하천과 우리의 삶 2 기후의 변화와 물자원 관리Ž˜이지... · 2019-01-01 ·...
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하천과 문화 Vol. 8 No.2 ● 봄48 49
들어가며
지난 호에서는 물은 생명의 근원이란 주제로 물의 특성, 물
의 효과 등에 대한 물의 중요성에 대하여 알아보았다. 지구온
난화로 유발되는 기후변화와 이로 인한 물 순환 과정에 큰
변화를 가져와 우리의 삶에 끼치는 영향에 대하여 서술하고
자 한다.
기후변화
최근기후를 살펴보면 과거와는 다른 양상을 보이고 있으며,
특히 우리는 도시의 온도 변화로 인한 생활양식의 변화와 계
절의 패턴의 변화를 경험한다.
기후변화에 의한 물 관리 문제를 해결하는 방안은 두 가지
방안으로 구분할 수 있다. 기후변화의 주된 원인인 지구온난
화를 유발시키는 온실가스 발생원을 감소시키거나 홉수원을
확충하는 등의 완화방안과 지구온난화로 인해 예상되는 피해
를 저감시키기 위한 적응방안으로 구분된다.
기후변화를 이해하기 위해서는 우선 기후에 대한 이해가 필
요하다. 일반적으로, ‘날씨’와 ‘기후’를 혼용하여 사용하지만,
날씨는 우리가 매일 경험하는 기온, 바람, 비 등의 대기 상태를
말하며, 기후는 수십 년 동안 한 지역의 날씨를 평균화한 것이
다. 기후는 위도, 바다로부터의 거리, 식물, 산의 존재 또는 다
른 지리적 요소에 의존하기 때문에 장소에 따라 다양하며, 또
한 시간에 따라서도 다양하다. 즉, 계절과 계절, 1년 주기, 10년
주기 같은 시간규모에 따라 다르다. 이와 같이 수십 년 또는
그 이상 지속되는 기후 또는 변동성이 평균적 상태에 대해 통
계적으로 중요한 변동을 나타내는 것을 ‘기후변화’라 말한다.
기후변화의 요인
기후변화의 요인은 자연적인 원인과 인위적인 원인으로 구
분할 수 있다.
● 자연적인 원인
기후변화는 외적으로 야기된 변화뿐만 아니라 기후시스템
주요 구성요소의 변화와 요소간의 상호 작용에 의해서 발생
한다. 외적 요소에 의한 기후변화의 대표적인 예로는 화산분
화에 의한 성층권의 에어로졸 증가, 태양 활동의 변화, 태양과
지구의 천문학적인 상대위치 변화 등이 있다. 외적 요인과 상
관없이 기후시스템은 자연적으로 변할 수 있다. 이는 기후시
스템의 5가지 주요 구성요소인 대기권, 수권, 빙권, 지권, 생
물권 각 요소들이 각기 상호 작용하여 끊임없이 변화하기 때
이 상 태 | 공학박사
우리협회 부회장
하천과 우리의 삶 2
기후의 변화와 물자원 관리
문이다.
● 인위적인 원인
기후변화에 인간의 활동이 미치는 영향력이 커지기 시작
한 시점은 산업혁명 초기인 18세기 중엽부터이며, 1970년부터
2004년 사이에는 지구 온실가스 배출량이 70%나 증가하였다.
인간 활동, 특히 공장이나 가정에서의 화석연료 연소와 생
물체의 연소 등은 대기 구성성분에 영향을 주는 온실가스와
에어로졸을 생산하여 온실가스를 증가시키고 대기 중 에어
로졸에 의해 태양 복사에너지 반사와 구름의 광학적 성질변
화(산란효과에 의한 지구 냉각화)를 일으키고 있다. 또한 프
레온가스(CFCs) 및 기타 불소 화합물, 브롬 합성물 등의 방
출은 복사강제력에 영향을 주고 성층권의 오존층도 감소시
킨다. 그리고 도시화와 무리한 토지개발이나 산림채취 등으
로 인한 토지 이용의 변화는 지구 표면의 물리적, 생물학적 특
성에 영향을 준다.
● 지구온난화
우리가 살고 있는 지구의 기후시스템은 대기권, 수권, 빙권,
지권, 생물권으로 구성되어 있으며, 각 권역의 내부 혹은 권
역 간 복잡한 물리과정이 서로 얽혀 현재의 기후를 유지한다.
기후시스템을 움직이는 에너지의 대부분(99.98%)은 태양
에서 공급되며, 기후시스템 속에서 여러 형태의 에너지로 변
하고 최종적으로 지구 장파복사 형태로 우주로 방출된다. 이
산화탄소와 같은 온실가스는 태양으로부터 지구에 들어오는
짧은 파장의 태양 복사에너지는 통과시키는 반면, 지구로부
터 나가려는 긴 파장의 복사에너지는 흡수하므로 지구 대기
의 온도를 상승시키는 작용을 하는데 이것이 바로 ‘온실효과’
이다.
기후시스템에서 온실효과는 필요하지만 지난 산업혁명 이
후 지속적으로 다량의 온실가스가 대기로 배출됨에 따라 지
구 대기 중 온실가스 농도가 증가하여 지구의 지표온도가 과
도하게 증가되어 지구온난화라는 현상을 초래하게 되었다. 지
구온난화의 대표적 징후로 북극해 얼음이 줄어들고 지구 해
수면의 높이가 연간 약 3㎜ 이상 높아지고 있다.
온실가스의 종류 및 지구온난화 지수
● 온실가스 종류
지구온난화에 영향을 미치는 온실가스로는 이산화탄소, 메
탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황의 직
접 온실가스와 일산화탄소, 질소가스, 비-메탄휘발성 유기물
질의 간접 온실가스로 구분할 수 있다. 이러한 온실가스들은
국가 경제의 원동력인 산업활동과 우리의 일상생활과 밀접하
게 연관되어 배출되고 있다.
<그림 1> 산업혁명(영국)<그림 2> 지구온난화에 따른 영향
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● 지구온난화 지수
온실가스별로 지구온난화에 기여하는 정도가 다르며, 일반
적으로 이산화탄소를 기준으로 각 가스별 기여정도를 명시한
것을 지구온난화 지수(GWP, Global Warming Potentials)
라 하고, 각 국가에서는 온실가스 배출량을 산정할 때 가스
별 지구온난화 지수를 고려한 CO₂톤 단위로 배출량을 산정
하고 있다.
기후변화의 영향
● 온도 상승
지구온난화를 유발하는 대기 중 온실가스(이산화탄소, 메
탄, 일산화질소 등)는 산업혁명 이래 화석연료(석탄, 석유, 가
스)의 연소, 산림 파괴 등 인간의 여러 활동에 기인하여 크게
증가하였다. 과학자들이 기후모델의 실험 결과 20세기 지구온
난화는 인간의 활동에 의한 대기 중 온실 가스의 농도 증가가
그 주된 원인임이 규명되었다.
온실효과로 인하여 지구온난화의 지표인 지구표면 온도는
지난 100년 동안(1906~2005) 0.74±0.18℃ 상승하였다. 이러한
기온 상승은 우리나라가 속해 있는 북반구 고위도로 갈수로
더 크게 나타나고 있으며 해양보다 육지가 더 빠른 온도 상승
을 나타낸다.
● 빙하 감소
지난 20세기 동안 북극지대 대기온도는 약 5℃ 증가(이것은
지구표면의 평균 온도 상승폭보다 5배나 빠른 속도)하면서 빙
하 감소, 극지방 호수의 피빙기간 감소 등 직접적 영향을 초래
하고 있다. 예로서 북극지역에 있는 거의 모든 산지 빙하는 지
난 20세기 동안 감소하고 있는데 스위스의 산지 빙하는 1/3까
지 줄어들었다. 북반구 극지방에서는 1960년대 이후로 눈 두
께가 10%나 감소하고 있는 한편, 20세기 동안 호수와 강의 연
중 피빙기간이 약 2주나 짧아지고 있다.
● 홍수
지구온난화의 또다른 영향으로 1966년 및 1997년 라인강 홍
수, 1995년 중국 홍수, 1998년 및 2000년 동유럽 홍수, 2000년 모
잠비크 및 유럽 홍수, 그리고 2004년 방글라데시 우기홍수(전
국토의 60% 침수) 등 전 지구적으로 집중호우와 폭풍우에 의
한 홍수가 빈발하고 있다.
● 가뭄 및 사막화
홍수와 더불어 가뭄현상도 지구온난화로 발생하는 재해 중
의 하나인데 특히 아프리카에서 아주 심각하게 발생하고 있
다. 니제르, 챠드호 및 세네갈 지역에서는 전체 이용가능한 물
의 양이 40~60%나 감소하고 있고, 남북서부 아프리카에서는
연평균 강수량이 감소함으로써 사막화현상이 가속화되고 있
다.
● 해수면 상승
해수면 상승은 연안저지대 및 습지의 범람, 해안침식, 하천
이나 지하수로의 해수유입, 하천수위 증가 및 범람, 조석 및
파동변화, 퇴적하상의 변화 등의 영향을 초래함으로 자연생
태계, 인간 거주지, 수자원 및 산업시설, 인프라 등에 악영향을
미칠 것으로 예상되고 있다.
<그림 3> 빙하의 감소, 우리집은 어데로
<표 1> 지구온난화지수(GMP)
온실가스 지구온난화지수(GMP)
이산화탄소 1
메탄 21
이산화질소 310
수소불화탄소 150~11,700
과불화탄소 6,500~9,200
육불화황 23,900
출처 : IPOC 제2차 평가보고서(1995)
지난 20세기 동안에 해수면은 평균 10~20㎝ 높아졌으며, 앞
으로도 지속적인 해수면 상승이 예상된다. 투발루(Tuvalu)는
남서태평양에 위치한 영국연방국가로서 국토면적이 20mi²로
세계에서 4번째로 작은 섬나라이며 인구는 약 12,000명이다.
이 나라는 해수면이 상승되어 국토면적이 점점 좁아지면서 지
구상에서 최초로 사라질 위기에 놓여 있는 지구온난화의 첫
재난 국가이다. 따라서 해수면 상승은 수십억 인구가 사용하
는 물을 오염시킬 뿐만 아니라 대규모 인구의 이주를 유발시
킬 것이다.
우리나라는 주변해역에 대해 국립해양조사원에서 조위관
측자료와 후빙기지각변동모델(ICE-5G) 및 GPS를 이용한 수
직지각운동을 측정하여 상대 해수면을 산출하여 해수면 상승
여부를 판단하고 있다.
● 생태계 변화
지구온난화로 인하여 꽃의 조기 개화, 새들의 조기 산란, 곤
충, 식물 및 동물 서식지 변화, 연안 지역의 백화현상 증가, 생
물 다양성 감소 등 자연 생태계도 서서히 변화되고 있다.
우리나라에서의 영향
범지구적으로 나타나고 있는 지구온난화의 영향력은 우리
나라도 예외는 아니다. 우리나라는 지난 100년간 온도가 1.5℃
상승하였으며, 이는 지구 평균의 2배이다. 또한 제주지역 해수
면은 지난 40년간 22㎝ 상승하였고, 이는 세계 평균의 3배 높
은 수치이다. 이렇게 우리나라의 기후변화 진행속도는 세계 평
균을 상회하고 있다. 이와 같은 급속한 기온상승으로 집중호
우 및 태풍이 빈번하게 발생하여 막대한 인명 및 재산상의 피
해가 초래되고 있다.
예를 들면 1998년 지리산에서 시작된 집중호우로 324명의
인명피해와 1조2,500억 원의 재산피해, 1999년 경기북부 지역
에 집중 호우로 64명의 인명피해와 2만 5,000여명의 이재민 발
생, 2002년 8월 태풍 루사로 강릉지역에 하루 870㎜의 비가 내
려 일 최대강수량 기록을 경신하면서 인명 피해 246명, 농경
지 3만여 ha 침수 등 5조 원이 넘는 재산피해를 남겼다. 2003
년도에도 태풍 매미로 전국에서 130명의 인명피해와 4조7,800
억 원의 재산피해가 있었으며, 이러한 피해는 기후변화를 실
감케 한다. 이렇게 기후변화로 인한 기상이변은 이제 피할 수
없는 현실이 되었다.
● 국민건강의 영향
기후변화의 영향은 생태계의 변화에 따른 국민생활행태 변
화 및 인간 건강에도 영향을 미치고 있다. 기후변화로 인한 기
온 상승과 비례하여 대기내 광화학적 반응을 촉진하여 오존
농도가 증가하는 등 대기오염을 심화시켜 건강에 영향을 미치
는 것이다. 말라리아, 세균성이질 등 매개체를 통한 질병이 증
가 추세에 있는 것으로 파악되고 있다. 특히 법정전염병 중, 쯔
쯔가무시증, 말라리아, 세균성이질, 렙토스피라증, 비브리오
폐혈증 등 기후변화와 관련이 깊은 질병들은 1990년대 이후
꾸준한 증가추세를 보이고 있다.
최근 10년간 국내에서 발생한 195건의 기상재해로 1,541명이
사망하였고, 연평균 154명이 사망(폭풍이 72건으로 가장 빈번
히 발생하는 기상재해로 나타났으며, 발생 재해별 사망자수의
경우 태풍으로 인한 사망자수가 발생건당 21.4명으로 가장 많
음)하는 것으로 나타났다.
● 산업계에 미치는 영향
2005년 2월 16일 교토의정서가 공식 발효되어 온실가스 감
축의무를 지고 있는 선진국을 중심으로 배출권거래제도 및 청
정개발체제 등 교토의정서 이행 메카니즘을 이용한 온실가스
감축노력과 함께 새로이 창출되고 있는 온실가스 감축관련
환경산업 및 기술개발을 선점하려는 노력이 가속화되고 있다.
유럽연합(EU)은 지역 내에 반입되는 차량에 대하여 1㎞ 주
행시 평균 140g 이상의 CO₂를 배출하는 경우 수입을 제한하
는 자발적 협약을 발효할 예정이며, 앞으로 이 기준을 120g/㎞
로 더욱 강화한다는 계획도 가지고 있다. 이는 우리나라 주요
수출품목 중 하나인 자동차의 수출증대에 장애요인으로 작
용할 수 있다. 또한 기타 수입품목의 경우에도 포장재의 처리
에 까다로운 기준을 적용하고 있으므로 이에 대한 대처가 필
요한 상황이다. 이 같은 온실가스 감축과 관련된 제도의 도입
은 교토의정서에 비준하지 않은 미국에서도 마찬가지로 캘리
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포니아주의 경우 2009년부터 차량의 CO₂ 배출 기준을 엄격
히 적용할 예정이어서 국내 관련 업계의 대책마련이 시급한
상황이다.
앞에서 살펴본 것처럼 우리나라가 제1차 공약기간 동안 온
실가스 감축의무가 없더라도 이미 감축의무국가인 선진국을
대상으로 하는 대외무역 시장에서는 온실가스 배출규제가 무
역규제로 작용하는 많은 사례를 발견할 수 있다. 이러한 현실
에서 우리나라가 교토체제 이후 의무 감축 국가에 포함되는
경우 국내에서도 온실가스 감축정책 및 노력이 현실적으로
불가피할 것이다.
● 국민경제에 미치는 영향
우리나라의 감축의무 참여가 비단 산업계에만 영향을 미
치는 것은 아니며, 우리 국민 모두에게 영향을 미칠 수 있다.
2005년 현재 국가 온실가스 배출량이 1990년 온실가스 배출량
대비 2배에 이르고 있는 우리의 현실을 고려할 때 교토체제 이
후 온실가스 배출량 감축 참여의 의무화는 국민경제에 큰 부
담을 줄 수 있다. 향후 온실가스 감축의무방식에는 여러 가지
가능성이 있으므로 속단하기는 어려우나 2013년부터 온실가
스 배출량을 1995년 대비(교토체제 이후의 기준년도를 1995
년으로 가정할 경우) 5% 줄인다고 가정하는 경우 실질 GNP
성장률이 0.78% 감소하는 것으로 나타나 국민경제의 어려움
이 예상되며, 국가경제를 고려하여 산업계의 감축부담을 국
민들이 부담하는 경우 국민들이 실제 느끼는 경제적 압박은
더욱 클 수도 있다.
기후변화대책
● 환경친화적 상품으로의 소비양식 전환
동일한 기능을 가진 상품이라면 환경오염 부하가 적은 상
품, 예를 들면, 에너지효율이 높거나 폐기물 발생이 적은 상품
을 선택하는 것이 필요하다.
● 에너지와 자원절약의 실천
가정 및 직장에서의 냉난방 에너지 및 전력의 절약, 수돗물
절약, 차량 공회전 자제, 대중교통 이용 카풀(car pool) 활용,
차량 10부제 동참 등의 노력과 참여가 필요하다.
● 폐기물 재활용 적극 참여
온실가스 중의 하나인 메탄은 주로 폐기물 매립 처리과정
에서 발생하며 재활용이 촉진되면 매립지로 반입되는 폐기
물량이 감소하므로 메탄 발생량도 감소한다. 또한 폐지 재활
용은 산림자원 훼손의 둔화를 통하여 온실가스 감축에도 기
여한다.
● 나무 심고 가꾸기
나무는 이산화탄소의 좋은 흡수원이다. 예를 들어, 북유럽
과 같이 산림이 우거진 국가는 흡수량이 많아 온실가스 감축
에 큰 부담을 느끼지 않는 것이 좋은 예라 할 것이다. 따라서
나무를 심고 가꾸는데 힘써야 할 것이다.
국가 기후변화 생물지표
국립생물자원관은 기후변화가 한반도 생물종 분포에 미치
는 영향 및 취약성에 대한 효율적인 감시와 예측 방법을 마련
하기 위해 ‘국가 기후변화 생물지표 100종’을 선정했다. 국가
기후변화 생물지표 100종은 척추동물 18종, 무척추동물 28종,
식물 44종, 균류 및 해조류 10종이다. 선정된 국가 기후변화 생
물지표(CBIS) 100종이 한반도 생물다양성 분포 변화를 효과
적으로 감시 예측할 수 있는 지표로 이용됨으로써, 지역별 생
물자원 및 생물다양성의 기후변화 적응 능력을 제고함은 물
론 우리나라 토착 자생생물자원의 보전 및 관리의 중요한 토
대가 마련되었다.
물자원 관리
우리나라 수자원의 특성을 보면 연평균 강수량은 1,274㎜
로 세계평균 970㎜의 약 1.3배이지만, 1인당 연간 강수량은 약
3,000㎥로 세계평균 약 34,000㎥의 약 8.8%에 불과하며, 연도
별 강수량은 754㎜∼1,638㎜로 변동이 매우 심하고, 계절별 및
지역별 편차가 심한 국가이다.
우리나라 수자원 부존량은 총 1,240억㎥으로 이중 42%인
517억㎥은 증발, 지하침투 등으로 손실되고 나머지 58%인 723
억㎥는 하천으로 유입되고 있으며, 하천으로 유입된 물 중 약
337억㎥을 이용하고 있다.
앞에서 언급한 바와 같이 연평균 강수량은 세계평균의 1.3
배이지만, 우리나라는 현재 물부족 국가에 포함되어 있다. 우
리나라도 위기의식을 가지고 생명의 근원인 물을 항상 아끼고
소중하게 생각해야 할 것이다. 그러기 위해서는 물을 잘 관리
해야 한다. 물을 관리하는 것은 오염과 훼손이 생기기 전에 미
리 예방하고, 개발과 보전의 조화를 추구하며, 환경개선을 위
해 원인자 부담원칙을 적용하는 것이다.
지구온난화로 인한 전 지구적인 기후변화는 지구상의 물 순
환 과정에 큰 변화를 가져왔다. 기후변화에 관한 정부간 협의
체(IPCC)의 4차 평가보고서는 우리나라가 위치한 북반구 고
위도 지역 강수의 강도와 변동성이 크게 증가하여 홍수 범람
과 가뭄의 위험성이 크게 증가할 것으로 전망하고 있다. 또한
2020년에는 전 세계적으로 약 17억 명이 물 부족으로 고통을
겪을 것으로 보고 있다.
앞으로 물 수요가 크게 변하지 않는다고 가정할 경우, 기후
변화에 따른 가뭄의 심화로 인해 우리나라는 2060년대에 최대
33억 톤의 물 부족현상이 발생될 것으로 전망된다. 이는 소양
강 댐의 총 저수용량 29억 톤을 훨씬 초과하는 양이다.
우선 기후변화가 각종 수자원에 미치는 영향을 평가하고 전
국적인 댐 등의 취약성 분석을 통해 홍수와 가뭄 취약지역의
수자원 관리상의 문제점을 철저히 진단하는 것이 중요하다.
정부는 수자원 확보를 위한 계획을 수립하고 투자 우선순
위에 따라 사업을 시행하여 물관리를 철저히 해야 할 것이다.
나가며
이번 호에는 기후변화의 요인, 지구온난화의 영향, 기후변
화로 우리나라에 미치는 영향과 기후변화 대책 그리고 물자
원 관리에 대해 알아보았다. 다음 호에는 천재지변이라고도
불리는 태풍 및 홍수 등의 자연재해와 자연재해로 인한 인명
과 재산피해를 보상받기 위한 풍수해 보험에 대하여 알아보
기로 한다.
<그림 4> 수자원 이용현황
하천과 문화 Vol. 8 No.2 ● 봄
참고자료
탄소배출권 거래제도
이상기후 현상이 두드러지는 등 지구가 온난화로 몸살을 앓고 있다. 지구온난화의 주범은 온실가스이다. 이런 온실가스 배출량을 줄
여 하나뿐인 지구를 보호하자는 발상에서 탄소배출권을 거래하자는 제도가 등장했다. 이 제도는 이산화탄소 등 오염물질의 배출을 줄
이기 위해 고안된 제도로서. 시장기능을 활용한 것이 특징이고 기업들이 온실가스를 배출하는 권리를 사고팔 수 있게 하는 것이 핵심이
다. 이 과정은 다음과 같다.
각국의 협의에 따라 우리나라가 배출할 수 있는 온실가스 총량이 정한다. 정부는 이를 나눠 기업별로 온실가스를 배출할 수 있는 양
을 할당한다. 기준치 이상으로 온실가스를 배출한 기업은 초과 배출량만큼 배출권을 현금으로 사야 한다. 반대로 기준보다 적게 배출
한 기업은 돈을 받고 배출권을 팔 수 있다.
탄소배출권 거래제라고 이름을 붙인 이유는 온실가스 중에서 비중이 가장 크고 배출량을 측정할 수 있는 성분이 바로 이산화탄소
이기 때문이다. 이 제도를 시행하면 기업들은 비용을 절감하기 위해 온실가스 배출량을 줄이려고 애쓰게 된다. '녹색기술'이라고 부르
는 오염방지 기술개발에도 힘을 기울이게 된다. 한마디로 시장 원리를 빌려 환경오염을 해결할 수 있는 제도로 이 제도를 가리켜 ‘저탄
소 녹색성장 방식’이라고 부른다.
기후시스템(Climate system)
기후시스템은 5개의 주요 요소로 구성된 고도
로 복잡한 시스템이다. 5개 요소란 대기권(Atmos-
phere), 수권(Hydrosphere), 빙권(Cryosphere), 지권
(Geosphere), 생물권(Biosphere), 그리고 각 요소들
간의 상호 작용을 말한다. 시스템 자체의 내부 역
학에 의한 영향, 대기의 조성을 변화시키는 것, 토
지 이용도의 변화와 같은 인위적인 강제력, 화산폭
발, 태양복사의 변화와 같은 외부강제력 때문에 시
간에 따라 기후시스템은 계속 바뀐다.
탄소배출권 거래제도
기후시스템
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온실효과(Greenhouse effect)
온실가스는 지구표면에서 동일한 기체로 인하여 대기 자체에 의해서나 구름에서 방출되는 적외복사를 효과적으로 흡수한다. 대기복
사는 모든 방향으로 방출되며 지구표면으로의 하향 복사를 포함하고 있다. 따라서 온실가스는 지구 표면-대류권 시스템 내에 열을 가둔
다. 이것을 자연적인 온실효과라고 부른다. 대기복사가 방출되는 높이에서의 온도와 강하게 연계되어 있다.
온실효과