중국의 대기질 개선, 지구온난화 가속

중국의 대기 정화와 온난화의 역설

중국은 역사적으로 유례를 찾기 힘든 속도와 규모로 대기질을 개선했다. 당국은 약 10년에 걸쳐 발전소와 산업 시설, 차량에서 나오는 황 오염물질을 줄여 한때 도시를 뒤덮었던 그을음과 황산염 스모그를 크게 감소시켰다. 호흡기·심혈관 질환이 줄고 기대수명이 늘어나는 등 공중보건 개선 효과는 상당하다. 그러나 이 같은 공중보건의 성과는 기후 측면에서 반전을 낳았다. 햇빛을 반사하고 구름을 더 밝게 만드는 입자상 물질을 제거하면서, 온실가스로 인한 온난화의 일부를 가려온 냉각막도 걷어냈다. 연구가 축적되면서, 그 결과 최근 지구온난화 속도가 빨라졌다는 분석이 나오고 있다.

과학자들은 자연 변동성을 감안하면 온난화 속도가 1970년대 이후 10년당 약 0.18도에서 2010년 이후 약 0.24도로 빨라졌다고 추정한다. 여러 기후 모델 연구는 중국이 주도한 동아시아의 황산염 급감이 이 같은 가속의 주요 원인이라고 지목한다. 한 국제 연구는 동아시아의 대기 정화로 지구 평균기온이 약 0.07도 상승했다고 분석했고, 또 다른 평가는 최근 온난화 속도 가속의 대부분을 중국의 에어로졸 감소 탓으로 돌렸다. 연구 방법과 범위에 따라 결론에는 차이가 있고 일부 결과는 아직 동료 심사를 거치는 중이지만, 핵심 메시지는 수십 년간 축적된 기후 물리학의 이해와 일치한다. 에어로졸은 대기 중에 머무는 동안 냉각 효과를 낸다. 이를 빠르게 제거하면 온실가스가 만들어내는 신호가 더 뚜렷해져 한동안 지구가 더 빠르게 더워진다.

이는 대기 정화 조치가 새로 만들어낸 온난화가 아니다. 이미 기후 시스템 안에 있던 온난화가 드러난 것이다. 중국의 이산화황과 미세입자 규제는 생명을 구하고 일상생활을 개선했다. 이 조치가 드러낸 기후 과제는 세계가 장기적인 온난화를 억제하려면 이산화탄소와 메탄 감축도 대기질 개선에 발맞춰야 한다는 점을 일깨운다.

2013년 이후 중국에 어떤 변화가 있었나?

2013년 스모그 위기 이후 베이징과 다른 도시들은 대책을 요구하는 시민들의 압력에 직면했다. 중국은 광범위한 대기 정화 프로그램을 시행했다. 석탄화력발전소에는 배기가스 탈황 설비가 설치됐고, 산업계는 더 깨끗한 공정을 도입했으며, 도시들은 차량 배출가스와 연료 품질 규정을 강화했다. 노후하고 오염물질을 많이 배출하는 소형 보일러를 대상으로 폐기와 개조 사업도 추진했다. 일부 지역에서는 발전소 연료를 저유황 석탄이나 천연가스로 전환했고, 당국은 감시와 단속을 강화했다.

이 같은 조치로 이산화황 배출량은 급감했다. 추정치에 따르면 지난 10년간 배출량은 약 70~75% 줄어 2010년대 초 2천만 톤을 넘던 수준에서 최근 수백만 톤으로 감소했다. 도시 스모그의 주요 구성 성분인 황산염의 감소는 위성 관측과 지상 측정망에서도 확인된다. 공중보건 개선 효과는 크다. 앞선 연구에 따르면 중국의 대기질 개선으로 매년 조기 사망자 수십만 명에 이르는 규모를 예방하고 있으며, 특히 노인과 심장·폐 질환 환자에게 도움이 되고 있다.

중국의 대기질 개선은 국제적으로도 인정받았다. 베이징과 상하이, 여러 성도에 사는 주민들은 하늘빛과 시야가 얼마나 달라졌는지 직접 확인할 수 있다. 환경적 이익은 실재하며 소중하다.

에어로졸은 어떻게 냉각 효과를 내며, 제거하면 왜 가려진 열이 드러날까

에어로졸은 공기 중에 떠다니는 미세한 입자다. 바다 소금이나 먼지처럼 자연적으로 생기는 것도 있다. 석탄과 석유를 태울 때 배출되는 이산화황에서 생성되는 황산염 등 인간 활동으로 발생하는 에어로졸도 많다. 에어로졸은 두 가지 주요 방식으로 기후에 영향을 미친다. 첫째, 입자가 햇빛을 산란·반사해 우주로 되돌려 보내 지표면에 도달하는 에너지를 줄인다. 둘째, 구름을 변화시킨다. 구름방울이 생기는 씨앗 역할을 하는 에어로졸은 더 작고 많은 물방울로 이루어진 구름을 만들어 구름을 더 밝게 하고 오래 유지하는 경향이 있다. 더 밝은 구름은 햇빛을 더 많이 반사해 아래 지표면을 식힌다.

에어로졸의 냉각 효과는 실재하지만 일시적이다. 에어로졸 입자는 보통 며칠에서 일주일 사이에 대기에서 제거되기 때문에 그늘 효과를 유지하려면 계속 공급해야 한다. 온실가스는 다르게 작용한다. 이산화탄소는 대기 중에 수 세기 동안 남을 수 있고, 메탄은 약 10년간 잔류한다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 에어로졸이 인간 활동으로 인한 온난화의 상당 부분을 가려왔다고 평가했다. 각국이 건강을 위해 대기오염을 정화하면 이 가림막이 걷히고 온실가스의 영향이 온도계 수치에 온전히 드러난다.

온난화 가속에 관한 최신 연구 결과

여러 연구진은 첨단 기후 모델을 이용해 동아시아의 에어로졸 감소가 최근 기온 추세에 미친 영향을 분리해 분석했다. 지구 시스템 모델 8개를 종합한 한 시뮬레이션 연구는 동아시아의 황산염 배출량이 약 75% 줄면서 지구 평균기온이 약 0.07도 상승했을 가능성이 크다고 분석했다. 같은 연구에서는 동아시아와 그 하류 지역에서 가장 뚜렷한 온난화 양상이 나타나 북태평양을 거쳐 북극까지 이어지는 것으로 나타났다. 또 다른 분석은 중국의 에어로졸 감축이 2010년 전후 이후 온난화 가속의 상당 부분, 10년당 약 0.05도에 해당하는 몫을 차지한다고 추정했다. 이 평가는 동료 심사를 기다리고 있으며, 다중 모델 연구는 과학적 검토를 마쳤다.

연구진은 대기 정화 조치가 온실가스로 이미 진행 중이던 온난화를 드러냈다고 강조한다. 에어로졸 감축 규모와 배출 지역이 중요하다. 중국 상공의 공기는 빠르게 태평양으로 이동해 냉각 효과 또는 그 부재를 넓은 지역으로 퍼뜨린다. 이에 따라 한 지역의 배출 변화가 전 지구에 미치는 영향도 커진다.

이번 분석 중 하나를 이끈 국제기후연구센터 CICERO의 선임과학자 비외른 삼세트는 그 영향이 지구 규모에서 측정될 정도라고 말했다.

수치를 들여다보기 시작했을 때, 그 영향은 분명히 거시적인 규모이며 결코 작은 효과가 아니라는 사실이 드러났습니다.

다중 모델 연구의 공동 저자인 레딩대학교 대기과학자 로라 윌콕스는 이 시기의 빠른 온난화가 기후 민감도가 영구적으로 높아진 결과가 아니라 대기 정화에 따른 조정 과정이라고 강조했다.

가림막이 걷히는 동안에는 온난화가 가속되는 모습을 보게 될 것입니다.

동아시아의 에어로졸 수준이 안정되면 온난화 속도는 온실가스가 이끄는 장기 추세에 가까워질 것으로 여러 연구진은 내다본다. 시기와 정확한 규모는 다른 부문과 지역에서 배출량이 얼마나 빨리 줄어드는지, 그리고 온난화된 지구에 구름이 어떻게 반응하는지에 달려 있다.

맑아진 하늘과 연관된 태평양의 이상 고온

2013년부터 북동태평양에서는 ‘더 블롭(The Blob)’으로 알려진 대규모 해양 고수온 현상이 나타났다. 광대한 해역의 해수면 온도가 최대 4도까지 치솟았다. 이 현상은 어족 자원을 훼손하고 바닷새를 굶주리게 했으며, 유해 조류 번성을 유발하고 해양 포유류의 행동을 바꿨다. 장기적인 지구온난화와 엘니뇨 같은 자연 주기가 영향을 미쳤지만, 현상의 강도와 지속성을 온전히 설명하지는 못했다.

중국해양대 연구진이 주도한 새로운 분석은 이 같은 태평양의 온난화 일부를 동아시아 대기오염의 급격한 정화와 연결했다. 중국의 에어로졸 냉각 효과가 줄면서 하류 지역의 대기가 따뜻해지고 기압 패턴이 변했다. 알류샨 저기압이 강해지고 북동태평양 일부 해역의 풍속이 낮아지면서 바다가 대기로 빼앗기는 열이 줄었다. 이로 인해 해수면이 극단적으로 뜨거워질 조건이 조성됐다. 최근 위성 자료에서는 북태평양의 뚜렷한 온난화 추세가 확인되며, 이는 에어로졸 감소의 특징과 부합한다. 다른 요인들도 작용했지만, 이제 이 메커니즘은 문제를 설명하는 중요한 일부로 보인다.

선박 규제와 기타 에어로졸 감축이 구름을 바꾸다

2020년 국제해사기구(IMO)는 선박 연료의 황 함량을 엄격히 제한해 공해상 에어로졸 오염의 주요 원인을 줄였다. 수십 년 동안 선박 항로에서는 햇빛을 반사해 해수면을 식히는 밝은 구름 띠가 만들어졌다. 연료가 깨끗해지면서 이런 구름의 흔적은 희미해졌고, 그 아래 바다는 더 빠르게 따뜻해졌다. 과학자들은 최근 북대서양에서 기록적으로 나타난 해양 폭염의 일부를 선박에서 배출되는 에어로졸 감소와 연결했다. 추정치에 따르면 선박 규제는 이 해양 폭염의 강도에 상당한 몫을 했으며, 나머지는 온실가스에 따른 온난화와 자연 변동성, 기타 요인으로 설명된다.

연구진은 기존 모델이 에어로졸 농도 변화에 대한 구름의 민감도를 과소평가했는지도 살펴보고 있다. 동시에 지구 기온 상승으로 일부 구름의 반사율이 낮아지고 있을 가능성도 있다. 두 가지 연구 흐름 모두 지구 평균기온 변화가 1도보다 작은 수준으로 측정되더라도 에어로졸 변화가 지역적으로 큰 반응을 일으킬 수 있는 기후 시스템을 가리킨다.

구한 생명과 책임 공방의 정치

중국의 대기 정화 정책은 생명을 구하고 입원 환자를 줄였으며 수억 명의 일상생활을 개선했다. 공중보건이 분명한 목표였고, 효과도 즉각적이다. 최근 온난화 가속을 대기 정화 조치를 늦추거나 되돌려야 할 이유로 내세우는 것은 핵심을 놓친 것이다. 대기오염을 햇빛을 막아주는 차양막으로 이용한다면 인류의 건강에 막대한 피해를 감수해야 한다.

중국의 학자와 논평가들은 중국의 대기 정화를 기후 문제로 지목하는 주장에 반박하며, 미국과 유럽도 비슷한 보건상의 이유로 수십 년 전에 황산염 배출을 줄였다고 지적했다. 동아시아의 감축 규모와 속도는 다르고 기후도 이에 반응했다. 그렇다고 장기 온난화의 근본 원인이 달라지는 것은 아니다. 근본 원인은 온실가스의 축적이다. 대기 정화로 그 원인이 더 잘 드러났을 뿐이다.

지금의 기후 정책에 주는 시사점

단기적으로 얻을 교훈은 명확하다. 각국은 건강을 지키기 위해 대기오염 정화를 계속하는 동시에 온실가스 감축도 가속해야 한다. 이산화탄소와 메탄 감축 속도를 높이지 않으면 에어로졸의 냉각 효과가 사라진 만큼 기온이 더 오르고 극심한 더위도 심해진다. 메탄은 온난화 효과가 강하면서 대기 중 수명이 짧아 감축하면 단기 온난화를 완화할 수 있는 실용적인 수단이다. 가스 인프라의 누출 탐지·수리 프로그램, 유정과 탄광에서 나오는 메탄 포집, 상시 플레어링 제한은 빠른 성과를 낼 수 있다.

이산화탄소를 대폭 감축하는 일도 여전히 필수적이다. 청정 전력 공급을 빠르게 늘리고 석탄 사용을 줄이며 전력망을 확충하고 효율을 개선하는 한편, 운송·난방 및 일부 산업 부문을 전기화해야 한다. 재생에너지와 저장 설비, 무배출 연료의 보급을 앞당기는 정책은 에어로졸을 우연한 방패로 삼을 필요성을 줄인다.

적응 대책도 중요하다. 에어로졸 변화가 일부 원인으로 작용한 해양 폭염은 어업과 연안 생태계에 부담을 줄 것이다. 해양 관측 개선과 조기 경보, 유연한 어업 관리는 피해를 줄일 수 있다. 폭염 대응 계획과 도시 냉각 전략, 회복력 있는 기반시설은 육지의 극심한 더위로부터 생명을 구할 수 있다.

온난화 가속은 얼마나 지속될까?

에어로졸은 대기에서 빠르게 씻겨 나간다. 따라서 에어로졸 제거의 효과는 온실가스에 비해 짧은 시간 규모에서 나타난다. 동아시아의 배출량이 낮은 수준에서 안정되면 온난화를 추가로 밀어 올리는 효과는 약해지고, 온난화 속도도 장기적인 온실가스 추세에 가까워질 것이다. 불확실성은 남아 있다. 2020년 선박 규제는 바다 위 구름량에 계속 영향을 미칠 것이며, 다른 지역들도 대기 정화에 나서기 시작했다. 자연 주기는 여기에 변동성을 더할 것이다.

삼세트는 중국에서 이미 가장 큰 폭의 감축이 이뤄졌기 때문에 중국의 추가 에어로졸 감축이 미치는 영향은 줄어들 것으로 전망한다.

중국에는 더 줄일 대기오염이 그리 많이 남아 있지 않습니다.

여러 연구가 전하는 더 큰 메시지는 일관된다. 깨끗한 공기가 건강에 이롭다는 근거는 여전히 확고하다. 에어로졸 가림막이 얇아진 지금, 온실가스를 신속하고 대폭 감축해야 할 기후상의 필요성은 그 어느 때보다 커졌다.

한눈에 보기

• 중국의 이산화황과 미세입자 배출량은 2010년대 초 이후 약 70~75% 감소해 대기질을 개선하고 생명을 구했다.
• 에어로졸은 햇빛을 반사하고 구름을 더 밝게 해 지구를 식히지만, 에어로졸이 사라지면 온실가스가 일으킨 온난화가 드러난다.
• 모델 연구는 동아시아의 에어로졸 감축이 지구온난화를 0.07도 추가로 일으켰으며 2010년 전후 이후 온난화 속도를 높였다고 분석한다.
• 맑아진 대기와 연관된 온난화는 동아시아와 북태평양에서 가장 두드러지며 해양 폭염에도 영향을 미쳤을 가능성이 크다.
• 2020년 선박 연료 황 함량 규제로 해양 에어로졸이 줄어 최근 해양 폭염 때 북대서양 온난화가 더 심해졌을 가능성이 있다.
• 에어로졸은 대기 중 수명이 짧기 때문에 에어로졸 감축에 따른 온난화 가속은 일시적일 가능성이 크다.
• 장기적인 기후변화의 주된 원인은 여전히 온실가스이므로 이산화탄소와 메탄을 대폭 감축해야 한다.
• 건강을 위해 대기 정화 정책을 이어가되, 단기적인 폭염을 억제하려면 탈탄소화를 앞당기고 메탄을 집중적으로 감축해야 한다.