오존층 복구 정책의 성공: 오존층 파괴 발견의 역사, 정책 전개와 성공의 배경, 그리고 기후 변화 대책과의 비교

지구 곳곳을 황폐화하고 있는 지금, 환경에 대한 희소식은 정말 드물다. 하지만 유엔 환경 계획 (UNEP)은 지난 1월 9일, 지구상의 생명체를 보호하는 데 필수적인 오존층이 향후 40년 안에 완전히 회복될 것으로 예상된다는 보고서를 발표했다. 이는 대기권 상층부의 중요한 층을 파괴해 온 화학 물질 사용을 중단하려는 국가들의 최근 세계적인 노력의 성공이다. 1970년대에 과학자들은 처음으로 프레온 가스로 알려진 클로로플루오로카본(chlorofluorocarbons, CFCs)이 대기의 높은 오존을 고갈시키고 있다고 판단했다. 1980년대 중반까지 연구자들은 남극 상공 오존에 구멍이 있음을 발견했고 이를 복구하기 위한 긴급한 국제적 노력을 촉발했다. 100개 이상의 오존층 파괴 화합물이 결국 금지되고 단계적으로 제거되었다. 보고서에 따르면 오존층 복귀를 지연시키는 물질로 여겨지며 오존층 복구의 마지막 장애물이었던 CFC-11을 생산해 왔던 중국이 그 악성 배출을 대부분 제거했다고 밝혔다. 오존층 이 글은 Kira Walker의 BBC Future 2022년 3월 22일 자 기사 What happened to the world's ozone hole?의 번역으로 1970년대와 1980년대에 오존층 파괴가 어떻게 발견되었고 각국은 어떻게 초기 대응을 했는가, 각국은 어떻게 오존층 파괴를 방지하기 위해 신속하게 움직였고 어떻게 성공을 거두었는가, 그리고 오존층 파괴와 기후변화와의 단선적 비교의 위험에 대해 분석하고 있다.

세계의 오존 구멍은 어떻게 되었을까?

1990년대에 지구 오존층의 구멍은 시급한 글로벌 위기였다. 우리가 이를 무시했다면 오늘날 여러 개가 있었을 것이다.

Kira Walker

남극 하늘에 드리워진 구름. 사진: Getty Images

1970년대 후반, 영국 남극 조사국의 기상학자인 조나단 샨클린(Jonathan Shanklin)은 케임브리지의 한 사무실에 틀어박혀 우리 행성의 최남단 대륙에서 온 밀린 데이터를 조사하는 데 많은 시간을 보냈다.

산클린은 대기 오존의 변화를 측정하는 지상 기반 계측기인 돕슨 분광 광도계(Dobson spectrophotometers)에서 종이 기록과 계산 값의 디지털화를 감독하는 일을 담당했다.

해가 지나면서 샨클린은 무언가가 일어나고 있다는 것을 깨닫기 시작했다. 거의 20년 동안 꽤 일정한 측정을 한 후, 그는 1970년대 후반에 오존 수치가 떨어지기 시작했다는 것을 알아차렸다. 처음에 샨클린의 상사들은 그가 그랬던 것처럼 무언가가 일어나고 있다는 것을 확신하지 못했고, 그것은 그를 좌절시켰다.

1984년까지 남극의 핼리 베이 연구소(Halley Bay research station) 위의 오존층은 이전 수십 년에 비해 두께의 3분의 1을 잃었다. 샨클린과 동료 조 파만(Joe Farman), 브라이언 가디너(Brian Gardiner)는 이듬해 에어로졸과 냉각 장치에 사용되는 프레온 가스(chlorofluorocarbons, CFCs)라고 불리는 인간이 만든 화합물과의 연관성을 제시하면서 그들의 연구 결과를 발표했다. 남극대륙의 오존층이 얇아지는 그들의 발견은 오존 구멍으로 알려지게 되었다.

발견 소식이 전해지자 전 세계에 경종이 울렸다. 오존층 파괴가 인간과 생태계의 건강에 악영향을 미칠 것이라는 예상은 대중의 두려움을 촉발시켰고, 과학적 조사를 동원했으며 세계 정부들이 전례 없는 방식으로 협력하도록 자극했다.

한창때 이후 인류가 직면한 가장 심각한 환경 문제 중 하나에 대한 이 이야기는 대부분 레이더에서 사라졌다.

그것이 발견된 지 30년 이상이 지난 후, 오존층의 구멍에 무슨 일이 일어났는가?

중대한 현상

오존은 대부분 지구 표면에서 6마일에서 30마일 사이의 대기층인 성층권에서 발견된다. 이 오존층은 태양으로부터 해로운 자외선을 흡수하면서 행성 위에 보이지 않는 보호막을 형성한다. 그것이 없었다면, 지구상의 생명체는 불가능했을 것이다.

영국 남극 조사국은 1950년대에 처음으로 남극 상공의 오존 농도를 측정하기 시작했다. 그러나 문제가 있다는 것이 명백해지기까지 수십 년이 흘렀다.

호주는 오존 구멍에 대응하여 공중 보건 캠페인 "입고, 바르고, 쓰고"(Slip, Slop, Slap)를 시작했는데, 이는 사람들에게 몸을 무언가를 덮고, 선크림을 바르고, 그늘을 찾도록 상기시켰다. 사진: Alamy

1974년에 과학자 마리오 몰리나와 F. 쉐리 로우랜드(F. Sherry Rowland)는 CFC가 지구의 성층권의 오존을 파괴할 수 있다는 이론을 제시한 논문을 발표했다. 그때까지 CFC는 무해한 것으로 생각되었지만, 몰리나와 롤랜드는 그 가정이 잘못되었다고 제시했다. 그들의 발견은 그들의 제품이 안전하다고 주장하는 업계의 공격을 받았다. 과학자들 사이에서 그들의 연구는 논쟁거리였다. 예측에 따르면 오존 고갈은 2-4% 정도로 미미할 것으로 예상되었으며, 많은 사람들은 오존 고갈이 수세기에 걸쳐 일어날 것이라고 생각했다.

CFC의 사용은 수그러들지 않고 계속되었고 1970년대까지 그것들은 냉장고와 에어컨의 냉각제, 에어로졸 스프레이 캔과 산업용 세정제로 사용되었다.

불과 10년 후인 1985년, 영국 남극 조사국은 오존층에 구멍이 있음을 확인하고 CFCs와의 연관성을 제시했는데, 이는 결국 1995년 노벨 화학상을 수상한 몰리나와 로우랜드의 작업을 입증했다. 더 나쁜 것은, 고갈이 예상했던 것보다 훨씬 더 빨리 일어나고 있었다는 것이다. "정말 충격적이었어요, "라고 현재 영국 남극 조사의 명예 연구원인 샨클린은 말한다.

그때부터, 과학자들은 어떻게 그리고 왜 이런 일이 일어나는지 알아내기 위해 경쟁했다.

1986년, 남극의 겨울이 끝나갈 무렵, 미국 국립 해양 대기국(National Oceanic and Atmospheric Administration)의 연구원 수잔 솔로몬(Susan Solomon)은 해답을 찾기 위해 과학자 팀을 이끌고 맥머도 기지(McMurdo Base)로 갔다. 당시 과학자들은 세 가지 가능한 이론에 대해 논의하고 있었는데, 그중 하나는 솔로몬이 제안한 것으로 그 해답이 고위도에서 발생하고 극지방의 겨울에 매우 낮은 온도에서만 형성되는 극지방 성층권 구름의 염소를 포함하는 표면 화학(surface chemistry)에 있을 수 있다는 것이다.

"그것은 대단한 미스터리였습니다, "라고 MIT의 대기 화학과 기후 과학 교수인 솔로몬은 말한다. 그녀의 연구는 남극대륙에서 오존 구멍이 어떻게 그리고 왜 발생하는지 설명했다. "모든 데이터는 인간의 CFC 사용으로 인한 염소의 증가와 극지방 성층권 구름의 결합이 일어난 일의 계기가 된다는 것을 가리켰습니다."

위성 모니터링을 통해 오존 고갈이 770만 평방 마일(2000만 평방 킬로미터)에 이르는 광대한 지역에 걸쳐 확대되었음을 확인할 수 있었다.

인간의 피부암과 백내장 증가, 식물 성장, 농작물 및 동물의 피해, 해양 먹이 사슬의 기초인 어류, 게, 개구리 및 식물 플랑크톤의 생식 문제 등 오존 고갈로 인한 심각한 위협은 국제적인 조치와 협력을 촉진했다.

하지만 오존 구멍이 얼마나 심각한 위협인지 생각해 보면, 왜 우리는 그것에 대해 더 이상 자주 듣지 않는가?

뉴질랜드 캔터베리 대학의 환경 물리학 부교수인 로라 리벨(Laura Revell)은 "이것은 예전과 같은 경각심을 불러일으키는 원인이 아닙니다."라고 말한다. 이것은 주로 정부가 이 문제를 해결하기 위해 취한 전례 없는 국제적 조치들 때문이다.

1995년 이전에 제조된 냉장고에는 다른 오존층 파괴 물질과 함께 오존 구멍의 원인이 되는 CFC 냉매가 포함되어 있었다. 사진: Getty Images

오존 고갈이 작고 그리고 먼 미래에 일어날 것이라고 생각한 국제 정책 입안자들은 처음에 오존 보호에 대해 신중한 접근을 취했다. 1977년, 오존과 태양 복사의 모니터링, 오존 고갈이 인간의 건강, 생태계 및 기후에 미치는 영향에 대한 연구, 통제 조치의 비용 편익 평가를 요구하는 세계적인 행동 계획이 채택되었다. 영국 과학자들이 오존 구멍을 발견하기 몇 달 전에, 이것은 추가적인 연구를 요구하는 1985년 비엔나 협약으로 이어졌다. 그러나 그것은 CFC 감소에 대한 법적 구속력이 있는 통제를 포함하지 않아 많은 사람들을 실망시켰다.

오존 구멍 발견 이후, 과학 연구에 대한 많은 투자, 경제 자원의 집중, 그리고 국제적인 정치적 행동이 상황을 반전시키는 데 도움이 되었다.

1987년, 오존층을 고갈시키는 화학물질을 단계적으로 제거함으로써 오존층을 보호하기 위해 몬트리올 의정서(Montreal Protocol)가 채택되었다. 조약 준수를 지원하기 위해, 이 조약은 이 조약은 "공동의 그러나 차별화된 책임"을 인정하여 선진국과 개발도상국의 단계적 폐지 일정을 시차를 두고 개발도상국이 의무를 다할 수 있도록 재정 및 기술 지원을 제공하는 다자간 기금을 설립했다.

1990년대와 2000년대 초반 사이에 프레온 가스의 생산과 소비는 중단되었다. 2009년까지 조약에서 합의된 화학물질의 98%가 단계적으로 폐기되었다. 과학적 증거가 추가 조치가 필요하다는 것을 보여줄 때 조약이 허용하는 6개의 개정안은 수소화염화불화탄소(hydrochlorofluorocarbons, HCFCs)와 수소화불화탄소(hydrofluorocarbons, HFCs)와 같은 CFC를 대체하기 위해 도입된 물질에 대한 규제를 점점 강화하게 만들었다. 오존층에는 좋지만, 이러한 대체물들은 기후에는 좋지 않은 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 가장 일반적으로 사용되는 HCFC의 지구 온난화 잠재력은 이산화탄소보다 거의 2,000배 더 강하다.

그 조약의 기후 혜택은 긍정적인 부작용이었다. 2010년 몬트리올 의정서로 인한 배출량 감소는 9.7-12.5 기가톤의 이산화탄소 상당(CO2-equivalent)으로 1997년에 채택된 온실가스 감축을 목표로 한 국제 협약인 교토 의정서의 목표보다 약 5~6배 더 많았다. 2016년 HFC 사용을 제한하는 키갈리 수정안(Kigali Amendment)을 채택하면 2100년까지 지구 온난화를 최대 0.5℃까지 피할 수 있다.

리벨은 "[몬트리올 의정서]가 우리가 지금까지 해왔던 다른 어떤 기후 협약보다 훨씬 더 성공적인 기후 보호 법안이라고 주장할 수 있다"라고 말했다.

채택 이후, 몬트리올 의정서는 지구상의 모든 국가들에 의해 서명되어 왔으며, 현재까지 보편적으로 비준된 유일한 조약이다. 그것은 국제 환경 협력의 승리로 널리 여겨진다. 일부 모델에 따르면, 몬트리올 의정서와 그 개정은 매년 2백만 건의 피부암을 예방하는 데 도움이 되었고 전 세계적으로 수백만 건의 백내장을 예방하는 데 도움을 주었다.

오존 위기는 인류의 협력을 요구했다. 사진: Getty Images

세계가 CFC를 금지하지 않았다면 우리는 이제 엄청난 오존 고갈에 가까워졌다는 것을 알게 되었을 것이다. 솔로몬은 "2050년이 되면 지구 전체에 오존 구멍과 같은 조건이 생길 것이고 지구는 사람이 살 수 없게 될 것"이라고 말했다.

솔로몬은 이 문제에 대한 신속한 조치를 위해 오존 구멍이 인간의 건강에 미치는 명확하고 현재의 위험이 사람들의 개인적인 것으로 만들고, 선명한 위성사진이 그것을 인식할 수 있게 했으며, 그것에 대한 실질적인 해결책이 있었다 - 오존을 고갈시키는 물질은 상당히 빠르고 쉽게 대체될 수 있었다.

솔로몬은 이 문제에 대한 신속한 조치의 세 가지 요인을 꼽았다. 오존 구멍이 인간의 건강에 미치는 명백하고 현존하는 위험은 사람들에게 개인적으로 영향을 미치고 생생한 위성 이미지는 이를 인지할 수 있게 했으며 이에 대한 실용적인 해결책, 즉 오존층 파괴 물질은 상당히 빠르고 쉽게 교체되었다.

긴 회복

오늘날 오존 구멍은 여전히 존재하며 매년 봄에 남극 대륙에 형성된다. 저위도의 성층권 공기가 섞이고 이를 보완함으로써 여름 동안 다시 닫히며 이듬해 봄에 다시 순환이 시작된다. 그러나 그것이 사라지기 시작하고 예상대로 어느 정도 회복되고 있다는 증거가 있다고 솔로몬은 말한다. 과학적 평가에 따르면 오존층은 세기 중반쯤에 1980년 이전 수준으로 돌아올 것으로 예상된다. 오존 파괴 분자의 수명이 길기 때문에 치유가 느리다. 일부는 50년에서 150년 동안 대기 중에 남아 있다가 퇴락한다.

몬트리올 의정서의 전반적인 성공에도 불구하고 좌절도 있었다. 예를 들어 2018년에는 2010년부터 금지된 CFC-11의 농도가 예상만큼 빠르게 감소하지 않는 것으로 밝혀져 신고되지 않은 배출량이 어딘가에서 발생하고 있음을 시사한다. 환경조사국(Environmental Investigation  Agency)은 중국의 공장들이 단열재에 사용하기 위해 그것을 제조하고 있는 배출물을 추적했다. 일단 공개되자, 중국 정부는 신속하게 단속을 벌였고 과학자들은 우리가 이제 정상 궤도에 올랐다고 말한다.

샨클린의 경우, 이것은 CFC, 온도 또는 생물 다양성 지표와 상관없이 환경 변수들의 장기 모니터링의 중요성을 강조한다. "만약 우리가 그들을 감시하지 않는다면 우리는 우리가 곤경에 처했는지 아닌지를 알 수 없고, 만약 곤경에 처했다는 것을 모른다면, 예방 조치를 취할 수 없으며, 나는 그것이 이 이야기의 중요한 부분이라고 생각합니다."

그리고 미래에 위험이 없는 것은 아니다. 주요 화산 폭발은 일반적으로 단기적인 오존 손실을 초래하는 반면, 농업에 비료를 사용할 때 배출되는 강력한 온실 가스인 아산화질소는 강력한 오존층 파괴 물질이기도 한다. 그러나 몬트리올 의정서에 의해 통제되지 않으며 배출량이 증가하고 있다고 리벨은 설명한다.

오존 구멍은 매년 봄에 남극 위에서 열리고 여름에 다시 닫힌다. 1990년대에 성장을 멈추고 그 이후로 계속 줄어들고 있다. 사진: Getty Images

또한 아직 완전히 이해하지 못했지만 위험을 초래할 수 있는 로켓 발사 및 황산염 지구공학(sulfate geo-engineering)과 같은  활동도 있는데, 이것은 우리가 기후를 식히기 위해 성층권으로 에어로졸을 펌핑함으로써, 그 에어로졸 입자들로부터 햇빛이 반사되도록 함으로써 지구 온난화의 더 나쁜 영향을 막을 수 있다는 생각이다.

리벨은 "오존 구멍 이야기에서 얻은 교훈을 명심하고 성층권에서 무슨 일이 일어나고 있는지 지속적으로 인식하는 것이 정말 중요합니다"라고 말했다. "이러한 평가를 사전에 수행하지 않으면 오존층에 예기치 않은 손상을 입힐 위험이 있습니다."

오존 구멍을 기후 변화와 비교하는 경향이 있지만 몬트리올 의정서는 우리가 대규모 환경 문제를 해결할 수 있음을 보여주지만 비교는 거기까지이다. CFC는 일부 제품의 대체 가능한 구성 요소였다. 기후 변화의 범위는 해결하기 훨씬 더 어렵게 만든다. 화석 연료는 우리의 생활 방식 전반에 걸쳐 만연하고 있으며, 화석 연료는 거의 쉽게 대체될 수 없으며 지금까지 대부분의 정부와 산업은 화석 연료 배출을 줄이는 것을 거부했다.

샨클린에게 있어서, 배울 수 있는 분명한 예가 있을 때 기후 행동에 교착 상태에 빠진 채, 우리가 무엇을 할 수 있을지에 대해 이야기하는 현재 상태에 이르게 된 것은 슬픈 일이다.

"오존 구멍의 생성은 우리가 얼마나 빨리 우리의 행성 환경을 더 나쁘게 바꿀 수 있는지를 보여주었고 그 교훈은 정치인들에 의해 충분히 심각하게 받아들여지지 않고 있습니다."라고 샨클린은 말한다. "기후 변화는 공정하게 말하자면 더 큰 문제입니다. 하지만 그렇다고 해서 필요한 결정을 내리는 데 대한 정치인의 책임이 면제되는 것은 아닙니다."