이산화탄소는 어떻게 지구온난화를 일으키는가

이산화탄소가 지구 온난화의 주범인 이유는 이산화탄소가 열을 지구 안에 가두기 때문입니다.

이산화탄소를 비롯한 기타 온실 가스가 증가하면 마치 담요처럼 지구를 덮게 됩니다. 이로써 지구가 우주로 방출할 수 있는 일부의 열이 지구 안에 머물게 되는 것입니다.

 

이산화탄소, 메탄 등의 온실 가스는 적외선 에너지를 흡수합니다. 이 에너지들은 지구와 우주로 나누어서 방출되는 것입니다. 햇빛이 지구 표면에 도달하면서 이 에너지 중 일부가 표면에 흡수됩니다. 그리고 이것은 열 형태의 적외선으로 복사합니다. 이 적외선 파는 대기로 올라가는데 가로막는 무언가만 없다면 다시 우주로 빠져나가도록 되어 있습니다.

이때 대기 중 산소와 질소는 적외선이 우주로 나가는 게 장애물이 되지 않습니다. 산소와 질소는 약 200 나노미터 이하의 단단하게 압축된 파장 에너지를 흡수하는데 적외선 에너지는 700~100,000 나노미터의 더 넓고 느린 파장으로 이동한다고 합니다. 즉 파장의 범위가 겹치지 않기 때문에 산소와 질소는 적외선을 막지 못합니다.

 

그러나 이산화탄소는 이 적외선 에너지와 반응한다고 합니다. 이산화탄소는 2,000~15,000 나노미터 사의 다양한 파장에서 에너지를 흡수합니다. 이는 적외선 파장 범위가 겹치게 되어 진동을 유발합니다. 

진동이 발생하면 적외선 에너지를 모든 방향으로 다시 방출하게 되는데 이 중 절반은 우주로 나가고 절반은 다시 열의 형태로 지구로 돌아옵니다. 즉 지구가 더워지는 온실효과에 기여하게 되는 것입니다.

과학자들의 표면에 도달한 적외선의 파장을 측정한 결과 이산화탄소와 오존, 메탄이 지구 온난화에 크게 기여하고 있다는 것을 발견하였습니다.

 

이처럼 분자에 따라 적외선의 흡수 여부가 다른 이유는 분자의 기하학적 구조가 다르기 때문이라고 합니다.

적외선을 흡수하지 않는 산소나 질소의 경우 분자구조가 단순하여 다른 분자들과 상호 작용을 일으킬 수 있는 파장의 범위가 좁은 것이라고 합니다.

이에 반해 이산화탄소, 메탄 등의 온실가스는 3개 이상의 원자로 구성되어 있어 다양한 방법으로 비틀어지거나 구부러질 수 있어 더 넓은 파장의 범위를 흡수할 수 있다고 합니다.

 

대기중 이산화탄소는 극미량이지만 기후 변화에 큰 영향을 미칩니다.

이산화탄소 분자는 햇빛의 파장과는 반응하지 않습니다. 지구가 햇빛을 흡수한 후 이 에너지가 적외선으로 다시 방출될 때 이산화탄소 등의 온실가스와 반응합니다.

온실가스는 인간이 화석연료를 에너지로 사용하면서 자연적으로 발생해 왔습니다. 그리고 이러한 온실가스는 지구의 기후를 따뜻하게 만들어 인간이 살 수 있는 공간이 되는데 도움이 되었다고 합니다. 온실가스가 없었다면 지구의 평균 기온은 영하로 떨어질 수 있다고 합니다. 즉 대기 중의 이산화탄소 농도는 비율로 보면 0.04%로 극히 낮은 양이지만 아주 낮은 양만으로도 지구의 기후는 크게 달라질 수 있다고 합니다.

2019년 인류가 배출한 이산화탄소의 양은 62억 4천만톤이라고 합니다. 이렇게 배출된 에너지는 수백 년 동안 지구에 영향을 미치고 지금도 세계 곳곳에서 이산화탄소는 배출되고 있습니다.

 

식물, 바다 및 토양은 탄소를 흡수할 수 있다고 합니다. 대기 중 일부 이산화탄소를 지하, 수중 혹은 식물의 뿌리와 나무줄기 등에 저장합니다. 

그러나 인간이 화석연료를 사용하면서 석유, 석탄, 천연가스 등에 저장되어 있던 이산화탄소가 대기 중으로 많이 나왔고 인간의 활동이 없었다면 자연스럽게 진행됐을 탄소순환이 엉망이 된 것이라고 합니다.

 

이산화탄소의 자연적 소멸은 수천년이 걸리는 일입니다.

자연적인 방법으로 이산화탄소를 흡수하여 지구 온난화를 막는 것은 이미 너무 어려운 일이며 그렇게 하려면 수천 년의 시간이 필요합니다. 그 긴 시간 동안 수십 억 명의 사람들이 고통을 받을 것이고 아무 죄 없는 동물들도 마찬가지겠지요.

모두가 다 아는 사실이겠지만 인간은 지구에 가장 해악이 되는 존재인 셈이네요.

 

혀재 세계적으로 이산화탄소를 줄이기 위한 방안으로 신재생 에너지에 대한 정책이 활발하게 논의되고 있지만 좀 더 적극적인 정책과 행동의 변화가 없다면 의미 있는 결과를 만들어 내기는 어려울 것으로 보입니다.