1. 개요
지구 온난화의 주범은 온실 기체!
지구 대기의 이산화 탄소, 메탄, 수증기 등은 지구를 따뜻하게 감싸 우리가 살기에 적당한 온도를 유지시켜 주는 온실 기체이다. 이 기체들은 지표면에서 방출되는 지구 복사 에너지 일부를 흡수하여 온실 효과를 일으킨다. 이러한 온실 기체가 없다면 지구의 기온은 -18℃로 떨어져 우리가 살기에는 너무 추워질 것이다. 그러나 지금은 그 양이 필요 이상 증가하여 지구의 기온이 과도하게 올라가는 현상인 지구 온난화의 주범으로 지목되고 있다.
대한민국 기상청 소개 문구
지구 대기의 이산화 탄소, 메탄, 수증기 등은 지구를 따뜻하게 감싸 우리가 살기에 적당한 온도를 유지시켜 주는 온실 기체이다. 이 기체들은 지표면에서 방출되는 지구 복사 에너지 일부를 흡수하여 온실 효과를 일으킨다. 이러한 온실 기체가 없다면 지구의 기온은 -18℃로 떨어져 우리가 살기에는 너무 추워질 것이다. 그러나 지금은 그 양이 필요 이상 증가하여 지구의 기온이 과도하게 올라가는 현상인 지구 온난화의 주범으로 지목되고 있다.
대한민국 기상청 소개 문구
溫室氣體 / Greenhouse gas
태양에서부터 들어오는 가시광선은 통과시키고 지면에서 복사된 적외선의 복사열을 흡수하여 대기 중 기온을 높이는 역할을 하는 기체를 뜻한다.
기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법 제2조 제5호는 "적외선 복사열을 흡수하거나 재방출하여 온실효과를 유발하는 대기 중의 가스 상태의 물질로서 이산화 탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화 질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육플루오린화황(SF6) 및 그 밖에 대통령령으로 정하는 물질"로 정의하고 있다.[1]
2. 종류
2.1. 물질별 영향
온실가스의 온실 효과를 지표화한 것이 GWP(Global Warming Potential, 지구 온난화 지수)이다. 이산화 탄소를 1로 기준으로 두고 각 가스별로 온난화 기여 정도를 숫자로 나타낸 것. GWP는 열 흡수력, 수명 등 다양한 수치들을 함께 따져 계산한다.[2]| 온실가스별 수명과 지구 온난화 지수 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 종류 | 화학식 | 수명 | 지구 온난화 지수(GWP) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| IPCC 제2차 평가 보고서(1995) | IPCC 제5차 평가 보고서(2014) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20년간 줄 영향 | 50년간 줄 영향 | 100년간 줄 영향 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 이산화 탄소 | CO2 | - [3] | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 메테인 | CH4 | 12년 | 21 | 84 | 28 | 7.6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 아산화 질소 | N2O | 121년 | 310 | 264 | 265 | 153 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 수소 불화 탄소 | CFCs | 150~11,700 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 과불화 탄소 | CFs | 6,500~9,200 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CFC-12 | CCl2F2 | 100년 | 10,800 | 10,200 | 5,200 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 육플루오린화 황[4] | SF6 | 3,200년 | 23,900 | 17,500 | 23,500 | 32,600 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 사플루오린화 탄소 | CF4 | 50,000년 | 4,880 | 6,630 | 11,200 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 헥사플루오로에테인 | C2F6 | 10,000년 | 8,210 | 11,100 | 18,200 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
아래는 실제 대기 중 농도를 고려한 값이다. 사실 수증기가 온실 효과에 가장 많은 영향을 준다. 하지만 수증기는 인간에 의해 그 양이 변하지 않는, 물의 순환의 일부 과정에 있는 기체이기 때문에 인류가 뭐 어쩔 수가 없고, 규제대상 물질에서 제외된다.[5][6]
| 종류 | 화학식 | 대기 중 구성비 (ppm)[7] (2020년 기준) | 기여율(%) |
| 수증기 | H2O | 10~50000 | 36~72 |
| 이산화 탄소 | CO2 | 415 | 9~26 |
| 메테인 | CH4 | 1.88 | 4~9 |
| 오존 | O3 | 2~8 | 3~7 |
| 합계 | 52~100(114) | ||
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| 2016년 기준 온실 기체별 온난화 기여율(수증기 제외) |
2.2. 규제 물질
- 1987년, 몬트리올 의정서
- 염화 플루오린화 탄소(CFC, 프레온 가스) - 오존층 파괴 때문에 금지했는데, 훗날 온실가스이기도 하다는 점이 밝혀졌다.
- 1997년, 교토 의정서
- 이산화 탄소(CO2) - 가장 많이 차지하고, 산업화 이후 가장 늘어났기에 주로 규제 대상이 된다. 하지만 같은 양이라면 프레온 가스나 아산화 질소, 메테인이 위력이 더 크다.
- 메테인(CH4) - 발효, 쓰레기 등의 부패, 동물의 배설물, 방귀[8], 냉대 기후의 해빙으로 인한 배출 등이 원인이다. 계속 바다 수온이 상승할 경우 메탄 하이드레이트가 녹아 대량 배출될 가능성도 있다. 2023년 기준 노후 가스관에서 8만 3천 톤이 새어 나간 것도 배제할 수 없다.
- 아산화 질소(N2O) - 환각 가스라서 금지되기도 했다. 축산용 비료에서 많이 배출된다.
- 육플루오린화 황(SF6), 과불화 탄소(PFCs), 삼불화 질소(NF3) - 반도체 제작에 주로 사용되는데, 생성되는 양은 이산화 탄소의 1/10000면서 같은 양의 이산화 탄소보다 온실 효과 능력이 47000배나 강하다.
- 수소 불화 탄소(HFCs) - 에어컨/냉장고 등의 냉매다. 몬트리올 의정서의 2016년 키갈리 개정안도 점차 자연 냉매를 제외하고는 인공 냉매를 모두 금지시키는 방향을 잡는다.
- 2021년
3. 배출량
| 세계의 탄소 배출 | 대한민국의 탄소 포집 | |||
| 세계 | 대한민국 | 나무/식물 | 갯벌/습지 | 직접 포집 |
| 연 510억 톤[9] | 연 7억 톤[10] | 연 4,560만 톤[11] | 연 26만 톤[12] | 연 0톤[13] |
3.1. 분야별
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| 분야별 온실 기체 배출량 (2016) |
2016년, 아워월드인데이터(Our World in Data)에 따르면 약 4분의 3은 에너지 관련 분야에서 배출된다. 에너지. 관련 분야는 전기, 열, 수송의 생산이나 과정에서 발생되는 것을 합친 것이다. 산업에 사용된 에너지 24.2% 중 철강 산업이 (전체 대비) 7.2%, 도로 교통이 11.9%, 가정에서 사용된 에너지의 비율은 10.9%를 차지했다.
2019년, 아워월드인데이터(Our World in Data)에 따르면 식품과 관련된 부분이 4분의 1까지도 차지한다. 가축을 기르고, 토지를 무분별하게 이용하고, 수송하는 에너지를 합친 값이다. #
2020년, 아워월드인데이터(Our World in Data)에 따르면 세계의 생산된 전기의 60%가 화력 발전소가 담당했다. #
2021년, 빌 게이츠의 책 '기후 재앙을 피하는 법'에 따르면, 2020년 기준 510억 t의 탄소 배출을 분야별로 나누면 제조(31%), 발전(27%), 식량(19%), 교통(16%), 냉난방(7%) 5대 분야가 된다고 했다.
3.2. 국가별
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2019년 기준 대한민국의 온실가스 배출량은 약 7억 톤이다. 특히 에너지 분야의 배출량이 총배출량의 약 87%에 달한다. 보고서의 주요 배출원 분석 결과를 보면 석탄 등 고체 연료에 의한 배출이 전체의 40% 이상을 차지함을 알 수 있다. 국내 온실가스 배출량은 환경부의 온실가스종합정보센터(구 온실가스 인벤토리)가 담당한다. 홈페이지 한국은 2018년에 7.25억 톤으로 온실가스 배출 정점을 기록했고, 2023년에는 배출량이 6.5억톤 이하로 추정되어 2010년 수준으로 감축했다.#
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2018년 기준 전 세계 온실가스 배출량은 약 553억 톤이다. 미국과 중국이 가장 많이 배출을 하는데, 미국은 2007년까지 세계 1위였으나, 2008년부터 중국이 배출량 1위를 달성해 유지하고 있다. #
여러 예측들은 전세계의 탄소 배출량이 2020년대 중반에 정점을 찍을 것이라고 예측하고 있다.##
4. 제도
4.1. 국가 결정 기여 온실가스 감축 목표
4.2. 온실가스(탄소) 배출권 거래 및 국경세
[1] 다만, 2022년 3월 25일 현재 기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법 시행령에서 추가로 지정한 온실가스는 없다.[2] 대기 중 농도는 고려하지 않았다.[3] 이산화 탄소는 워낙 안정한 화합물이라 표준 상태 근처에서는 기본적으로 분해되지 않는다.[4] 육플루오린화 황은 GWP가 10000이 넘는 수치를 가지고 있는데, 이는 대기 중에 이산화 탄소와 같은 양만큼 존재한다면 온난화가 수만 배가 빨리 진행된다는 의미이다. 다행히도, 대기 중에 약 1000억분의 1 정도, 즉 이산화 탄소량의 0.0000025% 밖에 차지하지 않지만 문제는 불과 50년 전에는 이 기체가 아예 존재하지 않았다는 것이다.[5] 수증기를 온실 기체라 할 수 없는 이유는 지역마다 편차가 너무 크기 때문이다. 예를 들어 사막과 같은 건조 기후에서는 수증기량이 0%에 가깝지만 비가 오고 난 열대 우림은 정반대다.[6] 수증기가 없으면 지구의 기온이 영하로 내려갈 것이라고 할 정도다. 하지만 수증기는 구름이 돼서 태양 광선을 일부 반사시켜 기온을 내리는 역할도 하는 데다가 농도가 거의 일정하기 때문에(쉽게 비유하자면, 바다에다가 물 한 컵 부었다고 해수면이 올라가지 않는 것처럼) 보통 온실가스 규제대상에서는 제외된다.[7] 1ppm=0.0001%, 즉 총량의 1000000분율[8] 특히 소, 양 같은 반추 동물이 크기에 비해 배출량이 많다. 사실 반추 동물은 소화가 위에서 이루어져 대부분의 메테인도 입으로 배출되니 트림이라 해야 더 맞겠지만. 거기다 대량으로 사육되다 보니 가축들로 인해 발생한 메테인의 영향력은 자동차로 대표되는 운송 기관 전체보다 더 크다. 그리고 반추 동물은 아니지만 말 같은 다른 초식 동물의 배출량도 무시할 순 없다.[9] 2020년 기준. 빌 게이츠는 "코로나 사태로 전 세계가 멈춰도 탄소 배출이 고작 6% 감소했다"며, 적극적인 탄소 배출 감소와 탄소 포집이 필요하다고 역설했다.[10] 2019년 기준. #[11] 2018년 기준. #[12] 2021년 기준. #[13] 2023년 연 20만 t 목표. #