영향을 주는 에어로졸! 지구 기후에

제13기 국민참여기자단 김가영

 

지구 기후에 영향을 주는 것 하면 뭐가 생각나요? 제일먼저생각나는것은아마이산화탄소를비롯하는온실가스인데,놀랍게도먼지처럼아주작은입자들도기후에영향을준다라는거예요. 그 중 하나가 에어로졸입니다. 이 작은 입자가 어떻게 기후에 영향을 미치는지 알아 보려고 합니다.

 

에어로졸의 정의와 특징 에어로졸(aerosol)은 공기 중에 떠오르는 고체 또는 액체 입자로 보통 0.001~100㎛ 정도의 크기입니다. 말 자체는 익숙하지 않지만 에어로졸은 우리 주위에도 자주 존재합니다. 먼지, 재, 꽃가루, 바닷물의 소금 입자, 연기, 그을음 등이 있습니다. 에어로졸은 인간의 건강과 직접 관련된 중요한 지구 대기 감시 요소이지만, 기상청은 세계기상기구(WMO) 지구 대기 감시 프로그램(GAW)의 권고에 따라 안면도, 고산, 울릉도에서 PM10 질량 농도, 이온 성분, 에어로졸 광산란 계수 등 에어로졸 분야 11종을 관측하고 있습니다.

출처=픽사베이 에어졸은 황사, 화산재, 해수염과 같은 자연 요인에 의해 생성될 수 있으며 인간 활동에 의한 인위적 요인에 의해 만들어지기도 합니다. 억새, 황화물, 유기화합물 등 인위적인 오염물질은 도시 및 산업시설로의 배출, 소각, 자동차 등에서 발생합니다. 질량을 기준으로 할 때 약 90%의 에어로졸은 자연스럽고 나머지 10%는 인위적으로 만들어진다고 하는데, 인간의 활동으로 인해서 생기는 에어로졸의 양은 계속 증가하고 있다고 합니다. 배출된 에어로졸은 화학반응, 응결, 증발, 응집 등의 과정을 거쳐 크기와 화학조성이 변화합니다. 에어로졸은 운동 역학과 광학 특성이 달라 배출 후 대기 중 체류 시간은 수일에서 수주 정도 온실 효과 가스에 비해 매우 짧은 타입입니다. 그렇기 때문에 에어로졸은 지역적으로 시간적으로 분포가 매우 다양합니다.

 

기후 기후에 영향을 주는 에어로졸은 인체뿐 아니라 기후에도 직간접적으로 영향을 줍니다. 첫째, 에어로졸은 태양광을 반사해 우주로 돌려보내거나 태양광을 흡수해 대기를 따뜻하게 하는 방법으로 기후에 직접적인 영향을 미칩니다. 대부분의 에어로졸은 햇빛을 반사하지만 일부는 햇빛을 흡수하는데, 이는 주로 입자의 구성과 색상에 따라 결정됩니다. 대체로 밝은 색상의 입자나 반투명의 입자는 빛을 반사하고, 어두운 입자는 빛을 흡수합니다.

우선 황산염과 질산으로 이루어진 에어로졸은 거의 모든 방사선을 반사하고, 소금 입자는 모든 햇빛을 반사하여 대기를 냉각시킵니다. 예를 들어 1991년 필리핀의 피나투보 화산의 분화로 황산에어로졸 생성에 영향을 주는 아황산가스와 작은 암석입자가 분출되었고, 이후 2년간 지구 기온이 약 0.5℃ 떨어진 적도 있습니다. 반면 블랙 카본은 연소 과정이나 화재로 생기는 그을음을 말하며, 햇빛을 흡수하는 대표적인 에어로졸입니다. 블랙 카본은 표면에 그늘을 만들어 식히기도 하지만 대기 중에 존재하는 동안 태양 복사 에너지를 흡수해 대기를 따뜻하게 합니다. 블랙 카본이 눈이나 얼음 위에 침전될 경우 지표면 반사율(알베도)을 감소시켜 흡수되는 빛의 양을 증가시킵니다. 특히 북극에서는 산불이나 산업 오염으로 발생한 에어로졸이 얼음을 더 빨리 녹을 수 있습니다.

출처 = 픽사베이 이외에도, 갈색탄소라고도 불리는 유기탄소는, 바닥의 밝기에 의해서 대기에 온난화의 영향을 미칩니다.즉, 대기 중의 탄소를 기반으로 한 에어로졸이 증가할수록 대기가 더 따뜻해진다고 할 수 있습니다. 한편 에어로졸의 직접적인 영향을 전체적으로 보면 블랙카본과 같이 햇빛을 흡수해 대기를 따뜻하게 하는 효과보다 황산염 에어로졸과 같이 햇빛을 반사해 대기를 냉각시키는 효과가 더 크다고 합니다.

두 번째는 에어로졸 구름 상호 작용에 의해 구름의 알베도(반사율)나 구름 수명에 변화가 생기는 것, 에어로졸 간접 효과입니다. 에어로졸은 대기에서 구름이나 강수 형성에 중요한 응결핵이나 빙정핵의 역할을 함으로써 구름의 형성과 물리의 특성을 바꿉니다. 구름이 만들어질 때 공기 중의 수증기가 응결하기 쉽도록 미세한 입자, 에어로졸이 사용되는데 이것을 응결핵이라고 합니다. 입자상이 많은 대기에서는 수증기가 응결하기 쉬워져, 구름의 형성이 촉진됩니다. 에어로졸의 종류에 따라 구름도 달라져요. 햇빛을 반사하는 에어로졸은 밝고 수명이 긴 구름을 만드는 경향이 있고, 햇빛을 흡수하는 에어로졸은 그 반대의 효과가 된다고 합니다.

맑은 하늘에 흰구름 출처=김가영 기자에어로졸은 온실가스의 기후영향에 비해 과학적 이해도가 매우 낮고 시간적, 공간적 다양성이 커 기후변화에 얼마나 기여할지는 여전히 불확실합니다. 에어로졸이 강수에 미치는 영향이나 얼마나 크게 구름의 성질을 변화시키는지에 대한 이해도는 아직 제한되어 있습니다. 또한 블랙카본의 태양 복사 흡수로 인한 온난화 효과가 지금까지 알려진 것보다 훨씬 클 수 있다는 연구 결과도 나와 있습니다.

지금까지 에어로졸과 에어로졸이 기후에 미치는 영향을 살펴 본 적이 있습니다.이렇게 작은 입자가 기후에 영향을 준다니 놀랍지 않나요? 저는 에어로졸에 대해 조사하면서 종류에 따라 대기를 따뜻하게 하거나 반대로 차갑게 하는 게 신기했는데 북극빙하의 블랙카본에 녹아내리는 속도가 더 빨라졌다는 걸 보고 충격을 받기도 했습니다. 에어로졸은 분명 기후에 영향을 주고 있지만 아직 에어로졸에 관해서는 많은 의문점이 남아 있습니다. 앞으로 더 많은 연구를 통해 그 의문점을 해결하시길 바랍니다!

내용 출처 기상청 기상자료개 방포털 홈페이지 안준배, 『대기과학』, 시그마프레스, 2016 국립기상과학원, 『2019 지구대기감시보고서』, 2020 국립기상과학원, 『2018 지구대기감시보고서』, 2019 NASA Earth Observatory, Aerosols : Tiny Particles, Big Iarth Oarth Obarth Obarth Obs) 대기감시보고서, 2019년 5%, 『대기감시장치 2019년 5년 Aactional Secural Security Obisaisaisaisachancle