세계오존층보호의 날 오존층 파괴와 그 영향

세계오존층보호의 날은?

오존층 파괴로 인한 환경문제로 이에 대한 경각심을 전세계에 일깨우기 위해 1994년 제 49차 유엔총회에서 몬트리올의정서 채택일인 1987년 9월 16일을 ‘세계 오존층보호의 날’로 지정했는데요. 이런 오존층의 중요성을 알아보기 위해 오존층의 역할과 오존층 파괴로 인해 발생된 오존홀이 끼치는 영향 등을 살펴보면서 오존층(ozone layer)에 대한 모든 것을 살펴보려고 합니다. 

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목차

• 세계오존층보호의날은?
  • 1. 오존층이란?
  • 2. 오존층의 주요 역할
  • 3. 오존층 파괴하는 대표 원인
  • 4. 오존층 파괴로 끼치는 영향
  • 5. 역대 최악의 크기 뚫린 오존층은?

1. 오존층이란?

지상 20~30km에 걸친 상공의 성층권에 비교적 고농도의 오존이 존재하는 층을 말합니다. 지상 25 km 부근의 농도가 가장 높으나, 오존층의 구분이 뚜렷히 보이는 것은 아닙니다. 뚜렷히 보지 못하는 것은 그만큼 옅기 때문인데요. 오존층의 오존을 다 긁어모아 1기압 지표면에서부터 쌓을 경우 그 두께는 고작 3mm 정도로 매우 가볍다고 합니다. 그것 역시 지역마다 약간씩 다르며 보통 극지에서는 농도가 높고 적도 부근에서는 농도가 낮습니다. 참고로 극지 오존 정보는 파먼에 의해 발견되었습니다.

2. 오존층의 주요 역할

채프먼 이론에 따르면 자외선은 오존을 생성시키기도, 산소로 분해시키기도 합니다. 이를 반복하며 균형을 이루게 되고 대기 중에는 항상 일정량의 오존이 존재해 왔습니다. 이런 오존은 산소의 변환과정에서 자외선을 흡수하여 지표면에 도달하는 자외선의 양을 줄여줍니다. 이 때문에 오존층은 생명체에게 매우 중요한 역할을 하고 있는 것이죠. 생명체가 본격적으로 지상으로 진출하기 시작한 때도 호기성 세균의 광합성으로 산소가 점차 많아지고, 그 산소로 인해 오존층이 생성된 이후부터입니다. 

또한, 오존층은 지구의 대기권을 크게 4가지로 나누는 요소가 됩니다. 일반적으로 대기의 온도는 고도가 증가하면 낮아지며 대기가 희박해지면 다시 온도가 상승합니다. 그래서 대류권과 열권만이 존재하게 됩니다. 그러나 지구는 다른 행성과 다른 양상을 띕니다. 오존층의 존재로 인해 성층권과 중간권이 구분되기 때문이죠. 오존층 역할을 보다 쉽게 말하자면 태양에서 방출되는 자외선을 흡수하여 지구 생명체를 보호하는 역할을 합니다.

3. 오존층 파괴하는 대표 원인

인간이 만들어내는 오존층 파괴 물질의 양은 85%로 많습니다. 이중 대표적인 원인을 하나를 꼽자면 70년대 과학자인 크루첸, 몰리나, 롤랜드에 의해 발견된 '프레온 가스'입니다.  크루첸, 몰리나, 롤랜드는 이를 발견함으로써 노벨화학상을 수상하였는데요. 이를 밝히기 까지 기업들의 방해가 있었지만 남극의 오존층의 두께가 다른 지역에 비해 얇아졌다는 것이 세상에 알려지면서 오존층 구멍이 대류에 의해 생성된, 운동효과설이 아니라 화학물질에 의한 것, 즉 화학변화설임이 입증되어 전세계가 경악하는 계기를 만들어 줍니다. 프레온 가스가 분해 되어 생성된 염소 원자발생하는데요. 이 생성된 염소 원자는 없어지지 않고 오존이 산소로 분해되는 촉매제에 역할을 하게 됩니다. 즉 프레온 가스가 분해되어 나온 염소원자는 오존을 산소로 분해시킴으로써 이반응을 반복적으로 일으켜 단 1개의 염소원자로 10만개의 오존 분자들이 분해되는 것이죠. 염소원자가 오존을 산소로 분해시키는 반복적인 과정은 아래와 같습니다.

Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O3 → Cl + 2O2

이에 따라 1987년 몬트리올 의정서를 기점으로 하여 프레온 가스의 사용이 전면 금지되기에 이르렀으며 그런 노력들이 모여 현재 오존층이 서서히 회복되고 있는 중입니다. 하지만  리즈 대학과 메사추세츠 공과대학의 공동 연구에 따르면 2050년까지 기다려야 오존층이 완전히 회복된다고 합니다.

하지만 프레온 가스 감소 노력에도 불구하고 대기중의 프레온가스 비율이 2010년부터 증가하게 되었는데요. 이 원인을 추적하여 확인해보니 중국 내에서 광범위하게 프레온 가스가 재생산된 것으로 밝혀져 오존층 보호에 다시 비상이 걸리게 되었습니다. 알고보니 2010년대 이후 중국은 CFC-11 생산 및 사용을 재개하였기 때문인데요. 이와 같은 일이 밝혀지기전엔  중국은 그동안 프레온 가스 사용을 줄였다고 밝혔으나, 실제로는 더 썼다는 사실이 드러나면서 전세계적으로 비난을 받았었죠. 만약 이와 같이 프레온가스가 계속 광범위하게 배출된다면 오존층 회복이 10년 정도 지연된다고 합니다. 

참고로 프레온 가스라고만 하면 어디서 사용되는 것인지 의아해 하실텐데요. 과거 스프레이 깡통 등에 프레온 가스 등의 물질이 많이 사용되었습니다. 

4. 오존층 파괴로 끼치는 영향

오존층이 파괴되면 파괴될수록 지표면에 도달하게 되는 자외선의 양이 그만큼 증가하게 됩니다. 오존층에 의해 걸러진 자외선이 아닌 이런 자외선을 직접적으로 쬐게 되면  피부암, 백내장 등의 발병률이 높아지며 인체의 면역력이 약화되어 헤르페스, 말라리아 등의 전염병이 창궐하게 됩니다.

이런 영향은 비단 인간에게만 끼치는 것은 아닙니다. 자외선은 식물의 생장에도 악영향을 미치는데요. 왜냐하면 애초에 자외선은 강력한 산화제로써도 사용됩니다. 세균과 같은 미생물을 사멸시키는 용도로 사용되는 것인데요.

이런 역할 때문에 식물성 플랑크톤이 점점 줄어들게 되며 육상과 바다 생태계는 결국 무너져 심각한 환경 문제로 이어지게 됩니다. 한마디로 오존층이 완전히 파괴된다면 자외선은 그대로 지표면에 도달하게 되는데 자외선은 현존하는 모든 생명체에게 매우 치명적이기 때문에 이 상황까지 치닫게 되면 인류는 둘중 하나를 선택해야 합니다. 바닷속으로 들어가 자외선을 피하던가, 아니면 지구를 버리고 떠나던가. 둘다 실현 불가능한 이야기들이죠. 그러니 기존의 오존층을 복원시키는 것은 인류가 멸망하지 않기 위한 최우선 과제라고도 할 수 있습니다. 

5. 역대 최악의 크기 뚫린 오존층은?

<왼쪽은 오존층이 정상적일때, 오른쪽은 오존층이 뚫린 즉 거대한 오존홀이 생긴현상>

2020년 3월 30일 북극에서 관측되었는데요. 이는 오존층이 파괴되어 생긴 오존홀은 관측사상 역대 최악의 크기로 뚫린 것이 확인 되었으며 이는 우리나라 면적의 2배라고 합니다. 이 때문에 직접적인 원인이 된 프레온 가스의 경로를 추적하게되었고 추적 끝에 중국 북부 산업 시설들을 발견했다고 합니다. 다행이도 이 당시 오존홀은 2020년 4월 22일 기준으로 오존층 구멍의 크기가 거의 줄어들었고, 4월 23일엔 오존층 구멍이 닫혔다고 합니다.