1. 화석연료에서 발생하는 온실가스
화석연료는 지구의 과거 지질시대에 지각에 묻힌 동식물의 유해가 오랜 세월 동안 지질 변화를 거쳐 생성된 물질이다. 이러한 유해들은 수백만 년 동안 압력과 열에 의해 석탄, 석유, 천연가스로 변환되며, 인간 활동에 의해 채굴되고 연소되어 에너지원으로 사용된다. 대표적인 화석연료로는 석탄, 석유, 천연가스가 있다.
산업혁명 당시, 인류는 에너지 혁명의 일환으로 석탄을 주요 에너지원으로 사용하기 시작했다. 이때부터 화석연료의 사용이 급격히 증가하며, 이산화탄소(CO2)와 같은 온실가스의 배출량이 폭발적으로 늘어나기 시작했다. 이러한 추세는 21세기까지 이어지며, 지구 대기 내 온실가스 농도는 인류의 생존에 치명적인 영향을 미치는 수준으로 치솟았다.
2. 이산화탄소(CO2)의 영향
이산화탄소는 화석연료를 태울 때 주로 발생하는 온실가스이다. 이는 지구의 땅속 깊은 곳에 묻혀 있던 동식물의 유해를 인위적으로 꺼내어 연소시키는 행위와 같으며, 그 결과는 지구 온난화로 이어진다. 땅속에서 강제로 꺼낸 탄소는 대기 중에 머물며, 태양 에너지가 지표면에서 반사되어 대기 밖으로 빠져나가지 못하게 막는다. 이는 대기 중의 열을 가두어 지구의 평균 온도를 상승시키는 온실효과를 초래한다.
또한, 이산화탄소는 지구가 견딜 수 있는 대기권 내의 한계치를 넘어서면서 지구 환경에 심각한 위협을 가하고 있다. 현재 지구가 감당할 수 있는 대기권 내 이산화탄소의 총량은 약 4,200억 톤으로 추정된다. 그러나 2021년 기준으로 연간 430억 톤의 이산화탄소가 배출되고 있으며, 이러한 배출량이 지속될 경우 앞으로 10년 이내에 대기 중 이산화탄소 농도는 한계치에 도달할 것으로 예상된다. 이는 지구의 기후 시스템을 더욱 불안정하게 만들어 극단적인 기후 변화를 초래할 수 있다.
3. 지구온난화지수(GWP)와 온실가스의 비교
지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)는 특정 온실가스가 지구온난화에 미치는 영향을 정량적으로 비교하는 지표이다. 이는 일정 기간, 보통 100년 동안 이산화탄소(CO2) 1kg 대비 다른 온실가스 1kg의 온난화 효과를 기준으로 평가된다. 예를 들어, 메탄(CH4) 1kg은 이산화탄소 25kg과 같은 지구온난화 효과를 유발한다. 이는 메탄이 단기간에 대기 중에서 강한 온실효과를 일으키지만, 대기 내 체류 기간이 짧기 때문이다.
온난화지수는 온실가스의 종류에 따라 크게 다르며, 각 가스는 대기 중에 머무르는 체류 시간에 따라 지구에 미치는 온난화 영향이 달라진다. 다음은 대표적인 온실가스들의 온난화지수와 체류 시간 비교이다:
- 이산화탄소(CO2): 대기 중에서 100~300년 동안 체류하며, 온난화지수는 1로 설정된다. 이는 온난화지수의 기준이 되는 값이다.
- 메탄(CH4): 대기 중 체류 시간이 12년으로 상대적으로 짧지만, 온난화지수는 25이다. 메탄은 단위 질량당 온난화 효과가 강하지만, 시간이 지나면서 점차 분해된다.
- 아산화질소(N2O): 대기 중에서 114년 동안 체류하며, 온난화지수는 298이다. 이는 이산화탄소에 비해 훨씬 높은 수치로, 상대적으로 적은 양으로도 지구온난화에 큰 영향을 미친다.
- 육불화황(SF6): 대기에서 3,200년 동안 체류하며, 온난화지수는 무려 22,800에 달한다. 이는 온실가스 중에서도 가장 강력한 온난화 효과를 발휘하는 가스 중 하나이다.
- 수소불화탄소(HFCs): 대기 체류 시간은 4.9~270년 사이이며, 온난화지수는 675~14,800로 매우 다양하다. 이는 종류에 따라 차이가 크기 때문이다.
- 과불화탄소(PFCs): 대기에서 10,000~50,000년 동안 머물며, 온난화지수는 7,390~12,200에 달한다. 이는 지구 대기 중에서 오랜 기간 동안 강한 온난화 효과를 유지하는 특징이 있다.
이처럼 온실가스는 각각 다른 체류 시간과 온난화 효과를 지니며, 이로 인해 지구온난화에 미치는 영향이 복잡하게 나타난다. 이산화탄소 외에도 메탄, 아산화질소 등 여러 온실가스들이 대기 중에서 지구의 온도를 급격히 상승시키고 있으며, 이들의 배출을 효과적으로 줄이지 않는다면 지구는 돌이킬 수 없는 변화를 맞이할 위험이 있다.
