[날씨학개론] 오존층 면적이 점점 줄어들고 있다…올해 오존 크기는?
2023년 11월 14일 오전 09:00
■ 반기성 / K웨더 예보센터장
[앵커]
1987년 몬트리올 의정서 이후 프레온가스 등 오존층 파괴 물질의 사용이 제한되면서 오존 구멍이 점차 다시 작아지고 있는데요. 오늘은 오존의 영향과 올해 오존홀 크기에 대해 알아보도록 하겠습니다. 오늘도 케이웨더 반기성 센터장 나왔습니다. 안녕하세요?
[인터뷰]
안녕하세요.
[앵커]
오존층은 천연자외선을 차단제 역학을 해준다고 알고 있는데 인류의 건강에 많은 기여를 하고 있지요?
[인터뷰]
오존층은 태양의 유해한 자외선(UV) 복사로부터 지구를 보호하기 때문에 지구의 천연 자외선 차단제와 같은 역할을 합니다. 오존층이 파괴될수록 더 많은 자외선이 지표면에 도달하게 되는데요. 미항공우주국 보고서에 따르면 '성층권의 오존이 1% 감소하면 자외선은 2% 증가하고, 자외선이 1% 증가하면 피부암은 5% 정도, 백내장은 1% 정도 증가한다. 만일 오존이 10% 감소하면 자외선은 20% 증가하면서 사람들에게 피부암이라든가 백내장 등을 유발하고 면역체계를 억제하며 삼림이 말라죽거나 쌀이나 콩 등 작물의 생산량도 줄어들게 된다.'라고 언급하는데요.
이처럼 오존층이 파괴되면서 인류의 건강이 위협받으면서 1987년 몬트리올 의정서가 비준되었고 이후 개정안을 통해 전 세계적으로 프레온가스 등 오존층 파괴 화학 물질의 생산을 금지했습니다. 그 결과 배출량이 감소하면서 대기 중 오존을 파괴하는 화학 물질이 감소하고 성층권 오존층의 구멍이 적어지고 두꺼워지는 중이지요.
[앵커]
오존 구멍이 점점 작아진다고 했는데 올해 오존 구멍의 크기는 어떻게 관측됐나요?
[인터뷰]
오존은 고도 15~25km 성층권에 하나의 층으로 위치해 있는데요. 두께를 합치면 비록 3mm밖에 되지 않지만, 태양의 자외선을 차단해 지구 생명체를 보호하는 역할을 하지요. 올해는 11월 1일에 미국 해양대기청과 미항공우주국이 공동으로 관측하고 분석한 자료를 발표했는데요. 미 해양대기청은 그림에서 올해 남극 상공의 오존 구멍이 가장 커졌을 때가 9월 21일로 2,600만 ㎢의 넓이를 보이면서 1979년 관측을 시작한 이래 12번째로 큰 오존 구멍이 만들어졌다고 밝혔지요.
추세선으로 볼 때는 매년 줄어들고 있지만, 올가을 오존 구멍이 가장 넓었을 때의 크기로 볼 때 12번째 정도 된다는 건데요. 그림에서 오존 구멍은 짙은 푸른색부터 그 안쪽 검은색 부분입니다. 그러나 미항공우주국은 올해 9월 7일부터 10월 13일까지의 평균 오존 구멍의 넓이는 2,310만㎢로 북아메리카의 넓이 정도라고 밝혔지요. 하지만 가장 오존 구멍이 넓었던 2000년과 2006년에는 3,000만㎢에 달했었던 넓이에 비하면 23%나 적어진 것이지요. 오존 구멍이 상당히 많이 회복된 상태이죠.
[앵커]
조금 전에 오존층의 두께가 3mm밖에 안된다고 하셨는데 이렇게 넓은 지역의 얇은 오존층의 오존 구멍이 작아지거나 두께가 커지는 것을 어떤 방법으로 관측하나요?
[인터뷰]
가장 먼저 위성관측을 이용하는데요. 미 해양대기청과 미 우주항공국 연구원들은 NASA의 Aura 위성, NOAA-NASA Suomi 극궤도위성 및 NOAA-20 위성에 탑재된 장비를 사용하여 극지방과 전 세계의 오존 구멍의 크기를 측정하고요. Aura 위성의 마이크로파 사지 음향기 Microwave Limb Sounder는 오존을 파괴하는 염소 수준을 추정합니다. 마이크로파 사지음향기는 마이크로파 방출을 측정하므로 어두운 남쪽 겨울 동안에도 남극 상공의 미량 가스를 측정할 수 있지요. 또 오존 과학자들은 오존 구멍 내부의 오존 농도를 측정하여 평균 파괴량을 추적하며, 미 해양대기청의 남극 기준선 대기 관측소에서
과학자들은 오존 존데라는 풍선을 띄우고 돕슨 분광 광도계로 지상 측정을 수행하여 층의 두께를 측정하지요. 사진은 올해 10월 1일 미 해양대기청 과학자들이 남극에서 오존 존데의 풍선을 올리는 장면입니다.
[앵커]
그런데 또 반가운 소식이 들렸는데요, 오존 구멍은 지속적으로 줄어들면서 남극은 2066년경이면 완전히 회복된다고 하던데요.
[인터뷰]
올해 1월 9일에 세계기상기구가 유엔환경계획, 미 해양대기청, 미 항공 우주국 등과 공동으로 작성한 '2022 오존층 고갈에 대한 과학적 평가'보고서를 발표했는데요. 보고서는 4년마다 발표되는데, '몬트리올 의정서'가 발효된 지 33년 만에 지구 대기권의 오존층이 뚜렷하게 회복되고 있다고 밝혔지요. 보고서는 대기 중의 염소 농도가 1993년 최고치에 비해 11.5% 줄었고, 오존층 파괴 효과가 더 큰 브롬의 농도는 1999년 최고치보다 14.5% 줄었다고 분석했는데요. 이들은 북극 지역의 오존층은 2045년까지 1980년 수준으로 회복될 것이며, 남극의 오존층은 2066년까지 1980년 수준으로 회복될 것으로 예상했습니다. 메그 세키 유엔환경계획 오존 사무국장은 "오존 회복이 궤도에 올랐다는 것은 환상적인 소식이다. 지난 35년 동안 몬트리올 의정서는 환경을 위한 진정한 챔피언이 됐다"고 평가했지요.
[앵커]
프레온가스 등의 오존파괴물질을 줄이면 오존층 회복의 도움이 되니깐 결과적으로는 지구 온난화 방지에도 도움이 된다고 봐야 되겠죠?
[인터뷰]
그렇습니다. 가장 대표적인 온실가스가 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 그리고 프레온가스 등인데요. 보고서에서는 오존층이 회복되면서 지구 기온 상승을 0.5~1℃ 정도 억제하는 효과가 나타난 것으로 평가했고요. 만일 2016년 수정된 의정서 내용에 따라 수소불화탄소(HFC)의 생산과 사용도 예정대로 줄여가면 2100년까지 0.3~0.5℃ 정도의 추가 온난화 억제 효과를 거둘 수 있을 것으로 분석했지요.
페테리 탈라스 세계기상기구 사무총장은 "오존 관련 행동은 기후 행동의 선례를 만들었다. 우리가 오존층 파괴 화학 물질들을 줄이는 데 성공한 것은 화석연료에서 벗어나기 위해 우리가 무엇을 할 수 있고 무엇을 해야 하는지 보여준다"고 말했고요. 잉에르 아데르센 유엔환경계획 사무총장은 오존층 회복으로 "매년 200만 명을 피부암으로부터 구하고 있다"고 발표했지요.
[앵커]
몬트리올의정서 이후 오존층을 파괴하는 물질의 사용을 금지한 36년이 지나고 있는데 아직도 오존 구멍이 생기는 것은 왜 그런가요?
[인터뷰]
가장 큰 원인은 클로로플루오르카본(CFC)등 오존 파괴물질은 방출 후에도 몇십 년에서 100년 정도 대기에 머물러있기 때문이고요. 또 기온이나 바람 등의 영향도 받고 있고 화산이나 대형산불의 영향도 받기 때문입니다.
오존 구멍이 큰 추세로는 줄어드는 것은 맞지만, 어느 해에는 유독 크게 오존 구멍이 발생하는 이유는 극 파동 때문입니다. 강한 극 파동은 남극 상공의 기온을 급격히 냉각시키면서 오존층을 파괴하는 극 성층권 구름을 만들어내는데요. 오존을 파괴하는 극 성층권 구름은 -78℃ 이하의 온도에서만 형성되지요. 극 성층권 구름은 비 반응성 화합물을 반응성 화합물로 변화시킬 수 있는 얼음 결정체를 포함하고 있기에 태양으로부터 나오는 빛이 화학 반응을 시작하게 되는 즉시 오존을 빠르게 파괴하기 시작합니다.
남반구의 봄(9월-11월)에 주로 오존 구멍이 발생하는 것은 바로 극 성층권 구름과 태양고도의 변화 때문이지요. 그리고 남극은 기온이 굉장히 낮기에 이곳으로 날아온 프레온 가스가 변질되지 않고 성층권까지 그대로 올라가 오존층을 파괴하는 경우도 있습니다. 따라서 남극의 성층권 기온이 매우 낮아질 경우 오존 구멍이 커질 가능성은 있습니다.
[앵커]
그러나 인류에 의해 진행되는 기후변화로 인한 재난이 오존층 회복에 걸림돌이 되지는 않을까요?
[인터뷰]
네이처에 실린 연구를 보면 2020년에 발생했던 호주의 대형산불로 인해 2020년 오존층을 3~5%까지 고갈시켰다는 연구가 있고요. 또 2022년 1월에 격렬하게 분출하여 성층권으로 엄청난 수증기 기둥을 뿜어낸 훙가 통가-훙가 하파이 화산은 올해의 상당한 오존 파괴에 기여했을 가능성이 있다고 하는데요. "훙가 통가(Hunga Tonga)가 터지지 않았다면, 오존 구멍은 올해 더 작았을 것이다"라고 미 해양대기청의 수석과학자인 뉴먼은 말합니다. 따라서 점점 심해지는 재난으로 인해 오존층회복이 늦어질 가능성이 있다고 보고요.
또 최근 거론되고 있는 지구공학 내용 중에서 지구의 표면에 도달하는 햇빛의 양을 줄이기 위해 반사 입자를 성층권에 주입함으로써 지구 온도 상승을 늦추자는 제안들은 오존층 회복을 늦출 수 있고요. 최근 급격히 증가하고 있는 우주여행과 오염 물질을 성층권으로 직접 방출하는 초음속 비행도 오존 회복을 방해할 가능성이 높다고 봅니다.
[앵커]
지구온난화를 늦추는 인구의 노력의 증거의 하나로 오존층 구멍이 작아지고 있는 것이 뽑히고 있는데 그런 회복의 흐름이 끊기지 않도록 계속해서 노력해야겠습니다, 케이웨더 반기성 센터장과 함께 했습니다. 고맙습니다.
YTN 사이언스 김기봉 (kgb@ytn.co.kr)
[앵커]
1987년 몬트리올 의정서 이후 프레온가스 등 오존층 파괴 물질의 사용이 제한되면서 오존 구멍이 점차 다시 작아지고 있는데요. 오늘은 오존의 영향과 올해 오존홀 크기에 대해 알아보도록 하겠습니다. 오늘도 케이웨더 반기성 센터장 나왔습니다. 안녕하세요?
[인터뷰]
안녕하세요.
[앵커]
오존층은 천연자외선을 차단제 역학을 해준다고 알고 있는데 인류의 건강에 많은 기여를 하고 있지요?
[인터뷰]
오존층은 태양의 유해한 자외선(UV) 복사로부터 지구를 보호하기 때문에 지구의 천연 자외선 차단제와 같은 역할을 합니다. 오존층이 파괴될수록 더 많은 자외선이 지표면에 도달하게 되는데요. 미항공우주국 보고서에 따르면 '성층권의 오존이 1% 감소하면 자외선은 2% 증가하고, 자외선이 1% 증가하면 피부암은 5% 정도, 백내장은 1% 정도 증가한다. 만일 오존이 10% 감소하면 자외선은 20% 증가하면서 사람들에게 피부암이라든가 백내장 등을 유발하고 면역체계를 억제하며 삼림이 말라죽거나 쌀이나 콩 등 작물의 생산량도 줄어들게 된다.'라고 언급하는데요.
이처럼 오존층이 파괴되면서 인류의 건강이 위협받으면서 1987년 몬트리올 의정서가 비준되었고 이후 개정안을 통해 전 세계적으로 프레온가스 등 오존층 파괴 화학 물질의 생산을 금지했습니다. 그 결과 배출량이 감소하면서 대기 중 오존을 파괴하는 화학 물질이 감소하고 성층권 오존층의 구멍이 적어지고 두꺼워지는 중이지요.
[앵커]
오존 구멍이 점점 작아진다고 했는데 올해 오존 구멍의 크기는 어떻게 관측됐나요?
[인터뷰]
오존은 고도 15~25km 성층권에 하나의 층으로 위치해 있는데요. 두께를 합치면 비록 3mm밖에 되지 않지만, 태양의 자외선을 차단해 지구 생명체를 보호하는 역할을 하지요. 올해는 11월 1일에 미국 해양대기청과 미항공우주국이 공동으로 관측하고 분석한 자료를 발표했는데요. 미 해양대기청은 그림에서 올해 남극 상공의 오존 구멍이 가장 커졌을 때가 9월 21일로 2,600만 ㎢의 넓이를 보이면서 1979년 관측을 시작한 이래 12번째로 큰 오존 구멍이 만들어졌다고 밝혔지요.
추세선으로 볼 때는 매년 줄어들고 있지만, 올가을 오존 구멍이 가장 넓었을 때의 크기로 볼 때 12번째 정도 된다는 건데요. 그림에서 오존 구멍은 짙은 푸른색부터 그 안쪽 검은색 부분입니다. 그러나 미항공우주국은 올해 9월 7일부터 10월 13일까지의 평균 오존 구멍의 넓이는 2,310만㎢로 북아메리카의 넓이 정도라고 밝혔지요. 하지만 가장 오존 구멍이 넓었던 2000년과 2006년에는 3,000만㎢에 달했었던 넓이에 비하면 23%나 적어진 것이지요. 오존 구멍이 상당히 많이 회복된 상태이죠.
[앵커]
조금 전에 오존층의 두께가 3mm밖에 안된다고 하셨는데 이렇게 넓은 지역의 얇은 오존층의 오존 구멍이 작아지거나 두께가 커지는 것을 어떤 방법으로 관측하나요?
[인터뷰]
가장 먼저 위성관측을 이용하는데요. 미 해양대기청과 미 우주항공국 연구원들은 NASA의 Aura 위성, NOAA-NASA Suomi 극궤도위성 및 NOAA-20 위성에 탑재된 장비를 사용하여 극지방과 전 세계의 오존 구멍의 크기를 측정하고요. Aura 위성의 마이크로파 사지 음향기 Microwave Limb Sounder는 오존을 파괴하는 염소 수준을 추정합니다. 마이크로파 사지음향기는 마이크로파 방출을 측정하므로 어두운 남쪽 겨울 동안에도 남극 상공의 미량 가스를 측정할 수 있지요. 또 오존 과학자들은 오존 구멍 내부의 오존 농도를 측정하여 평균 파괴량을 추적하며, 미 해양대기청의 남극 기준선 대기 관측소에서
과학자들은 오존 존데라는 풍선을 띄우고 돕슨 분광 광도계로 지상 측정을 수행하여 층의 두께를 측정하지요. 사진은 올해 10월 1일 미 해양대기청 과학자들이 남극에서 오존 존데의 풍선을 올리는 장면입니다.
[앵커]
그런데 또 반가운 소식이 들렸는데요, 오존 구멍은 지속적으로 줄어들면서 남극은 2066년경이면 완전히 회복된다고 하던데요.
[인터뷰]
올해 1월 9일에 세계기상기구가 유엔환경계획, 미 해양대기청, 미 항공 우주국 등과 공동으로 작성한 '2022 오존층 고갈에 대한 과학적 평가'보고서를 발표했는데요. 보고서는 4년마다 발표되는데, '몬트리올 의정서'가 발효된 지 33년 만에 지구 대기권의 오존층이 뚜렷하게 회복되고 있다고 밝혔지요. 보고서는 대기 중의 염소 농도가 1993년 최고치에 비해 11.5% 줄었고, 오존층 파괴 효과가 더 큰 브롬의 농도는 1999년 최고치보다 14.5% 줄었다고 분석했는데요. 이들은 북극 지역의 오존층은 2045년까지 1980년 수준으로 회복될 것이며, 남극의 오존층은 2066년까지 1980년 수준으로 회복될 것으로 예상했습니다. 메그 세키 유엔환경계획 오존 사무국장은 "오존 회복이 궤도에 올랐다는 것은 환상적인 소식이다. 지난 35년 동안 몬트리올 의정서는 환경을 위한 진정한 챔피언이 됐다"고 평가했지요.
[앵커]
프레온가스 등의 오존파괴물질을 줄이면 오존층 회복의 도움이 되니깐 결과적으로는 지구 온난화 방지에도 도움이 된다고 봐야 되겠죠?
[인터뷰]
그렇습니다. 가장 대표적인 온실가스가 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 그리고 프레온가스 등인데요. 보고서에서는 오존층이 회복되면서 지구 기온 상승을 0.5~1℃ 정도 억제하는 효과가 나타난 것으로 평가했고요. 만일 2016년 수정된 의정서 내용에 따라 수소불화탄소(HFC)의 생산과 사용도 예정대로 줄여가면 2100년까지 0.3~0.5℃ 정도의 추가 온난화 억제 효과를 거둘 수 있을 것으로 분석했지요.
페테리 탈라스 세계기상기구 사무총장은 "오존 관련 행동은 기후 행동의 선례를 만들었다. 우리가 오존층 파괴 화학 물질들을 줄이는 데 성공한 것은 화석연료에서 벗어나기 위해 우리가 무엇을 할 수 있고 무엇을 해야 하는지 보여준다"고 말했고요. 잉에르 아데르센 유엔환경계획 사무총장은 오존층 회복으로 "매년 200만 명을 피부암으로부터 구하고 있다"고 발표했지요.
[앵커]
몬트리올의정서 이후 오존층을 파괴하는 물질의 사용을 금지한 36년이 지나고 있는데 아직도 오존 구멍이 생기는 것은 왜 그런가요?
[인터뷰]
가장 큰 원인은 클로로플루오르카본(CFC)등 오존 파괴물질은 방출 후에도 몇십 년에서 100년 정도 대기에 머물러있기 때문이고요. 또 기온이나 바람 등의 영향도 받고 있고 화산이나 대형산불의 영향도 받기 때문입니다.
오존 구멍이 큰 추세로는 줄어드는 것은 맞지만, 어느 해에는 유독 크게 오존 구멍이 발생하는 이유는 극 파동 때문입니다. 강한 극 파동은 남극 상공의 기온을 급격히 냉각시키면서 오존층을 파괴하는 극 성층권 구름을 만들어내는데요. 오존을 파괴하는 극 성층권 구름은 -78℃ 이하의 온도에서만 형성되지요. 극 성층권 구름은 비 반응성 화합물을 반응성 화합물로 변화시킬 수 있는 얼음 결정체를 포함하고 있기에 태양으로부터 나오는 빛이 화학 반응을 시작하게 되는 즉시 오존을 빠르게 파괴하기 시작합니다.
남반구의 봄(9월-11월)에 주로 오존 구멍이 발생하는 것은 바로 극 성층권 구름과 태양고도의 변화 때문이지요. 그리고 남극은 기온이 굉장히 낮기에 이곳으로 날아온 프레온 가스가 변질되지 않고 성층권까지 그대로 올라가 오존층을 파괴하는 경우도 있습니다. 따라서 남극의 성층권 기온이 매우 낮아질 경우 오존 구멍이 커질 가능성은 있습니다.
[앵커]
그러나 인류에 의해 진행되는 기후변화로 인한 재난이 오존층 회복에 걸림돌이 되지는 않을까요?
[인터뷰]
네이처에 실린 연구를 보면 2020년에 발생했던 호주의 대형산불로 인해 2020년 오존층을 3~5%까지 고갈시켰다는 연구가 있고요. 또 2022년 1월에 격렬하게 분출하여 성층권으로 엄청난 수증기 기둥을 뿜어낸 훙가 통가-훙가 하파이 화산은 올해의 상당한 오존 파괴에 기여했을 가능성이 있다고 하는데요. "훙가 통가(Hunga Tonga)가 터지지 않았다면, 오존 구멍은 올해 더 작았을 것이다"라고 미 해양대기청의 수석과학자인 뉴먼은 말합니다. 따라서 점점 심해지는 재난으로 인해 오존층회복이 늦어질 가능성이 있다고 보고요.
또 최근 거론되고 있는 지구공학 내용 중에서 지구의 표면에 도달하는 햇빛의 양을 줄이기 위해 반사 입자를 성층권에 주입함으로써 지구 온도 상승을 늦추자는 제안들은 오존층 회복을 늦출 수 있고요. 최근 급격히 증가하고 있는 우주여행과 오염 물질을 성층권으로 직접 방출하는 초음속 비행도 오존 회복을 방해할 가능성이 높다고 봅니다.
[앵커]
지구온난화를 늦추는 인구의 노력의 증거의 하나로 오존층 구멍이 작아지고 있는 것이 뽑히고 있는데 그런 회복의 흐름이 끊기지 않도록 계속해서 노력해야겠습니다, 케이웨더 반기성 센터장과 함께 했습니다. 고맙습니다.
YTN 사이언스 김기봉 (kgb@ytn.co.kr)
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