탄소중립 - 1.5 ℃, 우리가 지켜야 할 온도, 그리고 우리의 삶

인류가 맞이한 제일 큰 위협은 기후변화일 것입니다. 코로나-19와는 비교도 안되는 재앙이지만 아직 인류는 그 심각성을 피부로 느끼지는 못하고 있습니다.

2018년 인천 송도에서 열린 IPCC(기후변화에 관한 정부간 협의체)에서는 「지구온난화 1.5 ℃ 특별보고서」를 채택하였습니다. 그 내용을 보면 산업화 이전부터 지금까지 지구의 평균기온은 1.1 ℃ 상승하였고 지금과 같은 속도면 기후변화가 '돌이킬 수 없는 상태'에 도달할 것이라고 합니다.

출처 : IPCC 지구온난화 1.5 ℃ 특별보고서

최근에 현실화되고 있는 가뭄과 폭염, 한파와 폭설, 태풍 등은 점차 예측하기 어려운 상태로 치닫고 있으며 이러한 기후위기의 배경에는 물론 자연적 요인도 있지만 인간에 의한 탄소배출이 결정적인 역할을 하고 있다는 것이 과학계의 입장입니다. 이러한 우려에 따라 2015년12월 유엔기후변화회의에서는 미국 버락 오바마 전 미국 대통령 주도로 산업화 이전 수준 대비 지구 평균온도가 2℃ 이상 상승하지 않도록 온실가스 배출량을 단계적으로 감축하여 온도상승을 1.5 ℃ 이내로 제한하자는 파리기후변화협약이 전세계 195개국의 만장일치로 체결되었습니다. 이를 위해 각국 스스로 온실가스 감축목표를 설정하고 이행함과 동시에 국제사회가 그 이행에 대해 공동으로 검증하자는 것입니다.

이어서 2018년 인천 송도에서 열린 IPCC(기후변화에 관한 정부간 협의체)에서는 「지구온난화 1.5 ℃ 특별보고서」에서는 산업화 이전 수준 대비 2100년까지의 전지구 평균 온도 상승폭을 1.5 ℃로 제한하기 위한 온실가스 배출경로, 2℃ 온난화와 비교한 1.5 ℃ 온난화의 영향 등을 과학적으로 분석하고 있습니다. 인간활동은 산업화 이전(1850-1900) 대비 약 1℃(0.8~1.2 ℃)의 온난화를 유발한 것으로 추정되며 최근의 인위적 온난화로 인한 온도 상승 추세는 10년 당 0.2 ℃에 달합니다. 현재 속도로 지구온난화가 지속되면 2030-2052년 사이 1.5 ℃를 초과하고 파리협정에 따라 제출된 국가별 감축목표를 이행하더라도 2030년 연간 온실가스 배출량은 520-580억 CO2톤에 이르러, 1.5 ℃ 달성에 필요한 배출량(250-350억 CO2톤)을 크게 초과, 2100년에 지구온도가 산업화 이전 대비 3 ℃ 상승할 것으로추정됩니다.

지구온난화의 추세(출처 : IPCC 지구온난화 1.5 ℃ 특별보고서)

탄소중립이란?
이렇듯 국제사회는 1.5 ℃를 우리가 지켜내야할 지구온도로 인식하고 2050 탄소중립을 선언한 상태입니다.
탄소중립이란 대기중의 탄소 농도가 더이상 증가하지 않도록 하는 것, 즉 탄소의 순배출량이 0(zero)이 되도록 하는 것을 의미합니다. 여기서 '탄소'란 단순히 화학물질 탄소를 말한다기보다 온실가스(Greenhouse gases ; GHGs)를 의미합니다. 온실가스란 지구에서 우주로 방출되는 적외선복사열에너지를 흡수하여 저장하여 지구 표면의 온도를 상승시키는 다양한 기체를 말합니다. 가장 대표적인 온실가스가 이산화탄소(CO2)와 메탄(CH4)이고 이 두가지가 전체 온실가스의 92 %를 차지하고 두 기체 모두 탄소를 가지고 있으므로 온실가스라는 의미로 탄소를 사용하고 있습니다. 즉 이러한 온실가스와 그 배출원에는 다음과 같은 종류가 있습니다.

• 이산화탄소(CO2) : 화학연료 연소, 토지이용 변화(산림 벌채 등)
• 메탄(CH4) : 농업활동이나 폐기물 처리 등
• 아산화질소(N2O) : 화학산업, 농업(질소비료)
• 수소불화탄소(HFCs) : 냉매 및 스프레이, 반도체공정
• 과불화탄소(PFCs) : 반도체 제조공정
• 육뷸화황(SF6) : 전자제품 및 변압기 등의 절연체

그러면 「탄소중립」을 위해서는 어떤 노력이 필요할 까요?
탄소중립을 이해하기 위해서는 먼저 가장 중요한 원소인 탄소에 대한 배출원과 흡수원을 알아야 합니다.

탄소배출원은?
탄소의 가장 큰 배출원은 화석연료에 의한 것으로, 약 86 %를 차지하며 자동차나 산업공정 등 대부분 인위적인 활동에 의한 배출원입니다. 특히 도시에서 발생되는 인위적배출원이 화석연료에 의한 탄소 발생의 70 %를 차지하기 때문에 도시의 배출량을 제어하는 것이 탄소배출량 저감을 위한 키포인트입니다.
그 다음으로는 산림 벌채 등에 의한 토지이용변화에 의해 약 14%의 탄소가 배출됩니다. 산립벌채 등으로 식물체가 사멸하게 되면 식물체에 저장된 탄소가 대기 중으로 다시 배출되는 과정에 의해 탄소가 배출되게 됩니다. 생물의 기본구성원소는 탄소이기 때문입니다. 특히 캐나다, 러시아, 스칸디나비아 반도의 습지, 툰드라에서의 생체량의 분해는 메탄(CH4)을 발생시킬수 있는데 이때 메탄의 발생량은 온도 증가에 따라 증가됩니다. 증가된 메탄은 다시 온실기체로서 온난화를 유발하게 되는 악순환의 가능성도 있습니다.

탄소흡수원은?
지구의 대표적인 탄소흡수원은 생물권입니다. 약 31 %를 차지하고 있습니다. 즉 광합성을 통해 대기 중의 탄소를 흡수하여 생물체의 생체량으로 흡수하게 되는 과정으로 탄소를 대기 중에서 제거하게 됩니다.

그 다음의 탄소흡수원은 수권, 대표적으로 해양입니다. 수권에서의 흡수메카니즘은 탄소가 해양의 바닷물에 녹아들어가는 과정과 해양에 사는 플랑크톤에 의한 흡수가 있습니다. 해양은 이산화탄소의 큰 저장고이기는 하지만 최근의 해양산성화와 지구온난화 때문에 그 저장능력이 위협받고 있습니다. 특히 양의 피드백(positive feedback)에 의한 탄소흡수량의 급속한 감소가 우려됩니다. 말하자면 배출된 탄소가 해양산성화와 해수온도 상승을 유발하고 그 결과 다시 탄소 배출량을 증가시킬 수 있기 때문입니다. 이론적으로 해양에 흡수된 탄소가 해양의 칼슘이온과 반응하여 탄산칼슘으로 해양에 침전된다면 엄청난 양의 탄소가 저장될 수 있지만 해수표면에서의 탄소 흡수속도가 대기 중의 탄소증가량을 따라잡지 못하기 때문에 이러한 긍정적인 반응보다는 안 좋은 시나리오로 흘러갈 가능성이 훨씬 더 많습니다. 많은 기후변화의 시나리오가 어느날 갑자기 폭발적으로 걷잡을 수 없이 폭발해버리는 양의 피드백의 가능성이 있습니다.

과연 인류는 탄소중립을 이뤄낼 수 있을까요?
지구의 허파라고 불리는 아마존강유역은 지구의 큰 탄소흡수원의 하나였지만 산림벌채, 도시화 등의 환경파괴로 더이상은 탄소흡수원이 되지 못합니다.
또한 또 다른 열대우림 지역인 아프리카도 급속한 인구증가와 경제성장을 위한 몸부림이 지속되어 탄소흡수량은 더욱 감소되고 있습니다.
민주화된 세계각국은 시민들의 지지를 얻고자 노력하며 그 가장 쉬운 방법은 경제개발입니다. 특히 후진국에서의 경제개발은 산업화된 선진국의 사례를 답습하는 방법이 우선이며 그 말은 결국 탄소배출을 의미합니다.

온난화로 북극항로가 열릴 가능성이 크지만, 북극 인근의 툰드라에는 엄청난 양의 메탄 등 탄소가 저장되어 있습니다. 온난화로 이들이 대기 중으로 가스화되면 그 후혹풍은 엄청날 것으로 생각됩니다.

한가지 기대할 수 있는 상황은 기술적으로 이산화탄소를 포집하여 저장하는 기술(CCS, Carbon capture & Storage)의 활용가능성입니다. 현재 많은 기관에서 연구가 진행 중에 있습니다.

현재 수많은 나라에서 탄소중립을 외치고 있지만 심각성만큼 행동은 뒤따르지 않고 있습니다. 현재로서는 기후변화시나리오가 과장된 것이 가장 좋은
미래일 것 같습니다.