지구온난화는 왜 발생할까? 지구온난화 원인
지구 온난화란? 지구의 기온이 오르는 현상을 의미한다. 이는 인간이 화석 연료를 사용하여 온실가스를 방출하는 것이 주 원인으로 밝혀졌다.
지구온난화 ( 地 球 溫 暖 化 ) 지표 부근의 기온이 장기적으로 상승하는 기상현상.
탄소 배출을 줄여야 한다고 모든 사람이 얘기한다. 하지만 정작 탄소 배출이 지구에 어떻게 영향을 미치는지는 모른다.
막연하게 다들 탄소배출을 막아야 지구 온난화를 막을 수 있다고 한다.
오늘은 이산화탄소 배출이 어떻게 지구온난화를 야기하는지 알아보겠다.
지구온난화 원인 요약
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지구온난화란 지표 부근의 기온이 장기적으로 상승하는 기상현상을 말한다.
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지구온난화의 주요원인은 온실가스이며, 온실가스는 이산화탄소 (CO2), 메탄 (CH4), 이산화질소 (N2O), 플루오로카보놀 (CFCs) 등이 있으며 이중 핵심 온실가스는 이산화탄소이다.
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지구온난화를 해결하려면 (1) 탄소배출 절감 뿐 아니라 이미 (2) 방출된 탄소에 대한 제거해야한다. 이러한 기술에는 탄소포집 기술이 있다.
지구 온난화 원인: 온실가스
온실가스란? 온실가스는 대기 중에서 열을 가두어 지구의 기온 상승을 유발하는 기체
아래 온실가스에 대한 구성요소이다.
- 이산화탄소 (CO2): 가장 널리 알려진 온실가스로, 화석 연료의 연소, 산업 공정, 산림 파괴 등으로 인해 대량으로 발생합니다.
- 메탄 (CH4): 주로 생물학적인 과정에서 생성되며, 축산업, 산업 프로세스, 쓰레기 처리 등에서도 방출됩니다.
- 이산화질소 (N2O): 화석 연료 연소, 산업 활동, 농업적 관행(특히 화학 비료 사용) 등으로 인해 발생합니다.
- 플루오로카보놀 (CFCs): 주로 냉동 및 에어컨과 같은 제품, 발포제, 소화기 등에 사용되었던 화학 물질로, 지구 상층 대기에서 오존층 파괴에 큰 역할을 합니다. 이제는 대부분 금지되었습니다.
- 이소프로판 (HFCs), 페리플로로카보놀 (PFCs), 세레노카보놀 등 다른 화학 물질들도 온실가스로 작용합니다.
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구 분
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온실가스
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비 고
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자연적으로 발생하는 온실가스
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수증기(H2O), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 오존(O3)
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자연계에 존재하지 않으나 인간이 합성한 온실가스
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수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6)
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성층권 오존 붕괴물질은 아니나 온실효과가 큰 가스
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염화불화탄소(CFCs), 수소화염화불화탄소(HCFCs)
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성층권 오존 붕괴물질
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기타온실가스
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일산화탄소(CO), 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2),
대류권오존(Tropospheric O3)
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대류권 대기오염물질
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Aerosols
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온실가스의 역할: 온실효과
온실가스가 열을 가두어 지구를 따듯하게 만드는 역할을 한다. 이 때 지구를 따듯하게 만드는 역할은 온실효과라고 한다.
그렇다면 온실가스는 어떻게 열을 가두어 지구를 따뜻하게 하는가?
온실효과란? ⑴ 온실효과: 지구 대기는 단파인 태양 복사는 통과시키나 장파인 지구 복사는 흡수하였다 방출하므로 (주로) 지표면을 따뜻하게 유지시킨다. 이를 온실효과라 한다.
쉽게 설명하면 태양열을 온실가스가 지구 밖으로 못나가게 잡아두는 것이다.
위 그림에서 나타나는 것처럼 온실가스는 벗어나는 태양 복사 에너지를 잡아 다시 지구의 지표로 보낸다.
올라갔던 열기를 다시 아래로 내려 따듯하게 만드는 귀뚜라미 보일러 같은 역할인 것이다.
그리고 이 역할의 핵심은 역시 이산화탄소이다. 수증기도 온실가스의 역할 중 하나인데, 수증기는 구름을 막아 태양 빛 자체를 막아주기도 하기 때문에
온도를 내리는 역할도 한다. 지금으로서는 가장 증명된 온실가스의 핵심 재료는 이산화탄소이다.
온실가스의 핵심 재료 이산화탄소
이산화탄소(CO2)는 온실가스 중에서 가장 주요한 역할을 담당하는 기체이다.
그 이유는 이산화탄소의 역할에서 찾아볼 수 있다. 이산화탄소의 주요 역할은 다음과 같다.
이산화탄소의 역할
- 열 흡수: 이산화탄소 분자는 태양에서 나오는 햇빛의 일부를 흡수합니다. 이는 대기 중에 있는 다른 기체들과 달리 이산화탄소가 특정 파장의 태양 에너지를 더 잘 흡수하는 성질 때문입니다. 이 흡수된 에너지는 분자 내부의 진동과 회전으로 전환되어 열 에너지로 변환됩니다.
- 열 방해: 이산화탄소는 대기 상층에서 지구로 방출된 열 에너지를 일부 재흡수하여 지표로 되돌려보냅니다. 이로 인해 지구의 표면에 방출된 열이 대기 상층에 가두어져서 온도 상승을 유발합니다.
- 재흡수: 대기 중의 이산화탄소 분자들은 지표로부터 방출된 열 에너지를 다시 재흡수합니다. 이러한 과정으로 인해 열이 여러 번 대기와 지표 사이에서 오고가며 가두어지는 효과가 발생합니다.
이산화탄소의 이러한 역할로 인해 지구의 온난화 현상이 발생한다. 즉, 이산화탄소 농도가 증가하면 지구의 기온 상승을 유발하여 기후 변화에 영향을 미치는 중요한 온실가스인 것이다.
이러한 온실 효과는 온난화, 해수면 상승, 극지방 빙하의 감소 등과 같은 기후 변화 현상을 초래하기 때문에 net zero,탄소중립이 화두인 것이다.
지구온난화 해결방안
결국 탄소를 줄여야 한다. 단순히 배출량을 감소시키는 것 뿐 아니라, 이미 방출되어 있는 탄소도 줄여야한다. 배에 들어온 물을 퍼내는 과업이 필요한 것이다.
따라서 1) 탄소배출량의 감소 2) 이미 방출된 이산화탄소 감소 두 관점에서 해결방안을 서술해보겠다.
1) 탄소배출량의 감소
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탄소의 측정
- 탄소 배출의 주요 산업군의 기업은 반드시 탄소 측정 플랫폼을 가지고 있어야 한다. 그래야 탄소배출을 어디서부터 줄어야 하는지 우선순위를 알 수 있다.
모든 문제 해결은 측정에서 부터 시작된다. 다행히 탄소배출량에 대해 측정해주는 기업, 플랫폼은 해외 국내 많이 있다. - EX) 탄소배출 측정 플랫폼 스타트업 엔츠
- 탄소 배출의 주요 산업군의 기업은 반드시 탄소 측정 플랫폼을 가지고 있어야 한다. 그래야 탄소배출을 어디서부터 줄어야 하는지 우선순위를 알 수 있다.
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탄소배출의 감소
- 탄소를 측정했으면 , 이제는 배출을 줄여야 한다. 배출을 줄이기 위한 방법에는 재생에너지를 직접구매하는 방법이 있다. RE100 이라는 구호 아래 재생에너지를 구매하는 움직임이 미미하지만 보이고 있다.
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태양광에너지: 재생에너지 중 가장 의미있다고 할 수 있는 에너지가 아닐까 싶다. 사실 재생에너지의 가장 큰 문제점은 비용이다. 너무 비싸고 효율이 떨어진다는 얘기이다. 태양광은 그나마 그동안 가격이 많이 떨어진 상태이다. 재생에너지 중 빠른 시간 내에 가격이 싸면서 효율적으로 쓸 수 있는 에너지는 태양광에너지 이외에는 없다고 생각한다.
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원자력에너지: 원자력 에너지는 위험성과 플루토늄 폐기물에 대한 처리 방법 때문에 재생에너지다 아니자 말이 많지만 사실상 가장 효율적이면서 자연이 피해를 입히지 않는 에너지이다. 개인적으로는 넷제로를 빠르게 실현하기에 원자력 에너지 보다 현실적인 에너지원은 현재는 없다. 다행히 위험성을 줄이기 위해 소형 원자로를 건설하는 등 빠른 발전이 이루어지고 있다. 이 분야의 리딩 컴퍼니는 뉴스케일 파워이다.
- 탄소를 측정했으면 , 이제는 배출을 줄여야 한다. 배출을 줄이기 위한 방법에는 재생에너지를 직접구매하는 방법이 있다. RE100 이라는 구호 아래 재생에너지를 구매하는 움직임이 미미하지만 보이고 있다.
2) 방출된 탄소에 대한 제거
사실 이미 너무 많은 탄소가 방출되어 있기 때문에, 기방출된 탄소를 제거하는 것 역시 중요하다.
내가 알고 있는 기술은 하나다.
- 탄소포집기술: 이산화탄소 포집・활용・저장(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS) 기술이란 화석연료의 사용 등으로 인해 대량의 이산화탄소가 생산되는 근원지에서 그 이산화탄소가 공기 중으로 방출되는 것을 방지하는 기술을 통합적으로 이르는 기술
탄소포집기술 개발 기업 : 클라임웍스(Climeworks) ,얼룸
표 1] 국내 기업의 해외 CCS 사업현황
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국내 기업명 |
프로젝트명 |
해외 저장소 |
예상 저장량 |
예상 개시년도 |
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SK E&S |
BU CCS 등 |
호주 , 동티모르 |
연 300 만 톤 |
2026 년 |
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삼성엔지니어링 등 |
Shepherd |
말레이시아 |
연 200 만 톤 |
2027 년 |
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GS 칼텍스 |
여수 수소 Hub |
호주 |
연 110 만 톤 |
2030 년 |
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포스코인터내셔널 |
Petronas J/S 등 |
말레이시아 |
연 100 만 톤 |
2030 년 |
출처 : IMPACT ON(임팩트온)(http://www.impacton.net)
탄소포집기술은 말 그대로 탄소를 포집해 저장공간에 저쟁해두는 기술이다. 아직까지 비용효율적이지 못하고, 처리도 문제이다. 포집된 이산화탄소를 어떻게 활용할 것인가? 대개 탄소는 여러 물질의 기본 재료로 들어가기 때문에 잘 활용하면 포집기술은 2차 수입원을 만들 수 있다.
빠른 발전을 통해 온난화를 막고, 2차 수익원까지 얻어가는 길이 열리길 바란다.
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