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온실 기체

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목차

1. 개요

온실 기체는 지구 대기의 주요 구성 요소로, 지구의 기온을 생명체가 살 수 있는 적절한 수준으로 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 수증기, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 오존, 프레온 가스 등이 있으며, 이 중 수증기가 가장 큰 영향을 미친다. 온실 기체는 자연적으로 발생하기도 하지만, 산업화 이후 인간의 활동으로 인해 그 농도가 급증하면서 지구온난화를 가속화하는 주요 원인이 되고 있다. 이러한 온실 기체의 증가는 해수면 상승, 기후 변화, 지구 온난화 등 다양한 환경 문제를 야기하며, 생태계와 인간의 삶에 심각한 영향을 미친다. 이에 따라 탄소 배출권 거래제, 탄소세, 보조금 제도, 청정 개발 체제(CDM) 사업 등 다양한 감축 노력이 이루어지고 있으며, 파리 협정 등 국제 협약을 통해 지구 온난화 문제 해결을 위한 노력이 진행되고 있다.

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온실 기체
온실 기체 개요
정의지구 대기를 구성하는 기체 중 온실 효과를 일으키는 기체이다.
온실 효과대기가 지구에서 방출되는 적외선 복사를 흡수하여 지구 표면 온도를 상승시키는 현상이다.
주요 온실 기체수증기 (H₂O)
이산화탄소 (CO₂)
메탄 (CH₄)
아산화 질소 (N₂O)
오존 (O₃)
할로카본 (CFCs, HFCs, PFCs)
온실 기체 농도 증가산업 혁명 이후 인간 활동으로 인해 대기 중 온실 기체 농도가 급격히 증가하고 있으며, 지구 온난화를 가속화시키고 있다.
주요 온실 기체
이산화탄소 (CO₂)주요 발생원: 화석 연료 연소 (석탄, 석유, 천연가스), 산림 파괴, 시멘트 생산
대기 중 농도: 산업화 이전 대비 50% 이상 증가
대기 중 수명: 매우 길며, 일부는 수천 년간 대기에 잔존
메탄 (CH₄)주요 발생원: 농업 (특히 축산업), 천연가스 누출, 습지, 매립지
대기 중 농도: 산업화 이전 대비 2.5배 이상 증가
대기 중 수명: 약 12년
아산화 질소 (N₂O)주요 발생원: 농업 (비료 사용), 산업 공정, 화석 연료 연소
대기 중 농도: 산업화 이전 대비 증가
대기 중 수명: 약 114년
수증기 (H₂O)가장 풍부한 온실 기체이며, 온실 효과의 주요 원인 중 하나이다.
대기 중 농도는 온도에 따라 변하며, 다른 온실 기체의 영향을 증폭시키는 역할을 한다.
오존 (O₃)대기 중 상층 (성층권)과 하층 (대류권)에 모두 존재한다.
성층권 오존은 자외선으로부터 지구를 보호하지만, 대류권 오존은 온실 기체로 작용한다.
할로카본인공적으로 만들어진 기체로, 염화불화탄소(CFC), 수소불화탄소(HFC), 과불화탄소(PFC) 등이 있다.
냉매, 발포제, 에어로졸 등으로 사용되며, 강력한 온실 효과를 가진다.
지구 온난화 기여도
온실 기체별 기여도이산화탄소는 전체 온실 기체 배출량의 가장 큰 부분을 차지하며, 지구 온난화에 가장 큰 영향을 미친다.
기타 기여 요인토지 이용 변화, 에어로졸 등도 지구 온난화에 영향을 미치지만, 온실 기체에 비하면 그 영향은 적다.
온실 기체의 영향
지구 온도 상승온실 기체 농도 증가로 인해 지구 평균 온도가 상승하고 있으며, 이는 기후 변화의 주요 원인이다.
기후 변화지구 온도 상승은 극심한 날씨 현상 (폭염, 가뭄, 홍수), 해수면 상승, 빙하 감소 등 다양한 기후 변화를 유발한다.
기후 변화는 생태계, 사회, 경제에 심각한 영향을 미친다.
온실 기체 감축 노력
국제 협약유엔기후변화협약(UNFCCC), 교토 의정서, 파리 협정 등 국제적인 노력을 통해 온실 기체 배출량을 감축하고자 하고 있다.
탄소 중립많은 국가들이 탄소 중립 목표를 설정하고 있으며, 재생 에너지 확대, 에너지 효율 개선, 탄소 포집 기술 개발 등을 통해 온실 기체 배출량 감소를 추구하고 있다.
추가 정보
온실 기체 농도 측정전 세계 여러 관측소에서 대기 중 온실 기체 농도를 지속적으로 측정하고 있으며, 이는 기후 변화 연구의 중요한 데이터로 활용된다.
지구 온난화 2℃ 제한지구 온난화를 산업화 이전 대비 2℃ 이하로 억제하는 것을 목표로 하고 있으며, 이를 위해서는 온실 기체 배출량의 대폭적인 감소가 필요하다.
기타 온실 기체
육불화황 (SF6)매우 강력한 온실 기체로, 주로 전기 산업에서 사용된다.
지구 온난화 지수(GWP)가 매우 높다.
삼불화 질소 (NF3)반도체 산업에서 사용되는 기체로, 온실 효과가 크다.
온실 효과 기여도 (NASA)
기체별 온실효과 기여도수증기 (H₂O) 50%
구름 25%
이산화탄소 (CO₂) 20%
할로카본, 메탄, 아산화 질소 5%
참고자료
관련 링크미국 환경 보호국(EPA) 온실 기체 농도 자료
NASA 고다드 연구소 온실 효과 측정 자료
국립해양대기청(NOAA) 이산화탄소 농도 자료
국제에너지기구(IEA) 메탄 배출량 분석
미국 환경 보호국(EPA) 지구 온실 기체 배출량 자료
미국 환경 보호국(EPA) 온실 기체 지표
미국 환경 보호국(EPA) 대기 중 온실 기체 농도 지표
기후 변화: 대기 중 이산화탄소
탄소 개요: 지구 온난화 1.5℃ 및 2℃ 초과 시점 분석
국립해양대기청(NOAA) 연간 온실 기체 지수
일본 기상청 해양 온실 기체 자료
일본 기상청 온실 기체 종류

2. 지구 대기의 온실기체

온실기체는 지구 표면, 대기, 구름에서 방출되는 적외선 복사열을 흡수하고 다시 방출하여 지구의 온도를 유지하는 기체이다. 수증기, 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 오존(O3), 프레온 가스(CFCs, HFCs, PFCs, SF6 등)가 대표적인 온실기체이다.[114] 이 기체들이 없다면 지구 표면 온도는 영하 18℃까지 내려가 생명체가 살기 어려워진다.

질소(N2), 산소(O2), 아르곤(Ar)은 분자 구조 특성상 온실효과에 영향을 주지 않아 온실기체로 분류되지 않는다.

각 온실기체의 온실효과 기여도는 기체의 특성과 농도에 따라 다르다. 수증기가 가장 큰 영향을 미치지만, 인위적인 배출량은 적다.

기체영문명원소기호기여 (%)
수증기Water VaporH2O72 %
이산화탄소Carbon DioxideCO29 %
메탄MethaneCH44 %
오존OzoneO33 %





현대의 인위적 온난화 탄소 배출량의 증가분


IPCC 2007년 보고서에 따르면, 산업화 이후 인위적인 온실기체 배출량이 지속적으로 증가하여 1970년에서 2004년 사이에 70% 증가했다. 특히 이산화탄소 배출량은 같은 기간 동안 80%나 증가했다.

각 기체가 온실효과에 미치는 정도를 나타내는 지표로 지구 온난화 지수(GWP)가 사용된다. 이는 이산화탄소를 기준으로 각 기체의 온실효과 강도를 비교한 값이다.

수증기는 온실효과에 대한 기여도가 가장 높지만, 인위적인 발생량만으로는 기후변화에 큰 영향을 주지 않는다. 하지만, 다른 온실기체로 인해 지구 온도가 상승하면 수증기 발생량이 증가하여 온난화 효과를 증폭시킨다.

2. 1. 자연적/인위적 온실기체

대부분의 온실기체는 자연적으로 발생하지만, 인간의 활동으로 인해 그 배출량이 증가하고 있다. 산업화 이전에는 온실기체 농도가 상대적으로 일정했지만, 산업화 이후 화석 연료 사용, 산림 벌채 등으로 인해 급증했다.[82][2]

인간의 활동으로 인해 발생하는 온실기체의 주요 발생원은 다음과 같다.

  • 산림 벌채와 화석 연료 연소: 높은 이산화탄소 농도 증가
  • 가축 사육, 과다한 비료 사용, 벼농사, 습지 변화: 높은 농도의 메탄 방출
  • 냉매와 같은 용도의 CFCs 사용
  • 화학비료 사용: 아산화질소 농도 증가


특히 화석연료가 문제가 되는 이유는 땅속이나 해저에 묻혀 있는 유기탄소 성분을 지상으로 끄집어 내어 연소시켜 이산화탄소로 전환시킴으로써, 자연적인 탄소 순환만 있을 때보다 대기 중의 이산화탄소 농도가 빠르게 증가하는 원인을 제공하기 때문이다. 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 그리고 HFCs, PFCs, SF6와 같은 물질들이 주요한 인위적 온실기체이며, 교토의정서에 의해 지정되어 감축 대상이 된 물질들이다.

몬트리올 의정서에 의해 온실기체로 지정된 CFCs는 오존 농도를 감소시키기 때문에 문제가 된다.

대기 중 농도는 인간 활동과 자연 시스템에서 배출되는 가스의 원천(배출량)과 다른 화학 화합물로의 전환 또는 수역에 의한 흡수를 통한 대기 중 가스 제거(흡수) 사이의 균형에 의해 결정된다.[65]

2. 2. 인위적 온실기체

인간의 활동으로 인해 발생하는 온실 기체는 주로 화석 연료 연소, 산림 벌채, 가축 사육, 비료 사용, 냉매 사용 등에서 비롯된다.[10][9][81][11] 이러한 활동들은 대기 중 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등의 농도를 증가시킨다. 특히 화석 연료의 연소는 이산화탄소 배출의 가장 큰 원인이며, 산림 벌채 또한 이산화탄소 농도를 높이는 데 기여한다. 가축 사육은 장내 박테리아 발효와 비료 사용으로 인해 메탄 배출을 증가시키고, 벼농사와 습지 변화도 메탄 농도 증가에 영향을 준다. 냉매와 같은 CFCs 사용 및 화학 비료 사용 증가 역시 온실 기체 농도를 높이는 요인이다.

교토 의정서는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, HFCs, PFCs, SF6 등을 감축 대상으로 지정하였으며, 몬트리올 의정서는 CFCs를 온실 기체로 지정하여 규제하고 있다. 이는 CFCs가 오존층 파괴의 주범이기 때문이기도 하다.

직접 및 간접 배출량을 고려할 때, 산업 부문이 전 세계 배출량에서 가장 높은 비중을 차지합니다. 2019년 IPCC 데이터.


2010년 기준 세계 주요국의 온실가스 배출량(이산화탄소 환산량, LUCF 제외)은 약 434억 톤이었으며, 2019년에는 481억 톤으로 증가했다. 2010년에는 중국(26.4%), 미국(12.5%), 인도(7.1%), 러시아(5.1%), 일본(2.4%) 순으로 배출량이 많았다.[108]

온실가스 배출량 상위 10개국 (MtCO2e)（LUCF 제외）[109]
국가＼연도19901995200020052010201520192020비율
세계 합계3061431890341653893843387460854811747513100%
중국32404309456972671021911818127051294327.2%
미국5834614767876753642760826001550511.6%
인도122014411697194025343065339532016.7%
러시아301522862176227922852287247723314.9%
일본118212771277128812351270116710952.3%
브라질5906767688919911095105710652.2%
인도네시아47658766670676985010029762.1%
이란3254265276697828448948451.8%
독일112810339589238808447506931.5%
캐나다5405806456916707047376781.4%



일본의 경우, 2007년도에 온실가스 배출량이 최고치(이산화탄소 환산량 13억 7400만 톤)를 기록했다.[110] 2011년 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고 이후 화력 발전 의존도가 높아지면서 2011년, 2012년 배출량이 증가했다.[111]

일본의 온실가스 각 물질 비율(2019)

3. 주요 온실기체

온실기체는 지구 표면에서 우주로 방출되는 적외선 복사열 에너지를 흡수하여 지구의 온도를 높이는 역할을 한다. 이러한 온실기체의 특성으로 인해 온실효과가 발생한다. 주요 온실기체로는 수증기, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 오존, CFCs 등이 있다.[114]

수증기는 자연적인 온실효과의 주된 원인이며, 지구 기온 유지에 필수적이다. 그러나 현대에 문제가 되는 것은 화석 연료의 과도한 사용으로 인해 인위적으로 발생하는 이산화탄소와 같은 온실기체이다. IPCC 보고서에 따르면, 1970년에서 2004년 사이에 인류 활동에 의한 온실기체 배출이 70% 증가했으며, 그 중 이산화탄소 배출은 80%나 증가했다.[114]

온실기체가 없다면 지구 표면의 평균 온도는 영하 18도가 되어 생명체가 살기 어려울 것이다. 현재 평균 온도인 영상 15도를 유지하는 데 온실기체가 큰 역할을 하지만, 이 기체들이 적정량 이상으로 증가하면 지구의 열평형에 변화가 생겨 '강화된 온실효과'가 발생하고, 지구온난화를 유발한다.[114]

지구 대기에 풍부한 주요 온실기체와 각 기체가 온실효과에 미치는 영향은 다음과 같다.[114]

기체영문명원소기호기여 (%)
수증기Water VaporH2O72 %
이산화탄소Carbon DioxideCO29 %
메탄MethaneCH44 %
오존OzoneO33 %



각 온실기체는 복사 강제력과 대기 중 체류 기간이 다르며, 여러 기체가 상호 작용하여 온실효과에 영향을 미치기 때문에 정확한 기여도를 파악하기는 어렵다.[114]

구름도 온실기체처럼 적외선 복사를 흡수하고 방출하여 온실효과에 영향을 미친다.[114]

각 기체의 특성과 양에 따라 온실효과 기여도가 달라진다. 예를 들어 메탄은 이산화탄소보다 강한 온실기체이지만, 농도가 낮아 온실효과에 미치는 영향은 작다.[114]

온실기체의 온실효과 기여도를 숫자로 표현한 것이 지구온난화지수(GWP)이다. 이산화탄소를 1로 기준하여 메탄은 21, 아산화질소는 310, 수소불화탄소(HFCs)는 1300, 과불화탄소(PFCs)는 7000이다.[114]

질소, 산소, 아르곤은 주요 대기 구성 성분이지만, 분자 구조 특성상 복사에 영향을 받지 않아 온실기체가 아니다.[114]

이산화탄소는 주로 에너지 사용 및 산업 공정에서, 메탄은 폐기물, 농업 및 축산 분야에서, 아산화질소는 산업 공정과 비료 사용으로 발생하며, CFCs, PFCs, 육불화황(SF6) 등은 냉매 및 세척 용도로 사용되면서 배출된다. 이 중 이산화탄소가 전체 온실가스 배출량의 80% 이상을 차지한다.[114]

3. 1. 이산화탄소 (CO₂)

주요 온실기체 추세




이산화탄소(CO₂)는 인간 활동으로 인해 발생하는 온실기체 중 가장 큰 비중을 차지한다.[114] 주요 발생원은 화석 연료 연소, 시멘트 제조, 산림 벌채 등이다.[10][9][81] 산업화 이후 대기 중 농도가 급격히 증가했는데,[6][49][50] 2007년에는 약 384ppm으로, 1832년 아이스코어 조사 결과(284ppm)보다 100ppm 증가했다.

초기 지구 대기 중 이산화탄소는 화산 활동으로 발생했으며, 안정적인 기후 형성에 중요한 역할을 했다. 현재 화산 활동으로 발생하는 이산화탄소는 연간 약 145~225만 톤으로, 인간 활동으로 인한 발생량의 약 1% 수준이다.

이산화탄소는 자연적으로도 발생하지만, 인간이 없었다면 발생하지 않았을 양이 전체 배출량의 약 95%를 차지한다. 예를 들어 숲이나 목초지의 유기물질 분해로 연간 약 220기가톤의 이산화탄소가 발생하는데, 이는 인간 배출량의 약 8배이다. 그러나 자연 발생원은 자연 흡수계와 균형을 이루어 농도 증가에 큰 영향을 주지 않는다.

산업화 이후 수십 년 동안 연간 3~4기가톤 이상의 대기 중 이산화탄소 농도 증가는 광합성, 호흡, 부패, 바다 표면 기체 교환 등 자연적인 탄소 순환 과정으로는 설명하기 어렵다. 인간 활동으로 발생한 탄소가 자연 흡수계에 의해 절반 가까이 흡수되지 않았다면, 대기 중 농도는 훨씬 더 빠르게 증가했을 것이다.

이산화탄소가 온실효과에 큰 영향을 미치는 이유는 대기 중 열에너지 저장 능력이 뛰어나서가 아니라, 다른 온실기체에 비해 양이 많기 때문이다. 이산화탄소는 같은 농도의 메탄에 비해 온실효과 영향이 약 20배 약하지만, 절대량이 많아 가장 큰 영향을 미친다.

산업화와 더불어 대기 중 이산화탄소 급증의 주요 원인은 화석연료의 과도한 사용이다. 특히 석탄은 석유보다 더 많은 이산화탄소를 방출하며, 그중에서도 무연탄은 92%가 탄소로 이루어져 있어 가장 많은 이산화탄소를 배출한다. 석탄은 자동차 연료로는 사용되지 않지만, 화력 발전의 연료로 많이 사용되어 높은 이산화탄소 배출량이 문제가 된다.

산업화 이후 대기 중 이산화탄소 농도 증가의 약 75% 이상은 시멘트 제조나 화석 연료 연소 등으로 발생하며, 농업을 위한 산림 벌채 등 토지 사용 변화도 영향을 미친다.

기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 이산화탄소(CO2)에 대해서는 "단일 대기 수명을 제시할 수 없다"고 명시했다.[52] 이는 주로 지질학적 추출과 화석 탄소 연소에 의한 지구 탄소 순환의 교란이 급속히 증가하고 누적되는 규모 때문이다.[66]

3. 2. 메탄 (CH₄)

메탄(CH₄)은 이산화탄소(CO₂)보다 온실 효과가 더 강력하지만, 대기 중 농도는 낮다.[114] 메탄의 주요 발생원은 습지, 흰개미, 가축 소화 과정, 화석 연료 연소 등이다.[114] 산업화 이후 가축 사육 증가, 벼농사, 폐기물 매립 등으로 인해 메탄 배출량이 증가했다.[114]

메탄은 현재 연간 2억 5천만 톤 가량이 대기 중으로 배출되고 있으며, 같은 농도의 이산화탄소에 비해 21배 정도 더 강력한 온실 효과를 가진다.

메탄은 유기물이 미생물에 의해 분해되는 과정에서 만들어지는데, 비료나 논, 쓰레기 더미, 심지어는 초식동물이나 곤충의 소화 과정에서도 상당량의 메탄이 배출된다. 또한 화석 연료를 태우는 과정에서도 발생한다.

산업 혁명 이후 석탄을 이용한 에너지 생산, 천연가스, 매립지에서의 폐기물 배출, 소와 양과 같은 반추동물 사육 증가, 벼농사와 바이오매스 연소 등 인간 활동 증가로 메탄 발생이 증가했다. 툰드라 지방의 땅이 온난화로 인해 따뜻해지면서 메탄을 방출할 것이라는 이론과 해저에서 발생할 수 있다는 이론 등, 아직 명확하게 입증되지 않은 여러 이론들도 메탄 증가의 원인으로 제시되고 있다.

메탄이 배출되면 주로 대류권의 화학적 산화 작용으로 제거되기까지 약 8.4년 동안 대기 중에 존재한다. 예를 들어, 메탄 질량에 대한 직접적인 복사 효과는 20년 동안 같은 질량의 이산화탄소보다 약 84배 강하다.[47]

메탄의 대기 수명은 19세기에는 현재보다 짧았지만, 20세기 후반에는 2000년 이후보다 길었던 것으로 추정된다.[70]

3. 3. 수증기 (H₂O)

수증기는 온실효과에 가장 큰 영향을 미치는 인자이다. 적외선을 잘 흡수하고 대기 중에 대단히 많은 양이 존재한다. 수증기는 그 자체로 약 36~66%, 구름에 의한 영향을 더해 66~85%가까이 온실효과에 영향을 미친다.[114] 수증기의 농도는 지역에 따라 일정하지 않으며, 인간에 의한 수증기 농도 변화는 소규모의 지역적인 영향을 제외하고는 크지 않다.

기체의 온도가 높아질수록 단위 부피당 저장할 수 있는 수증기의 양이 많아진다. 즉, 다른 온실기체 농도의 증가로 기온이 높아지면, 결국 대기 중 수증기 양을 증가시킨다. 그러므로 수증기로 인한 온실효과는 지구의 자연적인 작용이지만, 온실기체로 인한 기온 상승은 대기의 수증기 농도를 증가시켜 본래 대기가 수행하는 수증기의 온실효과보다 훨씬 큰 작용을 하게 한다. 이를 수증기 되먹임이라고 한다.

그러나 수증기는 구름을 이루어 태양빛을 반사할 수도 있기 때문에 실제로 수증기가 온실효과에 미치는 정확한 영향은 완벽하게 알 수 없다. 다만 겨울에는 흐린 날씨에 더 따뜻하고, 여름에는 흐린 날씨에 더 시원한 것으로 보아, 열대지방에서는 반사로 인한 냉각효과가 강하고, 한대지방에서는 온실효과가 더 강하다.

4. 온실기체의 영향

지구는 태양으로부터 받는 복사 에너지의 일부를 흡수하고, 일부는 빛으로 반사하며, 나머지는 열로 우주에 다시 방출한다. 지구 표면 온도는 유입되는 에너지와 방출되는 에너지의 균형에 따라 달라지는데, 지구의 에너지 균형이 변화하면 지구 표면이 더워지거나 차가워져 전 지구적 기후 변화를 초래한다.[23]

주요 온실가스의 장파 적외선 흡수계수. 수증기는 넓은 파장 범위에서 흡수한다. 지구는 이산화탄소의 15마이크로미터 흡수대 근처에서 특히 강하게 열복사를 방출한다. 수증기의 상대적 중요성은 고도가 높아짐에 따라 감소한다.


'복사강제력'은 기후에 영향을 미치는 요인의 외부적 변화의 영향을 특징짓는 척도로, 제곱미터당 와트(W/m²) 단위로 계산된다. 이는 대기 상층부(TOA) 에너지 균형에서 외부적 변화에 의해 즉시 발생하는 차이로 계산된다. 온실 기체 농도 증가와 같이 양의 강제력은 대기 상층부에서 나가는 것보다 들어오는 에너지가 더 많음을 의미하며, 이는 추가적인 온난화를 유발한다. 반면, 이산화황으로부터 대기 중에 형성되는 황산염과 같이 음의 강제력은 냉각을 초래한다.[17][24]

대기 하층부 내에서 온실 기체는 지표면과 열복사를 교환하고 지표면으로부터의 복사 열 흐름을 제한하여 전체적인 상향 복사 열 전달률을 감소시킨다.[25][26] 온실 기체 농도의 증가는 상층 대기를 냉각시키는데, 이는 하층보다 훨씬 얇기 때문이며, 온실 기체에서 재방출되는 열은 상층의 더 적은 기체 분자와 상호 작용하기보다는 우주로 더 멀리 이동할 가능성이 더 높다. 상층 대기는 그 결과로 수축하고 있다.[27]

4. 1. 온실효과

지구를 일정한 온도로 유지하는 데 필요한 현상은 온실효과이다. 온실 기체가 없다면 지구의 평균 기온은 상당히 낮아져 생명체가 존재하기 어려울 것이다.[114] 온실 기체는 현재 지표면 연간 평균 온도인 영상 15도를 유지하는 데 큰 역할을 한다. 하지만 이 기체들이 적정량 이상으로 증가하면 지구의 열평형에 변화가 생겨 평균 기온이 상승하게 된다. 이를 '강화된 온실효과(enhanced greenhouse effect)'라 하며, 이로 인해 지구가 지나치게 더워지는 현상을 '지구 온난화'라고 한다.

지구 온난화는 산업 혁명 이후 화석 연료의 과도한 사용으로 인해 이산화탄소와 같은 온실 기체가 대량으로 배출되면서 발생한다. IPCC의 보고서에 따르면, 인류 활동에 의한 온실 기체 배출은 1970년과 2004년 사이에 70%나 증가했으며, 특히 이산화탄소 배출은 80%나 증가했다.[114]

수증기, 이산화탄소, 메탄, 아산화 질소, 오존, CFCs, HFCs, PFCs, SF6 등은 지구 대기에 가장 풍부한 온실 기체이다.[114] 각 기체가 온실 효과에 미치는 영향은 다음과 같다.

기체영문명원소기호기여 (%)
수증기Water VaporH2O72 %
이산화탄소Carbon DioxideCO29 %
메탄MethaneCH44 %
오존OzoneO33 %



각각의 온실기체마다 복사강제력이 다르고 대기중의 체류기간이 다르며, 다양한 기체들이 온실효과에 미치는 영향은 상호 유기적이고 다양하기 때문에 특정한 기체가 온실효과에 미치는 정확한 퍼센트를 따지는 것은 불가능하다.

구름은 대기 중에 존재하는 기체 이외에 지구의 온실효과에 영향을 미치는 요소 중 하나이며, 그 영향이 가장 크다. 구름도 온실기체와 마찬가지로 적외선 복사를 흡수하고 방출하기 때문에 온실기체의 특성을 지니고 있다.

온실기체는 화합물이 가지고 있는 구조와 종류에 따라 열을 축척하고 재방출하는 능력이 모두 다르다. 이로 인하여 온실효과를 일으키는 기체의 잠재력이 달라진다. 지구온난화지수(global warming potential: GWP)는 이 온실기체가 온실효과에 미치는 기여도를 숫자로 표현한 것이다. 지구온난화지수는 이산화탄소를 1로 기준하여 메탄 21, 아산화질소 310, 수소불화탄소(HFCs) 1300, 과불화탄소(PFCs) 7000이다.

질소와 산소, 아르곤은 온실기체가 아니다. 산소와 질소는 안정한 이원자 분자이고 아르곤은 안정한 단원자 분자이기 때문에 태양복사파장과 만나게 되었을 때 정전기적 전하를 띄지 않고, 전반적으로 복사에 의한 영향을 받지 않는다.

실제 대기에 의해 일어나는 온실 효과는 지구를 항상 일정한 온도로 유지시켜 주는 매우 중요한 현상이다. 만약 온실 효과가 없다면 지구는 낮과 밤의 온도 차이가 극심해져 생명체가 살기 어려울 것이다. 하지만 산업 혁명 이후 온실 기체가 과다하게 배출되면서 이상 고온 현상, 즉 지구 온난화가 문제가 되고 있다.

4. 2. 해수면 상승

기온이 상승하면 북극이나 남극에 있는 빙하가 녹는다. 기온이 3℃ 정도 상승할 경우, 북극에 있는 빙하는 대부분 물에 뜬 빙산이므로 녹더라도 해수면에는 영향이 없다. 하지만 남극에 있는 빙하는 대륙 빙하이므로 그것들이 녹으면 약 7m 정도 해수면이 상승할 것으로 예측된다. 그럴 경우, 각 대륙의 해안가를 따라 실제 물속에 잠기는 면적은 약 3%에 불과하지만, 전 세계 대도시들의 대부분이 해안가에 발달했고 인류의 약 1/3이 해안 지역에 거주하는 것을 감안하면 그 재앙은 엄청나 문제의 심각성을 더한다.

지난 20세기 동안 해수면은 평균 10~20cm 높아졌고, 앞으로도 해수면 상승이 지속적으로 나타날 것이 예상된다. 해수면이 크게 상승할 경우 방글라데시와 같이 인구가 해변에 밀집한 국가에서는 바닷물 범람에 의한 피해가 우려된다. 또한 몰디브와 같은 작은 섬나라는 사라지게 될 것이다. 따라서 해수면 상승은 수십억 인구가 사용하는 물을 오염시키고, 대규모 인구 이주를 유발할 것이다.

4. 3. 기후 변화

기후 변화는 지구의 세계적 규모의 기후 또는 지역적 기후의 시간에 따른 변화를 말한다. 기후변화는 지구 내부의 작용이나 외부의 힘(예를 들면, 태양 복사의 변화)에 의한 것일 수도 있고, 인간의 활동에 의한 것일 수도 있다. 근래의 연구에 따르면, 온실 기체로 인한 복사 강제가 기후변화의 주요 원인이 된다. 온실효과로 인하여 지구표면의 온도는 상승하였으며, 이러한 기온 상승은 북반구 고위도로 갈수록 더 크게 나타나고 있다. 또한 해양보다는 육지가 더 빠른 온도 상승을 나타낸다.

지구 온난화는 지표 부근의 대기와 바다의 평균 온도가 장기적으로 상승하는 현상이다. 지난 산업혁명 이후 지속적으로 온실기체가 대기로 배출됨에 따라 지구 대기 중 온실기체 농도가 증가하여 지구 표면의 온도가 과도하게 증가되어 이와 같은 지구온난화 현상을 초래하게 되었다. 지구 표면의 온도상승은 해수면 상승을 초래하고, 이는 다시 강수량의 양과 패턴을 변화시켜, 가뭄, 홍수 등의 기상이변을 일으킨다. 빙하의 후퇴와 기후의 변화는 생태계를 변화시키는 등 인류를 포함한 지구상 생물의 생존에 위협이 된다. 최근 수십 년에 걸쳐 지구온난화가 진행되고 있으며 앞으로도 꾸준히 높아질 것으로 예측된다. 앞으로 얼마만큼의 온난화가 진행되며 지역에 따라 어떻게 차이가 있을 것인지는 아직 확실하지 않다.

4. 4. 지구 온난화

산업혁명 이후 지속적으로 온실기체가 대기로 배출됨에 따라 지구 대기 중 온실기체 농도가 증가하여 지구 표면의 온도가 과도하게 증가하는 지구 온난화 현상이 나타났다. 지구 표면의 온도 상승은 해수면 상승을 초래하고, 이는 다시 강수량의 양과 패턴을 변화시켜 가뭄, 홍수 등의 기상이변을 일으킨다. 빙하의 후퇴와 기후 변화는 생태계를 변화시키는 등 인류를 포함한 지구상 생물의 생존에 위협이 된다. 최근 수십 년[22]에 걸쳐 지구 온난화가 진행되고 있으며 앞으로도 꾸준히 높아질 것으로 예측된다. 앞으로 얼마만큼의 온난화가 진행되며 지역에 따라 어떻게 차이가 있을 것인지는 아직 확실하지 않다.

IPCC의 기후 변화에 관한 2007년 보고서에 따르면, 인류 활동에 의한 세계적인 온실 기체 배출은 산업화 이후로 계속해서 증가해오고 있으며, 1970년과 2004년 사이에 70%나 증가했다. 온실 기체의 성분 중 가장 중요하게 생각되는 것은 이산화탄소인데, 인위적으로 발생한 이산화탄소의 배출은 1970~2004년 사이에 80%나 증가했다.[22]

현재 배출률이 지속된다면, 기온 상승은 2040년과 2070년 사이의 어느 시점에 2.0°C를 초과할 것이며, 이는 유엔 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)가 "위험한" 수준이라고 말하는 수준이다.[16]

교토 의정서에서 배출량 감축 대상으로 지정되었으며, 환경성에서 연간 배출량 등을 파악하고 있는 물질은 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O, 일산화이질소), 하이드로플루오로카본류(HFCs), 퍼플루오로카본류(PFCs), 육불화황(SF6)의 6종류이다.

IPCC 제4차 평가보고서에서는 인위적으로 배출되는 온실 효과 가스 중에서 이산화탄소의 영향량이 가장 크다고 추정하고 있다(지구온난화의 원인 참조). 이산화탄소는 석탄과 석유 소비, 시멘트 생산 등에 의해 대량으로 대기 중에 방출되고 있다고 알려져 있다.[98]

4. 5. 생태계와 인간에 대한 영향

온실 기체의 증가로 인한 다양한 전 지구적 변화는 생태계와 인간에게 큰 영향을 준다. 환경 변화로 인해 생물 종의 생존이 위협받고 멸종이 가속화된다. 온도의 변화에 빠르게 적응 가능한 생물 종들은 이동을 통해 생존할 수 있지만, 식물 종은 쉽게 이동할 수 없어 많은 식물 종이 멸종될 수 있다. 또한 가뭄과 산림 화재 증가의 원인이 되기도 한다.[115]

이는 생태적 문제뿐만 아니라 인간의 식량 문제와도 밀접한 관계가 있다. 작물 재배에 어려움이 생기며, 해수온 상승으로 인한 해양 생태계 변화가 발생한다. 또한 폭우와 폭풍, 해일과 홍수, 가뭄과 산불 등의 자연재해로 인간의 생명과 재산에 손실을 가져온다.

5. 온실기체 감축 노력



온실 기체 감축을 위한 노력은 교토 의정서 체결 이전부터 여러 국가에서 이루어졌다.

토지이용변화 및 임업을 제외한 국가별 온실기체 배출량[116][117]
국가명1990년 배출량2005년 배출량1990~2005년 증가율(%)
오스트레일리아418,275525,40825.6
오스트리아79,05393,28018.0
벨기에145,766143,848-1.3
캐나다595,954746,88925.3
크로아티아31,55230,481-3.4
유럽 연합4,257,8374,192,634-1.5
핀란드71,00069,241-2.5
프랑스567,303558,392-1.6
그리스108,742137,63326.6
헝가리98,10880,219-18.2
아이슬란드3,3523,70510.5
이탈리아516,851579,54812.1
일본1,272,0431,359,9146.9
네덜란드212,963212,134-0.4
뉴질랜드61,90077,15924.7
노르웨이49,75154,1538.8
폴란드485,407398,952-17.8
러시아2,989,8332,132,518-28.7
스페인287,366440,64953.3
스웨덴72,19166,955-7.3
스위스52,74953,6361.7
터키170,059296,60274.4
우크라이나923,844418,923-54.7
미국6,229,0417,241,48216.3


  • 유럽 연합(EU)은 2005년부터 배출권 거래제를 시행하고, 2008년 "Energy and climate package"를 발표하여 2020년까지 1990년 기준 배출량 20% 감축, 신재생 에너지 비율 20% 확대 및 에너지효율 개선을 추진하고 있다.
  • 영국은 2050년까지 1990년 대비 온실기체 배출량 80% 감축을 설정하고, UK Climate Change Bill을 통과시켰다.
  • 미국은 2012년까지 온실기체 배출 집약도(온실기체 배출량/GDP)를 18% 감축 목표를 수립, 시행하고, 일부 주에서 배출권거래제를 준비 중이며, 2025년까지 배출량 증가 억제를 목표로 설정하였다. 캘리포니아주 등 여러 주에서 온실기체 감축 목표를 수립하였다.
  • 일본은 지구 온난화 대책 추진에 관한 법률을 제정 및 개정하고, 「지구온난화대책 추진본부」를 운영 중이다. 2050년까지 온실기체 배출량 감축을 설정하고, 국내 배출권거래제 시범사업 도입을 공표하였다.
  • 중국은 『National Climate Change Programme』을 발표, GDP당 에너지 소비량 감축, 신재생에너지 확대 목표를 설정하였다.
  • 멕시코는 『National Climate Change Strategy』를 발표, 산업별 감축 잠재량을 제시하였다.


온실 기체 배출 감축을 위한 정책 및 기술은 다음과 같다.

  • 탄소 배출권 거래 제도: 온실 기체 배출 권리 거래
  • 탄소세: 화석 연료 사용량에 따른 세금 부과
  • 보조금 제도: 온실 기체 배출 감축에 대한 정부 보조금 지급
  • 청정 개발 체제(CDM): 선진국-개발도상국 공동 온실 기체 감축 사업


온실 기체 제거 방법은 다음과 같다.

  • 물리적 변화: 응축과 침전
  • 대기권 내 메탄의 화학 반응: 하이드록실 레디칼(OH•)에 의한 산화
  • 대기-해양 간 물리적 상호 교환
  • 이산화탄소의 화학적 변화: 식물 광합성, 바다 용해 후 탄산염 반응
  • 광화학적 변화: 자외선에 의한 할로겐화탄소 분리


탄소 제거 기술: 바이오에너지 및 이산화탄소 포집 및 저장(BECCS), 직접공기이산화탄소포집(DAC),[83] 바이오차[83]

일상 생활 속 온실 기체 감축 실천:

  • 미지근한 물/찬물 세탁
  • 적정 실내 온도 유지
  • 소형 형광 전구 사용
  • 대중교통 이용, 자전거 타기, 걷기
  • 고연비 자동차, 고효율 가전제품 사용
  • 자원 재활용, 개인 컵 사용[112]

5. 1. 국제 협약

교토 의정서 체결 이전부터 온실 기체 감축을 위한 노력이 지속되었다. EU는 2005년부터 배출권거래제도를 시행해 왔으며, 2008년에는 "Energy and climate package"를 발표하여 2020년까지 1990년 대비 배출량 20% 감축, 신재생에너지 비율 20% 확대, 에너지 효율 개선을 추진했다. EU 집행위는 2020년까지 온실 기체 배출량을 1990년 대비 최소 20%(선진국 동참 시 30%) 감축하고, 2050년까지는 60~80%(전 지구적으로 50%) 감축하겠다는 정책 기조를 설정했다.

온실가스 모니터링은 대기 중 농도와 온실가스 배출을 직접 또는 간접적으로 측정한다. 간접 측정은 화석 연료 추출 등 관련 지표를 이용한다.[66] 이산화탄소 농도는 적외선 분석과 압력 측정법 등으로 측정하며,[74] 메탄과 아산화질소는 범위 분해능 적외선 차분 흡수 라이더(DIAL) 등으로 측정한다.[75] 우주에서 온실가스를 측정하는 방법으로는 궤도 탄소 관측소와 지상 관측소 네트워크(예: 통합 탄소 관측 시스템)가 있다.[66]

연간 온실가스 지수(AGGI)는 NOAA 과학자들이 정의하며, 장기간 지속되는 온실가스로 인한 총 복사 강제력 비율을 1990년과 비교한다.[46][76] 1990년은 교토 의정서 기준 연도이자 최초의 IPCC 기후변화 과학적 평가 발표 해이다.

수증기는 온실효과 기여도가 가장 높지만,[100] 인위적 발생량만으로는 큰 기후변화를 일으키지 않는다. 이산화탄소 등이 기후변화의 계기가 되고 수증기는 온난화 효과를 증폭시키는 것으로 알려져 있다.

5. 1. 1. 교토 의정서

교토 의정서에서는 선진국을 중심으로 온실 기체 감축 목표를 설정하고, 배출권 거래제, 청정 개발 체제 등의 제도를 도입하였다.

교토 의정서에서 배출량 감축 대상으로 지정된 온실 기체는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 하이드로플루오로카본(HFCs), 퍼플루오로카본(PFCs), 육불화황(SF6)의 6종류이다.[98]

IPCC 제4차 평가보고서에 따르면, 인위적으로 배출되는 온실 기체 중 이산화탄소의 영향이 가장 크다.[98] 이산화탄소는 석탄과 석유 소비, 시멘트 생산 등으로 인해 대량으로 방출된다.[98] 2015년, 환경성 등은 온실 기체 관측 기술 위성 ‘이부키’의 관측 데이터를 바탕으로, 2016년 중 이산화탄소의 평균 농도가 400ppm을 초과할 것이라고 보고했다.[99]

5. 1. 2. 파리 협정

파리 협정은 지구 온도 상승 폭을 산업화 이전 대비 2℃ 이하, 더 나아가 1.5℃ 이하로 제한하는 것을 목표로 한다. 대한민국은 2030년까지 국가 온실가스 감축 목표(NDC)를 2018년 대비 40% 감축하는 것으로 설정하였다.[112][113]

5. 2. 주요국의 방지 대책

토지이용변화 및 임업을 제외한 국가별 온실기체 배출량[116][117]
국가명1990년 배출량2005년 배출량1990~2005년 증가율(%)
오스트레일리아418,275525,40825.6
오스트리아79,05393,28018.0
벨기에145,766143,848-1.3
캐나다595,954746,88925.3
크로아티아31,55230,481-3.4
유럽 연합4,257,8374,192,634-1.5
핀란드71,00069,241-2.5
프랑스567,303558,392-1.6
그리스108,742137,63326.6
헝가리98,10880,219-18.2
아이슬란드3,3523,70510.5
이탈리아516,851579,54812.1
일본1,272,0431,359,9146.9
네덜란드212,963212,134-0.4
뉴질랜드61,90077,15924.7
노르웨이49,75154,1538.8
폴란드485,407398,952-17.8
러시아2,989,8332,132,518-28.7
스페인287,366440,64953.3
스웨덴72,19166,955-7.3
스위스52,74953,6361.7
터키170,059296,60274.4
우크라이나923,844418,923-54.7
미국6,229,0417,241,48216.3



유럽 연합(EU)은 교토의정서에 의한 1차 공약기간 이전부터 온실기체 감축을 위한 노력을 지속해 왔다. 2005년부터 2007년까지 EU 내에서 배출권거래제도를 시행한 후 2단계 배출권거래제를 시행 중이다. 2008년에는 "Energy and climate package"를 발표하여, 2020년까지 1990년 기준 배출량 20% 감축, 신재생에너지 비율 20% 확대 및 에너지효율 개선을 촉진하는 정책을 추진하고 있다. EU 집행위는 2020년까지 EU의 온실기체 배출량을 1990년 대비 최소 20%, 여타 선진국 동참 시 30%까지 감축하고, 2050년까지는 60~80% 감축(전 지구적으로는 50% 감축)하겠다는 정책 기조를 설정하였다.

영국은 2050년까지 1990년 대비 온실기체 배출량 80% 감축을 설정하고(2007년 11월), 2008년 3월에는 UK Climate Change Bill을 상원에서 통과시켰다.

미국은 2012년까지 온실기체 배출 집약도(온실기체 배출량/GDP)를 18%까지 낮춘다는 자체 목표를 수립하여 시행하고 있다. 동북부(RGGI)와 서부(WCI)의 주를 중심으로 배출권거래제 시행을 준비 중이며, 2025년까지 배출량 증가 억제를 목표로 설정하였다. 2007년 12월에는 Lieberman-Warner‘s Act가 상원 환경위를 통과하였으며, 2050년까지 2005년 대비 70% 감축, Cap & Trade 도입 등을 추진하고 있다. 또한, 2007년 1월에는 2017년까지 휘발유 소비량 20% 감축을 위한 대체에너지 비중 확대(3%→15%) 등의 대책을 발표하였다. 캘리포니아주는 온실기체 배출을 2020년까지 25% 감축하는 법안을 제정하였으며(2006년), 버몬트주, 뉴욕주 등 29개 주에서 온실기체 감축 목표를 수립하였다.

일본은 지구 온난화 대책 추진에 관한 법률을 제정(1998년) 및 개정(2006년)하고, 내각총리를 본부장으로 하는 「지구온난화대책 추진본부」를 운영 중이다. 2050년까지 현재 수준에서 60~80%의 온실기체 배출량 감축을 설정하였으며, 2008년 말까지 국내 배출권거래제 시범사업 도입을 공표하였다(2008년 6월).

중국은 『National Climate Change Programme』을 발표하고(2007년 6월), 2010년까지 2005년 대비 GDP당 에너지 소비량 20% 감축, 2020년까지 30% 추가 감축, 신재생에너지 10% 확대 목표를 설정하였다.

멕시코는 『National Climate Change Strategy』를 발표하고(2007년 5월), 주요 산업별로 2007년부터 2014년까지 약 톤 감축 잠재량을 제시하였다.

일본의 경우 온실효과가스 배출원은, 2020년도 실적으로, 전력·열 분배 전의 값으로, 에너지 전환 부문이 약 40%, 산업 부문이 약 24%, 운수 부문이 약 17%, 비에너지 부문이 약 7%, 업무 기타가 약 6%, 가정 부문이 약 5%가 되고 있다.[112] 일본의 온실효과가스 물질 2위(CO₂ 환산으로 전체의 2.3%)인 메테인에 대해서는, 2015년도 실적으로 벼농사가 44%, 소화기관 내 발효가 약 23%, 고형 폐기물의 처리가 약 10%, 가축 배설물의 관리가 약 7%, 연료의 연소가 약 5%, 기타가 약 10% 순서가 되고 있다.[113]

5. 3. 저감 대책 및 감축 활동

온실 기체 배출을 줄이기 위한 노력은 기업이나 정부 차원에서 활발하게 이루어지고 있으며, 이를 위해 다양한 정책 수단과 기술이 활용되고 있다.
탄소 배출권 거래 제도는 온실 기체를 배출할 수 있는 권리를 사고 팔 수 있도록 한 제도이다. 각 국가에는 할당량이 정해지는데, 이보다 적은 양의 온실 기체를 배출하면 남는 배출권을 다른 국가에 팔 수 있고, 할당량을 초과하는 국가는 배출권을 사야 한다. 이산화탄소가 온실 기체 중 가장 많은 양을 차지하기 때문에 '탄소 배출권 거래 제도'라고 불린다. 현재 배출권 거래는 주로 기업 간에 이루어지고 있다.[118] 대한민국에서도 이 제도가 시행 중이다.
탄소세는 이산화탄소를 배출하는 석유, 석탄 등의 화석 연료 사용량에 따라 부과하는 세금이다. 1990년 핀란드가 처음 도입한 이래로 스웨덴, 덴마크, 노르웨이 등 유럽 선진국을 중심으로 도입되고 있다. 탄소세는 화석 연료 사용량을 줄이고 대체 에너지 개발을 촉진하는 효과를 기대할 수 있다.[118] 더불어민주당은 탄소세 도입에 긍정적인 입장을 가지고 있다.
보조금 제도는 온실 기체 배출자에게 일정 수준까지 배출 권리를 인정해주고, 배출자가 권리 일부를 포기할 경우 정부가 보조금으로 보상해 주는 방법이다. 보조금 재원은 일반 대중으로부터 징수하는 조세를 통해 충당하며, 온실 기체 저감 시설 설치 비용의 일부 또는 전부를 지원하는 저감 시설 보조금과, 배출량 상한보다 더 적은 양을 배출할 경우 차이에 대해 보조금을 지급하는 저감 보조금으로 구분된다.[118]
청정 개발 체제(CDM: Clean Development Mechanism)는 선진국과 개발도상국이 공동으로 추진하는 온실 기체 감축 사업이다. 선진국은 개발도상국에서 온실 가스를 줄여 감축 비용을 최소화하고, 개발도상국은 친환경 기술에 대한 해외 투자를 받아 지속 가능한 개발을 유도할 수 있다는 장점이 있다.[118] CDM은 참여 형태에 따라 양국간, 다국간, 일방적 CDM으로 구분된다.

5. 4. 대기로부터 온실기체의 제거

온실 기체는 다음과 같은 여러 가지 반응에 의해 제거될 수 있다.

  • 물리적 변화: 응축과 침전은 대기로부터 수증기를 제거한다.
  • 대기권 내에서 메탄의 화학 반응: 메탄은 자연적으로 발생하는 하이드록실 레디칼(OH•)에 의해 산화되어 이산화탄소(CO2)와 수증기로 분해된다.
  • 대기권과 다른 구획과의 경계에서 물리적 상호 교환: 예를 들어 대기 중 기체가 바다에 섞이는 현상이 있다.
  • 대기권과 다른 구획과의 경계에서 이산화탄소(CO2)의 화학적 변화: 이산화탄소는 식물의 광합성을 통해, 또는 바다에 용해되어 탄산, 중탄산염, 중탄산 이온 등으로 반응한다.
  • 광화학적 변화: 할로겐화탄소는 자외선에 의해 분리되는데, 이는 성층권 오존에 악영향을 미친다. 할로겐화탄소는 매우 안정적이기 때문에 대기에서 화학 반응으로 사라지기 어렵다.


탄소 제거 기술은 대기 중 온실가스 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 한다. 가장 광범위하게 연구되는 기술로는 바이오에너지 및 이산화탄소 포집 및 저장(BECCS), 직접공기이산화탄소포집(DAC)[83]과 같이 지질 형성체로부터 이산화탄소를 제거하거나,[83] 바이오차처럼 토양에 탄소를 저장하는 기술이 있다.[83] 많은 장기 기후 시나리오 모델은 심각한 기후 변화를 막기 위해 대규모 인공적인 탄소 흡수가 필요하다고 예측한다.[84]

대기 중 메탄 제거를 위한 음의 배출 접근 방식인 대기 메탄 제거도 연구되고 있다.[85]

5. 5. 온실기체를 줄이는 생활 실천


  • 미지근한 물이나 찬물로 옷을 세탁한다.
  • 실내 온도를 적정 온도로 유지한다.
  • 가정에서 소형 형광 전구를 사용한다.
  • 가까운 거리는 걷거나 자전거를 이용하며, 대중교통 수단을 최대한 활용한다.
  • 연비가 좋은 자동차를 선택한다.
  • 에너지 효율이 높은 가전제품을 쓴다.
  • 자원을 재활용한다.
  • 일회용컵 대신 개인 컵을 사용한다.[112]

6. 지구 온난화 지수(GWP)



각 온실 가스가 지구 온난화에 기여하는 정도는 해당 가스의 특성, 농도, 그리고 간접적인 영향에 따라 달라진다. 예를 들어, 메탄은 20년 동안 같은 양의 이산화탄소보다 약 84배 강한 복사 효과를 가진다.[47] 1980년대 이후, 온실 가스 강제력 기여도(1750년 기준)는 복사 전달 모델에서 도출된 IPCC 권장 표현식을 사용하여 높은 정확도로 추정된다.[48]

온실 가스의 농도는 일반적으로 부피 백만 분율(ppm) 또는 부피 십억 분율(ppb)로 측정된다. 이산화탄소(CO2) 농도가 420ppm이라는 것은 100만 개의 공기 분자 중 420개가 CO2 분자라는 것을 의미한다. 산업혁명 시작부터 1958년까지 약 200년에 걸쳐 CO2 농도는 처음 30ppm 증가했지만, 1958년부터 2014년까지 56년 만에 90ppm이 추가로 증가했다.[6][49][50] 1960년대의 연평균 증가율은 2000년부터 2007년까지의 증가율의 37%에 불과했다.[51]

다양한 대기 화학 관측 데이터베이스에서 많은 관측 자료를 온라인으로 이용할 수 있다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)가 확인한 대기권 농도와 직접 복사 강제력과 함께 가장 영향력 있는 장기간 지속되는 잘 섞인 온실 가스를 아래 표에 나타내었다.[52] 이러한 미량 가스의 농도는 전 세계에서 수집된 샘플을 통해 대기 과학자들이 정기적으로 측정한다.[53][54][55] 수증기는 다른 온실 가스의 변화뿐만 아니라 다양한 냉매에 의해 간접적으로만 변하는 오존 농도의 변화에 의해 간접적으로 발생하는 기후 변화 피드백으로 계산되기 때문에 제외된다. 일부 단기간 지속되는 가스(예: 일산화탄소, NOx)와 에어로졸(예: 광물성 먼지 또는 블랙 카본)도 역할이 제한적이고 변동이 심하며, 표에 있는 것보다 소량으로 대량 생산된 사소한 냉매 및 기타 할로겐화 가스와 함께 제외된다.[52]

수명, 100년 지구 온난화 지수, 대류권의 농도 및 복사 강제력을 포함한 온실 가스의 IPCC 목록. 약어 TAR, AR4, AR5 및 AR6는 수년에 걸친 여러 IPCC 보고서를 나타낸다. 기준은 산업화 이전(1750년)이다.
종수명100년몰 분율 [ppt – 별도 표시된 경우 제외]a + 복사 강제력 [W m−2]2022년까지의 농도 변화[57][58]
기준TAR[59]AR4[60]AR5[52]AR6[56]
CO2 [ppm]1278365 (1.46)379 (1.66)391 (1.82)410 (2.16)
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CH4 [ppb]12.4287001,745 (0.48)1,774 (0.48)1,801 (0.48)1866 (0.54)
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N2O [ppb]121265270314 (0.15)319 (0.16)324 (0.17)332 (0.21)
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CFC-11454,6600268 (0.07)251 (0.063)238 (0.062)226 (0.066)
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CFC-1210010,2000533 (0.17)538 (0.17)528 (0.17)503 (0.18)
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CFC-1364013,90004 (0.001)–2.7 (0.0007)3.28 (0.0009)[https://agage2.eas.gatech.edu/data_archive/data_figures/monthly/pdf/CFC-13_mm.pdf cfc13]
CFC-113856,490084 (0.03)79 (0.024)74 (0.022)70 (0.021)
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CFC-1141907,710015 (0.005)––16 (0.005)[https://agage2.eas.gatech.edu/data_archive/data_figures/monthly/pdf/CFC-114_mm.pdf cfc114]
CFC-1151,0205,86007 (0.001)–8.37 (0.0017)8.67 (0.0021)[https://agage2.eas.gatech.edu/data_archive/data_figures/monthly/pdf/CFC-115_mm.pdf cfc115]
HCFC-2211.95,2800132 (0.03)169 (0.033)213 (0.0447)247 (0.0528)
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HCFC-141b9.22,550010 (0.001)18 (0.0025)21.4 (0.0034)24.4 (0.0039)
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HCFC-142b17.25,020011 (0.002)15 (0.0031)21.2 (0.0040)22.3 (0.0043)
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CH3CCl35160069 (0.004)19 (0.0011)6.32 (0.0004)1.6 (0.0001)
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CCl4261,7300102 (0.01)93 (0.012)85.8 (0.0146)78 (0.0129)
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HFC-2322212,400014 (0.002)18 (0.0033)24 (0.0043)32.4 (0.0062)
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HFC-325.26770––4.92 (0.0005)20 (0.0022)
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HFC-12528.23,1700–3.7 (0.0009)9.58 (0.0022)29.4 (0.0069)
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HFC-134a13.41,30007.5 (0.001)35 (0.0055)62.7 (0.0100)107.6 (0.018)
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HFC-143a47.14,8000––12.0 (0.0019)24 (0.0040)
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HFC-152a1.513800.5 (0.0000)3.9 (0.0004)6.4 (0.0006)7.1 (0.0007)
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CF4 (PFC-14)50,0006,6304080 (0.003)74 (0.0034)79 (0.0040)85.5 (0.0051)
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C2F6 (PFC-116)10,00011,10003 (0.001)2.9 (0.0008)4.16 (0.0010)4.85 (0.0013)
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SF63,20023,50004.2 (0.002)5.6 (0.0029)7.28 (0.0041)9.95 (0.0056)
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SO2F2364,0900––1.71 (0.0003)2.5 (0.0005)
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NF350016,1000––0.9 (0.0002)2.05 (0.0004)
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a 몰 분율: μmol/mol = ppm = 백만분율(106); nmol/mol = ppb = 십억분율(109); pmol/mol = ppt = 조분율(1012).

IPCC는 CO2에 대해서는 "단일 대기 수명을 제시할 수 없다"고 명시한다.[52] 이는 주로 지질학적 추출과 화석 탄소 연소에 의한 지구 탄소 순환의 교란이 급속히 증가하고 누적되는 규모 때문이다.[66] 2014년 현재, 기존 대기 농도에 더해 이론적으로 10~100GtC 펄스로 배출된 화석 CO2는 AR5 평가에서 언급된 결합 모델의 예측을 기반으로 약 1세기 이내에 육상 식생과 해양 흡수원에 의해 50% 제거될 것으로 예상되었다.[61] 상당한 부분(20~35%)은 수세기에서 수천 년 동안 대기 중에 남아 있을 것으로 예상되었으며, 분율 지속성은 펄스 크기가 커짐에 따라 증가한다.[62][63]

값은 1750년을 기준으로 한다. AR6는 대기 및 지표면의 빠른 조정 효과를 포함하는 ''유효 복사 강제력''을 보고한다.[64]

교토 의정서에서 배출량 감축 대상으로 지정되었으며, 환경성에서 연간 배출량 등을 파악하고 있는 물질은 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 하이드로플루오로카본류(HFCs), 퍼플루오로카본류(PFCs), 육불화황(SF6)의 6종류가 있다.

IPCC 제4차 평가보고서에서는 인위적으로 배출되는 온실 효과 가스 중에서 이산화탄소의 영향량이 가장 크다고 추정하고 있다(지구온난화의 원인 참조). 이산화탄소는 석탄과 석유 소비, 시멘트 생산 등에 의해 대량으로 대기 중에 방출되고 있다고 알려져 있다.[98] 이에 대한 회의론도 일부 존재하지만, 대부분은 과학적 근거에 의해 반박되고 있다. 또한 기후변화가 세계 각지에서 현실화되고 있는 점 등을 고려하여 온난화의 주요 원인으로 상관성이 높다고 평가되고 있으며, 더욱 악화될 가능성이 우려되고 있다. 2015년, 환경성 등은 온실 효과 가스 관측 기술 위성 「이부키」의 관측 데이터를 바탕으로, 2016년 중에 추정 경년 평균 농도가 온난화의 위험 수준인 400ppm을 초과할 것이라고 보고했다.[99]

수증기도 온실 효과를 가지고 있으며, 온실 효과에 대한 기여도도 가장 높다.[100] 증발과 강우를 통해 열을 우주 공간으로 수송하는 역할도 동시에 가지고 있다. 인위적인 수증기 발생량만으로는 상당한 기후 변화가 발생하지 않지만, 전체적으로는 위와 같은 물질이 기후 변화의 계기가 되고 수증기는 그 온난화 효과를 증폭시킨다고 여겨진다(지구온난화의 원인#영향요인과_시스템 참조). 이 수증기의 작용 중 일부만을 보고 온난화에 대한 회의론을 주장하는 사람들도 일부 존재한다(지구온난화에 대한 회의론#수증기 참조).

'''지구 온난화 지수'''(地球溫暖化係數, global warming potential|글로벌 워밍 포텐셜영어[101], '''GWP''')는 이산화탄소를 기준으로, 각종 기체가 대기 중에 방출되었을 때 농도당 온실 효과의 100년간 강도를 비교하여 나타낸 것이다.[102] 2016년 10월 15일, 키갈리에서 채택된 오존층을 파괴하는 물질에 관한 몬트리올 의정서 개정(몬트리올 의정서 2016년 개정)에서 "백년 지구 온난화 지수"로 재정의되었다.[103]

지구온난화대책의 추진에 관한 법률 시행령에 의한 지구온난화지수[102]
기체명지구온난화지수참고) 시행령 개정[104] 전의 값
이산화탄소11
메탄2521
일산화이질소(아산화질소)298310
트리플루오로메탄(HFC-23)14,80011,700
디플루오로메탄(HFC-32)675650
플루오로메탄(HFC-41)92150
1,1,1,2,2-펜타플루오로에탄(HFC-125)3,5002,800
1,1,2,2-테트라플루오로에탄(HFC-134)1,1001,000
1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a)1,4301,300
1,1,2-트리플루오로에탄(HFC-143)353300
1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a)4,4703,800
1,2-디플루오로에탄(HFC-152)53신규
1,1-디플루오로에탄(HFC-152a)124140
플루오로에탄(HFC-161)12신규
1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판(HFC-227ea)3,2202,900
1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판(HFC-236fa)9,8106,300
1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판(HFC-236ea)1,370신규
1,1,1,2,2,3-헥사플루오로프로판(HFC-236cb)1,340신규
1,1,2,2,3-펜타플루오로프로판(HFC-245ca)693560
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(HFC-245fa)1,030신규
1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(HFC-365mfc)794신규
1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄(HFC-43-10mee)1,6401,300
퍼플루오로메탄(PFC-14)7,3906,500
퍼플루오로에탄(PFC-116)12,2009,200
퍼플루오로프로판(PFC-218)8,8307,000
퍼플루오로사이클로프로판17,340신규
퍼플루오로부탄(PFC-3-1-10)8,8607,000
퍼플루오로사이클로부탄(PFC-318)10,3008,700
퍼플루오로펜탄(PFC-4-1-12)9,1607,500
퍼플루오로헥산(PFC-5-1-14)9,3007,400
퍼플루오로데칼린(PFC-9-1-18)7,500신규
육불화황22,80023,900
삼불화질소17,200신규



위 표 외의 물질의 GWP(100)로서, 영국의 정부가 수소의 GWP를 추산하여 GWP를 11±5로 하였다.[105] 수소 자체는 온실 효과 기체가 아니지만, 메탄이나 오존 등과 반응하면 반응열을 발생시켜, 그것에 의해 GWP를 상승시킨다.[106][107]

7. 온실가스 배출 현황



대부분의 이산화탄소(CO₂) 배출량은 식물 성장, 토양 흡수 및 해양 흡수를 포함한 탄소 흡수원에 의해 흡수되었습니다(2020년 전 지구 탄소 예산).


세계 주요국의 온실가스 배출량은 2010년 기준 이산화탄소 환산량 약 434억 톤(LUCF 제외)이었으나, 2019년에는 481억 톤(LUCF 제외)에 달했다. 2010년 각국의 배출량은 중국(26.4%)이 가장 많았고, 그 뒤를 미국(12.5%), 인도(7.1%), 러시아(5.1%), 일본(2.4%), 브라질(2.2%), 인도네시아(2.1%), 이란(1.9%), 독일(1.6%), 캐나다(1.5%) 순으로 나타났다.[108]

온실가스 배출량 상위 10개국 (MtCO2e) (LUCF 제외)[109]
국가＼연도19901995200020052010201520192020비율
세계 합계3061431890341653893843387460854811747513100%
중국32404309456972671021911818127051294327.2%
미국5834614767876753642760826001550511.6%
인도122014411697194025343065339532016.7%
러시아301522862176227922852287247723314.9%
일본118212771277128812351270116710952.3%
브라질5906767688919911095105710652.2%
인도네시아47658766670676985010029762.1%
이란3254265276697828448948451.8%
독일112810339589238808447506931.5%
캐나다5405806456916707047376781.4%



인간에 의한 이산화탄소 배출량의 대부분은 화석연료 연소에서 비롯된다. 시멘트 제조, 비료 생산 및 토지 이용 변화(예: 산림 벌채)도 추가적인 요인이다.[10][9][81] 메탄 배출은 농업, 화석연료 생산, 폐기물 등에서 발생한다.[11]

교토 의정서에서는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 하이드로플루오로카본류(HFCs), 퍼플루오로카본류(PFCs), 육불화황(SF6)의 6종을 배출량 감축 대상으로 지정하고 있으며, 환경성에서 연간 배출량 등을 파악하고 있다.

IPCC 제4차 평가보고서는 인위적으로 배출되는 온실효과가스 중 이산화탄소의 영향이 가장 크다고 추정한다(지구온난화의 원인 참조). 이산화탄소는 석탄과 석유 소비, 시멘트 생산 등으로 대기 중에 대량 방출되는 것으로 알려져 있다.[98]

일본의 온실가스 배출량은 2007년에 최고치(이산화탄소 환산 13억 7400만 톤)를 기록했다.[110] 이후 리먼 사태의 영향으로 2008년과 2009년 2년 연속 전년보다 감소했다. 2011년 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고 이후, 전력 구성이 원자력에서 화력으로 바뀌면서[111] 2011년과 2012년 2년 연속 전년보다 증가했다.

참조

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[2] 논문 Chapter 1: Historical Overview of Climate Change https://www.ipcc.ch/[...] Cambridge University Press 2007
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[6] 뉴스 Carbon dioxide now more than 50% higher than pre-industrial levels https://www.noaa.gov[...] National Oceanic and Atmospheric Administration 2022-06-03
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[13] 웹사이트 Understanding methane emissions https://www.iea.org/[...] International Energy Agency
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[15] 웹사이트 Climate Change: Atmospheric Carbon Dioxide https://www.climate.[...] 2013-06-24
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[17] 논문 Annex VII: Glossary https://www.ipcc.ch/[...] Cambridge University Press 2021
[18] 논문 Absorption coefficient of carbon dioxide across atmospheric troposphere layer 2018-10-06
[19] 논문 The natural greenhouse effect of atmospheric oxygen (O2) and nitrogen (N2) 2012-05-24
[20] 웹사이트 Which Gases Are Greenhouse Gases? https://www.acs.org/[...] American Chemical Society
[21] 논문 The natural greenhouse effect of atmospheric oxygen (O2) and nitrogen (N2) 2012-05-24
[22] 서적 Global Warming: Understanding the Forecast, Chapter 4: Greenhouse Gases http://forecast.uchi[...] Wiley 2011
[23] 웹사이트 Climate Change Indicators in the United States – Greenhouse Gases https://www.epa.gov/[...] U.S. Environmental Protection Agency (EPA) 2016-08-27
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