대기 중 화학 반응으로 지구를 데우는 숨은 주범들, 간접 온실가스란 무엇인가?

기후 변화의 주범으로 흔히 이산화탄소(CO₂)나 메탄(CH₄)이 지목되지만, 당신의 차 배기구나 공장 굴뚝에서 나오는 또 다른 물질들은 상대적으로 덜 알려져 있다. 이른바 '간접 온실가스'라고 불리는 이 물질들은 스스로 열을 가두지는 않지만, 대기 중에서 복잡한 화학 반응을 일으켜 결국 지구를 더 덥게 만든다. 최근 국제 학술지 '사이언스'에 발표된 획기적인 연구는 이 간접 온실가스가 현 인위적 온난화의 약 15%를 책임지고 있다는 사실을 밝혀냈다 .

간접 온실가스란 무엇인가?

간접 온실가스는 이산화탄소처럼 직접 열을 가두는 방식이 아니라, 대기 중 화학 반응을 통해 대류권 오존(tropospheric ozone) 같은 온실가스의 농도를 변화시켜 기후에 영향을 미치는 배출 물질이다 . 즉, 이들은 마치 범죄를 직접 저지르지는 않지만 결정적인 단서를 제공하는 공범과 같다.

주요 간접 온실가스는 세 가지다:

• 일산화탄소 (CO): 불완전 연소 과정에서 주로 발생하며, 대기 중 수산화 라디칼(OH)을 소모해 메탄의 수명을 늘리고 오존을 생성한다. 한 모델링 연구에 따르면, 산업화 이후 대류권 오존 복사 강제력의 약 15%를 차지한다 .
• 질소산화물 (NOₓ): 자동차와 화력발전소에서 배출되며, 휘발성유기화합물과 함께 광화학 스모그의 주원료다. 오존 생성에 가장 큰 기여를 하며, 역사적 오존 강제력의 약 31%에 달하는 영향을 미친다 .
• 비메탄계 휘발성유기화합물 (NMVOCs): 페인트, 접착제, 세정제 등 생활 속 용매에서도 쉽게 증발하며, 대기 중 질소산화물과 만나 오존을 만들어낸다. 오존 강제력의 약 9%를 담당하는 것으로 추정된다 .

이 외에도 분자 수소(H₂) 역시 대기 중 수산화 라디칼을 소모해 메탄 수명과 오존 농도에 영향을 미칠 수 있다. 하지만 현재까지 제공된 자료만으로는 그 기여도를 명확히 수치화하기 어렵다.

어떻게 0.3°C의 온난화를 유발하나?

이 기체들의 핵심 작용 원리는 대류권 오존의 생성이다. 성층권의 오존이 유해한 자외선을 막아주는 '좋은 오존'이라면, 우리가 숨 쉬는 공간인 대류권의 오존은 강력한 온실 효과를 내는 동시에 호흡기 질환을 일으키는 대기 오염 물질이다.

NASA와 연계된 연구는 산업화 이전(1750년)부터 현재(2010년)까지 대류권 오존이 약 410mW/m²의 복사 강제력(기후를 데우는 힘)을 발생시켰다고 분석하며, 이 힘이 배출 증가의 44%를 차지한 메탄, 31%의 질소산화물, 15%의 일산화탄소, 9%의 NMVOCs에서 비롯되었다고 설명한다 .

간단히 말해, 이 기체들은 대기 중에 뿌려져 햇빛과 반응해 오존이라는 '온실 담요'를 한 겹 더 만드는 셈이다. 이로 인해 발생하는 약 0.3°C의 온난화 효과는 비록 이산화탄소(0.8°C)나 메탄(0.5°C)의 기여도보다는 작지만, 기후 목표 달성이 점점 어려워지는 임계점에서 결코 무시할 수 없는 수치다 .

왜 기후 협약에서 빠졌나?

간접 온실가스의 가장 큰 문제는 '제도권 밖'에 있다는 점이다. 교토의정서에서 정한 여섯 가지 주요 온실가스(이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황)에는 이들이 포함되어 있지 않다 .

제공된 자료만으로 이들이 정확히 어떤 법적 경위로 빠졌는지 단정하긴 어렵다. 다만 과학계와 정책 전문가들은 이들이 대기에 머무는 시간이 짧고, 배출원이 다양하며, 대기 화학 반응이 매우 복잡해 정확한 온난화 기여도를 산출하기 어려웠기 때문이라고 분석한다 . 여기에 오존 오염 문제로 취급되어 대기질 개선 차원에서만 논의되어 왔다는 점도 기후 정책의 사각지대로 남은 이유다 .

지금 당장 감축해야 하는 이유

간접 온실가스를 줄여야 하는 가장 큰 이유는 '시간'이다. 이산화탄소가 한 번 배출되면 수백 년간 대기에 머무는 것과 달리, 간접 온실가스가 만들어내는 대류권 오존은 수명이 짧다. 즉, 배출량을 줄이면 단 몇 년 안에 기후를 데우는 힘을 낮출 수 있다는 뜻이다 .

더불어 이들 배출원은 대부분이 화석 연료의 연소와 산업 공정에서 비롯되기 때문에, 이를 감축하는 과정은 다음과 같은 기대 효과들을 함께 수반한다:

• 대기질 공동 개선: 오존 생성을 줄이면 스모그가 감소하고 호흡기 질환 부담이 즉시 완화된다.
• 정책 시너지: 이미 대기오염 방지법으로 규제되는 물질들인 만큼, 탄소중립 정책에 이들 감축 목표를 추가하면 비용 대비 더 큰 효과를 볼 수 있다.
• 근미래 기후 대응 전략: 파리협정이 목표로 하는 1.5°C 억제 경로가 점점 더 어려워지는 상황에서, 이른바 '숨은 15%'를 잡는 것은 단기적인 온도 상승 속도를 늦추는 현실적인 방안이 될 수 있다 .

과학적 불확실성과 앞으로의 과제

물론 과제도 있다. 대류권 오존의 형성은 질소산화물과 휘발성유기화합물의 비율, 지리적 위치, 기온, 햇빛 등 다양한 변수에 따라 달라지기 때문에, 특정 배출원을 줄였을 때의 정확한 기후 반응을 예측하는 데는 여전히 상당한 과학적 불확실성이 존재한다 .

하지만 불확실성이 무대책을 정당화할 수 없다는 것이 최근 연구들의 중론이다. 현재 약 0.3°C에 달하는 이들의 온난화 기여도를 묵인하는 것은, 이미 좁아진 1.5°C 탄소 예산을 사실상 포기하는 길이나 마찬가지이기 때문이다 . 앞으로의 기후 정책은 이산화탄소와 메탄을 넘어, 대기 중 화학 반응이라는 보이지 않는 연쇄 고리까지 포함하는 통합적 시각을 갖춰야만 한다는 목소리가 점점 더 힘을 얻고 있다.