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News/기후변화-환경

달로 인해 온실기체가 방출된다고?

by 대학생신재생에너지기자단 R.E.F. 19기 박소연 2021. 5. 31.

달로 인해 온실기체가 방출된다고?

대학생신재생에너지기자단 19기 박소연

 

달의 인력으로 인해 조석 현상이 일어난다는 것은 모두들 알고 있을 것이다. 하지만 이러한 현상이 심해에 있는 메탄을 대기로 방출하여 지구온난화에 영향을 준다는 사실을 들어본 적이 있는가? 이번 기사를 통해 온실기체와 메탄 하이드레이트에 대해 알아보고, 달이 어떻게 지구온난화에 영향을 미치는지 자세히 알아보려고 한다.

 

온실기체

앞서 온실기체에 대해 알아보려고 한다. 온실기체는 대기를 구성하는 기체 중 지구의 지표면에서 우주로 발산하는 적외선 복사열을 흡수 또는 반사하여 지구 표면의 온도를 상승시키는 온실 효과를 일으키는 특정 기체를 뜻한다. 온실기체에는 수증기(H2O), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 프레온(염화불화탄소 CFCs, 수소불화탄소 HFCs, 과불화탄소 PFCs, 육불화유황 SF ), 오존(O3) 등이 있으며 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화유황을 6대 온실기체라고 한다.

이 기사에서 다룰 메탄에 대해 더 알아보자면, 메탄은 유기물질이 혐기성 박테리아에 의해 분해될 때 발생되며 주로 농업과 축산업종에서 많이 발생한다. 산업혁명 이후 석탄으로 에너지 생산, 천연가스, 반추동물의 사육의 증가, 벼농사와 바이오매스의 연소와 같은 인간의 활동이 늘어남에 따라 메탄의 발생이 증가해왔다. 더하여 최근에는 시베리아의 영구동토층이 녹으며 심해에 존재하는 메탄 하이드레이트에서 메탄이 대기로 빠져나가는 현상 또한 증가하고 있다.

온실기체 지구온난화 잠재력 대기 중 체류시간()
CO2 1 50~200
CH4 21 9~12
N2O 310 120
HFCs 140~11700 2~264
SF6 23900 3200
PFCs 6500~9200 3200~50000

[자료 1. 주요 온실기체, 지구온난화 잠재력, 대기 중 생존기간]

출처: 환경대기과학


대기 중 메탄의 양은 이산화탄소의 200분의 1에 불과하지만, 위의 표를 참고하면 메탄 분자 하나의 온실효과는 이산화탄소의 21배에 이르기 때문에 메탄에 대한 주의가 필요하다.

 

메탄 하이드레이트

클라스레이트 화합물은 내포 화합물이라고도 불린다. 이 물질은 원자가 화학결합에 의하여 3차원 골격구조가 형성된 후 그 격자 내에 적당한 크기의 틈이 생길 때, 다른 원자 또는 분자가 화학결합을 형성하지 않고 격자구조 안으로 들어가서 거의 일정한 조성의 결정구조가 되는 물질이다. 메탄 하이드레이트는 내포 화합물 중 하나로 물 분자 사이에 메탄이 갇혀 있는 구조이다.

 

 

[자료 2. 메탄 하이드레이트 구조]

출처: 한국중부발전 공식 블로그


메탄 하이드레이트는 밀도가 0.94g/mL로 해수보다는 작고, 빙하보다는 크기 때문에 존재할 수 있는 위치 조건이 까다롭다. 메탄 하이드레이트는 저온 고압(해저 500m에서의 수압과 비슷한 5MPa이상, 온도 25도 이하)의 환경에서 안정되어 얼음 형태로 존재하기에 주로 해저 지반 아래나 영구동토층에 존재한다. 수심이 너무 얕거나 수온이 너무 높아 압력이 낮은 환경에서는 메탄이 기체로 존재하게 되며 미세한 변화로 메탄이 고체에서 기체로 상태가 변할 수 있다. 따라서 메탄 하이드레이트가 가벼워져 위로 떠오르는 것을 막기 위해 메탄 하이드레이트가 존재하는 부분의 위쪽에는 퇴적물이 쌓여 있는 층이 있어야 한다.

 

 

[자료 3. 메탄 하이드레이트 존재 가능 구간]

출처: An Introduction to the Chemistry of the Sea Second Edition


이러한 메탄 하이드레이트는 연소될 때, 석탄과 석유에 비해 이산화탄소, 일산화탄소 같은 대기유해물질들이 적게 나와 차세대 청정에너지로 각광받고 있다. 하지만 메탄 하이드레이트 시추 과정에서 메탄이 연소되지 않고 그대로 방출할 경우 이산화탄소보다 더 큰 온실효과를 유발하며, 아직 경제성이 부족해 상용화가 더뎌지고 있는 상황이다.

 

 

달로 인한 온실기체 방출

최근 기후변화로 인해 수온이 상승하면서 해양 아래에 매장되어있는 메탄 하이드레이트가 가스 형태로 바뀌어 방출되고 있다. 메탄가스가 공기 중으로 방출되면 온실 효과를 일으켜 다시 수온이 올라가면서 더 많은 온실가스 배출로 이어지는 악순환이 반복될 수 있기에 이를 우려하고 있는 상황이다.

더하여 안드레아 플라사-파베롤라 노르웨이 북극대 북극 가스하이드레이트 및 환경기상연구소 연구원팀은 메탄 방출에는 온도뿐만 아니라 압력도 영향을 준다고 하며 해양의 조석 현상에도 주목하였다. 조석 현상은 달의 인력으로 인해 일어나는 것으로 간조 때 물이 빠지면 해양 속 압력이 낮아지고 반대로 만조 때 물이 차오르면 압력이 높아진다. 연구팀은 메탄 하이드레이트가 있는 북극 스발바르 제도의 심해 퇴적물의 압력과 온도를 측정하여 방출되는 메탄의 양을 추정해본 결과 압력이 낮아지는 썰물 때, 실제로 메탄의 방출량이 증가하는 것을 확인하였다. 한 마디로 썰물 때 압력이 낮아지면 고체 형태로 존재하던 메탄 하이드레이트가 메탄가스로 바뀌고 해양에 용해되었다가 대기로 방출되게 된다는 것이다. 이로 인해 북극해의 가스 방출량이 실제 측정치보다 과소평가가 되었을 수도 있으며, 심해에서는 수심이 깊어 작은 압력 변화로 방출된 메탄이 그대로 해양에 용존되어 머무르지만 수심이 얕은 곳에서는 메탄이 대기로 방출될 가능성이 더욱 커질 수도 있다.

 

 

[자료 4. 만조와 간조 때 가스 배출 개념적 모델]

출처: Impact of tides and sea-level on deep-sea Arctic methane emissions



마무리

이번 연구를 통해 메탄 하이드레이트로 방출되는 대량의 메탄가스는 해양 온난화를 촉진시킨다는 결과도 나왔다. 그렇기에 조수 간만이 해저에서의 메탄가스 방출량이 어떤 영향을 미치는지를 아는 것이 기후 예측에 매우 중요해질 것이라는 견해가 나타났다. 현재 우리가 생활에서 방출하는 인위적인 메탄가스가 증가하고 있는 상태에서 조수 간만의 차로 인하여 북극해 심해에 있는 메탄가스 또한 더욱더 빨리 증가하고 있다. 이러한 현상이 장기적으로 가속화된다면 지구온난화 또한 걷잡을 수 없이 빨리 진행될 것으로 예상되기에 지구 온난화의 가속화를 막기 위해 온실기체의 방출을 줄이는 노력이 필요하다.

 


참고문헌

1) '바다 밑 온실가스 메탄, 썰물 때 대기 중으로 빠져나간다', 동아사이언스, 2020.12.15., https://dongascience.com/news.php?idx=42384

2) “온실기체”, 위키백과, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%98%A8%EC%8B%A4_%EA%B8%B0%EC%B2%B4 (검색일: 5월 3일)

3) 환경대기과학, 동화기술, chapter10, 2015

4) An Introduction to the Chemistry of the Sea Second Edition, MICHAEL E. Q. PILSON, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 2.3 Clathrate compounds(P41-44), 2012

5) 'Impact of tides and sea-level on deep-sea Arctic methane emissions', nature communications, 2020.10.09., https://www.nature.com/articles/s41467-020-18899-3

 

 

 

댓글16

  • 굉장히 흥미로운 주제의 기사였습니다. 조석현상으로 생긴 압력차에 의해 메탄 하이드레이트가 영향을 받아 메탄의 방출량이 증가한다는 메커니즘이 특히나 새로웠습니다. 한편으로 생각해보면 이러한 현상은 굉장히 오랜 시간동안 지구가 스스로 해왔던 온실가스 방출 메커니즘이었겠죠. 수백만년동안 자연스레 일어나던 현상이었는데, 이제는 우리 인간이 뱉어놓은 온실가스로 인해서 '문제가 아니던 것까지 문제로 여겨 통제해야 한다'는 사실이 안타깝기도 합니다. 새로운 견해를 얻을 수 있는 기사였습니다 감사합니다^^
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  • 달로 인해 온실기체가 방출된다는 사실은 이번 기사를 통해 처음 알게 되었습니다! 압력이 낮아지는 썰물 때 매장되어 있는 메탄 하이드레이트가 대기로 방출된다는 사실이 놀라웠습니다. 메탄 하이드레이트의 방출로 해양 온난화가 촉진되어 더 많은 메탄 하이드레이트가 방출되는 악순환이 일어나는 것을 막기 위해 모두가 노력해야겠다는 생각이 들었습니다 ㅜㅜ. 유익한 기사 잘 읽었습니다 :~)!
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  • 메탄 하이드레이트로 방출되는 대량의 메탄가스는 해양 온난화를 촉진시킨다는 결과를 알게 되었습니다. 흔히 온실효과(및 지구온난화)의 주범은 이산화탄소 때문이라고만 알고 있었는데, 메탄의 영향도 적지 않다는 것을 다시 한번 느꼈습니다. 좋은 기사 감사합니다.
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  • 지구 밖에 있는 달로 인해 온실기체가 배출된다니.. 제목에 이끌려 기사를 읽게 되었습니다. 조석현상으로 인하여 메탄 방출량이 증가한다는 것을 새롭게 알게 되었습니다. 온실가스라고 하면 우리가 흔히 생각하는 자동차 매연, 공장 유해물질 등 만으로 좁게 생각했었는데, 이번 기사를 읽고 시야를 넓힐 수 있게 되었습니다. 유익한 기사 감사합니다:)
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  • 조석현상으로 인해 메탄의 방출량이 증가한다는 것은 처음 알게 된 사실이라 새로웠습니다! 자연현상으로부터 발생하는 온실기체도 이렇게 예상치 못한 곳에서 등장하는데, 인간 활동에 의해 생기는 온실가스까지 더해지면 정말 지구온난화가 더욱 심각해지지 않을까 하는 걱정이 드네요..! 환경문제의 심각성에 대해 다시한 번 생각하게되는 계기가 되었습니다 좋은 기사 감사합니다!
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  • 조석현상에서 온실가스가 발생한다는게 신기하고 재밌었습니다. 지구와 달이 생겨난 시점부터 조석현상이 발생해서 우리가 살고 있는 현재까지 꾸준하게 온실가스가 발생해왔어도 지구에는 큰 영향이 없었지만, 근래에 산업 구조가 변화하고 단 몇 십년동안 방출된 온실가스로 인해 지구에 큰 문제가 발생하는걸보면 우리가 얼마나 많은 양을 단기간에 배출했는지 생각할 수 있는 부분이었습니다. 기사 잘 읽었습니다.
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  • 달의 조석현상으로 인해 더 많은 메탄이 방출된다는 사실을 처음 알게되서 흥미로웠던 것 같습니다. 메탄하이드레이트의 기술이 더 발전해서 하루 빨리 자원으로 잘 사용될수있으면 좋겠습니다! 좋은기사 감사합니다!!
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  • 조석현상도 어떠한 환경 원인에 영향을 미칠 수 있다는 것이 신비로웠습니다. 그리고 조석현상으로 인해 계속 나오는 온실가스들이, 마치 도미노처럼 한 개가 터지면 계속 터지는 끔찍한 악순환인 것 같네요. 불어난 온실가스로 인해서, 뜻밖의 악영향이 끼치는 것이 안타까운 것 같습니다. 좋은 기사 감사합니다!
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  • 전혀 예상하지 못했던 방향의 기사였어요! 달은 조석현상으로만 연관지어 알고 있었는데, 지구 온난화에도 연관이 있다니 난감하면서도 신비하네요!! 새로운 주제를 쉽게 설명해주셔서 감사합니다. 좋은 기사 감사합니다~
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  • 우주의 물리적 운동과 현상이 환경에 영향을 미칠 수 있다는게 정말 새로웠습니다. 직관적으로는 전혀 생각도 할 수 없었을 법한 이런 과학적 사실을 발견했다는 것에 신기함이 드네요!

    또한, 그와 동시에 기존의 환경문제는 '인간'에 의해 벌어지는 것으로 여겨져 우리의 잘못이니 고치고 우리가 회복시켜야한다는 인식이 강하게 있을 수 있었는데, 우리의 잘못이 아닌 이런 어쩔 수 없는 자연의 활동속에서도 막대한 환경문제가 벌어진다는 사실이 허무함이나 무력감을 일으키게 되지는 않을지 걱정이듭니다.

    허나 이러한 행성차원의 문제에서도 야기되었으나 그동안 대두되지 않던 온실가스 문제가 인간의 산업혁명이후 분명하게 나타나고 대두되었던 것을 보아 인간의 오염에 대한 정도가 크다는 것을 동시에 짚어줄 수 도 있겠네요!

    여러모로 새로운 관점들을 많이 깨달을 수 있던 기사였습니다.

    좋은 기사 써 주셔서 감사드리며 박소연님 고생 많으셨습니다. :)
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  • 새로운 관점으로 메탄 하이드레이트를 바라볼 수 있게 해주신 좋은 기사 감사합니다. 어렸을 때부터 독도 쪽에 있는 아주 좋은 자원...?으로만 알아왔는데 지구온난화에 영향을 미친다니 신기합니다. 동시에 이제 달에 인한 조석현상까지 신경써야하는 단계에 왔다는게 조금 안타깝네요....
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  • 와...생각지도 못한 주제네요. 그래도 달의 인력으로 발생하는 이산화탄소는 지구의 탄생부터 함께했으니 이게 환경오염을 유발한다고 보기는 어렵다고 생각합니다. 여기서 발생하는 온실가스는 지구의 온도를 유지하기위한 정도 딱 그정도일테니까요. 그저 나중에 이 연구가 환경보호를 반대하는 이들의 핑계거리가 되지않았으면 하는 바람입니다.
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  • 오 좋은 기사 감사합니다 혹시 반대로 메탄 하이드레이트를 통해 메탄가스나 메탄올을 생산하여 자원으로 사용할 수 있는 방법은 없을까요? 실제로 화석연료보다는 메탄올 액체연료의 지구온난화 온실기체 방출량이 더 적은 것으로 알고있습니다. 혹시 알고계시다면 답글 부탁드립니다!
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  • 새로운 내용의 기사라 인상 깊게 읽었습니다! 해양의 메탄가스 문제가 밝혀지지 않은 위험이라고 들은적이 있어요 바닷 속 깊은 곳에서 주로 발생되기 때문에 눈으로 볼 수 없다는데 습지가 망가지면서 유기물들이 걸러지지 않은채 바다로 흘러가고 그러면 또 메탄가스가 늘고 이런 악영향이 반복되고 있다고도 합니다. 메탄 하이드레이트에 대한 연구가 필요할 것 같다는 생각이 드는 기사였습니다.
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  • 달로 인해서 지구 온난화가 심각해진다는 사실이 매우 신기하네요!! 옛날에는 메탄하이드헤이트를 사용해 발전할 수 있을거라는 기사를 봤던것 같은데,,,지금은 발전보다 더 심해질 지구온난화를 걱정해야한다니ㅠㅠㅠ 조금이라고 지구온난화를 늦추기 위해서 많은 노력들이 필요할 것 같아요!
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