세계의 오존홀에 무슨 일이?

1990년대에 행성의 오존층에 있는 구멍은 긴급한 세계적 위기였습니다. 우리가 이를 무시했다면 오늘날에는 여러 개의 구멍이 생겼을 것입니다. 1970년대 후반, 영국 남극 조사국의 기상학자인 Jonathan Shanklin은 케임브리지에 있는 사무실에 틀어박혀 지구 최남단 대륙의 데이터 백로그를 조사하면서 많은 시간을 보냈습니다.

Shanklin은 종이 기록의 디지털화를 감독하고 대기 오존의 변화를 측정하는 지상 기반 기기인 Dobson 분광 광도계의 값을 계산하는 일을 담당했습니다.

몇 년이 지나자 Shanklin은 거의 20년 동안 상당히 일정한 측정을 한 후 1970년대 후반에 오존 수준이 떨어지기 시작했다는 사실을 알아차리기 시작했습니다. 처음에 Shanklin의 상사는 무슨 일이 일어나고 있는지 확신할 수 없었기 때문에 그를 좌절시켰습니다.

1984년까지 남극의 Halley Bay 연구 기지 위의 오존층은 이전 수십 년에 비해 두께의 1/3이 감소했습니다. Shanklin과 동료 Joe Farman과 Brian Gardiner 는 다음 해에 에어로졸과 냉각 장치에 사용되는 CFC(클로로플루오로카본)라는 인간이 만든 화합물과의 연관성을 제안한 연구 결과 를 발표했습니다. 남극 대륙의 오존층이 얇아지는 그들의 발견은 오존 구멍 으로 알려지게 되었습니다 .  발견 소식이 알려지자 전 세계에 경보가 울렸다. 오존층의 파괴가 인간과 생태계의 건강에 부정적인 영향을 미칠 것이라는 예측은 대중의 두려움을 불러일으켰고 과학적 조사를 동원했으며 전례 없는 방식으로 협력하도록 세계 정부를 자극했습니다.

전성기부터 인류가 직면한 가장 심각한 환경 문제 중 하나에 대한 이야기는 거의 알려지지 않았습니다.

발견된 지 30년이 넘었지만 오존층의 구멍은 어떻게 되었습니까?

 

중요한 현상

 

오존은 대부분 지구 표면에서 10-50km(6~30마일) 사이 의 대기층인 성층권에서 발견됩니다. 이 오존층은 행성 위에 보이지 않는 보호막을 형성하여 태양으로부터 유해한 자외선을 흡수합니다. 그것이 없었다면 지구에서의 삶은 불가능했을 것입니다.

영국 남극 조사국(British Antarctic Survey)은 1950년대에 남극 대륙 위의 오존 농도를 처음으로 측정하기 시작했습니다. 그러나 문제가 있다는 것이 분명해지기까지 수십 년이 지났습니다.

호주는 사람들에게 은폐하고, 선크림을 바르고, 그늘을 찾으라고 상기시키는 오존 구멍에 대한 대응으로 공중 보건 캠페인 "slip, slop, slap"을 시작했습니다. (Credit: Alamy)

1974년 과학자 Mario Molina와 F. Sherry Rowland 는  CFC가 지구의 성층권에서 오존을 파괴할 수 있다는 이론 을 발표한 논문 을 발표했습니다 . 그때까지 CFC는 무해한 것으로 생각되었지만 Molina와 Rowland는 가정이 잘못되었다고 제안했습니다. 그들의 발견은 그들의 제품이 안전하다고 주장 하는 업계의 공격을 받았습니다 . 과학자들 사이에서 그들의 연구는 논쟁거리였습니다. 예측에 따르면 오존층 파괴는 2-4% 사이의 미미한 수준이며 많은 사람들은 수 세기에 걸쳐 일어날 것이라고 생각했습니다.

CFC의 사용은 줄어들지 않고 계속되었고 1970년대까지 전 세계적으로 유비쿼터스되어 냉장고 및 에어컨의 냉각제, 에어로졸 스프레이 캔 및 산업용 세척제로 사용되었습니다.

불과 10년 후인 1985년에 영국 남극 조사국(British Antarctic Survey)은 오존층의 구멍을 확인하고 CFC와의 연관성을 제안했습니다. 몰리나와 롤랜드는 결국 1995년 화학 노벨상을 수상한 업적을 입증했습니다 . 더 나쁜 것은 고갈이 예상보다 훨씬 빨리 일어나고 있다는 것입니다. "정말 충격적이었습니다." 현재 영국 남극 조사원의 명예 연구원인 Shanklin은 말합니다.

그 이후로 과학자들은 이런 일이 어떻게 그리고 왜 일어났는지 알아내기 위해 경쟁했습니다.

 

화학적 미스터리

 

1986년, 남극의 겨울이 끝나갈 무렵, 미국 정부의 국립해양대기청 연구원인 수잔 솔로몬은 해답을 찾기 위해 과학자 팀을 이끌고 맥머도 기지로 향했습니다. 당시 과학자들은 세 가지 가능한 이론에 대해 토론하고 있었는데 그 중 하나는 솔로몬이 제안한 것입니다. 답은 고위도에서 발생하고 극지방 겨울의 매우 낮은 온도에서만 형성되는 극지방 성층권 구름의 염소와 관련된 표면 화학에 있을 수 있다는 것입니다.

"그것은 대단한 미스터리였습니다."라고 현재 MIT의 대기 화학 및 기후 과학 교수인 솔로몬은 말합니다. 그녀의 연구는 남극에서 오존 구멍이 어떻게 그리고 왜 발생하는지 설명했습니다. "모든 데이터는 인간의 CFC 사용으로 인한 염소 증가와 극지방 성층권 구름의 존재가 사건의 방아쇠 역할을 한다는 점을 지적했습니다."

위성 모니터링 을 통해 770만 평방 마일(2천만 평방 킬로미터) 의 광대한 지역에 오존 파괴가 확장 되었음을 확인했습니다.

오존층 파괴로 인한 심각한 위협 - 인간의 피부암 및 백내장 증가, 식물 성장, 농작물 및 동물에 대한 피해, 해양 먹이 사슬의 기초인 어류, 게, 개구리 및 식물성 플랑크톤의 생식 문제 - 국제 행동에 박차를 가하고 협동.

그러나 오존 구멍이 얼마나 심각한 위협으로 여겨졌는가를 고려할 때 왜 우리는 더 이상 그것에 대해 자주 듣지 않습니까?

뉴질랜드 캔터베리 대학의 환경 물리학 부교수인 로라 레벨(Laura Revell)은 "그것은 예전과 같은 경각심을 불러일으키는 원인이 아니다"라고 말했다. 이는 주로 정부가 문제를 해결하기 위해 취한 전례 없는 국제적 조치 때문입니다.

 

1995년 이전에 제조된 냉장고에는 다른 오존층 파괴 물질과 함께 오존 구멍의 원인이 되는 CFC 냉매가 들어 있었습니다(제공: Getty Images).

오존층 파괴가 작고 먼 미래 일 것이라고 생각한 국제 정책 입안자들은 처음에 오존 보호에 대해 신중한 접근을 취했습니다. 1977년에는 오존과 태양 복사에 대한 모니터링, 인간의 건강, 생태계 및 기후에 대한 오존 파괴의 영향에 대한 연구, 통제 조치의 비용 편익 평가를 요구 하는 글로벌 실행 계획 이 채택되었습니다. 영국 과학자들이 오존 구멍을 발견하기 몇 달 전, 이는 1985년 비엔나 협약 으로 이어지며 추가 연구를 요구했습니다. 그러나 여기에는 CFC 감소에 대한 법적 구속력이 있는 통제가 포함되어 있지 않아 많은 사람들을 실망시켰습니다.

오존 구멍 발견 후 과학 연구에 대한 막대한 투자, 경제적 자원의 정리 및 조정된 국제 정치 행동이 상황을 바꾸는 데 도움이 되었습니다.

1987년 몬트리올 의정서 는 오존층을 고갈시키는 화학 물질을 단계적으로 제거하여 오존층을 보호하기 위해 채택되었습니다. 규정 준수를 지원하기 위해 이 조약은 "공통적이지만 차별화된 책임"을 인정했으며, 선진국과 개발도상국을 위한 단계적 폐지 일정을 시차로 하고 개발도상국이 의무를 다할 수 있도록 재정 및 기술 지원을 제공하기 위해 다자간 기금 을 설립했습니다.

1990년대와 2000년대 초반에는 CFC의 생산과 소비가 중단 되었습니다. 2009년까지 조약에서 동의한 화학물질의 98% 가 단계적으로 폐기되었습니다 . 과학적 증거가 추가 조치가 필요함을 나타내는 경우 조약이 허용하는 6개의 수정안으로 인해 HCFC(하이드로클로로플루오로카본) 및 HFC(하이드로플루오로카본)와 같은 CFC를 대체하기 위해 도입되는 물질에 대한 제한이 계속 강화되었습니다. 이러한 대체물은 오존층에 좋은 반면 기후에는 나쁜 것으로 판명되었습니다. 예를 들어, 가장 일반적으로 사용되는 HCFC의 지구 온난화 잠재력은 이산화탄소보다 거의 2,000배 더 강력 합니다.

조약 의 기후 혜택 은 긍정적인 부작용이었습니다. 2010년에 몬트리올 의정서로 인한 배출량 감소는 9.7~12.5기가톤의 CO2 환산으로, 온실 가스 배출량을 줄이기 위해 1997년에 채택된 국제 조약인 교토 의정서의 목표보다 약 5~6배 많습니다 . HFC의 사용을 제한하는 키갈리 수정안의 2016년 채택은 2100년 까지 지구 온난화를 최대 0.5°C까지 방지하는 데 도움 이 될 것 입니다.

Revell은 "[몬트리올 의정서]가 우리가 지금까지 있었던 다른 [기후] 협정보다 훨씬 더 성공적인 기후 보호 법안이라고 주장할 수 있습니다."라고 말했습니다.

몬트리올 의정서는 채택 이후 지구상의 모든 국가에서 서명했으며 현재까지 보편적으로 비준된 유일한 조약 입니다. 국제 환경 협력의 승리로 널리 간주됩니다. 일부 모델에 따르면 몬트리올 의정서와 그 수정안은 연간 최대 200만 건의 피부암을 예방하고 전 세계적으로 수백만 건의 백내장 사례를 예방하는 데 도움 이 되었습니다.

오존 위기는 인류가 함께 일할 것을 요구했습니다 (Credit: Getty Images)

세계가 CFC를 금지하지 않았다면 우리는 이제 엄청난 오존 파괴에 근접 하고 있음을 알게 될 것 입니다. 솔로몬은 "2050년이면 지구 전체에 오존 구멍과 같은 조건이 생겼을 것이고 행성은 사람이 살 수 없는 상태가 되었을 것"이라고 말했습니다.

솔로몬은 문제에 대한 신속한 조치에 대해 세 가지 요인을 꼽았습니다. 인간의 건강에 대한 명백하고 현재의 위험인 오존 구멍으로 인해 사람들이 개인적으로 인식할 수 있었고, 생생한 위성 이미지로 인해 이를 인지할 수 있었고 이에 대한 실용적인 해결책이 있었습니다. 상당히 빠르고 쉽게 교체됩니다.

 

긴 회복

 

오늘날에도 오존 구멍은 여전히 ​​존재하며 매년 봄에 남극 대륙에 형성됩니다. 저위도의 성층권 공기 가 혼합 되면서 여름에 다시 닫히고 순환이 다시 시작되는 다음 봄까지 패치됩니다. 그러나 그것이 사라지기 시작했다는 증거가 있으며 예상대로 어느 정도 회복되고 있다고 솔로몬은 말합니다. 과학적 평가에 따르면 오존층 은 세기 중반 경에 1980년 이전 수준으로 돌아갈 것으로 예상됩니다. 오존층 파괴 분자의 수명이 길기 때문에 치유가 느립니다 . 일부는 붕괴되기 전에 50~150년 동안 대기 중에 남아 있습니다.

몬트리올 의정서의 전반적인 성공에도 불구하고 차질이 있었습니다. 예를 들어, 2018년에는 2010년부터 금지된 CFC-11 농도가 예상만큼 빨리 떨어지지 않는 것으로 밝혀져 신고되지 않은 배출량이 어딘가에서 나오고 있음을 시사합니다. 환경 조사국 은 단열 폼에 사용하기 위해 제조하고 있던 중국의 공장에서 배출량을 추적했습니다. 일단 공개되자 중국 정부는 재빨리 탄압했고 과학자들은 우리가 이제 정상 궤도에 올랐다고 말합니다.

Shanklin에게 이는 CFC, 온도 또는 생물다양성 지표와 같은 환경 변수에 대한 장기 모니터링의 중요성을 강조합니다. "우리가 그들을 모니터링하지 않으면 우리가 곤경에 처해 있는지 여부를 알 수 없으며, 곤경에 처한 것을 모르면 예방 조치를 취할 수 없으며 그것이 중요한 부분이라고 생각합니다. 이 이야기의." 

그리고 미래에 위험이 없는 것은 아닙니다. 주요 화산 폭발은 일반적으로 단기간의 오존 손실을 초래하는 반면 농업의 비료 시비에서 방출되는 강력한 온실 가스인 아산화질소도 강력한 오존 파괴 물질입니다. 그러나 Revell은 몬트리올 의정서에 의해 통제되지 않으며 배출량도 증가하고 있다고 설명합니다.

오존 구멍은 매년 봄에 남극 위에서 열리고 여름에 다시 닫힙니다.  1990년대에 성장을 멈췄고 그 이후로 계속 줄어들고 있습니다(Credit: Getty Images)

로켓 발사 및 황산염 지구 공학과 같이 아직 완전히 이해되지는 않았지만 위험을 초래할 수 있는 활동도 있습니다  . 기후를 식히기 위해 에어로졸을 성층권으로 펌핑하여 지구 온난화의 더 나쁜 영향을 막을 수 있다는 아이디어, 햇빛이 에어로졸 입자에서 반사되도록 함으로써.

Revell은 "오존 구멍 이야기에서 배운 교훈을 명심하고 성층권에서 무슨 일이 일어나고 있는지 지속적으로 인지하고 있는지 확인하는 것이 정말 중요합니다."라고 말합니다. "위험은 그러한 평가가 사전에 수행되지 않으면 오존층에 예상치 못한 피해를 입힐 수 있다는 것입니다."

오존 구멍을 기후 변화와 비교하는 경향이 있지만 몬트리올 의정서는 우리가 큰 환경 문제를 해결할 수 있음을 보여주지만 비교는 여기까지만입니다. CFC는 일부 제품의 교체 가능한 구성 요소였습니다. 기후 변화의 범위로 인해 해결하기가 훨씬 더 어려워집니다. 화석 연료는 우리 생활 방식 전반에 걸쳐 만연하고 있으며, 거의 쉽게 대체될 수 없으며 대부분의 정부와 산업계는 지금까지 화석 연료 배출 감소에 저항했습니다.

Shanklin에게 있어 우리가 기후 행동에 대해 멈춰 서서 우리가 할 수 있는 일에 대해 여전히 이야기하고 있는 상황에서 우리가 배워야 할 분명한 예가 있을 때 상처를 입었다는 것은 슬픈 일입니다.

Shanklin은 "오존 구멍의 생성은 우리가 지구 환경을 얼마나 빠르게 악화시킬 수 있는지를 보여주었으며 그 교훈은 정치인들이 충분히 진지하게 받아들이지 않고 있습니다."라고 말합니다. "기후변화는 공정하게 말하면 더 큰 문제입니다. 하지만 그렇다고 해서 필요한 결정을 내리는 정치인의 책임이 면제되는 것은 아닙니다."