중국의 대기오염 감축이 지구온난화 가속에 기여했을 가능성, 연구 결과

오염물질 75% 감축으로 온난화 더 드러나

2025년 7월 14일 발표된 연구에 따르면, 주로 중국의 조치로 동아시아의 이산화황 배출량이 약 75% 감소하면서 2010년 무렵부터 지구온난화가 더 빠르게 진행되는 데 기여했을 가능성이 있다. 지구시스템모델 8개의 시뮬레이션은 지구를 햇빛으로부터 부분적으로 가려 온 입자가 제거되면서 지구 평균기온이 0.07 ± 0.05°C 상승한 것으로 추정했다.

Communications Earth & Environment에 실린 이 연구 결과가 깨끗한 공기가 바람직하지 않다는 뜻은 아니다. 오염물질이 온실가스로 인한 온난화의 일부를 가리고 있었다는 의미다. 오염물질을 제거하면 건강에 큰 이점을 주는 동시에 배출물이 축적되며 생긴 열이 더 많이 드러난다.

게재된 연구 논문은 동아시아의 에어로졸 감소가 2010~2023년 전 세계 온난화 속도를 10년당 최대 0.05 ± 0.04°C 높였을 수 있다고 추정한다. 저자들은 이 기여도 추정치를 최근 온난화 가운데 오염물질 감축으로 발생한 규모를 정확히 측정한 값이 아니라 상한으로 본다.

지역별 영향은 작은 지구 평균값이 시사하는 것보다 크다. 시뮬레이션에서는 중국 동부와 북부 일부 지역의 계절별 온난화가 1°C에 육박하며, 온난화는 북태평양 전역으로도 확산되고 겨울에는 북미와 북극까지 이어진다.

이번 연구의 책임저자이자 국제기후연구센터(CICERO) 선임연구원인 뵈른 H. 삼세트는 핵심 결과를 다음과 같이 설명했다.

동아시아의 에어로졸 감축이 최근 전 세계 온난화 가속과 태평양의 온난화 추세를 상당 부분 이끌었을 가능성이 있다는 것이 주요 연구 결과입니다.

대기질 개선으로 더 많은 햇빛이 지표에 도달

발전소와 공장에서 배출되는 이산화황은 대기 중에 떠다니는 미세 입자인 황산염 에어로졸의 형성을 돕는다. 이 입자들은 들어오는 햇빛을 산란시킨다. 구름에도 영향을 미쳐 구름이 햇빛을 반사하는 양을 바꾸고 때로는 구름이 유지되는 시간에도 영향을 준다.

따라서 이산화황을 줄이면 냉각 효과의 일부가 사라진다. 이 연구는 이를 새로운 온실가스 배출원이 생기는 것이 아니라 온실가스 유발 온난화가 가려져 있다가 드러나는 현상으로 설명한다.

공동저자이자 컬럼비아대학교 라몬트-도허티 지구관측소 부교수인 대니얼 웨스터벨트는 대학의 연구 발표문에서 그 원리를 설명했다.

인간 활동으로 배출되는 에어로졸 입자 가운데 상당수는 들어오는 햇빛을 반사해 지표를 냉각합니다. 대기 중 농도가 낮아지면서 최근 온난화에 중요한 역할을 할 수 있다는 점을 이번 연구에서 확인했습니다.

논문은 산업화 이전과 비교해 인간의 에어로졸 배출이 2019년 지구 표면을 약 0.4°C 냉각했다는 평가를 인용한다. 이 수치는 에어로졸이 역사적으로 미친 복합적 영향을 가리키며, 중국의 최근 오염물질 감축으로 발생한 온난화를 뜻하지 않는다.

건강에 미치는 영향도 여전히 크다. 컬럼비아대학교 발표문에 따르면 중국에서는 주변 대기오염으로 매년 100만 명 이상이 사망한다. 따라서 이 연구가 시사하는 바는 온실가스와 대기오염을 함께 줄여야 한다는 것이지, 냉각 수단으로 유해한 오염을 유지해야 한다는 것이 아니다.

위성 자료와 배출량 기록이 보여주는 것

연구진은 최신 오염물질 기록을 활용한 시뮬레이션과 관측 자료를 비교했다. 2024년 12월 공개된 지역사회배출량데이터시스템(Community Emissions Data System) 자료에는 2010년 무렵부터 동아시아 이산화황 배출량이 연간 약 2,000만 톤 지속적으로 감소한 것으로 나타났다.

테라와 아쿠아 위성에 탑재된 MODIS 장비의 관측 결과, 동아시아 에어로졸 광학두께는 2005~2010년 기준 기간과 2014~2023년을 비교했을 때 0.13 단위 감소했다. 에어로졸 광학두께는 대기 중 입자가 대기를 통과하는 빛을 얼마나 강하게 차단하는지를 나타낸다. 사람들이 지상에서 실제로 호흡하는 오염물질 농도를 직접 측정하는 지표는 아니다.

위성에서 확인된 지역별 양상은 균일하지 않았다. 중국에서는 에어로졸 부하량이 크게 줄었지만 인도에서는 증가했다. 입자가 어디서 배출되는지, 주변의 구름과 대기 순환이 어떠한지에 따라 기후에 미치는 영향이 달라지기 때문에 이는 중요한 차이다.

시뮬레이션에서 에어로졸 부하량 감소로 동아시아 지표에 도달하는 태양복사량은 제곱미터당 7.7 ± 2.5와트 증가했다. 모델에서 에어로졸 광학두께는 평균 0.11 ± 0.05 단위 감소해 관측된 감소 폭과 대체로 일치했지만, 모델별 차이는 상당했다.

연구진이 오염물질 감축 효과를 분리한 방법

지역 에어로졸 모델 상호비교 프로젝트(Regional Aerosol Model Intercomparison Project, RAMIP)를 통해 연구진은 특정 지역의 배출량 변화를 분리해 분석할 수 있었다. 대기질 정책이 약한 기준 시나리오를 동아시아 에어로졸 배출량이 더 강력한 오염 통제 경로를 따르는 시뮬레이션과 비교했다.

실험에는 지구시스템모델 8개가 사용됐으며, 모델마다 앙상블 구성원 10개를 적용해 총 80개의 시뮬레이션을 수행했다. 앙상블 구성원은 시작 조건을 달리해 반복 수행한 시뮬레이션이다. 이를 통해 배출량 변화에 대한 반응과 일시적으로 기후를 덥히거나 식힐 수 있는 자연 변동을 구분할 수 있다.

다만 시점에는 중요한 한계가 있다. 시뮬레이션은 2015년부터 2049년까지 진행되지만, 과거의 배출량 가정 때문에 동아시아의 오염물질 감축 시점이 실제보다 늦게 설정됐다. 이에 연구진은 2035~2049년 시뮬레이션의 반응을 실제로 관측된 2010~2023년 무렵의 배출량 감소를 나타내는 대리값으로 사용했다.

미래 시뮬레이션 기간이 2030년대에 추정 온난화 0.07°C가 처음 발생할 것이라는 예측을 뜻하지는 않는다. 모델 기간 가운데 이미 관측된 감축과 비슷한 규모의 배출량 차이가 나타나는 시기를 가리킨다.

저자들은 시뮬레이션을 과거 기온과 비교할 때 최근 감축에 따른 온난화 반응이 이미 전부 나타났다고 가정한다. 다른 모델링 연구에서는 반응의 상당 부분이 약 2년 안에 나타나고, 일부는 더 천천히 진행되는 것으로 나타났다. 이 가정은 저자들이 기여도 추정치를 상한으로 표현한 이유 가운데 하나다.

온난화 가속의 어느 정도를 설명할 수 있나

논문에서 계산한 전 세계 관측 온난화 속도는 1980~2009년 10년당 0.18 ± 0.02°C다. 2010~2023년에는 10년당 0.33 ± 0.17°C이며, 연도 간 변동의 영향을 걸러내면 10년당 0.25 ± 0.06°C로 낮아진다.

관측 추세의 불확실성 범위는 95% 신뢰구간이다. 반면 모델의 온도 반응에 붙은 ± 0.05°C는 8개 모델 사이의 편차를 나타낸다. 이 두 종류의 불확실성은 서로 같은 의미로 해석해서는 안 된다.

단순 비교만으로도 에어로졸 결과가 중요한 이유를 알 수 있다. 이전의 온난화 속도인 10년당 0.18°C에 감축 기여분으로 추정된 10년당 0.05°C를 더하면 10년당 0.23°C가 된다. 변동을 걸러낸 최근 추세인 10년당 0.25°C에 가까운 값이다. 이 계산은 온실가스로 인한 기저 온난화 속도가 변하지 않았다고 가정한다.

이것이 동아시아의 오염물질 감축으로 가속의 모든 부분이 설명된다는 뜻은 아니다. 2020년부터 시작된 선박 배출량 감축을 비롯한 다른 에어로졸 변화도 영향을 미칠 수 있다. 구름량 변화, 태양 활동, 화산 영향도 최근 기온 기록에 영향을 미쳤을 가능성이 있는 요인으로 논의돼 왔다.

연구가 발표된 과정에서도 표현의 변화가 확인된다. 2025년 2월 사전 공개된 논문은 오염물질 감축이 온난화 가속의 과반을 설명할 수 있다고 밝혔다. 7월 학술지 게재 논문은 이를 주요 동인으로 작용하기에 충분한 규모라고 표현했다. 두 논문 모두 지구 평균기온에 대한 핵심 반응은 0.07 ± 0.05°C로 동일하게 제시했다.

태평양 온난화와 강수량 변화로 영향 확산

모델링된 온난화는 중국에만 국한되지 않는다. 여름과 겨울 모두 북태평양의 상당 지역에서 연구의 통계적 유의성 기준을 충족하는 0.2°C 초과의 온난화가 나타난다. 겨울철 온난화는 북미와 북극으로도 확대된다.

관측된 가속 현상에서도 부분적으로 비슷한 태평양 양상이 나타난다. 최대 온난화 지역 하나는 동아시아 해안 인근에, 또 다른 지역은 북미 서부에서 중앙 태평양까지 이어진다. 이런 유사성은 제안된 연관성을 뒷받침하지만, 관측된 양상 전체가 에어로졸 감소 때문에 생겼다는 것을 증명하지는 않는다.

태평양십년진동은 중요한 고려사항이다. 이 자연적인 해수 온도 변동 양상은 연구 기간에 크게 바뀌었으며, 불과 13년간 측정한 추세에 강한 영향을 줄 수 있다.

시뮬레이션에서는 세계 평균 강수량도 하루 0.009 ± 0.004밀리미터, 약 0.3 ± 0.1% 증가하는 것으로 나타났다. 이에 따른 온도 반응을 기준으로 추정한 강수 민감도는 온난화 1도당 4 ± 2%다.

지역별 변화로는 중국 동부와 동아시아 해안의 여름 강수량 증가, 북태평양 폭풍 경로를 따라 북미까지 이어지는 강수 증가 등이 포함된다. 열대 강수대가 북쪽으로 이동하는 양상도 나타난다. 강수량은 자연 변동성이 크고 모델 간 차이가 커서 온도 결과보다 지역별 예측의 일관성이 낮다.

구름의 불확실성으로 정확한 결론에는 한계

모델들은 평균 반응의 크기보다 방향에 더 높은 일치도를 보였다. 한 모델은 지구 평균기온이 약 0.15°C 상승한다고 계산한 반면, 다른 모델은 약 0.02°C의 약한 냉각을 산출했다. 논문은 이러한 편차의 상당 부분이 북태평양 구름에 미치는 에어로졸의 영향과 북극 온난화를 모델이 어떻게 나타내는지에 달려 있다고 설명한다.

이번 연구에 참여하지 않은 인도 공과대학교 카라그푸르 캠퍼스 해양·하천·대기·육지과학센터 부교수 자야나라야난 쿠티푸라트는 에어로졸의 영향을 계산하기 어려운 이유를 설명했다.

구름과 에어로졸의 상호작용은 중요하지만, 연구 목적으로 정확하게 시뮬레이션하기는 어렵습니다.

시뮬레이션에서는 대기 상단에서 지구의 에너지 불균형이 제곱미터당 0.06 ± 0.04와트 증가하는 것으로 추정됐다. 이 불균형은 들어오는 태양 에너지와 지구에서 빠져나가는 에너지의 차이다. 값이 양수로 변했다는 것은 더 많은 에너지가 지구에 남는다는 뜻이다.

NASA가 공개한 논문은 유효복사강제력도 제곱미터당 0.06~0.21와트로 추정한다. 이는 대기 중의 빠른 조정을 거친 뒤 배출량 감소가 지구 에너지 수지에 미친 변화를 측정한 값이지, 이후 나타나는 온도 반응은 아니다. 어느 쪽의 에너지 지표도 동아시아 지표에 도달하는 햇빛의 훨씬 큰 국지적 증가와 혼동해서는 안 된다.

일시적 가속이지, 일시적 온난화는 아니다

공동저자이자 레딩대학교 국립대기과학센터 부교수인 로라 윌콕스는 대기오염의 짧은 체류 시간과 이산화탄소가 초래하는 지속적인 영향을 구분했다.

대기오염이 기후에 미치는 영향은 오래가지 않지만, 이산화탄소 배출의 영향은 수 세기 동안 이어질 수 있습니다.

윌콕스는 오염물질 제거와 관련된 가속 현상은 일시적일 가능성이 높다고 말했다. 에어로졸 농도가 안정되면 온난화 속도를 추가로 높이던 효과도 약해질 것이다. 그렇다고 기온이 이전 수준으로 돌아가거나 온실가스로 인한 온난화가 멈춘다는 뜻은 아니다.

배출량 목록에 따르면 동아시아에서 추가로 감축할 이산화황 배출량은 연간 1,000만 톤 미만으로, 2010년 수준의 약 25%다. 감축 속도는 이미 크게 둔화했다. 이는 같은 규모의 오염물질 감축을 반복할 여지가 제한적임을 뜻하지만, 가속이 정확히 언제 끝날지는 알려주지 않는다.

관측과 발표의 흐름은 다음과 같다.

• 1980~2009년: 전 세계 기온이 10년당 약 0.18°C 상승한 것으로 추정됐다.
• 2010년 무렵부터: 대기질 정책이 강화되면서 동아시아 이산화황 배출량이 급격히 감소했다.
• 2014~2023년: 위성 관측에서 에어로졸 광학두께가 2005~2010년 기준보다 0.13 단위 낮게 나타났다.
• 2025년 2월 19일: 연구 사전 공개 논문이 게시됐다.
• 2025년 6월: 세계기상기구가 「아시아 기후 현황 2024」를 발표했다.
• 2025년 7월 14일: 에어로졸 연구가 Communications Earth & Environment에 게재됐다.

아시아, 폭염 심화와 기후재원 부족 직면

세계기상기구의 「아시아 기후 현황 2024」 보고서는 아시아가 전 세계 평균보다 두 배 빠르게 온난화하고 있다고 밝혔다. 아시아의 광대한 육지는 해양보다 빠르게 온난화하기 때문에 이런 차이가 나타난다. 보고서는 2024년 인도양과 태평양의 해수면 온도도 이례적으로 높았다고 기록했다.

이러한 결과는 아시아 전반의 더 광범위한 기후 추세를 보여준다. 에어로졸 연구는 중국의 오염물질 감축이 아시아의 빠른 온난화나 특정 폭염, 사이클론, 홍수의 원인이라고 밝히지는 않았다.

푸네 인도열대기상연구소의 과학자 록시 매튜 콜은 최근 수십 년간 아시아 전역, 특히 인도 아대륙의 온난화가 급격히 심해졌다고 말했다.

이러한 가속은 이미 폭염을 심화하고, 몬순을 교란하며, 사이클론을 키우고, 해수면을 상승시키며, 빙하를 녹이고 있습니다.

기후 위험에 노출되는 지역이 늘어나는 가운데 재원 부족도 심각하다. 국제통화기금(IMF) 보고서는 신흥·개도 아시아가 기후변화 완화와 적응을 위해 매년 최소 1조1,000억 달러가 필요하며, 투자 부족액은 8,000억 달러라고 추산한다. 이 수치대로라면 추정 필요액의 약 73%가 충족되지 않고 있다.

2024년 11월 바쿠에서 열린 제29차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP29)에서 선진국들은 개발도상국의 기후 대응을 위해 2035년까지 매년 3,000억 달러를 조성하는 데 협력하기로 약속했다. 이 약속은 아시아 기후재원 추정치보다 더 많은 국가를 포괄하고 목표 시점도 달라 두 수치를 직접 비교할 수는 없다.

미국이 2025년 파리협정 탈퇴를 추진하고 국제기후금융계획을 해체하면서 불확실성이 커졌다. 3월 미국이 정의로운 에너지 전환 파트너십(Just Energy Transition Partnerships)에서 탈퇴한다고 발표하면서 베트남과 인도네시아에 대한 30억 달러 이상의 약속이 영향을 받았다.

스톡홀름환경연구소 선임연구원이자 적응연구연맹 사무국장인 앨버트 살라만카는 배출량을 더 크게 줄이고 과거 배출에 대한 책임은 작지만 피해에 취약한 지역사회를 지원해야 한다고 촉구했다. 이번 연구는 이 정책 과제에 구체적인 물리적 근거를 제시한다. 대기질 개선은 질병을 줄이는 동시에 추가 온난화를 드러낼 수 있어, 온실가스 감축을 병행해야 할 필요성이 더 커진다.

핵심 내용

• 주로 중국의 오염 통제 정책으로 동아시아 이산화황 배출량이 약 75% 감소했다.
• 기후모델 8개는 지구 평균기온 상승 효과를 0.07 ± 0.05°C로 추정했다.
• 온난화 가속에 대한 기여도 추정치는 상한이며, 구름의 움직임과 태평양의 자연 변동성이 주요 불확실성이다.
• 시뮬레이션에서는 중국뿐 아니라 북태평양, 북미, 북극에서도 온난화가 나타난다.
• 오염물질 농도가 안정되면 추가 가속은 약해지겠지만 온실가스로 인한 온난화는 계속된다.
• 깨끗한 공기는 여전히 공중보건에 큰 이점을 주지만, 아시아는 심화되는 기후 위험과 막대한 재원 부족에 직면해 있다.