매일안전신문 - [이송규 칼럼] 온실가스 과다 → 지구온난화 → 기상이변 → 폭염 · 대형 산불 · 폭우 ... 온실가스 대책은

[이송규 칼럼] 전 세계가 폭염과 화염에 휩싸인 듯하다. 미국은 100년만의 최대 산불로 하와이 마우이섬이 2주째 불타고 있다. 실종자 포함 사망자는 1,300명이 넘을 것으로 예상되고 있다. 지난 15일 스페인 카나리아 제도 테네리페 섬 국립공원에서도 대형 산불이 발생해 대피인원이 2만6천명을 넘고 있다. 캐나다에서는 올해 1,000건 이상의 산불로 브리티시컬럼비아주에서는 통제불능 상태로 비상사태가 선포되었으며 대피 인원도 17만 명에 육박했다.

현재 태평양 해수면의 온도가 평년보다 2도 높은 기간이 3개월 이상 유지하는 슈퍼 엘리뇨 현상에 의한 기상이변으로 지구가 몸살을 앓고 있다는 분석이다. 

기상이변의 원인은 온실가스에 의한 지구온난화다. 온실가스에 의해 지구가 더 더워지고 있는 것이다. 온실가스의 3대 주범은 이산화탄소(CO2)와 메탄가스(CH4), 질소산화물(NOx)이다. 대기 중에 질소(N2)와 산소(O2)가 대부분이지만 이들의 단독 기체는 인체에 해를 주지 않고 태양에서 발생하는 태양광선도 흡수하지 않지만 두 가지 이상의 원소가 화합된 이산화탄소(CO2)나 메탄가스(CH4), 질소산화물(NOx)은 태양광선을 흡수하여 기온이 높아진다. 기온이 높아진 온실가스는 대기 중에 퍼져 지구를 덮고 있어 지구는 뜨거운 담요를 덮고 있는 것이나 마찬가지다.  

온실가스에 의해 뜨거워진 지구는 태평양 해수면의 온도가 높아 수증기의 발생량이 많아져 에너지가 높은 구름 기단의 과격한 행동반경과 잦은 구름기단 형성으로 지구 한쪽에서 태풍이나 폭우 그리고 다른 한쪽에서는 폭염.가뭄으로 인한 대형화재 위험성이 높아지고 있다. 2022년 2월 유엔 보고서에 따르면 대형산불은 2030년 14%, 2050년 30%, 2100년 50% 증가가 예상된다. 증가 이유는 지구온난화에 의한 가뭄에 따른 나무나 잡초의 실효습도가 낮아 화재가 쉽게 발생하기 때문이다. 

대형산불 이후의 기후변화도 큰 문제로 대두되고 있다. 화재로 인해 나무와 토양에 함유된 탄소가 방출되기 때문이다. 나무와 같은 식물이 불에 타면서 발생하는 이산화탄소가 지구온난화로 악순환된다. 미국 캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스 연구 보고서에 따르면 2020년 발생한 상위 20개 화재에서 발생한 탄소의 양은 이전 19년 동안 발생한 산불 평균의 7배 이상이다고 밝혔다. 그해 7월 발생한 캘리포니아 산불로 인해 이전 18년 동안 감축한 탄소 배출량에 달하는 온실가스가 방출되어 그동안 탄소저감 실적이 허사가 된 것이나 다름없게 되었다.  

이런 피해를 예방하고 대비하기 위해 폭염도 태풍처럼 이름과 등급을 정해 관리하려고 스페인과 미국 LA에서는 현재 법률 제정을 검토 중이다. 이제 지구온난화 해결을 위해 온실가스 대책은 우리 인류가 극복해야 할 향후 과제다. 기상이변은 이제 뉴 노멀(New normal)을 넘어 뉴 애브노멀(New Abnormal)에 대비해야 할 것이다. 
온실가스는 어떻게 발생하며 이를 대비해 어떠한 대비책을 세워야 하는가? 

▲ 2020년 캘리포니아 화재 (사진, 미국 캘리포니아 대학 보고서 내용)

■ 온실가스 발생과정 

이산화탄소(CO2) 
3대 온실가스 중 이산화탄소는 불에 타면서 발생한다. 탄소를 함유하지 않는 수소연료와 같은 재료를 제외한 대부분의 연료가 불에 타면서 이산화탄소를 발생한다. 종이나 나무도 탄소(C)를 함유하고 있어 불에 타면서 산소(O2)와 화합하여 이산화탄소(CO2)를 발생시킨다. 각 가정의 음식요리나 공장에서 제품생산을 위해 불을 피우는 것을 피할 수는 없을 것이다. 화석연료를 사용하는 과정에서는 다량의 이산화탄소가 발생한다.

메탄가스(CH4) 
메탄가스는 각종 유기물이 분해하면서 발생되며 특히 쓰레기 매립과정에서 다량 발생한다. 대기 중에 이산화탄소 농도는 410ppm(0.041%)으로 메탄가스 농도는 이산화탄소의 230분의 1에 불과하다. 양적으로는 비교하면 메탄가스가 아주 적지만 온실가스 효과는 이산화탄소의 80배 이상 더 강하다.  

메탄가스는 사람을 포함하여 소와 같은 가축들의 소화과정에서도 메탄가스를 발생한다. 특히 소나 양은 되새김을 하면서 트림이나 방귀에 의해 다량 발생한다. 뉴질랜드에서는 메탄가스를 줄이기 위해 2025년부터 가축농장에 일명 ‘소 트림세’를 부과한다고 한다. 

또한 메탄가스는 석유와 함께 지하에 매장된 천연가스다. 이 천연가스를 영하 160도 이하에서 압축하면 액체로 변화(액화)되어 우리가 사용하는 도시가스로 불리는 액화천연가스(LNG, Liquefied natural gas)이며 압축률은 약 600분의 1로 이송과 저장에 편리해 비용이 들지만 액화해서 사용한다,

그러나 버스 등에 사용하는 압축천연가스(CNG, Compressed natural gas)는 같은 천연가스지만 액체로 압축하는 것이 아니라 기체상태인 약 200분의 1로 압축해 사용한다. 천연가스를 기체 상태로 압축해 사용하는 CNG보다 액체로 액화해 사용하는 LNG가 훨씬 더 편리하지만, 버스에 압축장비 등 설치 비용이 많이 들기 때문에 기체상태로 압축하는 CNG를 사용한다. 

질소산화물(NOx) 
질소(N2)와 산소(O2)의 화합물로 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2), 아산화질소(N2O) 등을 통틀어 질소산화물(NOx)이라고 부른다. 이 질소산화물은 석유나 석탄 등 화석연료의 연소과정에서 발생하고 연소과정의 고온에서도 대기 중의 산소와 질소가 결합하여 발생하기도 한다. 이런 이유로 화석연료 발전소에서 다량의 질소산화물이 발생한다. 

질소 자체는 인체에 무해하지만 산소와 화합된 질소산화물은 인체에 아주 해롭다. 질소산화물의 농도가 높으면 눈을 자극하고 호흡기에 해롭고 대기중으로 증발된 액체나 기체상태의 화합물과 결합되어 미세먼지의 주범이 되고 있다.  

■ 온실가스 대책 
우리가 생활하면서 온실가스를 발생하지 않고는 살 수가 없다, 숨을 쉬면서 이산화탄소를 배출하고 섭취된 음식 소화 후 메탄가스를 배출하기 때문이기도 하지만 불을 피우지 않고 살수도 없기 때문이다. 그러나 줄일수 있는 방법은 다양하다.  

불필요한 연소를 줄이는 것 외에 많은 연구가 필요하지만 탄소연료 대체제로 온실가스를 배출하지 않는 수소연료를 사용할 수도 있다, 이산화탄소를 감축을 위해 이산화탄소 배출을 줄이는 것도 방법이지만 산이나 들에 광합성작용을 위해 이산화탄소를 필요로 하는 나무와 같은 식물을 심는 것도 좋은 방법이다. 또한 바다의 해초류 등 바이오매스를 통틀어 해안의 갯벌도 이산화탄소를 필요로 한다. 지구상의 산소 절반 이상을 바다의 해초류를 포함한 식물성 플랑크톤이 광합성작용을 하면서 배출된다. 이를 위해 바닷물 자체도 상당량의 이산화탄소를 흡수하고 있다,

그러나 바다를 늘릴 수는 없을 것이며 인류는 편의를 위해 자연을 인공개발하고 있어 이산화탄소를 절감할 수있는 부분을 점점 없애고 있는 안타까운 현실이다.  
 

인간이 배출하는 쓰레기는 날로 늘어나 메탄가스 발생의 온상이 된다. 전술한 바와 같이 메탄가스는 이산화탄소보다 80배 이상의 온실 효과가 높아 그만큼 악영향을 준다. 쓰레기 매립장에서 발생한 메탄가스를 연소 연료로 사용하는 것도 메탄가스를 줄이는 한 방편이다. 메탄가스를 가정용 연소로 사용하게 되면 열효율도 높고 에너지 재활용 측면에서 효율적이다. 이렇게 메탄가스를 연료로 활용하면 연소 후 이산화탄소가 발생하지만 그래도 온실효과는 이산화탄소가 메탄가스보다 훨씬 적기 때문에 효율적이다. 이를 위해 일부 대학에서 연구 중에 있지만 정부의 전폭적인 지원도 필요하다.  

정부는 온실가스를 줄이기 위해「탄소중립 기본법」을 제정·시행하고 있다, 기업에서 발생한 온실가스 양만큼 온실가스를 제거하는 것이 탄소중립의 개념이다. 배출양만큼 온실가스를 삭감하지 못하면 배출한 탄소량 만큼 탄소를 삭감하는 기업의 잉여 배출량을 구매해서라도 현재 상태의 탄소량보다 더 증가시키지 않도록 통제하겠다는 것이 기본 취지이다. 

그러나 온실가스 발생을 줄이는 것도 중요하지만 근본적인 대책이 필요하다. 즉 발생된 온실가스를 없애는 것이 필요하다. 탄소(C)와 산소(O2)로 화합된 이산화탄소(CO2)를 다시 탄소와 산소로 분리하면 된다. 분리된 산소는 공기중에 배출하고 분리된 탄소는 불에 타고 남는 숯과 같은 성분이므로 인체에 해가 없고 산업용으로도 사용할 수 있으며, 남은 탄소는 여유 공간에 저장하면 된다. 메탄가스(CH4)도 마찬가지다, 탄소(C)와 수소(H2)로 분리해 수소는 공기중에 그냥 배출해도 되고 물로 변환해 사용 가능하다. 질소산화물은 질소와 산소로 분리하는 방법으로 현재 상용화되고 있다. 특히 발전소에서 질소산화물이 다량 발생되기 때문에 대부분의 발전소에서 분리하는 시스템을 활용하고 있다.  
 
한편 우리나라도 산불에 대비한 세부적인 안전대책이 필요한 시점이다. 이번 하와이 대형 산불의 원인이 강풍에 의한 전선합선이 원인인 것으로 전해지고 있다, 2018년 캘리포니아 산불의 원인도 캘리포니아 전력회사인 PG&E의 전선 배선 등의 장비 불량이 원인이었다는 판결 이후 배상금이 총 300억 달러를 넘자 PG&E는 2019년에 파산신청을 했다. 

지난 우리나라 강원도 산불의 원인도 마찬가지였다. 산불예방의 구체적인 대책으로 강풍의 합선에 대한 근본적인 방안을 마련해야 한다. 전선을 지하에 묻는 지중화 사업이면 간단하다, 하지만 비용이 많이 소요되기 때문에 실현되지 못하는 현실이다. 모든 전선 구간을 지중화할 수는 없을 것이다. 계곡풍이 심하거나 지역 특성상 위험도가 높은 지점에 대해서는 필히 전선의 지중화가 필요할 것이다. 또한 지중화가 어려운 고위험 지점에 대해서는 고압의 지상 스프링클러 설치로 초기 발화나 확산을 차단할 수 있도록 해야 한다. 

또한, 신규 송전탑에 대해서는 강력한 안전 규제가 필요하며 송전탑 최소 설치를 위해 안전한 소형원전과 같은 지역별 분산발전시스템을 구축하는 것도 한 방안이 될 것이다.

캘리포니아 화재에서 보듯이 안전에 소요되는 비용은 없어지는 소모비용이 아니라 이익이 될 수 있는 투자비용이란 인식을 잊지 않아야 한다. 사고에 의한 복구비용은 안전에 소요되는 비용에 비해 수십, 수백 배가 더 될 수도 있기 때문이다. 
이젠 국가 안전이 바로 국력이다. 

이송규 프로필 
- 사단법인 한국안전전문가협회 회장 
- 공학박사 
- 기술사 
- 과학기술훈장 수훈

[저작권자ⓒ 매일안전신문. 무단전재-재배포 금지]