온도 높아지면 나무 등서 휘발성 유기화합물 배출량 늘어

폭염은 산불 통해 미세먼지도 높여…기후변화와 대기오염 밀접

» 7월25일 경북 영천의 수은주가 40도를 넘어섰다. 폭염은 높은 오존 오염도 불러온다. 연합뉴스ㅜ

덥다, 덥다, 너무 덥다

여름 장마가 끝나면서 한반도를 찾아온 폭염은 그 기세가 꺾일 기미를 보이지 않고 있다. 올여름 한반도에서도 40도를 넘는 최고 기온 기록이 연일 경신되고 있다. 또한 계속되는 폭염에 의한 축산농가의 피해와 열사병으로 인한 안타까운 인명 피해 뉴스가 이어지고 있다. 이러한 폭염은 우리만의 상황이 아니어서 일본과 중국 심지어 북미 대륙과 북유럽까지 폭염에 시달리고 있다. 

미국 메인대 기후변화연구소에서는 전 지구적 기상현황을 알려주는 인터넷 사이트(자료1)를 운영하고 있다. 이를 이용하여 7월 27일 전 세계의 일평균 기온 상황을 확인하여 보면 그림1과 같다. 북반구는 어디라고 할 것 없이 높은 기온에 시달리고 있음을 알 수 있다. 한여름에 시원한 곳으로 알려진 캐나다 북부, 북유럽, 러시아 북부까지 절절 끓고 있다.

» <그림1> 2018년 7월 27일 전 세계 지상 2m 높이의 일평균 기온 분포 (미국 메인대 기후변화연구소 자료).

이러한 폭염의 증가는 기후변화 때문이라는 데 많은 과학자가 우려하고 있다. 우리나라의 경우 기상청의 연도별 변화도(자료2) 중 서울의 지난 100년간 연평균 기온 변화를 살펴보면 그림2와 같다. 이를 살펴보면 해마다 기온 변동은 있지만, 장기 평균치들은 꾸준히 증가하는 추세라는 것을 한눈에 알 수 있다. 우리나라의 기온 증가는 지난 100년간 1.7℃이며 이는 전 세계의 1880년∼2012년 동안 기온 증가 0.85℃의 2배에 해당한다.

» <그림2> 100년간 서울의 연평균 기온변화 (1908∼2010)

기온 증가는 오존 농도를 높인다 

오존 생성의 재료가 되는 전구물질은 질소산화물(NOx)과 휘발성 유기화합물(VOC)인데 이러한 전구물질 배출량의 변화가 없더라도 최고 기온과 자외선 강도의 증가는 광화학반응을 촉진하여 오존 농도를 더 높일 수 있다. 따라서 학계에서는 기후변화에 의한 기온 증가는 오존 오염을 높일 것이라고 우려하고 있다.

최근 전국 대기오염 측정소의 오존 연평균 오염도(자료3)는 그림3과 같이 30여년 동안(1989∼2016년) 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 증가는 전구물질의 배출량 증가뿐만 아니라 기온 증가도 상당 부분 기여했을 것으로 추정된다. 더욱이 오존 생성에 전구물질인 휘발성 유기화합물은 인위적인 활동(자동차, 페인트 작업, 용제 사용 등) 이외에도 자연적으로도 발생하는데, 이러한 자연 VOC의 배출량은 일사량과 온도에 따라 증가한다. 따라서 기온이 증가하면 인위적 활동에 의한 VOC 배출량을 억제해도 자연적 VOC 배출량 증가를 억제할 수는 없다. 결국 기온 증가에 따라 전구물질 배출량이 늘고 광화학반응 조건이 좋아지면서 오존 농도 증가는 불가피해지는 것이다.

이러한 오존 증가는 우리만의 현상일까. 2017년 국립환경과학원의 연구자료(자료4)는 아시아 지역의 오존 농도도 증가 추세라는 것을 보여주고 있다. 2003년에 일본에서 발표된 연구결과에서는 매년 0.33ppb(ppb는 10억 분의 1을 나타냄) 정도 증가하는 것으로 분석되었으며, 2009년 중국에서 발표된 연구결과로는 매년 0.58ppb, 2006년에 발표된 타이완의 연구결과로는 0.96ppb 정도의 오존이 증가하는 것으로 보고하고 있다. 우리나라도 분석(자료5)에 의하면 지난 16년간 매년 0.50ppb 정도 오존이 꾸준히 증가하고 있다.

» <그림 3> 전국 대기오염 측정소 O3의 연도별 농도 변화 (1989∼2016)

앞의 국립환경과학원 분석자료(자료4)에 의하면 최근 3년간(2014~2016) 대기환경 측정망 263개소와 기상대 46개소의 시간자료를 분석한 결과 일 최고 오존 농도는 일 최고 기온과 양의 상관관계(R=0.56)를 보였다. 또한 누적 강수량, 주간 상대습도, 전 운량과는 유의한 음의 상관관계(R= -0.43~ -0.53)를 나타내고 있었다. 즉 일 최고 기온이 증가하고 강수량이 감소하면 오존 고농도가 점차 증가할 것이라는 분석이다. 

또한 같은 연구에서 오존 주의보 시간(한 시간 평균 120ppb 이상의 고농도 오존 발생 시간)을 분석한 결과 그림4와 같이 오후 2시부터 6시 사이에 고농도 오존 발생 시간의 대부분인 76%가 발생하는 것으로 나타났다. 결국 앞으로 일 최고 기온이 점점 더 높아지면 고농도 오존발생일이 증가하고, 가장 더운 오후 시간에 폭염과 함께 고농도 오존에 노출되는 시간이 많아질 것으로 예상된다.

» <그림 4> 시간대별 오존 주의보 지속시간 분포 (2014-2016)

기후변화와 대기오염

2018년 미국 폐 학회에서 발표한 '2018년 대기질' 보고서(자료6)에서는 2014∼2016년 미국 전역의 대기질을 분석한 결과, 미세먼지는 화력발전과 자동차의 배출 개선으로 개선되고 있으나 오존 농도는 심각한 증가세를 보였다고 보고하고 있다. 오존 농도의 증가는 기후변화로 인한 기온 증가로 오존 생성이 증가하였기 때문인데, 기후변화가 가속되면서 점점 대기환경 기준 달성이 어려워질 것을 우려하고 있다. 

미국 환경청에서도 기후변화의 영향으로 대기오염이 심해질 것을 우려하고 있다(자료7). 기후변화에 의한 최고 기온의 증가로 오존 농도가 높아지고, 고온 건조한 상태에서 대형 산불이 많이 발생하면 미세먼지 농도도 높아질 수 있다는 것을 지적하고 있다. 이러한 우려는 올해 폭염과 함께 미 서부, 그리스, 스웨덴 등에서 발생하는 대형 산불에 의하여 엄청난 재산피해와 인명 피해가 발생하고 인근 지역 대기까지 오염시키면서 현실이 되고 있다.

» 폭염에 달아오른 포장도로에 소방차가 물을 뿌리고 있다. 대기오염과 기후변화는 함께 대처할 문제이다. 강창광 기자

결국 대기오염과 기후변화는 모두 대기의 문제이며 이는 밀접하게 연결되어 있을 수밖에 없다. 이들 문제는 개별적으로 접근하여 풀 수 있는 문제가 아니며 최근 위협적 상황들은 우리 인류가 초래한 것이다. 따라서 이러한 대기의 문제들은 종합적으로 대처하는 것이 필요하고, 대기오염과 기후변화에 모두 도움이 되는 공편익이 큰 배출 저감 대책을 먼저 시행하여 정책의 효율성을 높이는 것이 시급하다. 최근 심해지고 있는 기후변화와 폭염, 고농도 오존과 미세먼지를 겪으며 이제 대기보전의 절박함은 다음 세대를 걱정해서가 아니라 바로 우리 자신이 피해현장에 있기 때문이라는 것을 새삼 느끼게 한다.

장영기/ 수원대 환경에너지공학과 교수, 환경과 공해연구회 운영위원

■ 참고 문헌

1. Climate change institute, University of Maine, ClimateReanalyzer, 2018.

2. 기상청 기후자료, 연별변화도, 2018.

3. 국립환경과학원, 대기환경연보(2016), 2017. 

4. 국립환경과학원 대기질통합예보센터, 보도자료, 2017.7.12.

5. 장영기, 마스크 끼어도 못 막는 오존오염 심각하다, 한겨레 물바람숲, 환경상식 톺아보기, 2018.5.

6. American lung association, State of the Air-2018, 2018.

7. U.S. EPA, Climate adaptation and outdoor air quality, 2018.