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“오존층 파괴 주범 프레온가스” …2010년 생산 금지에도 中서 급증 규명

['이달의 과학기술인상' 박선영 교수]

기후·지구환경 변화물질 생성·소멸 연구

제주·일본 관측 자료로 공기 이동 역추적

2013년후 중 동부 연 7000톤 프레온 증가

전세계 프레온가스 증가량 40~60% 차지

공기 냉각·농축 기술 활용 50종 화합물 분석

"지구환경 위협 화학성분 장기 관측할 것"

아달의 과학기술인상’을 받은 박선영(가운데) 경북대 지구시스템과학부 교수가 연구팀과 함께 기념촬영을 하고 있다. /사진제공=한국연구재단




프레온가스(CFC-11)는 오존층 파괴물질의 규제에 관한 국제협약인 몬트리올 의정서에 의해 지난 2010년부터 세계적으로 생산과 사용이 전면 금지됐다. 하지만 산업계는 또 다른 종류의 할로겐화합물을 만들어 사용하고 있다. 이 물질은 오존층을 위협하는 염소나 브롬 원소를 포함하고 있지 않다고 해도 굉장히 강력한 지구온난화 효과를 일으키는 문제가 있다.

특히 2018년 프레온가스의 배출이 다시 증가하고 있다는 사실이 유엔환경계획(UNEP)과 오존 사무국(Ozone Secretariats)에 보고됐지만 정확한 배출지역과 배출량이 규명되지 않아 국제사회의 우려를 자아냈다.

과학기술정보통신부가 주최하고 한국연구재단과 서울경제신문이 공동주관하는 ‘이달의 과학기술인상’ 6월상 수상자인 박선영(52) 경북대학교 지구시스템과학부 교수는 기후와 지구환경 변화의 원인물질인 온실기체와 오존층 파괴물질의 관측과 생성·소멸을 연구해온 공로를 높게 평가받았다.

박 교수는 제주도 고산 온실기체 관측소와 일본 하테루마 섬 관측소에서 실시간 연속 관측한 고정밀·고밀도 프레온가스 농도 자료를 토대로 공기의 이동과 확산을 시뮬레이션해 프레온가스의 배출지역과 배출량을 역으로 추적하는 데 성공했다.

지구의 오존층을 위협하는 프레온가스의 대기 중 농도가 한반도와 인접한 중국 도욱지역에서 2014년부터 급격히 증가했다가 2019년부터 감소추세로 돌아선 것을 볼 수 있다. /자료=한국연구재단




박 교수 연구팀은 2013년 이후 중국 동부 지역에서 연 7,000 톤 이상 프레온가스 배출량이 증가해 세계 프레온가스 증가량의 40~60%에 달하는 수치임을 밝혔다. 급격한 프레온가스 양의 증가는 2010년 이전 건축물 단열재 등으로 사용된 프레온가스의 점진적 배출이 아닌 새로운 생산과 사용에 따른 결과라는 것도 확인했다.

박 교수는 대기-화학 모델을 활용한 후속 연구를 통해 2019년 중국 동부 지역의 프레온가스 배출량이 감소해 2013년 이전 수준으로 회복된 것도 규명했다. 이는 2019년에 나타난 전 지구 프레온가스 배출 감소량의 약 60%에 해당한다.

연구팀은 자연의 온실기체인 이산화탄소, 메탄, 산화이질소에 대해 동위원소와 관련 기체를 추적자로 사용해 이들의 화학 기작과 생성원·소멸원의 분포를 규명했다. 실제 제주 고산 온실기체 관측소에서 해발 89미터 높이의 청정한 공기 시료를 펌프를 이용해 연속적으로 포집하고 극저온 상태로 냉각시켜 많은 공기 분자들을 작은 결정 덩어리로 농축한다. 각 성분마다 고체에서 기체가 되는 온도가 달라 서서히 온도를 높이면 공기 중의 성분들이 차례로 분리되어 나온다. 이들을 기체크로마토그래피라는 장치를 이용해 더 세밀히 분리하고 질량분석기로 각각의 양을 측정한다. 이처럼 전체 공기를 냉각·농축하는 기술 덕분에 50여 종의 화합물을 동시에 측정할 수 있는 장점이 있다.

박 교수는 “인간 활동에 의해 대기 중에 나타나는 극미량의 인위적 온실기체를 측정하고 발생 산업과 지역, 배출량을 추적하는 연구를 한다”며 “지구 환경을 위협하는 화학 성분들의 대기 중 농도를 장기적이고 관측할 것”이라고 의지를 피력했다.
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