지구온난화 2 nd 강의 (9 월 5 일 )
서론 최근전세계적으로기상이변에의한태풍, 홍수, 가뭄등에의한피해가빈발. IPCC( 기후변화에대한국가간위원회 ) 보고서에의하면기후변화가인간활동에의한지구온난화로결론. 100 년동안지구온도가 0.5 도증가 ( 빙하기에서현재까지는 12 도에서 15 도로변화 ) 앞으로 100 년동안 2 도증가예상 온난화를초래하는온실가스 이산화탄소 (66%), 메탄 (18%), 기타 (16%)
지구온난화의원인 지구의에너지원은태양복사에너지이다. 태양으로부터의순복사에너지와지구로부터의순적외선에너지가 240W/m2 로평형상태. 방출되는적외선에너지가온실가스와구름에의해차단되면온실효과 (greenhouse effect) 발생. 에너지평형상태의변화를복사에너지변화 (radiative forcing) 이라고함. 양의복사에너지및음의복사에너지변화. CO2 가두배로되면양의복사에너지변화가발생하고평형을이루기위해지구온도가 1.5-4.5 도정도증가.
온실가스들 이산화탄소 산업혁명 (1750 년대 ) 이전의 280ppmv 에서 356ppmv 로증가하여복사에너지변화는 1.56W/m2 이다. 인간에의한이산화탄소배출증가추세와같음. 북반구에서의이산화탄소농도가높음. 이산화탄소의주요생성원은화석연로의사용과토지이용변화이다. 삼림및해양은이산화탄소의주요제거원이다.
탄소의순환 대기와해양간의교환 해양표면과장기간저장되어있는깊은곳과의교환 지표사용변화로인한교환 육지식물의광합성작용에의한흡수 식물및토양의호흡작용으로인한대기로의방출 위와같은요소를고려한탄소순환모형개발필요
기후변화와탄소순환 높은온도와강수는식물의광합성및성장을증가시키고식물의탄소저장을증가시킴 ( 음의순환 ). 온도증가로토양속의탄소분해율이증가하여탄소방출 ( 양의순환 ). 침수된토양은토탄의형태로많은양의탄소저장.
메탄 메탄 (CH4) 도인간의활동 ( 논, 가축사육, 쓰레기매립, 생물자원연소, 화석연료의생산및사용 ) 에의해발생. 메탄증가율이 1980 년의 16ppbv/yr 에서 1990 년에 10ppbv/yr 로감소. 연간총메탄배출량의 20% 정도가화석연료사용 ( 연소, 탄광, 천연가스생산및배분, 석유공업 ) 으로발생. 메탄방출량의 60-80% 가인간활동으로인함. 메탄은비교적짧은정체기간 ( 약 14.5 년 ) 을가지고있다. 현재상태로고정되면 50 년내에약 1900ppbv 로안정화. 메탄은온도및침수되는기간이증가하면방출증가 ( 양 ). 습지지역에서수위가낮아지면방출감소 ( 음의순환 ).
일산화질소 일산화질소 (N2O) 의주요발생원은농업, 생물자원의연소, 산업과정 (adipic 산과질산의생산 ) 등이다. 산업혁명이전에는 275ppbv 에서 1992 년에는 311ppbv 로증가. 산업혁명이후로복사에너지변화는 0.1W/m2. 일산화질소는체류기간이약 120 년으로성층권에서광분해에의해제거됨. 일산화질소의양을현재상태로유지하기위해서는인간에의한방출을 50% 이상줄여야함.
할로겐화탄소 할로겐화탄소 (Halocarbones) 는불소, 염소, 브롬을포함하고있는데가장큰영향을미치고있는것이 CFC-11 (CFCl3), CFC-12(CF2l2), CFC-13(CClF3) 이다. 염소와브롬은오존층감소에도영향을미쳐몬트리얼의정서에의해통제를받아방출증가율이감소하고있다. CFC(chlorofluorocarbon) 및다른오존층감소물질생산및소비감축으로대체물인 HCFC, HFC 가사용되고있다. CFC-11 의체류기간은약 50 년으로할로겐화탄소의증가로산업혁명이후복사에너지변화가약 0.3W/m2 이다. 할로겐화탄소는성층권하단부에서오존을감소시키므로서간접적으로복사에너지변화를초래한다.
오존 오존은성층권및대류권에모두존재하며태양복사에너지및적외선복사에너지에영향을주므로서복사에너지변화를초래한다. 성층권에서의오존은 1970 년대이래로계속감소. 남극에서의 10 월평균총오존값은 60 년대에비해 50-70% 가낮다. 북반구의중위도지역에서겨울과봄철에 1970 년도이후로약 10% 가감소하였는데인간에의해배출된염소와브롬화합물때문임. 대류권에서는산업혁명이후북반구에서약 25ppbv 가증가하고남반구에서는 1980 년대중반이후감소. 산업혁명이후로오존변화에의한복사에너지변화는약 0.2-0.6W/m2 정도이다.
IPCC IS92 방출시나리오 기후변화에대한국가간위원회 (IPCC) 1988 년구성 기후변화에대한과학적자료를평가 기후변화의환경및사회경제적영향을평가 적절한대응정책결정 1992 년에지구기후모형의입력자료로필요한방출시나리오작성 인구, 경제성장, 기술변화, 지표이용, 방출통제정책등과같은인자들의장래추세에대한가정을기본으로다음과같은 6 가지가대표적이다.
IS92 시나리오에따른주요온실가스의방출량 년간방출량 시나리오인구경제성장적용년도 CO2 (GcC) CH 4 (Tg) N 2 O (TgN) S (TgS) IS92a IS92b IS92c IS92d IS92e IS92f World Bank(1991) 2100 년까지 113 억 World Bank(1991) 2100 년까지 113 억 UN Medium-Low Case 2100 년까지 64 억 UN Medium-Low Case 2100 년까지 64 억 World Bank(1991) 2100 년까지 113 억 UN Medium-High Case 2100 년까지 176 억 1990-2025:2.9% 1990-2100:2.3% 1990-2025:2.9% 1990-2100:2.3% 1990-2025:2.0% 1990-2100:1.2% 1990-2025:2.7% 1990-2100:2.0% 1990-2025:3.5% 1990-2100:3.0% 1990-2025:2.9% 1990-2100:2.3% 1990 2025 2100 2025 2100 2025 2100 2025 2100 2025 2100 2025 2100 7.4 12.2 20.3 11.8 19.1 8.8 4.6 9.3 10.3 15.1 35.8 14.4 26.6 506 659 917 659 917 589 546 584 567 692 1072 697 1168 12.9 15.8 17.0 15.7 16.9 15.0 13.7 15.1 14.5 16.3 19.1 16.2 19.0 98 141 169 140 164 115 77 104 87 163 254 151 204
이산화탄소증가에따른기후변화 대기중 CO2 의증가로인한기후변화검토 IPCC 의 CO2 배출시나리오 GFDL 지구해양 - 대기접합모형 CO2 가매년 1% 씩증가하여 4CO2 가될때까지모의 ( 약 140 년경과 ) 2CO2 가될때까지모의 ( 약 70 년경과 )
1850 년이후의지구온도변화모의
대기온도변화
북극의얼음두께변화
해수위상승
열염 (Thermohaline) 순환변화
중위도여름건조
열지수및온도증가
지구온난화방지를위한국제적노력 추진배경 지구온난화에대한과학적자료가증가하여범지구차원의노력이필요하다는인식이확산되었고, 이에 UN 주관으로 1992 년브라질리우데자네이루에서열린환경회의에서 기후변화에관한 UN 협약 이채택, 1994 년 3 월발효 추진목적 인류의활동에의해발생되는위험하고인위적인영향이기후시스템에미치지않도록대기중온실가스의농도를안정화시키는것을목적으로함.
기후변화협약 1992 년브라질리우에서 178 개국이채택. 쿄토의정서 (1997) : 선진국은 2008 년부터 5.2% 감축의무. 선진국입장 : 현재개도국에서많은양의지구온난화가스를방출하므로개도국도함께참여요구. 개도국입장 : 현재의지구온난화가선진국에책임이있으므로선진국만의무책임을지고개도국에는기술이전및재정지원을통한온실가스감축할수있도록요구. 신축성체제도입.
신축성체제 배출권거래제 : 의무적으로배당된배출권이남은경우다른나라에팔수가있다. 공동이행제도 : 선진국간에다른나라에투자하여배출량을감축시킬경우감축량의일부를가져갈수있다. 청정개발체제 : 선진국이후진국에투자하여배출량을감축시킬경우감축량의일부를가져갈수있다.
우리나라대책 우리나라현황 우리나라는현재온실가스세계에서의배출량증가율이한국의세계위상 (1998) 1위. 우리나라는철강, 시멘트, 석유화학과같은에너지를많이사용하는중화학공업이인구 ---------------------------------------------------------------------------- 25위주를이루고 GDP 있다 ----------------------------------------------------------------------------. 12위에너지소비 ---------------------------------------------------------------- 10위에너지소비를 1인줄이면당에너지생산공장소비 ------------------------------------------------------31 등여러분야에서엄청난피해위발생. 에너지부문 CO 에너지를절약하고효율성을 2 ---------------------------------------------------------- 11위높인다. 에너지 1인당 CO 2 --------------------------------------------------------- 33위대체에너지개발필요.
최근협상동향 주요국가의온실가스배출전망 60 감축목표 증가율 44.2 40 20 0-1.8 21.8 8.5 17.1 0-5.2-20 -8-7 -6-6 -6-40 -60-57.6 EU 미국일본캐나다러시아의무부담국한국 자료 : FCCC/SBI/2000/11, 감축목표 : 1990 년대비제 1 차공약기간 (2008 2012) 감축목표 * 미국은당초부터교토의정서상목표이행이불가능한상황이었으며, 의무부담국가전체의감축목표는이미달성한상황
기후변화협약대응추진체계도 2002 2003 2004 2005 종합계획수립 2005 년기준기준시나리오작성 ( 매년수정 ) 소비자, 시민단체, 산업계, 전문가 국가목표설정 대응수립 BAU, 국가배출계수, 저감한계비용 M&V *1 단계 : 실행과제별 baseline 설정 *2 단계 : 저감 Unit 단위로전환 국가목표설정 Registry 구축 부처별실행계획수립 * 에너지절약, 연료 Mix( 신재생등 ), 농림축산, 폐기물정책과제 협상 메커니즘 ( 배출권거래, CDM, 탄소세 ) 설계완료 ( 국제시장연동형 ) 인프라구축 가격, 기술, 통계 참고자료 : 교토의정서이후의기후변화협약대응체제구축방안
< 참고 > 산업구조의고도화진전 60.0 55.0 50.0 45.0 40.0 35.0 30.0 25.0 58.2 46.5 56.6 44.2 41.7 43.0 51.9 36.3 37.6 37.5 38.5 35.2 31.6 35.8 36.6 35.3 28.6 27.9 35.3 32.6 33.1 33.6 34.8 34.8 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 01/1/4 에너지다소비업종 : 철강, 금속, 요업, 석유화학등 에너지저소비업종 : 전자, 기계, 정밀화학 자료 : 한국은행국민계정
< 참고 > 주요국의경제 / 사회지표 (1990) * 2010 년우리나라경제는 1990 년도 ( 선진국의의무감축기준년도 ) 선진국 경제와비교해볼때, 1 인당 GDP 는선진국보다더높지만, 경제구조는 선진국에비해더탄력적일것으로전망 1 인당 GDP 증가율 (1970 년 1990 년 ) ( 미달러 $) (TOE/ 인 ) GDP 에너지소비인구수 미국 22,224 7.70 2.56 0.95 0.93 일본 24,042 3.55 3.99 2.47 0.83 프랑스 21,069 4.01 2.45 1.96 0.51 한국 5,917 (20,341) 2.13 (5.43) 7.88 (5.6) 8.93 (3.86) 1.34 (0.70) OECD 16,683 4.33 2.84 1.45 0.85 ( ) 한국의 2010 년지표
< 참고 > 에너지부문의 1 인당 CO 2 배출량 우리의 1 인당 CO2 배출량은 70 년대 OECD 평균의약 1/10, 98 년에는 73 % 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 한국 OECD 미국일본영국