오존층은 사람과 생물에 해로운 자외선 대부분을 흡수한다. 오존즟이 파괴되면 식물의 엽록소 감소 등으로 인한 광합성 작용 억제, 사람이나 동물의 암 발생률 상승, 식물성 플랑크톤의 광합성 작용 억제, 수중 생물의 먹이사슬 파괴 등 다양한 환경파괴 현상이 발생한다.

세계 각국은 남극 성층권에서 오존층이 파괴되고 있다는 연구 결과에 따라 지난 1987년 몬트리올 협정을 체결하고 오존층 파괴의 원인이 되는 프레온가스(CFC) 사용을 전면 금지했다. 이후 30년 간 남극 상공 성층권의 오존층이 복구되고 있다는 보고가 잇따랐다.

지난 1월 4일에는 NASA(미국 항공 우주국)에서 남극 오존층이 회복되고 있음을 실제로 관측했다는 보고서를 발표했다. 그러나 남극을 제외한 다른 지역에서 오존 농도가 떨어지고 있다는 새로운 연구 결과가 잇따라 발표되고 있어 우려를 낳고 있다.

위도 20~50°의 지역서 오존량 감소 

6일 ‘사이언스’, ‘ABC’ 등 주요 언론들은 남극 오존층은 회복되고 있으나 적도 등 다른 지역의 낮은 대기권에서는 오존농도가 줄어들고 있으며, 그 원인이 아직까지 밝혀지지 않고 있다는 연구보고서가 발표되고 있다고 보도했다.

대류권의 위로부터 고도 약 50km까지의 대기층을 성층권이라고 하는데 오존농도가 줄어들고 있는 곳은 하부 성층권(lower stratosphere)이다. 지구로부터 10~20km 상공으로 자외선을 막아주는 오존층이 밀집돼 있는 곳이다.

하부 성층권의 오존농도가 줄어들고 있다고 관측되고 있는 지역은 위도로 약 20~50°의 지역인 중위도지역 (midlatitudes)이다. 적도를 중심으로 한 저위도와 고위도의 중간 지대로 현재 가장 많은 인구가 거주하는 지역이다.

이 같은 내용의 연구 결과는 그동안 위성관측 영상을 분석해온 PMOD(Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos World Radiation Centre)의 대기물리학자 윌리엄 볼(William Ball) 박사 연구팀에 의해 밝혀졌다.

볼 박사는 ‘사이언스’ 지와의 인터뷰를 통해 “1998년부터 2016년 사이 하부 성층권의 오존 총량이 2.2 DBU(혹은 DU) 감소했다,”고 말했다. 돕슨 단위(Dobson Unit)의 약자인 DBU는 대기의 오존량을 측정하는 표준단위인 를 말한다.

1DU는 0℃, 1기압 상태에서 1㎠상에 존재하는 오존의 두께를 10-3㎝의 단위로 표현한 것이다. 즉 순수오존 1/100㎜의 두께에 해당하는 양이다. 적도 부근에서의 오존농도는 약 260DU, 북극은 최대 450DU, 남극은 380DU 정도이다.

지구 전체의 평균오존량은 두께 3㎜(300DU) 정도다. 볼 박사는 “같은 기간 상부 오존층의 오존 총량이 0.8 DBU 증가한 반면 하부 오존층은 2.2 DBU나 감소했으며, 이런 현상이 중위도 지역의 지구 상공 25km 이하 영역에서 보편적으로 발생했다.”고 설명했다.

오존량 감소 원인 아직 밝혀지지 않아

볼 박사팀의 연구 결과는 지구 전 지역을 대상으로 대류권과 성층권을 모두를 대상으로 한 것이다. 관련 논문은 대기과학 분야 국제학술지 ‘대기 화학·물리학(Atmospheric Chemistry and Physics)’ 6일자에 게재됐다.

‘사이언스’ 지를 통해 볼 박사는 “논문 발표를 통해 많은 사람들이 공포에 빠지는 것을 원하지 않지만 많은 사람들이 거주하고 있는 중위도 지역 하부 성층권 내에서 무엇인가 아직까지 설명하지 못하는 중요한 일이 일어나고 있는 것은 분명하다.”고 말했다.

중위도 지역 하부 성층권의 오존 총량이 줄어들고 있다는 사실이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 공동연구자인 미 NOAA(국립해양대기청)의 션 데이비스(Sean Davis) 박사는 “이 영역에 오존이 밀집돼 있다.”며 “총량 변화가 인간 삶에 큰 변화를 줄 수 있다.”고 말했다.

그동안 하부 성층권의 오존 총량이 줄어들고 있다는 보고서는 다수 발표돼 왔다. 지난 달 지구물리학연구지(Geophysical Research Letters)에는 “남극의 오존층이 회복되고 있지만 다른 지역 오존층 파괴를 유발할 수 있다.”는 내용이 포함돼 있었다.

그러나 이번 볼 박사 연구팀의 연구보고서는 상세한 근거 자료를 기반으로 하고 있다. 18년 동안의 장기 위성 영상을 종합해 특정 지역에서 어느 정도의 오존 총량이 줄어들고 있는지 상세한 보고서가 나온 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 이처럼 중위도권에서 오존층을 파괴하고 있는 원인으로 ‘초단기수명물질(VSLS, very short lived substances)’을 의심하고 있다. 다이클로로메테인(dichloromethane)과 같은 오존파괴성 화학물질을 말한다.

다이클로로메테인은 염화메틸을 염소화하거나 클로로폼을 아연과 아세트산으로 환원한 화합물로 현재 산업 현장에서 반응용제, 냉매 등으로 쓰이고 있는 화학물질이다. 그러나 이 물질이 오존층을 파괴하고 있다는 사실을 입증한 것은 아니다.

울런공 대학의 대기화학자 스테판 윌슨(Stephen Wilson) 교수는 “최근 사람들이 살고 있는 대류층에 오존량이 늘어나고 있다.”며, “지구온난화가 중위도 지역의 오존층을 파괴하고 있는 것 같다.”는 주장을 펴고 있다.

일반적으로 과학자들은 ‘오존과의 전쟁’이 아직 끝났다고 보지 않는다는 분위기다. ‘ABC’는 오존층 파괴가 스코틀랜드에서 남부 칠레에 이르기까지 사람들이 살고 있는 전 영역에 나쁜 영향을 미칠 수 있다는 사실이 확인됐다며, 후속 연구의 필요성을 강조했다.

그동안 남극을 중심으로 한 연구에서 오존층이 회복되고 있다는 논문이 다수 발표되면서 오존에 대한 걱정이 사라지는 것 같았다. 그러나 사람들이 많이 살고 있는 중위도 지역에 오존층이 파괴되고 있다는 또 다른 걱정거리가 생겨나고 있는 중이다.