[고재현의세상속물리이야기]오존층에 대한 새로운 위협

규제 제외됐던 화합물 배출 급증 / 오존층 소멸 땐 지구 생태계 회복 불능

연초의 언론은 지구의 보호막인 오존층과 관련된 두 건의 소식을 전달했다. 4년마다 발표되는 남극 오존 구멍에 대한 보고서는 훼손된 남극 오존층이 회복되고 있음을 전한 반면 최근 발표된 한 국제 연구팀의 논문은 오존층 감소에 기여하는 클로로포름의 농도가 증가하고 있다는 결과를 보고했다. 고도 30㎞ 정도에 위치한 오존층에 어떤 일이 벌어지고 있는 것일까.

대기권을 벗어나면 우린 우주의 적대적 환경에 놓인다. 태양이 방출하는 고에너지의 입자 흐름인 태양풍과 자외선 및 엑스선 등 단파장 전자기파는 생명체에 치명적이다. 지구는 이에 대해 3중의 방어막을 만들어 생명체가 번성할 조건을 갖추고 있다. 태양풍의 하전 입자의 방향을 꺾어 지구를 휘감아 지나가게 만드는 지구의 자기장이 첫 번째 방어막이라면 약 80㎞ 상공에서 엑스선과 진공 자외선을 흡수하며 분해되는 희박한 공기층이 두 번째 방어막이다. 그리고 약 30㎞ 상공에서 인체에 해로운 나머지 자외선을 흡수하는 오존층이 마지막 방어막 역할을 한다.

오존은 세 개의 산소 원자가 결합한 분자로 사람의 호흡기 질환 등을 유도하는 해로운 물질이다. 그러나 생명체에게 성층권의 오존층은 선크림의 역할을 하는 고마운 존재다. 태양에서 오는 자외선 중 생물에 해로운 단파장의 자외선을 대부분 흡수해 버리기 때문이다. 성층권에 존재하는 산소 분자의 일부는 자외선을 흡수해 분해되고 오존으로 변하면서 일정량의 오존이 자외선에 대한 수비대로 성층권에 포진해 있다.

오존층에 대한 위협은 인간으로부터 비롯됐다. 1920년대 냉각기의 냉매로 개발된, 흔히 프레온 가스로 알려진 염화불화탄소는 그 사용이 급증하면서 반세기 이상 지구의 대기로 퍼져나갔다. 화학적으로 매우 안정적인 이 물질은 대기에 오래 머무르며 성층권으로도 확산되다가 성층권에서 만난 자외선에 의해 분해되며 염소 원자(Cl)를 방출한다. 문제는 염소가 오존을 분해하면서 성층권의 오존 농도를 줄이는 데 막강한 힘을 발휘한다는 점이다. 특히 남극의 추운 환경에서 성층권에 생기는 구름 속 얼음 알갱이들은 그곳까지 올라간 염소 화합물의 염소 방출을 촉진하는 촉매 역할을 하며 남극의 오존층을 대규모로 사라지게 만드는 원인이 됐다.

가장 성공적인 환경협약으로 평가받는 1987년의 몬트리올 의정서와 뒤이은 각종 협약으로 국제사회는 염화불화탄소 계열 물질의 생산과 사용을 전면 금지했다. 세계기상기구의 정기적인 조사에서 남극의 오존 구멍은 21세기 들어 조금씩 줄어들고 있음이 확인됐다. 반면 대기 중 체류시간이 짧아 규제의 대상이 되지 않았던 클로로포름 등의 화합물이 중국을 중심으로 급격히 방출된다는 사실이 확인되면서 오존층의 새로운 위협으로 부상하고 있다.

우주에서 바라보는 지구의 대기는 너무나 얇고 연약해 보인다. 그 얇은 껍질이 우주의 냉혹한 환경으로부터 생명체를 지키고 품었다. 그간의 국제적 활동은 인류의 노력으로 대기라는 보호막의 손상이 수리될 수 있음을 보여주었다. 그러나 새로운 오존 파괴물질의 급증은 이러한 인류의 자정 노력이 얼마나 손쉽게 훼손될 수 있는지도 알려준다. 오존층의 소멸은 지구 생태계에 회복 불능의 파괴를 일으킬 것임이 분명하다. 오존층의 완전한 복구를 향한 인류의 지혜와 협력이 필요한 때다.

한림대 교수·물리학