우리나라 ‘저탄소녹색성장기본법’에서는 온실가스란 “이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6) 및 그 밖에 대통령령으로 정하는 것으로 적외선 복사열을 흡수하거나 재방출하여 온실효과를 유발하는 대기 중의 가스 상태의 물질이라고 규정하고 있다(기본법 제2조 9항), 이는 IPCC(정부간 기후변화 협의체)는 과학적인 연구결과를 바탕으로 가뭄, 홍수, 폭설, 혹한, 태풍 등과 같은 기상재해의 원인이 되는 물질이 밝혀진 것이다.

우리나라의 2018년 온실가스 총배출량은 727.6백만톤CO2eq.이며, 1990년도 292.2백만톤CO2eq.에 비해 149.0% 증가하였다. 2018년도의 총배출량의 86.9%는 에너지분야, 7.8%는 산업공정분야, 2.9%는 농업분야, 나머지 2.4%는 폐기물이 차지하고 있다.

영국 비영리기구 '탄소공개프로젝트'(CDP)는 환경단체는 “산업혁명 이후 160년 동안 배출량의 절반 이상 화석연료를 100개 기업이 생산했고 이들이 세계 온실가스 배출량의 71%를 차지하고 있다”는 보고서를 내놓았다.

1854년 산업혁명 이후 2015년까지 160년 동안 산업 활동으로 배출된 이산화탄소와 메탄가스 등 온실가스는 923기가톤 이산화탄소 상당량(GtCO2e)이다 (1기가는 10억). 이 가운데 총 100개 기업이 총배출량의 52%에 해당하는 화석연료를 생산·공급했고 과거 100대 기업이었으나 지금은 사라진 기업을 포함하면 그 비율은 62%로 높아진다.

만약 1988∼2017년처럼 향후 28년 동안에도 종전 같은 비율로 화석연료가 생산·소비되면 세계 평균 기온은 금세기 말에 4℃나 올라가게 돼 대부문 주요 생물종의 멸종과 식량난, 기상재해 등 재앙적 결과를 일으킬 수 있다고 밝혔다.

또한 국제환경단체 '탄소추적'(Carbon Tracker)이 2015년 발표한 연구보고서는 "화석연료 기업들은 10년만 지나면 국제적 기후변화 대응과 재생에너지 기술 발달에 따라 쓸모없어질 수도 있는 석탄, 석유, 가스 프로젝트를 추진함으로써 2조 달러(약 2천302조원) 이상 낭비할 위험성이 있다"고 지적하였다. 미국 환경단체 시에라클럽도 화석연료 산업은 도덕적으로뿐만 아니라 경제적으로도 위험하며 청정에너지로 향하는 추세가 가속화 될수록 아런 사업에 투자하는 사람들의 위험이 점점 더 커질 것"이라고 경고했다.

결국 세계경제는 화석연료에서 벗어나 청정에너지로 전환을 경쟁적으로 추진하고 있어 새로운 패러다임이 형성되고 있다고 할 것이다.

2007년에 발표된 IPCC 제4차 보고서에서 “수증기는 강력한 온실가스이지만 대기 중 수증기 농도가 지표온도의 변화에 따라 변화하므로 수증기는 복사강제력이 아니라 피드백 효과로 간주해야 한다.”라고 설명하고 있다. 즉 지구 기후모형을 이용하여 실험한 결과 대기 중의 수증기는 독자적으로 온실효과를 나타낼 수 없으며 온실가스와 함께 있을 경우에만 촉매역할을 담당하여 온실효과에 엄청난 영향을 미치게 된다.

우리들이 물에 열을 가하면 기체인 수증기가 되어 날아간다. 또한 수증기는 차가운 온도에서 다시 액체가 되기도 하고 고체인 얼음이 되기도 한다. 결국 수증기는 습도와 온도에 따라서 안개, 이슬, 서리, 눈 등 여러 가지 형태로 변화하게 된다. 이와 같이 수증기는 온도와 습도의 변화에 따라서 여러 가지 형태로 변환되면서 기후변화에 크게 기여하고 있다.

기온이 상승하면 공기 중에 수증기량이 많아져서 호우가 발생한다. 즉 기온이 1℃ 올라가면 공기 중의 수증기 함유능력은 7% 상승하며 기온이 10℃ 올라가면 수증기 함유능력은 100% 상승하게 된다. 따라서 무더운 여름에 집중호우가 발생하고 겨울에는 호우가 내리지 않는 것은 바로 기온이 수증기의 작용에 영향을 미치기 때문이다.

한편 수증기는 적외선을 잘 흡수하고 대기 중에 대단히 많은 양이 존재한다. 그 자체로 약 36~66%, 구름에 의한 영향을 더해 65~85% 가까이 온실효과에 영향을 미친다.

수증기의 농도는 지역에 따라 일정하지 않으며 인간에 의한 수증기 농도 변화는 거의 영향을 미치지 않는다. 결국 기후변화는 온실가스로 인하여 이뤄지고 수증기는 이에 민감하게 작용하여 상승작용을 하고 있다고 할 것이다.

지구상의 대기는 질소와 산소가 대부분을 차지하고 있다. 그러나 이들은 안정적인 이원자 분자로 구성되어 있어 태양 복사파장과 만나게 되었을 때 복사에 아무런 영향을 미치지 않는다.

수증기와 구름이 온실효과의 75%를 기여하고 있고 이산화탄소의 온실효과가 20% 그리고 소량의 가스와 에어로졸이 나머지 5%를 차지하는 것으로 알려져 있다.

온난화에 따른 이상 기상현황은 가뭄, 홍수, 고온, 한파 등 극한 자연재해로 나타난다. 더욱이 지구온난화로 빙하와 고도가 높은 산의 만년설들이 녹으면서 해수면이 상승하고 있다. 이로 인하여 연안지역의 경우 해일에 의한 피해가 크게 늘어나고 있다. 즉 해수면이 상승하고 지구의 기온이 높아지면서 수증기 증발이 더욱 활발해지고 구름이 많이 생성되고 있다.

구름이 많이 생성되면 또한 알베도가 증가하게 되고 기온상승은 더욱 가속도가 붙게 된다. 이와 같이 남극과 북극의 얼음덩어리가 녹으면 해수면이 상승하고 기온상승과 복합적으로 작용하여 더 많은 강우량이 특정한 지역이나 특정한 시간에 집중적으로 내리는 폭우가 더욱 심하게 나타난다. 또한 해수면이 상승하면서 집중호우, 집중가뭄, 슈퍼 태풍, 쓰나미, 지진 등 이상기후현상이 더 많이 발생하게 된다.

알베도(albedo)란 입사 광량에 대한 반사되는 정도를 나타내는 지표로써 반사율이라고 부른다. 일반적인 물보다 눈이나 얼음이 반사율이 훨씬 높기 때문에 지구온난화로 얼음이 녹으면 그만큼 알베도가 낮아져 온실효과는 더욱 심하게 나타나게 된다. 따라서 기온이 상승하여 얼음이 녹으면 결과적으로 온실효과는 더욱 가속화되기 마련이다.

이와 같이 수증기의 온실효과는 이산화탄소의 3배나 된다고 하니 기온이 상승하면 할수록 지구온난화는 더욱 심화될 수밖에 없다. 따라서 기후변화가 우리들이 상상하는 것보다 더욱 급진적으로 이뤄질 수 있다는 명심해야 할 것이다. 그리고 지금 당장 온실가스 감축목표를 달성해야 지구를 되살릴 수 있다는 사실을 이해해야 할 것이다.

온실가스는 화석 연료를 사용할 때 배출되는 이산화탄소와 농업 활동 및 폐기물 처리로 발생하는 메탄과 아산화질소가 주를 이루고 있다. 최근 들어서는 반도체와 같은 첨단산업의 발달에 따라 생산공정에서 발생하는 불소계 기체(수소불화탄소 HFCs, 과불화탄소 PFCs, 육불화황 SF6)도 늘어나고 있다. 그런데 불소계 기체들은 적은 분량으로 온실효과가 크게 나타나 지구온난화지수를 개발하여 이산화탄소가 1일 때 온실효과를 나타내도록 하고 있다.

지구온난화 지수는 메탄은 21, 아산화질소 310, 프레온가스는1,300~23,900에 해당된다.

IPCC 제3차 보고서에서는 ‘지구 온난화에 기여하는 온실가스 기여도가 이산화탄소 60%, 메탄가스 20%, 이산화질소 6%, 프레온가스 14%, 기타 0.5% 순으로 나타난다’고 밝혔다.

지구온난화란 화석연료의 연소에서 발생하는 이산화탄소, 축산폐수 등에서 발생하는 메탄, 질소 비료에서 발생하는 아산화질소 등이 대기에 잔류하면서 온실효과를 나타내 기온이 상승하는 현상을 말한다.

지구상에서 온실효과가 큰 이산화탄소는 그 발생 원인을 대체로 두 가지로 구분한다. 하나는 화산이나 지각활동 등 자연적인 요인이고 다른 하나는 인구증가와 산업화 등 인위적 활동이다.

인위적인 활동에 의해서 발생하는 화석연료(석탄, 석유, 가스 등)의 연소에서 발생하는 경우가 가장 크며, 그 다음은 삼림파괴로 인한 이산화탄소 흡수원이 줄어들어 발생하는 것이다. 이들을 합한 양은 나머지 토지이용 등에서 발생하는 이산화탄소 배출량의 4배에 이른다. 결국 화석연료 사용과 삼림파괴가 이산화탄소 배출 기여도의 80% 이상이 된다고 할 수 있다.

이산화탄소는 석유, 석탄, 천연가스 등 화석연료를 연소할 때 발생하고 자동차가 가솔린을 연소할 때나 사람들이 쓰레기를 소각할 때도 발생한다. 일단 방출되면 200년 이상 대기 중에 머물게 되어 쉽사리 해소되지 않는다.

이산화탄소가 온실효과에 미치는 영향은 메탄가스의 21분의 1에 해당되지만 다른 온실가스에 비하여 대기의 성분 중에 차지하는 절대비중이 높기 때문에 지구온난화의 주된 원인이라고 할 수 있다.

메탄가스는 유기물이 미생물에 의해 분해되는 과정에서 만들어진다. 비료나 논, 쓰레기 더미 심지어 초식동물이나 곤충의 소화과정에서도 상당한 양의 메탄가스가 배출되고 있다. 화석연료를 태우는 과정에서도 메탄가스가 발생하기도 하고 특히 산소가 없는 환경에서 박테리아가 유기물을 분해할 때 메탄가스가 생성된다.

또한 메탄가스의 주요한 자연발생원은 습지가 있고 추가적인 자연적 발생원은 흰개미와 바다, 식물 그리고 메탄 수화물 등이 있다. 일단 배출된 메탄가스는 분해되지 않고 대기 중에 10년 정도 머문다.

산업혁명 이후 석탄으로부터 에너지 생산, 천연가스, 매립지에서의 폐기물 배출, 소와 양과 같은 반추 동물 사육 증가, 벼농사와 바이오매스의 연료와 같은 인간 활동이 늘어남에 따라 메탄가스 배출이 증가해 왔다.

일명 웃음 가스로 알려진 이산화질소는 토양이나 화학비료 그리고 화석연료의 연소 등에서 배출된다. 이산화탄소에 비해 150배 정도 열 흡수효과가 있으며 대기 중에 180년 동안 머문다.

또한 프레온 가스는 주로 냉장고, 에어컨 등의 냉매제, 절연체 및 반도체의 세척제, 그리고 각종 스프레이 제품에 사용된다. 일단 대기 중에 방출되면 400년 이상 분해되지 않고 머문다. 열 흡수효과는 이산화탄소의 1만 6천배에 이른다. 실제 대기 중에 양은 적지만 인위적인 온실효과에 대한 기여도는 20%에 이른다.

이런 프레온 가스는 자연계에서는 존재하지 않은 합성가스로 염소나 브롬을 포함하지 않아 오존층을 파괴하지 않는다. 때문에 특정 프레온(CFCs)의 대체로써 냉매, 발포제, 에어졸, 세정 등의 분야에서 폭넓게 사용되고 있어 배출증가가 예상된다. 그러나 이산화탄소의 수천 배에 달하는 온실효과를 나타내기 때문에 이를 처리하는 기술개발이 시급하다.

과불화탄소(PFC)는 화학적으로 대단히 안정된 물질이기 때문에 분해가 어렵고 육불화황(SF6)은 유황분을 포함하기 때문에 프레온(CFC)이상으로 어려워 파괴기술이 확립되지 않은 상태이다. 이와 같은 온실가스의 분해방법을 찾아낸다면 온실가스 감축에 크게 기여하게 될 것이다.

1) 이산화탄소(CO2)

지구 온난화 지수는 낮지만 전체 온실가스 배출량 중 약 80% 이상을 차지 하고 있기 때문에 6대 온실가스 중 가장 중요한 온실가스로 분류되고 있다. 우리가 숨을 내쉴 때마다 나오는 이산화탄소(CO2)는 나무와 석유, 석탄과 같은 화석연료가 탈 때, 탄소가 공기 중의 산소와 결합 하여 생긴다. 자연계에서 이산화탄소는 식물이 광합성작용을 할 때 사용되고, 바다에서 흡수되고 남은 양은 대기 중에 계속 쌓이게 된다.

2) 메탄(CH4)

천연가스(LNG)의 주성분이며, 음식물 쓰레기가 부패할 때와 소나 닭과 같은 가축의 배설물에서도 발생한다. 메탄의 발생량은 이산화탄소에 비해서 아주 작은 양이지만 메탄의 온실효과 지수는 이산화탄소의 21이어서 지구 전체 온실효과의 15～20%이상 차지 한다.

3) 이산화질소(N2O)

주로 석탄을 채광할 때나 연료가 고온으로 타면서 발생 하고, 대기중에서 온실효과를 일으키는 작용을 한다고 밝혀졌다.

4) 수소불화탄소(HFCs)

불연성 무독성 가스로 취급이 용이하며, 화학적으로 안정하여 냉장고 및 에어콘의 냉매로 사용 된다.

5) 과불화탄소(PFCs)

탄소와 불소의 화합물로 전자제품, 도금산업 등에서 세정용으로 사용 되며, 우리나라의 경우 전량 반도체 제조공정(플라즈마 에칭 및 chamber cleaning)에 사용되고 있다.

6) 육불화황(SF6)

제품이나 변압기 등의 절연체 로 사용되는 곳에 있다.

우리나라는 오는 2030년까지 온실가스를 40%까지 대폭 줄이기로 했고. 2050년까지는 석탄발전을 모두 중단하고 온실가스 순배출량을 100% 줄이는 '넷 제로'를 달성하겠다는 탄소중립안을 발표하였다.

윤순진 탄소중립 위원회 위원장은 “2030년까지 온실가스 40% 감축을 위해서 전기 생산 분야를 가장 많이 줄인다는 방침이다. 즉 석탄발전을 줄이고 신재생에너지를 확대해 배출량을 44.4% 감축하고, 산업 부문은 14.5%, 건물과 수송 부문은 각각 32.8%와 37.8%가량 줄이기로 했다”고 밝히고 있다. 이는 우리나라가 감당하기 어려운 목표지만 불가피한 목표이면서 반드시 달성해야 될 목표라고 강조하였다.

이에 전국경제인연합회는 "기존 목표인 2018년 대비 온실가스 26.3% 감축에서 13.7% 높아진 것으로 기존 목표보다 50% 이상 상향된 것"이라면서 "2030년까지 8년밖에 남지 않은 가운데 획기적인 온실가스 감축 기술이 적용되기 불가능하다“고 달성하기 힘든 한 목표라고 지적했다.

한편 한국경영자총협회에서는 "무리한 온실가스 감축을 기업에 강제할 경우에는, 생산설비 설치 중단과, 해외 이전 등으로 인한 연계 산업 위축, 일자리 감소 등 국가 경제에 심각한 부작용이 불가피할 것으로 보인다"라고 우려했다.