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[날씨학개론] 남극 오존홀, 관측 이래 최저치…오존층 회복의 청신호일까?

■ 반기성 / 케이웨더 예보센터장

[앵커]
최근, 남극 성층권에 위치한 '오존홀'이 지난 1982년 관측 이래 최저치로 줄어든 것으로 나타났습니다. 이걸 파괴된 오존층이 회복되는 청신호로 볼 수 있을까요? 오늘 '날씨학개론'에서는 '오존홀'에 대해 자세한 이야기 나눠보겠습니다. 케이웨더 반기성 센터장과 함께합니다. 어서 오세요.

오존에는 크게 두 가지 오존이 있죠. 착한 오존과 나쁜 오존으로도 불리기도 하던데요. 지표면에 있는 오존은 사람들의 건강에 너무 나쁘지만, 성층권에 있는 오존은 지구의 생명체를 지켜주는 착한 오존이라고 들었습니다. 오존에 대해서 자세히 설명해 주시죠.

[인터뷰]
일단 오존은 산소 원자 3개로 이뤄진 반응성이 아주 매우 강한 분자죠. 자연적으로는 아주 매우 소량으로 발생하는데요. 성층권에서는 자외선을 막아주는 도움을 주죠. 대략 지표면에서 20~30km 상공에 오존이 밀집해있으면서 오존층을 이루는데 오존층은 자외선 차단제라고 할 수 있습니다. 잠재적으로 유해한 자외선 방사선으로부터 지표의 생명체를 보호하기 때문인데요. 우리가 알다시피 자외선 같은 경우는 피부암이라든가 백내장, 이런 것을 유발하거나 면역체계를 억제하고 식물에 손상을 가할 수도 있거든요.

오존이 지표에 있을 때는 우리에게 유해합니다. 아까 말씀하신 것처럼. 산소보다 산화력이 강한 오존을 흡입할 경우 체내 단백질과 반응하게 되고 그렇게 되면 세포막을 약화하면서 기침이나 메스꺼움, 두통 또 알레르기 반응을 일으킬 수 있죠.

[앵커]
그래서 기상 예보 중에 오존 주의보가 있잖아요. 오존이 사실 살균제로 쓰일 정도로 인체에는 무척 해로울 수가 있는데 저 멀리에 있을 땐 참 고마운 존재잖아요. 문제는 오존층에 이제 구멍이 뚫려있다는 건데 '오존홀'이 생기는 원인은 무엇인가요?

[인터뷰]
일단 오존층을 파괴하는 것은 프레온 가스라는 물질이죠. 이 프레온 가스의 본래 명칭은 '염화불화탄소'이고 이것을 간단히 CFC(Chloro Fluoro Carbons)라고 합니다. CFC는 냉장고나 에어컨, 헤어스프레이 등에 주로 썼던 인공화합물이죠. 이 CFC는 화학적으로 안정하기 때문에 대기권으로 방출된 뒤에도 거의 분해되지 않고 쉽게 성층권까지 올라갑니다.

성층권까지 올라간 CFC는 자외선에 의해서 분해가 되어 염소 원자를 방출하는데 이때 생긴 염소 원자가 오존 분자를 분해하면서 오존층이 파괴되는 것이죠. 보통 염소 원자 1개가 오존 분자 10만 개를 파괴합니다. 그 때문에 CFC 사용이 금지된 뒤에도 20년 동안 오존층 구멍이 계속 커져 왔죠.

CFC는 한번 발생하면 최대 100년 정도 대기 중에 머문다고 해요. 그래서 실제로 지난 1985년에 남극 상공에서 오존층 구멍이 발견되었었는데 이 대안으로 2년 뒤인 1987년 몬트리올 의정서를 통해 CFC 사용을 전면 금지하기도 했습니다.

[앵커]
그런데 프레온 가스, CFC 배출 같은 경우에는 대부분 인간이 생활하는 북반구에서 주로 배출이 되는데 이 CFC 배출이 거의 없는 남극 상공의 오존층이 뚫리는 오존홀이 계속 생기고 있습니다. 그 이유는 어디서 찾을 수 있을까요?

[인터뷰]
그 이유는요. '영하 80℃' 정도의 매우 낮은 기온 또 공기의 대류 현상, 두 가지 이유인데요. 중위도나 열대 등의 저위도 지역은 온도가 높아 프레온 가스가 오존층이 있는 성층권에 도달하기 전에 화학 반응을 일으켜요. 그래서 변질이 되어 버립니다. 그러나 남극은 기온이 굉장히 낮잖아요. 그러니까 이곳으로 날아온 프레온 가스가 변질돼지 않고 성층권까지 그대로 올라가면서 오존층을 파괴하는 것이고요. 그리고 두 번째 이유가 '대기 순환'이죠. 남극 성층권의 겨울철 대기 순환은 남극을 중심으로 해서 거의 원형을 이루면서 매우 빠른 속도로 회전해요.

즉, 남극의 공기가 빠져나가지 못하게 주위에 원형의 에어커튼이 쳐져 있는 것이죠. 이러한 순환으로 저위도나 중위도 상공에 있는 다른 오존을 남극으로 들어오지 못하게 만드는데요. 그런데 남극은 겨울 동안 극도로 냉각되면서 오존의 생성이 중단되어 버립니다. 오존이 생기질 않아요. 그러나 우연히 남극 성층권으로 들어온 프레온 가스 등에 의해 오존을 계속 파괴되는 것이죠. 그러다 보니까 겨울에 오존홀이 가장 넓어지게 되는 겁니다.

[앵커]
남극의 낮은 기온 또 기온 대기 순환 문제로 인해서 오존이 생성되지 못하고, 계속해서 파괴가 이뤄지는 거군요. 그런데 반대로 북반구에서는 오존홀이 뚫리는 현상이 잘 일어나지 않는다고 들었는데요. 그 이유는 뭔가요?

[인터뷰]
그렇죠. 이제 북반구 같은 경우는 대륙이 많아요. 대기의 순환이 남극과는 좀 많이 다릅니다. 북반구는 겨울철 성층권의 대기 순환이 남극의 단순한 원형과 달리 주변의 대륙 때문에 파동 형태를 띠어요. 그런 모양을 또 보이고 이러한 복잡한 대기순환은 북극의 공기가 중위도의 공기와 혼합되게 만듭니다. 그러니까 오존을 계속 공급받기 때문에 남극처럼 심각한 오존 감소가 발생하지 않게 되는 거죠.

[앵커]
그렇군요. 그러니까 구조적으로 북극보다 남극에서 오존 문제가 발생할 가능성이 크다는 말씀이신데요. 그런데 지난해 10월, 세계기상기구에서 "관측 이래 오존 구멍이 가장 작아졌다"라고 발표했는데 오존홀이 작아졌다는 거니까 당연히 반가운 소식 아닐까요?

[인터뷰]
정말 반가운 소식이죠. 미항공우주국과 미국 국립해양대기청의 과학자들에 따르면, 2019년에 남극 대륙의 오존층에서 발달했던 구멍은 오존홀이 처음 발견된 이래 아주 가장 작은 구멍이었다고 해요. 실제로 NASA 위성이 관측한 오존홀 크기는 지난해 9월, 1,640㎢ 수준이었는데 10월에 들어서는 1,000만㎢ 수준으로 급격히 줄어들었거든요. 이게 2006년만 해도 오존홀의 크기는 역대 최대치인 2,600만㎢ 수준을 기록했었거든요.

그 때에 비하면 거의 1/3 수준으로 구멍이 줄어든 것이죠. 미항공우주국의 수석 과학자 폴 뉴먼은 "남반구 오존에는 상당히 좋은 소식이다. 하지만 우리가 올해 보고 있는 것은 더 따뜻한 성층권 온도 때문이라는 것을 인식하는 것이 중요하다.

즉 대기권 오존이 급속히 빠른 속도로 회복되고 있다는 징후는 아니다."라고 경고성의 말을 했는데요. 남극의 오존홀이 작아진 이유는 남극 성층권 온도가 크게 높아진 데 있다는 것이죠. 기온변화가 완만한 성층권에서 갑자기 기온이 상승하는 이게 우리가 기상학적으로 '성층권 돌연승온'이라고 이야기하는데 이게 이례적으로 발생을 했습니다. 이로 인해 남극이 따뜻해지면서 남극을 순환하는 극저온의 제트기류가 약화되고, 오존층 파괴의 주범인 CFC가 성층권에 도달하기 어렵게 되는 것이죠. 그 결과 오존 구멍이 작아졌다는 것이죠.

[앵커]
그러니까 오존홀 면적이 줄어든 것이 사람들의 노력 덕분이라기보다는 기상이변 때문에 남극 성층권의 온도가 높아졌기 때문이다, 라는 게 어떻게 보면 좀 역설적으로 들리기도 합니다. 그래도 국제 사회가 몬트리올 의정서 등을 통해서 오존층 파괴를 줄이려는 노력을 하고 있는데 효과가 좀 있나요?

[인터뷰]
지금까지 최고의 효과라고 보죠. 세계적인 협약에서 성공한 협의에 유일하게 몬트리올 의정서라고 보고 있거든요. 과학위원회 소속 연구팀은 남극에서 관찰 가능한 오존홀은 사실 10년마다 1~3%씩 줄어들고 있어요. 다만 작년은 이례적으로 기온이 성층권 돌연승온 현상 때문에 기온이 올라간 효과를 많이 봤지만, 실제론 계속 줄어들곤 있습니다. 비록 느린 속도이긴 하지만 이대로 진행된다면 북반구와 중위도의 오존은 2030년대에는 완전히 완치될 것이다, 또 2050년에는 남반구가, 2060년 이후에는 남극까지 완전히 오존홀이 완치될 것으로 본다, 이렇게 말했는데요.

하지만 오존홀 복원 현상은 특정 위도에서만 현재 발견되고 있고 특히 동아시아에서는 지금 문제가 되는 게 사용이 금지된 오존 파괴 화학물질이, 아까 CFC라고 했는데 CFC와 약간 다른 거죠. 삼염화불화탄소 라고 해서 CFC11이 있습니다. 이 배출량이 늘고 있어요. 그래서 안심하기는 좀 이르다고 이야기하고 있는데 이게 지금 중국에서 많이 배출하고 있는 걸로 나와 있거든요. 아직 까지는 미국에서 그렇게 보고 있는데 확실하게 발생 효과를 밝혀내지 않으면 오존홀 복원이 어떻게 보면 과학자들의 예상과는 달리 좀 지연될 수 있다고 걱정을 합니다.

[앵커]
느리긴 하지만 그래도 오존층이 회복되고 있다고 하니까 참 다행이라는 생각이 드는데요. 날씨학개론을 진행할 때마다 지구가 하나기 때문에 모두가 함께 노력해야 한다는 생각이 들거든요. 각국이 협력해서 오존의 회복 시기를 앞당길 수 있는 날이 왔으면 좋겠습니다. 오늘 말씀 잘 들었습니다.


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