[만화로 푸는 과학 궁금증] 탄소와 지구 온난화의 관계
요즘 ‘탈탄소’, ‘탄소 중립’에 대한 뉴스를 쉽게 접할 수 있다. 탈탄소와 탄소 중립이란 말에는 탄소 배출량을 줄이자는 뜻이 담겨 있다. 이렇게 탄소 배출과 관련된 뉴스가 넘치지만, 왜 탄소가 문제인지 정확하게 설명하기가 쉽지 않다. 그래서 가짜 정보에 사람들이 현혹되기도 한다. 왜 탄소가 문제인지 차근차근 살펴보자.
탄소는 어떤 물질일까?
탄소는 원자 번호 6번인 비금속 원소로 원자와 전자 6개로 이루어져 있다. 우주에 존재하는 원소 중에서 수소, 헬륨, 산소 다음으로 많다. 탄소는 고온에서 기체 상태이고, 공기 중에서 태우면 산소와 결합하여 이산화탄소가 된다.
탄소 원자 1개는 최대 4개의 원자와 결합할 수 있다. 그래서 다른 탄소 원자들과 결합하여 사슬이나 고리 모양을 만들 수 있고, 수소, 산소, 질소, 할로겐, 인, 금속 등 다양한 원소들과 결합하여 다양한 화합물을 만들어낸다. 이 탄소화합물의 가장 대표적인 물질은 바로 유기물이다. 유기물은 생명체를 구성하는 물질이고 생명체가 생활하는 데 꼭 필요한 물질로 탄수화물, 단백질, 지방, 비타민 등이 있다.
탄소화합물이 생명체의 구성 물질이 된 까닭은 식물의 광합성 때문이다. 식물은 이산화탄소와 물을 흡수하고 빛을 이용한 광합성을 통해 유기물인 탄수화물을 만들어내고, 이렇게 만든 탄수화물을 자신의 몸을 만드는 데 사용한다. 그리고 스스로 영양분을 만들지 못하는 동물은 식물이 만든 유기물을 섭취하여 자신의 몸을 만들고 생명을 유지하는 에너지로 사용한다. 결국, 우리 몸을 만드는 유기물 속의 탄소는 공기 중의 이산화탄소에서 비롯되었다.
식물과 동물의 몸은 식물이 광합성으로 만든 유기물에서 비롯되었다. ⓒ윤상석
탄소의 순환
지구에 있는 물이 순환하듯이 탄소도 순환한다. 지구의 탄소는 다양한 방법으로 순환하면서 그 균형을 유지한다. 먼저 대기를 살펴보면, 대기에 있는 탄소 대부분은 이산화탄소 형태로 존재한다. 이산화탄소는 물에 잘 녹으므로 빗물에 녹거나 바닷물이나 호수, 강물 등에 녹는다. 그러면서 탄소는 지구의 다양한 물속으로 들어간다.
이렇게 물속으로 들어간 탄소는 어떻게 될까? 흐르는 물은 바다로 모이고, 지구의 물 97.2%가 바닷물이므로, 바닷물에 있는 탄소를 살펴보자. 바닷물 표면에서는 탄소의 용해와 방출이 일어나면서 탄소가 순환한다. 하지만 깊은 바닷속의 바닷물은 많은 탄소를 저장한다.
한편, 지구의 맨틀에는 지구가 형성될 시기에 저장된 탄소가 있다. 이 탄소는 화산 폭발이나 열수구를 통해 대기나 바닷속으로 방출된다. 특히 화산 폭발은 일시적으로 대기에 탄소의 양을 급격히 증가시킨다.
탄소 순환은 생물 영역에서도 일어난다. 식물은 광합성을 통해 대기 속 탄소를 흡수하여 유기물로 만든다. 식물이 만든 유기물을 동물이 먹으면서 탄소는 동물 몸을 이룬다. 그리고 먹이 사슬을 통해 탄소는 다른 동물이나 미생물로도 이동한다. 그런데 생물에게 흡수된 탄소는 생물의 호흡을 통해 일부가 이산화탄소 형태로 배출되어 다시 대기로 돌아간다. 그리고 땅속에 묻힌 생물 사체나 배설물은 높은 열과 압력을 받으면 석유나 석탄과 같은 화석 연료로 변하는데, 이 화석 연료 속에 많은 탄소가 저장된다. 또한, 해양생물 껍질에 저장된 탄산칼슘이 침전되어 만들어진 석회석과 같이 탄소가 암석의 형태로 저장되기도 한다. 이렇게 생물을 통해 땅속에 묻힌 탄소는 곧바로 탄소 순환에 참여하지 않고 수백만 년에 이르는 오랜 시간을 한곳에 머무른다.
탄소 순환은 생물 영역에서도 일어나는데, 땅속에 묻힌 화석 연료 속 탄소는 오랜 시간을 순환하지 않고 한곳에 머무른다. ⓒ윤상석
탄소 배출과 지구 온난화
태양에서 지구로 에너지를 복사할 때는 가시광선이나 자외선 등 짧은 파장의 빛이 지구로 들어오지만, 지구는 온도가 낮으므로 이보다 긴 파장의 빛을 우주로 내보낸다. 그런데 이 긴 파장의 빛을 지구 대기에 있는 일부 기체가 흡수하여 에너지가 빠져나가지 못하게 한다. 이것을 온실효과라고 한다. 만약 지구에 대기가 없다면 지구 표면 온도가 –20도까지 떨어지므로, 온실효과는 생물체가 살아가기 적당한 평균 기온을 유지하는 데 도움을 주고 있다. 지구 대기에서 온실효과를 일으키는 기체를 온실가스라고 부르는데, 그중 이산화탄소가 가장 큰 역할을 한다.
산업 혁명 이후 인류는 땅속에 있는 화석 연료를 강제로 꺼내 태우기 시작했다. 그러면서 오랜 시간 땅속에 머물러 있어야 할 화석 연료 속 탄소가 짧은 시간에 많은 양이 이산화탄소 형태로 대기 중에 배출되었다. 세계적으로 산업화가 진행되면서 화석 연료 속 탄소가 이산화탄소로 변해 배출되는 양은 급속도로 증가하였고, 이산화탄소를 흡수하는 숲마저 점차 줄어들었다. 결국, 지구 탄소 순환의 균형에 금이 가기 시작했고, 대기 중 이산화탄소량이 큰 폭으로 증가하였다. 이에 따라 온실효과가 필요 이상으로 일어나 지구의 평균 기온을 계속 높이고 있다. 이것이 탄소 배출 증가에 따른 지구 온난화의 과정이다. 따라서 우리는 지구 온난화를 막기 위해 화석 연료 사용을 줄이고, 숲을 늘려야 한다.
산업화가 진행되면서 화석 연료 속 탄소가 이산화탄소로 변해 배출되는 양은 급속도로 증가하였고, 이산화탄소를 흡수하는 숲마저 점차 줄어들었다. ⓒ윤상석
(46197)
로그인후 이용 가능합니다.
/ 이종호 과학기술정보통신부 장관은 29일 “극한소재 실증연구 기반조성 사업은 우리나라 극한소재 실증연구 역량을 강화하고 기술경쟁력을 확보할 수 있는 교두보 마련의 기회가 될 것”이라고 말했다. 이 장관은 이날 오후 경남 창원 한국재료연구원을 방문해 극한소재 실증연구 기반조성 사업 현황을 점검한 자리에서 이같이 밝혔다고 과기정통부가 전했다. 이 사업은 초고온·극저온·특정극한 등 미래 유망소재
/ 금융권에서 전산장애 사태가 발생하지 않도록 금융당국과 각 금융협회가 가이드라인 제정에 나섰다. 금융감독원은 29일 금융 정보기술(IT) 안전성 강화를 위한 가이드라인 제정을 위한 태스크포스(TF)를 구성하고 이날 금감원 본원에서 각 금융협회와 첫 회의를 열었다고 밝혔다. TF는 오는 6월까지 성능관리, 프로그램 통제, 비상대책 등 3개 과제를 검토하고, 각 협회는 금융회사 의견을 수렴해
/ 시각이나 촉각 센서 도움 없이 계단을 오르내리고 울퉁불퉁한 곳에서도 넘어지지 않고 움직이는 사족보행 로봇기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 명현 교수 연구팀은 잠에서 깬 사람이 깜깜한 상태에서 시각적인 도움 없이도 화장실을 갈 수 있는 것 같은 블라인드 보행(blind locomotion)을 가능케 하는 로봇 제어 기술 ‘드림워크’(DreamWaQ)를 개발했다고 29일 밝혔다.
/ 챗GPT 등장 이후 인공지능(AI) 교육에 대한 관심이 높아지는 가운데 AI를 바르게 활용할 ‘리터러시’(문해력)를 키워야 한다는 분위기가 조성되고 있다. 서울시교육청은 29일 학교 AI 교육이 나아갈 방향에 대해 현장 교원의 의견을 수렴하는 ‘챗GPT 시대의 AI 리터러시’ 토론회를 이날과 31일 양일간 개최한다고 밝혔다. 토론회에서는 ‘서울형 AI 윤리교육 모델’을 상세히 소개하고 학교의
/ 서울디지털재단은 이달 28∼31일 대만 타이베이에서 열리는 아시아 최대 규모의 스마트시티 전시인 ‘SCSE(Smart City Summit & Expo) 2023’에 서울관을 최초로 설치했다고 29일 밝혔다. 올해 SCSE 주제는 ‘스마트시티의 새로운 차원으로 이끄는 디지털 전환’이다. 47개국에서 1천700개 부스를 마련했다. 서울관은 서울시의 디지털 포용정책 등을 알리는 정책존, 서울의 혁신 서비스와 솔루션을 효과적으로 소개하는
/ “사람마다 속도나 원인이 다른 관절의 노화를 어떻게 하면 제어할 수 있을지 고민이 많았지요.” 휴대전화 센싱(sensing) 기술로 관절의 노화 인자를 찾아내 치료하는 연구에 성공한 원광대학교 생명과학부 진은정 교수는 28일 유전자 전사체(유전체에서 전사되는 RNA 총체)를 먼저 설명했다. 사람마다 얼굴이 다르듯 유전자의 발현 양상이 천차만별인데, 이를 분석·통제하는 게 생명과학 연구의 기본이다. 유전자의
/ 식품의약품안전처는 올해 들어 인공지능(AI)을 활용한 소프트웨어 3종을 혁신의료기기 통합심사·평가 대상으로 지정했다고 27일 밝혔다. 지정된 제품은 딥노이드의 뇌동맥류 뇌영상검출·진단보조소프트웨어, 코어라인소프트의 뇌출혈 뇌영상검출·진단보조소프트웨어, 메디컬에이아이의 심부전·심전도분석소프트웨어다. 혁신의료기기 통합심사·평가 제도는 식약처, 건강보험심사평가원, 한국보건의료연구원이 순차적으로 진행하던 평가를 통합적으로 진행해, 의료기기가 허가와 동시에 신속하게 의료 현장에 진입하게 하는 제도다. 딥노이드 제품은 뇌혈관 MRA(자기공명혈관조영술) 영상을