아라온호, 북극해 기후변화 ‘시한폭탄’ 구멍 확인

국내 연구팀이 북극 바닷속에서 이산화탄소보다 온실효과가 수십 배 강한 메탄가스를 분출하는 구멍을 다수 발견했다. 연구팀은 해저 면에서 반사되는 음파를 기록하는 수중영상 촬영 장비를 활용해 북극 동시베리아해에서 수심 약 50m 대륙붕의 해저 면을 탐사했고 메탄가스를 방출하는 구멍을 10개 이상 발견했다. 가장 큰 방출구는 폭이 최대 15ｍ에 달했는데 이러한 구멍은 북극해 대륙붕에 있는 영구동토층이 녹으면서 메탄가스가 해저에서 빠져나가는 과정에서 생성된 것으로 추정했다. 북극해에서 고농도 메탄 방출 현상은 이전에도 관측된 바 있으나, 실제 방출구의 모습을 확인한 것은 이번이 처음이다. 한편, 메탄가스는 유엔 산하 ‘기후변화에 관한 정부 간 협의체’(IPCC)의 6차 보고서에서 온실 효과를 유발하는 주요 원인 중 하나로 지목됐으며, 이산화탄소와 비교하면 지구온난화에 미치는 영향은 21배, 온실효과는 80배인 것으로 알려졌다. 극지연구소 연구팀은 연간 메탄 방출량을 측정하기 위한 장기 관측장비도 해저에 설치했으며, 1년 뒤에 회수해 북극 해저 메탄가스 방출 현상의 정량적인 변화를 파악하고 지구온난화에 미치는 영향을 분석할 계획이다.

출처 – 연합뉴스, 2023.10.10.

표준과학연구원, 신소재 기반 차세대 반도체식 유해가스 센서 개발

국내 연구진이 세계 최고 수준의 감도를 지닌 유해가스 센서를 개발했다. 한국표준과학연구원(KRISS) 반도체측정장비팀은 소재 합성 단계에서 원료 물질에 포함된 탄소 함량을 조절해 소재의 전기화학적 특성을 변화시킬 수 있는 기술을 개발하여 대기 중 이산화질소를 5 ppb(10억분의 1) 농도까지 감지할 수 있는 센서를 개발했다. 계산된 센서의 감지 한계는 1.58 ppt(1조분의 1)로 세계 최고 수준이며, 낮은 소비전력으로 정밀 모니터링이 가능하다. 해당 기술은 반도체 공정의 잔류가스 등 이산화질소 외의 다른 종류의 가스를 감지하는 센서도 개발이 가능하며, 소재의 우수한 화학 반응성을 응용하면 수소 생산을 위한 수전해 촉매의 성능도 향상할 수 있다. 연구진은 “기존 가스 센서의 한계를 극복한 이번 기술이 정부 규제 대응을 위한 수준을 뛰어넘어 국내 대기 환경 모니터링을 더 정밀한 수준으로 끌어올릴 것”이라며 “대기 중 이산화질소 모니터링 외에도 다양한 유해가스 센서 및 촉매 개발에 활용할 수 있도록 후속 연구를 이어가겠다”고 말했다. 이번 연구의 성과는 재료과학 분야 저명 학술지 ‘스몰스트럭처스(Small Structures, IF:15.9)'에 게재됐다.

※ MOCVD of Hierarchical C-MoS₂ Nanobranches for ppt-Level NO₂ Detection(Small Structures, 2023.8.)

출처 – 기계신문, 2023.10.05.

‘무탄소(CF) 연합’ 창립총회…‘원전 포함’ CF100 확산 모색

산업통상자원부는 오늘(12일) 오후 서울 대한상공회의소에서 ‘무탄소(CF) 연합’ 창립총회를 열고 비영리 사단법인 설립을 위한 절차에 들어갔다고 밝혔다. CF 연합은 RE100(기업에서 사용하는 에너지 100%를 재생에너지로 충당)의 현실적 대안으로, 원전 등을 허용하는 CF100(무탄소에너지 100% 사용) 규범을 확산시키기 위한 단체이다. 무탄소(CF)는 전기 생산 과정에서 직접 탄소를 배출하지 않는 모든 에너지원을 포괄하는 개념으로, RE100이 인정하는 태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지에 원전, 청정수소 등 무탄소 에너지원까지 아우르기 때문에 RE100 달성에 불리한 국내 여건에서(2021년 기준, 국내 재생에너지 발전량 비중 약 7%) 더 현실적이고 효과적인 탄소중립을 추진할 수 있다는 것이다. 오늘 창립총회에는 삼성전자, SK하이닉스, 포스코, LG화학, 한화솔루션, 한국전력, 한국에너지공단 등 14개 기업·기관이 이사회 멤버로 참여했고, 한전원자력연료, 한국산업기술시험원 등 6곳이 일반 회원으로 참여했다. CF 연합은 다음 달 말까지 법인 설립 관련 행정절차를 마무리하고, 출범 후에는 국내·외 기업 및 국제기구와 협력 체계를 구축하고 제도 개선 과제 발굴 및 표준화 등 본격적인 활동에 나설 계획이다.

출처 – KBS, 2023.10.12.

경기지역 작년 초미세먼지 농도 감소…온실가스는 증가

경기도보건환경연구원이 4개 권역 대기 성분을 분석한 결과, 지난해 경기지역 초미세먼지 농도는 감소하고 온실가스는 증가한 것으로 나타났다. 보고서에 따르면 도내 평균 초미세먼지 농도는 2019년 26㎍/㎥에서 2020년과 2021년 21㎍/㎥, 2022년 20㎍/㎥로 감소했다. 초미세먼지 성분구성 비율은 4곳 모두 이온 성분이 평균 50%로 가장 많았고 탄소 25%, 중금속 3% 순이었다. 이산화탄소 농도는 김포 기준으로 2020년 428.6ppm에서 2021년 441.5ppm, 2022년 443.3ppm으로, 평택에서는 2020년 436.0ppm, 2021년 445ppm, 2022년 453.8ppm으로 매년 증가했다. 기상청이 분석한 국내 이산화탄소의 연평균 증가율 2.8ppm보다 가파른 증가세를 보인 것이다. 경기도보건환경연구원 미세먼지연구부장은 “초미세먼지 농도를 줄이려면 지역배출원과 오염원 특성을 파악하는 것이 중요하다”며 “오존농도 증가, 고농도 미세먼지, 지구온난화 등 심해지고 있는 기후위기에 대응하기 위해 대기질 모니터링을 지속하겠다”고 말했다.

출처 – 서울신문, 2023.10.13.

September 2023, warmest on record by a large margin

기록적인 2023년 여름에 이어서, 2023년 9월은 1940년 이후 ERA5* 기록 중 가장 뜨거워진 9월이었다. 이번 달은 산업화 이전 기준 기간인 1850~1900년의 9월 추정 평균 기온보다 약 1.75°C 높았으며 유럽에서는 훨씬 더 큰 폭으로 증가해(1991~2020년 평균보다 2.51°C 증가) 가장 따뜻한 9월을 기록했다. 이는 유럽의 이전 기록이었던 2020년보다 1.1°C 높은 수치이다. 극지방의 해수면 또한 20.92°C로 기록상 가장 따뜻했고, 적도 태평양에서는 엘니뇨 현상이 계속 발생했다. 올해 5개월 연속 남극 해빙 면적은 전례 없는 낮은 수준을 유지했고, 9월 평균 범위는 1991~2020년 9월 평균보다 약 9% 낮은 1,740만 ㎢로 45년 위성 자료 기록 중 연간 최대치가 가장 낮았다. C3S(코페르니쿠스 기후변화 서비스) 부국장은 “이번 극단적인 달로 인해 올해는 가장 따뜻한 해가 될 것이며 산업화 이전 평균 기온보다 약 1.4°C 높아질 것이다. 혁신적인 기후 조치가 그 어느 때보다 필요하다”라고 말했다.

* 대기, 토양, 해양 등 기후 변수에 대한 시간당 추정치를 제공하는 유럽중기예보센터(ECMWF, European Centre for Medium-Range Weather Forecasting)의 5세대 글로벌 기상 재분석 자료.

출처 – C3S, 2023.10.10.

Urgent action to cut methane emissions from fossil fuel operations essential to achieve global climate targets

국제에너지기구(IEA)와 유엔환경계획(UNEP), 기후 및 청정대기연합(CCAC)이 공동으로 발표한 새로운 보고서는 화석 연료 생산 및 사용에서 발생하는 메탄에 대한 감축 전략을 적극 검토 및 시행할 것을 촉구했다. 세계의 기후 목표 달성을 위해서는 추가적인 메탄 감축 노력이 필수적이라는 것이다. 화석 연료의 메탄 배출량을 급격히 줄이면 금세기 중반까지 지구 온도 상승을 최대 0.1°C까지 막을 수 있으며, 이는 전 세계 모든 자동차와 트럭을 도로에서 즉시 퇴출시키는 것보다 더 큰 배출량 감축 효과를 볼 수 있다. 또한, 메탄 배출은 지표 오존으로 이어지기 때문에 감축을 통해 공중 보건, 식량 안보, 경제적 이익도 얻을 수 있다. 모델링에 따르면, 메탄 저감 조치로 2050년까지 오존 노출에 기인한 조기 사망자 약 100만 명, 오존 및 기후 변화로 인한 농작물 손실 9000만 톤, 폭염으로 인한 노동력 손실 약 850억 시간을 예방할 수 있을 것으로 예측했으며, 이는 2050년까지 약 2,600억 달러의 직접적인 경제적 이익을 창출하는 효과를 가져올 수 있음을 의미한다.

※ The Imperative of Cutting Methane from Fossil Fuels (IEA, 2023.10.)

출처 – IEA, 2023.10.11.

Achieving health-oriented air pollution control requires integrating unequal toxicities of industrial particles

산업 부문에서 발생하는 대기 중 입자상 오염물질은 잠재적인 독성이 더 크다고 알려져 있지만 현장 측정에 기반해 다양한 산업에서 배출되는 입자상 물질의 독성 잠재력을 평가한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 배출원별 독성 잠재력과 오염 감소 비용을 통합하여 산업 현장별 건강 관련 최적의 대기오염제어 전략을 제안했다. 오염도가 가장 큰 세 가지 산업(철강, 시멘트, 전력 등) 부문별 18개 현장에서 초미세먼지(PM_2.5)를 샘플링하여 화학 조성 및 독성 성분을 분석한 결과, 시멘트 및 전력 산업에 비해 철강 산업의 PM_2.5가 산화스트레스 유발 및 세포독성 등 전반적인 인체 독성이 강한 것으로 나타났다. 특히 철강 산업의 PM_2.5 g당 주요 다환방향족탄화수소(PAH, polycyclic aromatic hydrocarbon) 16종의 합계 농도 수준은 686±775μg/g으로 다른 산업 부문에 비해 월등히 높았으며(전력 부문의 약 25배, 시멘트 부문의 약 47배), PAH 중 발암성이 높은 종의 비중 또한 가장 높았다. 본 연구 결과는 여러 산업 부문에서 배출되는 PM의 건강 위해성에 대한 통찰력을 제공하고, 산업체별 독성에 따른 관리 우선순위 등 비용 효율적인 제어 전략 수립에 기여할 수 있다.

출처 – Nature Communications, 2023.10.14.

The persistence of smoke VOCs indoors: Partitioning, surface cleaning, and air cleaning in a smoke-contaminated house

세계적으로 산불 빈도가 증가하면서 산불 연기가 실내 환경에 스며들어 유해성 오염물질에 노출될 수 있다는 우려가 커지고 있다. 본 연구에서는 실험용 주택에 소나무 소각 연기를 주입한 후, 실내 환경의 화학 성분 변화를 측정하고 환기 및 다양한 청소 방법을 통해 휘발성유기화합물(VOCs, volatile organic compounds)의 실내 저장 용량 정량화 및 환기에 의한 제거량 예측, 실내 VOCs 제거에 효과적인 청소 방법 등을 분석했다. 연구 결과, 많은 양의 VOCs가 연기 주입 후에도 며칠 동안 지속되어(약 78시간 이상) 장기적인 인체 노출 가능성을 보였다. 또한 실내 표면 청소 활동(진공 청소, 걸레질, 먼지 제거)으로 VOCs의 저장공간을 물리적으로 제거하는 것이 공기 청정기 가동 또는 환기보다 더 효과적이고 지속적으로 VOCs 농도를 감소시켰다. 본 연구 결과는 산불 연기로 인한 실내 대기오염 발생 시, 초기에는 실내 표면이 VOCs에 대한 흡수원으로 작용하여 급성 노출을 줄일 수 있지만, 시간이 지나 실내 오염 수준이 감소하면 실내 표면이 이차적인 VOCs 방출원으로 작용할 수 있음을 시사한다.

출처 – Science Advances, 2023.10.13.