온실가스

요약 지구의 대기 속에 존재하며, 땅에서 복사되는 에너지를 일부 흡수함으로써 온실효과를 일으키는 기체이다. 대표적인 것으로는 수증기, 이산화탄소, 메테인이 있다.

자연적인 온실효과를 일으키는 데에는 수증기가 가장 큰 역할을 맡고 있지만, 지구온난화의 원인이 되는 온실기체로는 이산화탄소가 가장 대표적이다. 교토의정서는 이산화탄소(CO₂), 메테인(CH₄), 아산화질소(N₂O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF₆) 등 기후변화를 초래하는 6대 온실가스를 규정하고, 온실가스 배출량을 줄이기 위한 국제적인 협조에 들어가 있는 상태이다.

6대 온실가스

①이산화탄소(CO₂): 대기 중의 이산화탄소는 매년 그 양이 늘어나고 있다. 인간이 산업화를 진행하면서 사용하게 된 화석연료에 의해 그 양은 크게 늘었다. 1750년 산업혁명이 시작되면서 31%가 늘어나서 2003년에는 376ppm의 양이 대기 중에 존재했다. 이는 남극 빙하 속의 이산화탄소 양을 통해 측정한 과거 65만년 동안의 어느 시대에서보다 높은 양이다. 같은 농도의 메테인에 비해 20배 정도 온실 효과가 약하다. 대기 체류기간이 5~200년이며, 지구온난화지수(GWP)는 1이다.

②메테인(CH₄):현재 연간 2억 5천만 톤이 대기 중으로 배출된다. 메테인은 화석연료를 태울 때에도 발생하지만, 비료나 논, 쓰레기더미에서도 발생하고, 심지어는 초식동물이 풀을 소화시킬 때 호흡에서도 발생하는 것으로 알려져 있다. 그렇기 때문에 인구가 늘어나고 식량 생산을 늘려 나가는 과정에서 대기 중에 메테인이 늘어났다고 보는 것이 일반적인 견해이다. 툰드라 지방의 땅이 온난화로 인해 따뜻해지면 메테인을 방출할 것이라는 이론과, 해저에도 메테인가스가 발생할 수 있다는 이론이 있지만 이러한 이론은 아직 명확하게 입증되어 있지 않다. 대기 체류시간은 12.4년이며, 지구온난화지수는 이산화탄소의 21배이다.

③아산화질소(N₂O): 해양이나 토양 등 자연적인 원인으로 발생하기도 하나, 화석연료의 연소 등의 산업공정을 비롯한 에너지 사용, 산림 벌채 농업용 비료 등 인간에 의해 발생하기도 한다. 대기중 아산화질소는 오존층 파괴에 일조하는 대표적인 화학물질이다. 지구온난화지수는 이산화탄소의 130배이며, 화학적으로 안정된 물질로서 대기 체류시간은 121년이다.

④수소불화탄소(HFCs): 프레온 가스로 잘 알려진 염화불화탄소(CFCs)의 대체물질로 개발되었다. 가전제품의 열교환기, 냉동공조설의 냉매로 주로 활용된다. 오존층을 파괴하지는 않지만 지구온난화지수가 높아 온실효과가 높은 물질에 속한다. 수소불화탄소를 대체하기 위한 물질들이 여럿 개발되었으나 여전히 활발히 사용되고 있다.

⑤과불화탄소(PFCs): 탄소와 불소의 화합물로 만든 전자제품이나 조금, 반도체 세정제, 소화기 등에 사용된다. 프레온 가스로 잘 알려진 염화불화탄소의 대체물질로 개발되었다. 지구온난화지수가 이산화탄소 대비 7,000배 높아 온실효과가 크며, 화학적으로 매우 안정된 물질로서 대기 체류기간이 114년이다.

⑥육불화황(SF₆): 각종 전기제품과 변압기 등 절연체, 반도체 공정에서 주로 사용된다. 대기 체류시간은 3,200년에 달할 만큼 화학적으로 안정된 물질이다. 대기중 농도는 이산화탄소에 비해 많지 않지만 지구온난화 지수는 이산화탄소의 2만 3500배 더 강하고, 화학적 안정성이 매우 높아 대기 체류기간이 3,200년에 달한다.

온실가스로서의 수증기

수증기는 대기 중에 대단히 많은 양이 존재하며, 흡수할 수 있는 열량 역시 이산화탄소나 메테인에 비해서도 대단히 크다. 하지만 수증기는 구름을 이루어서 태양빛을 반사할 수도 있기 때문에 실제로 어떻게 수증기가 온실효과에 영향을 미치는지 정확히 알기 어렵다. 또한 대기 중의 수증기량을 인위적으로 제어할 방법은 현재로선 없다.