기물의 부패, 화산활동 등 자연활동으로 대기 중에 배출되고 식물의 광합성 작용과 해양 흡수로 배출된 양의 약 60%가 제거되고 나머지 40%는 대기 중에 남아 농도가 증가한다.
최근 이산화탄소 농도는 산업혁명 이전의 280ppm보다 현저하게 증가하고 있다. 전지구 이산화탄소 평균 농도*는 2019년 409.8ppm을 기록하였고, 안면도 기후변화감시소(기상청 소속)에서 관측된 평균 농도는 2019년 417.9ppm을 기록하였다.
미국해양대기청(NOAA)에서 발표한 값으로 WMO 발표 농도와 차이가 있을 수 있음
과거 대기 중 이산화탄소 농도의 장기변동은 남극, 그린란드, 고산 빙하 속에 포집된 공기 중 농도를 분석하여 밝혀졌다.

<온실가스 관측역사>

<전지구와 우리나라 등의 이산화탄소 농도 비교>

메탄(CH₄)

이산화탄소 다음으로 중요한 온실가스 중 하나로 ppb(10억분의 1) 수준으로 대기 중에 존재한다.
전지구 온실가스 복사강제력 대비 17% 기여하고 있으며 주요 배출원은 습지, 바다, 대지의 사용, 쌀농사, 발효, 화석연료 등 다양한 인위적‧자연적 요소가 존재하는 반면, 소멸원은 주로 대기 중 수산화이온(OH) 라디칼로 알려져 있다.
다른 온실가스에 비해 체류시간이 12년으로 짧아 배출량을 줄이면 가장 빠른 효과를 볼 수 있다.

아산화질소(N₂O)

대기 중 체류시간이 114년 되는 온실가스로 복사강제력의 6%를 차지한다.
발생원은 해양, 토양 등이 있으며 화석연료, 생태소각, 농업비료의 사용, 여러 산업공정에서 배출되는 인위적 기원 등이 있다. 아산화질소는 성층권으로 올라가 광분해 되어 성층권 오존을 파괴하면서 소멸된다.

육불화황(SF₆)

육불화황은 인공적인 온실효과를 유발하며 화학적, 열적으로 안정된 기체이다. 전기를 통하지 않는 특성이 있으며 반도체 생산 공정에서 다량 사용된다.
이산화탄소와 같은 양일 때 온실효과는 약 22,800배로 가장 크며 한번 배출되면 3200년까지 영향을 미친다(이산화탄소 200년).
대부분 성층권이나 그 상층에서 주로 짧은 파장의 자외선에 의해 파괴된다.
안면도 기후변화감시소에 육불화황 세계표준센터를 유치하여 WMO 회원국의 대상으로 적합성 평가를 수행하고 있다.

수소불화탄소(HFCs)

오존층을 파괴하는 프레온 가스로 염화불화탄소의 대체물질로 개발되었다.
냉장고나 에어컨의 냉매 등 주로 인공적으로 만들어 산업공정의 부산물로 쓰인다.

과불화탄소(PFCs)

염화불화탄소의 대체물질로 개발. 탄소(C)와 불소(F)의 화합물로 만든 전자제품, 도금산업, 반도체의 세척용, 소화기 등에 사용된다.

염화불화탄소-11, 12, 113 (CFC-11, 12, 113)

‘프레온 가스’로 널리 알려져 있음. 오존층을 파괴시키는 물질 중 하나로 몬트리올 의정서에서 규제대상 물질(1989)로 지정되었으며, 냉장고 냉매, 발포제, 충전제로 주로 사용된다.
계속적인 배출로 농도가 꾸준히 증가하였으나, 몬트리올 의정서 발표 이후 현재 감소 추세에 있다.
교토의정서에서 규제되었으나, 몬트리올 의정서에서 규제되지 않은 물질은 그 농도가 증가 추세에 있음(예: HFCs와 SF₆)

지구온난화지수

이산화탄소 1kg과 비교하여 온실가스가 대기 중에 방출된 후 특정기간 그 가스 1kg의 상대적 온난화 효과

	이산화탄소	메탄	아산화길소	수소･과불화탄소, 육불화황
지구온난화지수	1	25	298	675~22,800