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[기후의 역습(144)] 지구 대기 중 이산화탄소 농도, 사상 첫 430ppm 돌파
- 2025년 5월, 지구 대기 중 이산화탄소(CO₂) 농도가 사상 처음으로 월평균 430ppm을 넘어섰다. 이는 지구 온난화의 주된 원인으로 지목되는 온실가스 농도가 인류 역사상 가장 높은 수준에 도달했다는 점에서 주목된다. 미국 해양대기청(NOAA)과 캘리포니아대학교 샌디에이고 캠퍼스의 스크립스 해양연구소가 지난 5일 발표한 자료에 따르면 하와이 마우나로아 산 정상(해발 11,141피트)에 위치한 관측소에서 측정된 올해 5월 평균 CO₂ 농도가 430.1ppm을 기록했다. 이는 1958년부터 해당 지역에서 시작된 장기 관측 이래 가장 높은 수치이며 전년 대비 3ppm 증가한 것이다. 해당 내용에 대해서는 USA 투데이, NBC 뉴스 등 다수 외신이 심층 보도했다. 캘리포니아대 샌디에이고 스크립스 CO₂ 프로그램 책임자인 랄프 킬링(Ralph Keeling) 박사는 "또다시 기록이 갱신됐다. 슬픈 일이다"고 말했다. 그의 부친인 찰스 데이비드 킬링 박사는 1958년 마우나로아에서 CO₂ 농도 장기 측정을 시작한 인물로, 계절에 따라 농도가 변동하며 전반적으로 증가하는 양상을 기록한 '킬링 곡선(Keeling Curve)'을 통해 지구 대기 변화의 흐름을 처음으로 시각화했다. 킬링에 따르면 지구 대기 중 이산화탄소 농도가 이렇게 높았던 마지막 시기는 약 3000만년 전이었다. 그러나 당시는 인간이 지구에 나타나기 훨씬 전이며, 지금의 기후와 크게 달랐다. 수십 년 전만 해도 대기 중 이산화탄소 농도가 400ppm을 넘어선다는 것을 상상도 할 수 없는 일이었다. 대기 중 가스 분자 100만 개 당 이산화탄소는 400개 이상에 불과했기 때문이다. 대기 중 이산화탄소 농도는 산업화 이전 시대 이래로 급격히 증가했다. 주된 원인은 대기 중으로 온실가스를 뿜어내는 인간 활동 때문이다. 대기 중 온실 가스 농도가 높으면 지구 기온 상승과 해수면 상승, 극지방 빙하 해빙, 그리고 극심한 무더위와 가뭄 등 극한 기후 현상이 더 빈번해지고 더욱 악화될 수 있다. 과학계는 이산화탄소를 비롯한 온실가스가 지구를 덮는 '열의 담요' 역할을 하며 기온 상승을 초래한다고 설명한다. 특히 화석연료 사용에 따른 배출 증가 속도가 지구 시스템이 감당할 수 있는 한계를 넘어서면서, 기후변화는 단순한 경고를 넘어선 현실이 되었다는 지적이다. 이제 과학자들은 30년 안에 이산화탄소 농도가 500ppm에 도달할 수 있다고 경고했다. 앞서 유타대학교를 포함한 세계 16개국 90여 명의 과학자들은 2023년 공동 연구에서 현재의 대기 중 CO₂ 농도가 인류 출현 이래 최고치이며, 최소 1400만 년 전 이후 가장 높은 수준이라고 분석한 바 있다. 2024년 1월, 스크립스 연구소는 2023년 한 해 동안의 이산화탄소 농도 상승폭이 전년 대비 3.58ppm에 달해 사상 최고 상승폭을 기록했다고 밝혔다. 이는 2016년 엘니뇨 현상 당시 기록을 뛰어넘은 것이다. 랄프 킬링은 엘니뇨가 종종 CO₂ 증가율을 높이는 역할을 하며, 이번 상승 역시 2024년 초 종료된 엘니뇨의 잔여 영향이 반영된 결과라고 설명했다. 하와이 마우나로아 관측소는 북반구 대기의 평균 상태를 대표하는 전 지구적 기준점으로 평가받고 있다. NOAA는 1974년부터 해당 관측소에서 매일 독립적인 CO₂ 측정을 수행해오고 있으며, 이 자료는 국제기후과학자들이 활용하는 핵심 데이터로 쓰인다. 2022년 마우나로아 화산 분화로 전력 공급이 일시 중단되자, 과학자들은 인근 마우나케아 산에 임시 관측소를 설치해 측정을 지속했다. 기후 전문가들은 지구 온난화 억제를 위해 이산화탄소 농도를 350ppm 이하로 낮춰야 한다고 경고해왔지만, 현재의 추세는 목표치와는 거리가 멀다. 과학계는 "시간이 많지 않다"며, 화석연료 중심의 산업 구조 전환과 대규모 탄소 감축 정책의 긴급한 실행을 촉구하고 있다.
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- ESGC
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[기후의 역습(144)] 지구 대기 중 이산화탄소 농도, 사상 첫 430ppm 돌파
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'전자레인지 사용 가능' 표기 지퍼백, 치매 유발 미세플라스틱 논란⋯미국서 집단 소송 제기
- 미국 가정에서 2억여 명이 사용하는 식품 보관 용기 브랜드 '지퍼락(Ziploc)'이 미세플라스틱 유출 논란에 휩싸였다. 미국 캘리포니아주에서 해당 제품을 제조·판매하는 S.C.존슨(S.C. Johnson)을 상대로 제기된 집단소송은, 전자레인지 및 냉동 보관에 안전하다고 표기된 지퍼락 제품이 실제 사용 과정에서 유해 물질을 방출하고 있다고 주장했다고 데일리 메일이 20일 보도했다. 현지시각 20일 공개된 51쪽 분량의 소장에 따르면, 해당 소송은 지퍼락의 냉동백·슬라이더백·저장용기 등이 '전자레인지 사용 가능(Microwave Safe)', '냉동 보관(Freezer)' 등의 문구를 내세워 소비자에게 잘못된 안전 인식을 심어줬다고 지적했다. 소송을 제기한 캘리포니아 주민 린다 체슬로(Linda Cheslow)는 제품에 사용된 폴리에틸렌(polyethylene)이 전자레인지 가열 또는 냉동 시 분해되어 미세플라스틱을 방출한다고 주장했다. 특히 "전자레인지로 3분간 가열할 경우, 플라스틱 1㎠ 당 최대 4.22만개의 미세플라스틱과 21억대 이상의 나노플라스틱이 배출될 수 있다"고 지적했다. 미세플라스틱은 5mm 미만의 플라스틱 입자로, 장기간 노출시 암, 심혈관 질환, 생식계 문제 등과 연관이 있다는 연구 결과가 잇따르고 있다. 이번 소송은 특히 "최근 8년간 인간 뇌조직 내 미세플라스틱 농도가 50% 증가했으며, 치매 환자에게서 그 농도가 현저히 높게 나타났다"고 경고했다. 더 나아가 간과 신장, 골수 등 심부 조직에서도 관련 입자가 검출됐다고 밝혔다. S.C.존슨 측은 이에 대해 "지퍼락 제품은 사용 지침에 따라 사용할 경우 안전하며, 해당 소송은 근거가 없다"고 반박했다. 그러나 해당 소송은 향후 식품 포장용 플라스틱 제품 전반에 대한 소비자 인식과 규제 기준에 변화를 촉발할 가능성이 있다. 소송은 캘리포니아주 내 소비자뿐 아니라 전국 단위 소비자들도 청구권을 가질 수 있다고 주장하고 있으며, 손해배상 및 관련 소비자 보호 조치를 요구하고 있다. 한편 미국 식품의약국(FDA)은 해당 제품군의 '전자레인지 안전성' 표시 기준에 대한 규제가 시대에 뒤처졌다는 비판을 받아왔으며, 이번 사안을 계기로 표기 기준 재검토 압박이 거세질 전망이다.
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'전자레인지 사용 가능' 표기 지퍼백, 치매 유발 미세플라스틱 논란⋯미국서 집단 소송 제기
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[기후의 역습(137)] 2020년 이후 출생 아동 절반, '역대급' 기후 극단현상에 노출
- 극심한 더위와 가뭄, 산불 등 기후변화로 인한 인류의 장기적 영향이 구체화되고 있다. 최근 국제학술지 네이처(Nature)에 게재된 연구에 따르면, 2020년 이후 태어난 전 세계 아동의 절반 이상이 생애 전례 없는 수준의 기후 극단현상에 직면할 가능성이 높다고 경고했다. 14일(현지시간) 세계경제포럼에 따르면 해당 연구는 산업화 이전 대비 지구 평균기온 상승폭을 1.5도 이내로 억제하더라도, 폭염·가뭄·산불 등 극단적 기후 사건의 평생 노출 빈도는 이전 세대와 비교해 현저히 증가할 것으로 분석했다. 예를 들어, 브뤼셀을 사례로 든 분석에서는 2020년생이 일생 동안 겪게 될 폭염 횟수가 11회에 달할 것으로 추산됐으며, 이는 동일 조건에서 산업화 이전 세대의 3배 수준이다. 연구진은 이러한 노출을 "산업화 이전 기후에서는 1만 분의 1 확률로만 발생하는 정도의 이례적 현상"이라고 정의했다. 특히 사회경제적 취약계층일수록 이 같은 위험에 더욱 크게 노출될 가능성이 높은 것으로 나타났다. 하와이, 기후위기 대응 위해 숙박·크루즈 관광세 인상 추진 한편, 미국 하와이주는 기후변화 대응 재원을 마련하기 위해 '그린 피(Green Fee)' 법안을 통과시켰다. 이 법안은 숙박세를 인상해 기후재난 복구와 환경보호 예산으로 활용하는 내용을 담고 있으며, 현재 주지사의 최종 서명만을 남겨두고 있다. 해당 법안에 따르면, 호텔·리조트·에어비앤비 등 단기 숙박시설에는 기존 숙박세에 0.75%의 추가 세율이 부과된다. 또한 하와이 항구에 정박하는 크루즈 선박에는 최대 11%의 세율이 적용되며, 이는 선박이 머무는 기간에 따라 차등 계산된다. 조시 그린 하와이 주지사는 "하와이는 기후위기에 대응하는 새로운 기준을 제시하고 있다"며, 법안 서명 마감일인 7월 9일 이전에 최종 결정을 내릴 예정이다. 기타 주요 자연·기후 관련 최근 이슈 우리나라도 지난 3월 봄 철 지속된 건조한 날씨로 산청과 의성에서 산불이 발생해 천문학적인 재산 피해를 입었다. 3월 21일 발화해 3월 31일 진화된 산청 산불은 연기가 멀리까지 타고 번져 진주시, 사천시, 광양시 등에서 탄내가 진동하고 미세먼지 농도가 치솟는 등 간접적인 피해를 입었다. 의성 산불은 3월 22일 의성군 3곳에서 동시 다발적으로 발생한 초대형 산불로, 28명이 사망하고 32명이 부상을 입었으며, 3만6674명의 이재민이 발생했다. 두 지역 모두 최근 수년 째 이어진 봄철 극심한 가뭄과 3월 고온건조한 환경 조성으로 인한 기후위기의 증거로 거론됐다. 로이터통신에 따르면 유럽연합(EU)의 지속가능성 보고 기준 변경안이 시행될 경우, 유럽 기업들이 기후 관련 소송에 더 많이 노출될 수 있다는 우려가 법학자들 사이에서 제기됐다. 노후 인공위성의 환경 악영향에 대한 우려도 커지고 있다. 지구물리학 연구 대기 저널(Journal of Geophysical Research Atmospheres)에 발표된 연구에 따르면, 궤도상에서 연소되는 위성은 오존 회복에 악영향을 줄 수 있으며 대기 오염 물질을 방출할 가능성이 있다. 국제기상연구단체인 세계기상기여연구소(World Weather Attribution·WWA)에 따르면 지난 4월 미국 중부 미시시피 계곡에서 발생한 4일간의 홍수성 폭풍은 인간이 유발한 기후변화로 인해 강도가 9% 더 높아지고, 발생 가능성은 40% 증가한 것으로 나타났다. 네이처 보고서에 따르면 기후변화로 유발된 산불로 인한 미세먼지 지난 15년간 미국에서 약 1만5000 명의 조기 사망 원인으로 작용했으며, 수십억 달러 규모의 경제적 손실을 야기했다는 연구 결과도 발표됐다. 피해는 캘리포니아, 오리건, 워싱턴주에 집중됐다. 이처럼 기후·환경 이슈 대응의 시급성이 날로 강조되는 가운데, 개인과 국가 뿐만 아니라 국제사회가 다양한 제도적·기술적으로 힘을 모야야 할 때다.
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[기후의 역습(137)] 2020년 이후 출생 아동 절반, '역대급' 기후 극단현상에 노출
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[기후의 역습(135)] 생물 없는 바다, 기후변화 2배 빠르다
- 해양 생물이 사라지면 기후 변화가 더욱 가속화되는 것으로 나타났다. 물고기와 플랑크톤 등 해양 생물이 모두 사라질 경우, 지구의 대기 중 이산화탄소 농도는 50% 이상 증가할 수 있다는 연구 결과가 나왔다고 웹 사이트 PHYS. org가 6일(현지시간) 보도했다. 이는 해양 생물이 기후 안정에 핵심적인 역할을 하고 있음을 시사한다. 노르웨이 기후연구기관인 NORCE 및 비에르크네스 센터(Bjerknes Centre)의 연구진은 최근 학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 발표한 논문을 통해 해양 생물이 지구 기후에 미치는 영향을 정량적으로 분석했다. 연구팀은 노르웨이 지구시스템모형(NorESM)을 활용해 해양 생물이 존재하는 시나리오와 완전히 사라진 시나리오를 비교 시뮬레이션한 결과, 해양 생물이 모두 사라질 경우 대기 중 이산화탄소 농도가 약 50% 증가한다고 밝혔다. 이번 연구의 핵심은 이른바 '생물학적 탄소 펌프(Biological Carbon Pump)'다. 이는 미세 플랑크톤과 같은 해양 생물들이 표층에서 탄소를 흡수하고, 사멸 후 해저로 가라앉으며 대기 탄소를 깊은 해양으로 이동시키는 과정이다. 이 메커니즘은 바다의 탄소 흡수 능력을 강화해 지구 온난화를 억제하는 데 기여한다. 제리 치푸트라(Jerry Tjiputra) 박사와 다미앵 쿠에스펠(Damien Couespel) 박사, 리처드 샌더스(Richard Sanders) 박사 등 공동 연구진은 이러한 생물학적 경로가 제거된 경우, 해양이 대기 중 탄소를 흡수하는 능력이 크게 약화된다고 지적했다. 쿠에스펠 박사는 "해양 생물이 사라질 경우, 해양이 감당하지 못한 탄소의 절반 정도는 육상 생태계가 흡수하지만, 이는 충분하지 않다"며 "지구의 탄소 순환에서 해양 생물의 역할이 과소평가되어 왔음을 시사한다"고 밝혔다. 연구진은 산업화 이전(1850년 이전)과 미래 고배출 시나리오를 각각 비교 분석했으며, 두 경우 모두 해양 생물이 제거된 시나리오에서는 표층 해수 내 탄소 농도가 크게 증가해 추가적인 탄소 흡수를 어렵게 만드는 결과가 나타났다고 전했다. 치푸트라 박사는 "이번 연구는 해양의 탄소 흡수가 단지 물리·화학적 요인에 의해 좌우된다는 기존 패러다임에 의문을 제기한다"며 "생물학적 요인이야말로 해양이 기후변화 대응에서 핵심 역할을 수행하는 요소"라고 강조했다. 이러한 가상의 시나리오는 극단적이지만, 해양 생태계의 파괴가 실질적으로 해양의 탄소 흡수력을 약화시키고, 나아가 기후변화를 가속화할 수 있음을 경고한다. 특히 어류, 고래, 플랑크톤 등 해양 생물다양성의 급속한 감소가 현실화되고 있는 상황에서 이번 연구는 해양 보존의 중요성을 다시 한번 부각시키고 있다.
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[기후의 역습(135)] 생물 없는 바다, 기후변화 2배 빠르다
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[단독] 텍사스 법원, 삼성 오스틴 반도체 공장 '유해폐수 보고서' 공개 판결
- 미국 텍사스 법원이 삼성 오스틴 반도체(Samsung Austin Semiconductor LLC)에 2022년 발생한 유해 폐수 유출 사고 관련 내부 보고서를 공개하라고 명령했다. 텍사스 트래비스 카운티 제345 민사지방법원의 잰 소이퍼 판사는 지난 1일(현지시간) 이같이 판결했다. 법률 전문 매체 블룸버그 로 등 외신에 따르면 소이퍼 판사는 삼성이 주(州) 조사관에게 제출한 내부 감사 결과 보고서가 텍사스 공공 기록법상 '환경 감사 예외' 조항에 해당하지 않는다며 공개를 명령했다. 앞서 삼성은 해당 보고서에 경쟁상 민감한 정보가 포함되어 있다며 비공개를 주장했다. 소이퍼 판사는 이날 심리를 마치며 판결 이유를 상세히 설명하지는 않았으나, "매우 근소한 차이의 판결(a close case)"이었다고 언급했다. 이번 판결로 3년간 이어진 정보 공개 관련 논쟁이 끝났다. 2900톤 폐수 유출…하천 생태계 파괴 이 사건은 2021년 9월 말부터 2022년 1월 사이 공장 바닥 아래 집수정(sump)이 파손돼 발생했다. 이 때문에 산성 공정 폐수 약 76만 3000갤런(약 2900톤)이 유출돼 인근 연못과 해리스 브랜치 크릭(Harris Branch Creek) 지류로 흘러 들어갔다. 당시 유출된 폐수의 수소이온농도(pH)는 1.91에서 5.98 사이로 강한 산성을 띠었다. 이 사고로 해당 지류의 수생 생물이 거의 전멸하는 심각한 피해가 났으며, 생태계 복구에는 여러 해가 걸릴 전망이다. 이후에도 폭우와 장비 손상 같은 문제 때문에 추가 폐수와 빗물이 유출돼, 모두 900만 갤런 넘는 오염수가 주변 생태계로 흘러들었다. 당국 제재 예고 속 삼성 '복원·소통 노력' 텍사스 환경품질위원회(TCEQ)는 조사 뒤 "무단 방류가 수생태계에 직접 피해를 줬으며 이 사실이 문서로도 기록됐다"고 밝혔다. TCEQ는 삼성에 시정 조치를 명령하고 사고 관련 추가 자료 제출을 요구했으며, 벌금을 포함한 추가 제재 가능성도 내비쳤다. 삼성은 문제의 원인이 된 설비를 수리했으며, 감시 체계(모니터링 시스템) 개선과 함께 강력한 재발 방지 대책을 마련했다고 밝혔다. 또한 오염된 지류를 복원하려 노력하고 있으며, 지역사회와 소통에도 힘쓰고 있다고 강조했다. 오스틴 시 당국과 TCEQ는 사고 이후 꾸준히 수질을 감시했으며, 현재 해당 지역의 pH 같은 수질은 정상 수준으로 회복됐다고 밝혔다. 이번 법원의 보고서 공개 명령은 대형 산업시설에서 발생한 환경 사고 대응의 투명성을 높이고, 관련 정보를 지역사회에 알려야 한다는 알권리 보장 면에서 중요한 선례가 될 전망이다.
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[단독] 텍사스 법원, 삼성 오스틴 반도체 공장 '유해폐수 보고서' 공개 판결
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[퓨처 Eyes(81)] 물 분해 숨겨진 비용 규명⋯효율적인 수소 생산 청신호
- 우리가 매일 사용하는 에너지, 그 뒤에는 지구를 뜨겁게 달구는 화석 연료의 그림자가 드리워져 있다. 멈추지 않는 지구 온난화의 시계 앞에서, 과학자들은 물에서 무한한 에너지를 얻는 꿈, 바로 '수소 에너지'에 주목해왔다. 마치 마법처럼 물을 분해해 깨끗한 연료를 얻는 기술, 하지만 오랫동안 이 꿈은 풀리지 않는 숙제처럼 에너지 낭비라는 숨겨진 비용에 발목이 잡혀 있다. 그런데 최근 한 대학 연구실에서 이 답답한 문제의 실마리를 찾아냈다. 물 분자 속에 숨겨진 놀라운 비밀, 그리고 더 깨끗한 미래를 향한 희망의 빛을 따라가 볼까? 지속 가능한 에너지 해결책에 대한 전 세계적인 염원이 뜨거운 가운데, 물을 전기 분해하여 수소와 산소로 나누는 '물 분해' 기술은 오랫동안 유망한 대안으로 손꼽아 왔다. 하지만 이론적으로 예상했던 것보다 실제 물 분해 과정에서 훨씬 더 많은 에너지가 필요하다는 점이 과학자들의 오랜 고민이었다. 그런데 최근 미국 노스웨스턴 대학교 화학자들이 물 분해의 에너지 효율 저하의 원인을 분자 수준에서 밝혀내 과학계의 주목을 받고 있다. 연구팀은 산소 원자를 내노기 직전의 아주 짧은 순간에 물 분자가 예상치 못한 '뒤집힘'이라는 특별한 행동을 하며, 이 움직임 때문에 에너지 효율이 떨어진다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 이 연구 결과는 권위 있는 과학 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 실렸다. 에너지 효율을 갉아 먹는 주범 연구를 이끈 프란츠 가이거 교수는 물 분해 반응 중 산소를 만드는 과정이 마치 닫힌 자물쇠를 여는 것처럼 매우 까다롭다고 설명한다. 그는 이론적으로 1.23볼트의 에너지면 충분해야 하지만, 실제로는 1.5~1.6볼트나 더 많은 에너지가 필요하다고 지적하며, "물을 뒤집는 데 필요한 에너지가 바로 이 추가 에너지의 주요 원인"이라고 강조했다. 마치 보이지 않는 손이 에너지 효율을 붙잡고 있는 듯한 상황이었던 셈이다. 물 분자는 전기를 띤 작은 자석과 같다. 음(-)전하를 띤 전극 쪽으로 양(+)전하를 띤 수소 원자를 향하려는 성질이 있다. 하지만 이렇게 되면 물 분자의 산소 원자에서 전극으로 전자가 이동하는 길이 꽉 막혀 버린다. 연구팀은 아주 강력한 전기장이 걸리는 순간, 물 분자가 순식간에 회전하며 산소 원자가 전극 표면을 향하게 된다는 것을 알아냈다. 마치 굳게 닫혀 있던 문이 활짝 열리듯, 수소 원자가 비켜서면서 전자가 자유롭게 이동할 수 있게 되는 것이다. pH 농도 조절로 효율 높이기 연구팀은 이 신기한 물 분자의 '회전' 운동에 얼마나 많은 에너지가 숨어 있는지 정밀하게 측정했다. 그 결과는 놀라웠다. 물 분자가 액체 상태를 유지하도록 서로 끌어 당기는 에너지와 거의 같은 양이었던 것이다. 하지만 희소식도 있다. 물의 pH 농도를 높이면 이 회전에 필요한 에너지를 놀랍게도 줄일 수 있다는 사실을 발견한 것이다. pH 농도가 낮을 때는 물 분자를 올바르게 회전시키는 데 더 많은 힘이 필요했지만 pH 농도가 높아질수록 물 분해 과정이 훨씬 더 수월하게 진행됐다. 가이거 교수는 "pH9 이하에서는 전기가 거의 흐르지 않는다"며, 물 분자는 여전히 회전하지만, 그 과정에 너무 많은 에너지가 소모되어 전기화학 반응 자체가 멈춰버린다고 설명했다. 수소 경제와 우주 탐사에 밝은 전망 이번 연구는 오랫동안 과학자들을 괴롭혔던 물 분해의 숨겨진 에너지 비용 문제를 명쾌하게 해결했을 뿐만 아니라, 더 효율적인 물 분해 기술 개발의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다. 연구팀은 물 분자가 마치 숙련된 곡예사처럼 더 쉽고 빠르게 회전하도록 돕는 새로운 촉매를 설계한다면, 물 분해 기술을 우리의 삶에 더욱 가깝고 경제적인 방식으로 가져올 수 있을 것으로 기대하고 있다. 가이거 교수는 "우리의 궁극적인 목표는 지구를 병들게 하는 화석 연료에서 벗어나 깨끗한 에너지, 즉 수소 에너지를 주 에너지원으로 사용하는 '수소 경제' 사회를 건설하는 것"이라며, "태양 빛을 이용해 물을 분해하는 꿈은 더 이상 먼 미래의 이야기가 아닐지도 모른다"고 강조했다. 태양광 에너지를 활용하면 물 분해에 필요한 전기 에너지를 획기적으로 줄여 연료 생산 비용을 낮출 수 있기 때문이다. 또한, 이번 연구는 촉매 표면의 디자인을 물 분자 회전에 최적화하는 것이 마치 꽉 막힌 도로를 시원하게 뚫는 것처럼 전자 이동을 원활하게 시작하는 데 매우 중요하다는 점을 시사한다. 또한, 이 연구 결과는 미래에 있을 화성 탐사에서도 우주비행사들이 숨 쉴 공기와 깨끗한 에너지원을 확보하는 데 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 이번 연구에는 라이덴 스피먼, 에즈라 J. 마커 외에도 아르곤 국립 연구소의 알렉스 마틴슨과 퍼시픽 노스웨스트 국립 연구소의 메이비스 보아마, 제이콥 쿠퍼버그, 마크 엥겔하르트, 야통 자오, 케빈 로소 등 여러 연구자가 공동으로 참여했다. 가이거 교수는 "이제 물 분자 회전이 금속 전극뿐만 아니라 반도체 전극에서도 일어난다는 것을 알게 되었다"며, "이는 우리가 처음 생각했던 것보다 훨씬 더 흔한 현상일 수 있다. 앞으로 물 분자 회전이 가장 쉽게 일어나는 최적의 조건을 찾아 최적화할 계획"이라고 밝혔다. 연구팀은 앞으로 니켈, 적철석과 같이 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 물질을 활용하여 더욱 효율적인 물 분해 기술을 개발하기 위한 연구를 꾸준히 이어갈 예정이다. 이 작은 물 분자의 숨겨진 움직임 속에서 과학자들은 인류의 미래를 바꿀 거대한 가능성을 발견했다. 수십 년간 풀리지 않던 에너지 효율의 비밀을 밝혀낸 끈기와 노력은, 깨끗한 에너지로 가득한 세상을 향한 밝은 희망을 쏘아 올리고 있다. 마치 지구라는 푸른 별을 넘어 더 넓은 우주로 나아가는 꿈처럼, 효율적인 물 분해 기술은 지속 가능한 미래를 향한 우리의 여정에 든든한 동반자가 되어줄 것이다. 묵묵히 연구에 매진하는 과학자들의 열정과 끊임없는 탐구 정신이 만들어낼 더 놀라운 발견들을 기대하며, 우리 모두 깨끗한 에너지로 빛나는 미래를 함께 만들어갈 수 있기를 바란다.
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[퓨처 Eyes(81)] 물 분해 숨겨진 비용 규명⋯효율적인 수소 생산 청신호
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[기후의 역습(132)] 미국 대기오염 '최악 수준'⋯"트럼프 행정부 규제 완화 시도, 국민 건강 위협"
- 미국 내 대기오염이 갈수록 악화되고 있다는 경고가 나왔다. 특히 트럼프 행정부가 추진 중인 환경 규제 완화 방안은 이러한 상황을 더욱 악화시킬 수 있다는 지적이 제기됐다고 CNN이 23일(이하 현지시간) 보도했다. 미국폐협회(American Lung Association)는 23일 '2024년 공기 상태 보고서(State of the Air)'를 통해 미국 인구의 절반 가까이가 건강에 해로운 대기질 속에 살고 있으며, 이 수치는 전년보다 2500만 명 증가한 약 1억 5600만 명에 달한다고 밝혔다. 폐협회는 극심한 더위와 산불, 가뭄이 전국적으로 대기질을 악화시키고 있다고 밝혔다. 이 모든 현상은 기후 변화가 관련 있다고 악시오스는 덧붙였다. 보고서에 따르면 2021년부터 2023년까지 3년간의 대기질 데이터를 분석한 결과, 미국 내 상당수 지역이 오존과 초미세먼지(PM2.5) 기준에서 '낙제점'을 받은 것으로 나타났다. 연평균 초미세먼지 오염도가 기준치를 초과한 지역에 사는 사람은 8500만 명으로, 2000년 이 보고서가 처음 발간된 이후 두 번째로 많은 수치다. 오염이 가장 심각한 지역은 캘리포니아 베이커스필드를 포함해 오리건, 미시간, 알래스카 등지로 나타났으며, 단기 초미세먼지 농도는 16년 만에 최고치를 기록했다. 2023년은 서부 해안의 기상 조건이 개선된 반면 텍사스에서는 치명적인 폭염이 발생했고 캐나다에서는 산불로 인한 유례 없는 연기로 인해 미국 중부 및 동부 주에서 오존과 미세먼지 오염 수치가 수년 만에 가장 높게 나타났다. 초미세먼지와 오존, 미국 전역에서 건강 위협 미국환경보호청(EPA)에 따르면 초미세먼지는 지름이 머리카락보다 수십배 작은 고체 또는 액체 입자로, 주로 석탄·가스 발전소, 자동차 배출가스, 농업, 비포장도로, 건설현장, 산불 등에서 발생한다. 이 미세입자는 폐 깊숙이 침투해 혈류로 이동할 수 있으며, 세계보건기구(WHO)는 이를 조기 사망의 주요 원인 중 하나로 지목하고 있다. 초미세먼지에 장기 노출될 경우 호흡기 질환, 심혈관계 이상, 뇌졸중, 우울증, 불안 장애, 치매 및 조산 위험 증가 등 심각한 건강 문제를 유발할 수 있다. 오존오염 역시 우려된다. 오존은 자동차 배출가스, 산업체 및 정유소에서 배출되는 질소산화물(NOx)과 휘발성유기화합물(VOC)이 햇빛과 반응해 생성되는 2차 오염 물질로, 호흡곤란, 흉통, 폐기능 저하를 유발하며 장기 노출 시 조기사망으로 이어질 수 있다. 유색 인종과 취약계층, 대기오염 피해 집중 보고서는 유색 인종이 백인보다 대기오염에 더 많이 노출되는 경향이 있다고 분석했다. 유색 인종은 두 가지 이상의 낙제 등급 대기오염 지표를 가진 지역에 거주할 확률이 백인의 2배 이상이며, 히스패닉계는 3배에 달하는 것으로 나타났다. 시카고 남부 히스패닉 밀집 지역에서 활동 중인 후아니타 모라 박사는 "2020년 지역 내 석탄 화력발전소 철거 당시 발생한 검댕이 수 킬로미터 이상 퍼졌다"며 "일반적인 오염 수준과 합쳐져 어린이, 노인, 야외 근로자들이 호흡곤란과 기침 증세로 응급실을 찾았다"고 증언했다. "규제 완화는 국민 건강 역행"⋯전문가들 우려 확산 하지만 이러한 건강 위협에도 불구하고, 미 환경보호청은 지난달 바이든 행정부 시절 제정된 미세먼지 국가 대기질 기준을 재검토할 것이라고 밝혔다. 이 기준은 대기중으로 배출될 수 있는 매연의 양을 규정한다. 트럼프 행정부는 또한 발전소, 석유 및 가스 산업, 석탄 발전소 및 대기 오염을 유발하는 기타 산업과 기계에 대한 규제 완화를 고려하고 있다. 미국폐협회 정책담당 수석인 캐서린 프루잇은 "이러한 움직임은 기후변화 대응뿐 아니라 미세먼지·오존 통제에 기울인 지난 수년간의 노력을 수포로 돌릴 수 있다"고 우려했다. "연기, 오존, 입자오염 등은 서로 복합적으로 작용하며 피해를 키운다"며, 특히 2023년 캐나다 산불로 인해 시카고까지 영향을 받은 사례를 예로 들었다. 프루잇은 "우리는 기후 변화에 영향을 미치고 건강을 위협하는 산불과 극심한 더위 현상을 악화시키는 오염 물질을 통제하기 위하여 더 많은 노력을 기울여야 한다"고 강조했다.
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- ESGC
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[기후의 역습(132)] 미국 대기오염 '최악 수준'⋯"트럼프 행정부 규제 완화 시도, 국민 건강 위협"
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[우주의 속삭임(110)] "지구 물의 기원, 소행성 아닌 지구 자체"⋯옥스퍼드대 기존 학설 뒤집는 연구 발표
- 지구상의 물이 외부 소행성에서 기원했다는 기존 학설이 뒤집혔다. 영국 옥스퍼드대 연구팀은 지구 형성 초기부터 지구 자체 물질 속에 수소가 풍부하게 존재했으며, 이 수소가 물 생성의 핵심 원천이었다는 가능성을 제시했다. 이번 연구는 국제 학술지 이카루스(Icarus)에 17일(현지시간) 게재됐다. 연구팀은 남극에서 2012년 채집된 희귀 운석 'LAR 12252'를 분석했다. 이 운석은 약 45억 5000만 년 전 지구 형성 당시 구성물질과 유사한 조성을 가진 '엔트사타이트 콘드라이트(enstatite chondrite)'로 알려져 있다. 연구에 사용된 분석 기법은 X선 근접 흡수 구조(XANES) 분광법으로, 옥스퍼드셔주 다이아몬드 라이트 소스 싱크로트론에서 운석 시료에 고강도 X 선을 조사해 원소의 존재와 화학적 결합 상태를 확인하는 방식이다. 분석 결과 운석의 미세 입자 매트릭스에서 풍부한 황화수소(H₂S)를 발견했다. 연구 초기에는 기존 연구처럼 콘드룰(Chondrule, 운석내 구형 결정 구조체)의 비결정 영역에 집중했지만, 우연히 콘드룰 바깥쪽 미세 입자 매트릭스 영역에서 황화수소 농도가 월등히 높다는 사실을 발견한 것. 이는 기존에 알려진 비결정질 영역보다 5배 이상 높은 수치로, 지구 외부에서 유입된 것이 아닌 운석 자체에 내재된 수소일 수 있는 가능성이 높다. 이전 과학계에서는 지구 형성 이후 약 1억 년 간 외부 소행성이 수소를 포함한 수화물질을 운반해왔고, 이로 인해 물이 형성됐다는 '소행성 기원설'이 지배적이었다. 하지만 옥스퍼드 연구팀은 지구 형성 물질 자체가 수소를 풍부하게 함유하고 있었다는 정반대의 결론에 도달한 것이다. 특히 연구팀은 운석의 산화나 균열 등 지구 오염의 흔적이 있는 영역에서는 수소가 거의 검출되지 않았다는 점에 주목했다. 이는 운석 내 수소가 지구내 오염에서 비롯되지 않았다는 강력한 반증이다. 이번 연구를 이끈 옥스퍼드대 지구과학과 박사과정 톰 배럿(Tom Barrett)은 "분석 결과 예상치 못한 위치에서 황화수소를 발견했을 때 흥분을 감추지 못했다"며 "이 수소가 지구 외부에서 온 것이 아니라면, 물은 지구 형성 재료에서 비롯된 고유한 부산물이라는 결정적인 증거가 될 수 있다"고 밝혔다. 공동 저자인 제임스 브라운 옥스퍼드대 부교수는 "이 연구는 지구가 어떻게 지금의 모습으로 진화했는지에 대한 근본적인 질문에 중요한 단서를 제공한다"며 "운석 연구를 통해 확인된 수소 함유량은 기존 추정치를 훨씬 뛰어넌는다"고 설명했다. 이번 연구는 지구의 물이 우연히 외부에서 유입된 것이 아니라, 지구의 구성물질에서 자연스럽게 유래했을 수 있다는 주장을 과학적으로 뒷받침한다. 또한, 유사한 유형의 운석을 통한 추가 연구가 진행된다면, 태양계 내 다른 행성들의 물 존재 가능성에 대한 새로운 통찰을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
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[우주의 속삭임(110)] "지구 물의 기원, 소행성 아닌 지구 자체"⋯옥스퍼드대 기존 학설 뒤집는 연구 발표
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[기후의 역습(131)] 북극해 뒤흔드는 해빙과 오염물 확산⋯"시베리아 강 오염물질, 북극 생태계 위협"
- 지구 온난화로 인해 북극해의 해빙이 가속화되면서, 시베리아 강에서 유입된 오염물질이 북극해를 넘어 북대서양까지 광범위하게 확산되고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 이번 연구는 북극의 해류 흐름과 오염 물질 경로를 정밀 추적하며, 기후 변화가 북극 생태계에 미치는 새로운 위협을 조명했다. 영국 브리스톨대학교가 주도하고 독일 킬대학교, 미국 우즈홀 해양연구소 등이 참여한 국제 공동 연구팀은 북극해의 주요 표층 해류인 '트랜스폴라 드리프트(Transpolar Drift)'를 따라 시베리아 강 유입물이 어떻게 이동하는지를 연중 관측 데이터와 동위원소 분석을 통해 정밀하게 규명했다고 사이테크데일리가 보도했다. 해당 연구는 지난 4월 14일 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 발표됐다. 시베리아 강에서 북극을 넘어⋯이동하는 오염물질 연구팀은 시베리아 대륙붕에서 유입된 담수, 영양염, 미세플라스틱, 중금속 등 오염 물질이 북극해 중심부를 지나 프람 해협을 통해 노르딕해로 유입되는 횡단 북극 이동 경로를 분석했다. 특히 이 물질들이 단순히 해류를 따라 이동하는 것이 아니라, 계절적 해빙 형성과 해류 변화, 대륙붕의 유속 변화에 따라 경로가 크게 달라지는 고도로 역동적인 양상을 보인다고 강조했다. 트랜스폴라 드리프트는 과거 노르웨이 탐험가 프리드쇼프 난센(Fridtjof Nansen)이 1890년대 프람호 탐험 당시 처음 관측한 북극의 주요 흐름으로 알려져 있었으나, 이번 연구는 이 해류조차 시간·공간적으로 예측 불가능한 변동성을 지니고 있다는 점을 처음으로 입증했다. 해빙, 단순한 운반체 아닌 '능동적 확산 매개체' 연구를 이끈 브리스틀대학교 조지 라우커트(Dr. Georgi Laukert) 박사는 "시베리아 강에서 유입된 물질이 해류뿐 아니라 해빙 과정에서도 재분포되며, 특히 트랜스폴라 드리프트에서 생성된 해빙은 다양한 강원(江源)의 물질을 동시에 포착해 복합적으로 운반하는 역할을 한다"며 "해빙이 단순한 운반체를 넘어, 물질 분산 경로를 형성하는 주체로 기능한다"고 설명했다. 해양학자들은 이러한 복합적 경로를 추적하기 위해 산소, 네오디뮴 동위원소, 희토류 원소 등 지화학적 추적 기법을 동원해. 해수·해빙·눈 시료를 분석했다. 이들은 북극 최대 연구 탐사인 MOSAiC(2020~2021)의 일환으로 7척의 쇄빙선과 전 세계 과학자 600명 이상이 참여해 1년간 북극 전역에서 시료를 수집했다. 여름 해빙 축소가 해류 재편 촉진 이번 연구의 공동저자인 독일 알프레드 베게너 연구소 벤자민 라베 교수는 "지속적인 기온 상승과 여름 해빙 축소는 북극해의 표층 순환을 크게 바꾸고 있으며, 이는 담수 및 오염물질의 확산 범위와 속도에 중대한 영향을 미칠 수 있다"고 경고했다. 이어 "이러한 변화는 북극 생태계뿐 아니라 해양 생지화학적 순환, 전 지구적 해양 역학에도 광범위한 파급 효과를 미칠 것"이라고 덧붙였다. 연구팀은 이번 결과가 특정 오염물질의 농도나 영향에 초점을 맞추기보다는, 물질의 운반 메커니즘 그 자체를 밝힌 데 의의가 있다고 강조했다. 라우커트 박사는 "트랜스폴라 드리프트조차 이렇게 가변적이라면, 북극해 전체는 우리가 이전에 생각한 것보다 훨씬 더 민감하고 변동성이 클 수 있다"고 지적했다. 이번 연구는 기후 변화로 인한 극지방 해양 구조의 근본적 변화 가능성을 제시함으로써, 향후 북극 오염 물질의 확산 양상 예측과 생태계 보호 정책 수립에 중요한 과학적 기반을 제공할 것으로 기대된다. ◇ 참고 문헌: "트랜스폴라 드리프트를 따라 역동적인 해빙 경로가 시베리아 물질의 분산을 증폭시킨다(Dynamic ice–ocean pathways along the Transpolar Drift amplify the dispersal of Siberian matter)" 2025년 4월 14일, Nature Communications.
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[기후의 역습(131)] 북극해 뒤흔드는 해빙과 오염물 확산⋯"시베리아 강 오염물질, 북극 생태계 위협"
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[먹을까? 말까? (95)] 사무실 커피 머신 커피, 심혈관 건강에 악영향 줄 수 있어
- 스웨덴 과학자들의 연구 결과, 사무실 커피 머신에서 추출한 커피가 심혈관 건강에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있는 것으로 나타났다. 스웨덴 웁살라대학(Uppsala University)과 찰머스공과대학(Chalmers University of Technology) 연구팀이 진행한 연구에 따르면, 사무실 커피 머신으로 추출한 커피에서 LDL 콜레스테롤(저밀도 지단백 콜레스테롤)을 높이는 성분인 '카페스톨(cafestol)'과 '카웨올(kahweol)'이 상대적으로 높은 농도로 검출됐다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이테크 데일리와 미국 일간지 폭스뉴스가 심층 보도했다. 커피 머신과 추출 방법에 따라 카페스톨과 카웨올과 같은 유해한 디테르펜의 양이 크게 달라질 수 있으며, 커피를 자주 마시는 사람은 자신도 모르게 LDL 콜레스테롤 수치가 높아질 수 있다. 끓인 커피에는 콜레스테롤을 높이는 디테르펜인 카페스톨과 카웨올이 많이 들어 있다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 반면 종이 필터를 사용하는 드립 필터 커피 메이커는 이들 물질을 매우 효과적으로 제거한다. 연구진은 스웨덴 내 다양한 직장에 설치된 14종의 사무실용 커피 머신에서 추출한 커피와 종이 필터 또는 프렌치 프레스 방식으로 추출한 일반 커피의 성분을 비교 분석했다. 사용된 커피는 5가지 일반 브랜드의 분쇄 커피였다. 그 결과, 일반적인 종이 필터를 사용하는 가정용 드립 방식에 비해 대부분의 사무실 커피 머신이 필터링 성능이 떨어져 LDL 콜레스테롤을 높이는 유해 성분이 다량 검출된 것으로 확인됐다. 머신 종류에 따라 성분 농도 차이 커 이번 연구에서 가장 일반적인 커피 머신 유형인 브루잉 머신은 디테르펜 농도가 가장 높은 커피를 생산했다. 연구진은 페큘레이터 커피, 에스프레소, 프렌치 프레스 커피, 끓인 커피, 패브릭 필터를 통해 부은 끓인 커피를 비교 분석했다. 끓인 커피에는 한 잔당 가장 높은 수준의 디테르펜이 함유되어 있었다. 일부 에스프레소 샘플에도 높은 수치가 포함되어 있었지만, 그 수치는 큰 편차를 보였다. 연구 책임자인 데이비드 이그만(David Iggman) 박사는 "커피 추출 과정에서 필터링이 콜레스테롤 수치를 높이는 물질의 함량을 결정하는 핵심 요소"라며 "모든 커피 머신이 이러한 성분을 제대로 걸러내지는 못했다"고 밝혔다. 특히 머신 종류에 따라 성분 농도 차이가 크게 나타났으며, 같은 머신에서도 시기에 따라 농도 변화가 있었다고 덧붙였다. 연구팀은 커피 머신의 필터 청소 방식도 성분 농도에 영향을 줄 수 있다고 지적했다. 금속 필터를 반복적으로 청소하면 필터의 구멍이 마모되어 유해 성분 제거 능력이 떨어질 수 있다는 설명이다. 필터링 잘 된 '드립 커피'가 최선의 선택 이그먼 박사는 "대부분의 커피 샘플에는 커피를 마신 사람들의 LDL 콜레스테롤 수치와 향후 심혈관 질환 위험에 영향을 미칠 수 있는 수치가 포함되어 있었다. 매일 많은 양의 커피를 섭취하는 사람들에게는 가급적 필터링이 잘된 드립 방식의 커피를 마시는 것이 바람직하다"며 "이번 연구로 인해 커피 섭취 습관과 심혈관 건강과의 연관성에 대한 관심이 높아지기를 기대한다"고 강조했다. 이번 연구는 국제 학술지 '영양, 대사 및 심혈관 질환(Nutrition, Metabolism & Cardiovascular Diseases)'에 게재됐다. ◇ 참고 문헌: 『사무실 커피 머신과 기존 부루잉 방법의 카페스톨(Cafestol) 및 카웨올(kahweol) 농도 비교Cafestol and kahweol concentrations in workplace machine coffee compared with conventional brewing methods』 Erik Orrje, Rikard Fristedt, Fredrik Rosqvist, Rikard Landberg and David Iggman, 2025년 2월 20일, 학술지 "영양, 대사 및 심혈관 질환(Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases)". DOI: 10.1016/j.numecd.2025.103933
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- 생활경제
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[먹을까? 말까? (95)] 사무실 커피 머신 커피, 심혈관 건강에 악영향 줄 수 있어
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[먹을까? 말까?(93)] LA 오존 오염의 숨겨진 주범은 '요리'⋯휘발성물질 배출, 자동차와 맞먹어
- 청정 엔진 보급과 전기차 확산으로 자동차 배기가스 배출이 감소하는 가운데, 최근 미국 로스앤젤레스(LA) 도심의 오존 오염을 악화시키는 의외의 원인이 발견됐다. 바로 음식 조리 과정에서 나오는 휘발성 유기화합물(VOCs)이다. 미국 해양대기청(NOAA)은 최근 연구에서 LA 지역 오존 형성의 약 26%가 음식 조리 과정에서 방출된 VOCs에 의한 것으로 분석됐다고 밝혔다. 이는 자동차 배출가스가 초래하는 오존 형성량(29%)과 거의 맞먹는 수준이다. 이 연구는 국제학술지 『대기화학과 물리학(Atmospheric Chemistry & Physics)』 최신호에 게재됐다. 연구진은 기존의 대기오염 모델에서 빠졌던 요리 배출물질을 추가해 LA 도심의 실제 대기 상태와 화학반응 과정을 정밀하게 분석했다. 연구를 주도한 NOAA 화학과학연구소 첼시 스톡웰 박사는 "도심 지역 VOCs의 상당 부분이 조리 과정에서 배출된다는 점은 기존에도 알려져 있었지만, 그동안 공식적인 오염물질 목록이나 대기 질 모델에는 제대로 반영되지 않았다"며 "이 물질들은 화학적 반응성이 매우 높기 때문에, 이를 간과하면 오존 생성에 대한 도시 차원의 대응 전략 수립에 빈틈이 생길 수 있다"고 지적했다. VOCs는 지표면 오존을 생성하는 두 가지 핵심 요소 중 하나다. VOCs가 차량 배기가스의 질소산화물(NOx)과 햇빛 아래에서 광화학 반응을 일으키면 유해한 오존이 형성된다. 높은 농도의 지표 오존은 사람과 동물, 식물에 심각한 피해를 준다. 미국 환경보호국(EPA)의 규제와 각종 환경 정책으로 지난 수십 년간 차량 배기가스를 억제하면서 오존 농도는 미국 전역에서 크게 개선됐다. 하지만 최근 몇 년간은 대기질 개선 속도가 정체되거나 오히려 일부 지역에서는 다시 오존 농도가 증가하는 현상이 나타나고 있다. 이러한 변화는 학계가 도시의 오염물질 구성을 새롭게 점검하는 계기가 됐다. NOAA 연구진은 특히 2021년 LA와 라스베이거스를 대상으로 수행한 대규모 대기오염 조사 프로젝트(SUNVEx)의 결과를 바탕으로 이번 연구를 진행했다. 당시 공기 샘플 분석 결과 라스베이거스 도심에서 포착된 인간 활동 기원의 VOCs 가운데 약 21%가 식용유와 지방에서 나오는 것으로 확인됐다. 음식점 밀집 지역일수록 음식 조리 배출물질 농도가 현저히 높았다. 연구진이 이번 분석에서 음식 조리 배출물을 정교하게 모델링한 결과, LA 도심에서 인간 활동에 의해 발생하는 오존 생성량 가운데 45%는 페인트, 접착제, 개인위생용품 등 휘발성 화학제품(VCPs)에 의한 것으로 나타났다. 뒤이어 자동차 배출가스가 29%, 음식 조리 과정이 26%로 나타났다. 비록 전체 오존 오염에서 음식 조리 배출물의 비중은 상대적으로 낮지만, 연구진은 이 분야가 앞으로의 대기질 개선을 위한 중요한 연구 영역이라고 강조했다. 스톡웰 박사는 "현대 도심에서 변화하는 VOCs 배출 구조를 정확히 파악하고 오존 오염 저감 방안을 마련하기 위해서는 음식 조리 배출물을 더 체계적으로 조사해야 한다"며 "다른 도시에서도 이 같은 배출이 오존 오염에 영향을 미치는지 추가 연구가 필요하다"고 밝혔다.
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[먹을까? 말까?(93)] LA 오존 오염의 숨겨진 주범은 '요리'⋯휘발성물질 배출, 자동차와 맞먹어
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[기후의 역습(125)] 자연 탄소 흡수 능력 감소 추세, 기후 변화 가속화 경고
- 자연적인 이산화탄소(CO₂) 격리 과정이 약화되고 있으며, 이로 인해 기후 변화가 더욱 가속화될 것이라는 연구 결과가 발표되어 주목을 받고 있다. 스코틀랜드 스트라스클라이드 대학교 연구팀은 식물이 광합성을 통해 대기 중 CO₂를 흡수하고 저장하는 탄소 격리 과정이 1960년대에는 연간 0.8%씩 증가했으나, 2008년을 정점으로 하락세로 전환되어 현재는 연간 0.25%씩 감소하고 있다고 밝혔다. 과거 1960년대의 탄소 격리 성장률이 지속되었다면 자연 탄소 격리는 1960년부터 2010년까지 50% 증가했을 것이지만, 현재의 감소 추세가 이어진다면 250년 안에 절반으로 줄어들 것이라는 분석이다. 해당 연구에 대해서는 글래스고우 스트라스칼라이드 대학교가 17일(현지시간) 홈페이지를 통해 밝혔다. CO₂ 인위적 배출 상쇄 능력 약화 자연 탄소 격리는 최근 연간 약 1.2%씩 증가하고 있는 인간 활동으로 인한 탄소 배출량을 일부 상쇄하는 역할을 한다. 이러한 상쇄 효과를 유지하기 위해서는 인간의 탄소 배출량을 연간 0.3%씩 감축해야 한다. 이는 약 1억 톤의 CO₂ 감축에 맞먹는 양이다. 본 연구 결과는 영국 왕립 기상학회(Royal Meteorological Society) 학술지 '웨더(Weather)'에 게재됐다. 연구의 공동 저자인 스트라스클라이드 대학교 지속가능발전센터 방문 교수 제임스 커런(James Curran) 박사는 "지구 육지의 대부분은 북반구에 위치하며, 북반구의 여름철에는 풍부한 식생이 대기 중의 막대한 양의 CO₂를 흡수한다"고 설명했다. 커런 박사는 이어 "북반구의 겨울철에는 일부 CO₂가 죽은 식물의 자연 분해를 통해 대기 중으로 다시 방출되지만, 일부는 뿌리, 토양 및 휴면 상태의 목질 물질에 갇혀 남아있다. 인간 활동으로 인한 추가적인 배출 때문에 CO₂ 농도의 전체적인 곡선은 여전히 매년 상승하고 있다"고 덧붙였다. 그는 또한 "탄소 격리를 포함한 생물 다양성과 관련 생태계 서비스를 재건하기 위한 모든 노력이 시급하다. 삼림 벌채를 중단하고, 생태계 복원을 장려하며, 산불을 예방해야 한다. 회복력이 뛰어나고 향상된 생태계 서비스를 제공하는 대규모 서식지의 경우, 단편화를 우선적으로 해결해야 하며, 화석 연료를 단계적으로 폐지하고, 목재 및 섬유 제품을 더 넓은 순환 경제의 일환으로 가능한 한 오랫동안 재사용해야 한다"고 강조했다. "탄소 격리 감소는 이미 진행중" 커런 교수는 탄소 격리가 여전히 증가하고 있으며 미래의 어느 시점에서 감소하기 시작할 것이라는 광범위한 믿음이 존재하지만, 데이터는 이미 감소가 진행 중임을 보여준다고 지적했다. 그는 "대기 중 CO₂ 증가는 식물의 비료와 같은 역할을 하며, 특히 캐나다와 러시아의 광활하고 추운 북위 지역에서 지구 온난화로 식물이 더 빠르고 쉽게 잘 자랄 수 있는 것은 알려진 사실이다"라고 말했다. 커런 교수는 "위성 관측 결과 지구의 식생이 확산되면서 '더 푸르게' 변하고 있는 것으로 보고되지만, 과도한 열, 가뭄, 홍수, 바람 피해, 산불, 사막화, 그리고 잠재적으로 더 넓게 퍼지는 식물 해충 및 질병으로 인한 식생 성장 손상 등 다른 모든 영향으로 인해 그 단순한 가정이 반박된다"고 설명했다. 이 연구에 사용된 데이터는 하와이 마우나 로아 화산 북쪽 측면에 위치한 마우나 로아 천문대(MLO)에서 제공했다. 해발 3397m에 위치한 마우나 로아 천문대는 1950년대부터 대기 변화와 관련된 데이터를 지속적으로 모니터링하고 수집해온 최고의 대기 연구 시설이다. 2022년 마우나로아 화산이 폭발하면서 용암이 진입로를 가로질러 시설로 가는 전선을 끊어버려 마우나로아 천문대에서의 측정이 중단됐다. 현재 천문대는 차량으로 접근이 불가능하고 지역 전력회사의 전력 공급이 중단된 상태다. 천문대 직원들은 4개의 천문대 건물에 제한적인 태양광 발전을 설치해 글로벌 모니터링 연구실과 스크립스의 중요한 CO₂ 기록 및 기타 대기 측정값을 포함한 약 33%의 측정값을 현장에서 복구했다. ◇ 참고 문헌: James C. Curran et al, Natural sequestration of carbon dioxide is in decline: climate change will accelerate, Weather (2025). DOI: 10.1002/wea.7668
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[기후의 역습(125)] 자연 탄소 흡수 능력 감소 추세, 기후 변화 가속화 경고
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미국, 석탄재에서 84억달러 상당 희토류 금속 발견⋯수입 의존도 감소 기대
- 미국내 석탄 매립지에서 84억달러(약 12조 1296억원) 상당의 희토류가 매장되어 있다는 연구 결과가 발표돼 주목받고 있다. 텍사스대학교 오스틴 연구팀은 미국내 석탄재에 약 1100만톤(t)의 희토류 원소가 포함된 것으로 추정된다고 밝혔다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이테크데일이, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 17일(현지시간) 보도했다. 희토류 원소는 원자번호 57에서 71까지 15개 원소에 스칸듐과 이트륨을 더한 17개 원소를 통틀어 이르는 것으로, 스마트폰부터 신재생 에너지 기술에 이르기까지 광범위하게 사용되는 핵심 소재다. 사이테크데일리에 따르면 현재 미국은 희토류 공급을 거의 전적으로 수입에 의존하고 있으며, 그 중 약 75%가 중국에서 공급된다. 이러한 의존도는 글로벌 공급망의 복잡성과 지정학적 긴장으로 인해 우려를 불러일으키고 있다. 이번 연구 결과는 이러한 상황에서 추가채굴을 하지 않고도 미국내에 막대한 양의 희토류가 존재한다는 사실을 새롭게 밝혀낸 것으로, 수입 의존도를 낮추고 핵심 광물 조달 전략에 변화를 가져올 것으로 전망된다. 쓰레기에서 보물로⋯석탄재의 재발견 석탄 연소후 발생하는 분말 형태의 부산물인 석탄재는 오랫동안 산업 폐기물로 여겨져 왔다. 그러나 과학자들은 최근 석탄재가 풍부하고 접근 가능한 희토류 공급원임을 확인했다. 희토류는 배터리, 태양광 패널, 고성능 자석 제조에 필수적인 원소다. 이번 연구의 공동 저자인 텍사스 오스틴 대학 경제지질국 브리짓 스캔런 연구 교수는 "이번 발견은 '쓰레기에서 보물로'라는 격언을 실제로 보여주는 사례"라며 "폐기물을 활용해 자원을 회수하고 동시에 환경 영향도 줄이는 순환 경제를 구축하고자 한다"고 말했다. 매장량의 8배⋯글로벌 공급망 영향 주목 연구팀은 미국 석탄재에 함유된 희토류가 약 1,100만 톤에 달하는 것으로 추정했다. 이는 현재까지 알려진 미국 내 희토류 매장량의 약 8배에 해당하는 규모다. 석탄재를 자원으로 평가한 최초의 전국적인 분석이라는 점에서, 이번 연구는 미국의 핵심 광물 공급망 강화에 새로운 가능성을 제시한다. 특히 석탄재 추출 방식은 기존 광업 방식과 달리 에너지 집약적인 정제 과정의 필요성을 줄여준다. 석탄 연소 과정에서 이미 광물과 모암이 분리되었기 때문이다. 공동저자인 와이오밍 대학의 데이빈 배그도나스 연구원은 "전국적으로 엄청난 양의 석탄재가 존재하며, 광물 추출의 초기 단계가 이미 완료된 상태"라고 설명했다. 연구팀은 1985년부터 2021년까지 생산된 석탄재의 약 70%, 약 1873만톤이 잠재적으로 회수가능한 것으로 추산했다. 지역별 함량 차이⋯경제성 분석 필요 연구 결과에 따르면 석탄재 내 희토류 함량은 지역별로 차이를 보인다. 애팔래치아 분지의 석탄재는 킬로그램당 평균 431밀리그램(으로 가장 높은 농도를 나타냈으나, 회수 가능성은 30%에 불과했다. 반면 파우더 리버 분지의 석탄재는 농도가 상대적으로 낮은 킬로그램당 264밀리그램이지만, 회수율은 70%로 높아 대규모 회수에 더 유리한 것으로 분석됐다. 스캔런 교수는 "이러한 지역별 차이는 경제적으로 가장 실현 가능한 매장지를 결정하는 데 중요한 요소"라며 "이러한 광범위한 분석은 이전에는 이루어진 적이 없으며, 향후 연구의 기반을 제공할 것"이라고 강조했다. 잠재력을 현실로⋯기술 개발 및 투자 필요 이번 발견은 매우 고무적이지만, 이를 현실적인 해결책으로 만들기 위해서는 과제가 남아있다. 엘리먼트 USA(Element USA)와 같은 기업들은 석탄재 및 광산 부산물에서 희토류를 추출하는 데 필요한 기술과 인력 개발에 힘쓰고 있다. Element USA의 최고 전략 책임자인 크리스 영은 "광산 부산물에서 희토류를 얻는다는 아이디어는 매우 합리적"이라면서도 "이러한 상식을 경제적인 해결책으로 전환하는 것이 과제"라고 말했다. 미국은 자국내 희토류 회수 분야에 대한 투자를 확대하면서 큰 기회를 맞이하고 있다. 이처럼 간과되었던 자원을 활용함으로써, 미국은 해외 공급원에 대한 의존도를 줄이고 폐기물을 전략적인 국가 자산으로 전환할 수 있을 것으로 기대된다. ◇ 참고 문헌: Robert C. Reedy, Bridget R. Scanlon, Davin A. Bagdonas, James C. Hower, Dennis James, J. Richard Kyle, Kristine Uhlman의 "미국의 석탄재 자원과 희토류 원소 생산 잠재력", 2024년 9월 17일, International Journal of Coal Science & Technology . DOI: 10.1007/s40789-024-00710-z
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- 산업
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미국, 석탄재에서 84억달러 상당 희토류 금속 발견⋯수입 의존도 감소 기대
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[기후의 역습(122)] 남극 오존층, 회복세 공식 확인⋯MIT, 완전 소멸 궤도 진입
- 한때 지구 생태계를 위협했던 남극 오존층 구멍이 국제 사회의 공동 노력으로 괄목할 만한 회복세를 보이며 완전 소멸을 향해 나아가고 있다는 고무적인 연구 결과가 발표됐다. 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구진은 5일(이하 현지시간) 국제 학술지 '네이처'에 게재한 논문에서 "남극 오존층이 95% 신뢰 수준으로 회복되고 있으며, 이는 자연적 기상 변동성이 아닌 오존층 파괴 물질 감축 노력의 직접적인 결과"라고 밝혔다. MIT 뉴스는 5일 "이러한 회복(오존층 구멍 회복)이 자연적인 기상 변화나 성층권으로의 온실가스 배출 증가와 같은 다른 영향보다는 오존 고갈 물질의 감소에 주로 기인환다는 것을 보여준 최초의 연구"라고 밝혔다. 수십 년간 과학계는 남극 오존층 구멍의 점진적 개선 징후를 관찰해 왔으나, 이번 연구는 장기간의 관측 데이터를 토대로 오존층 회복에 대한 확고한 과학적 증거를 제시했다는 점에서 의미가 깊다. 논문의 주저자인 MIT의 저명한 대기 화학자 수잔 솔로몬 교수는 성명을 통해 "남극 오존층 구멍이 개선되고 있다는 정성적 증거는 많았지만, 이번 연구는 오존층 회복에 대한 신뢰도를 처음으로 수치화했다"고 강조했다. 솔로몬 교수는 "95% 신뢰도로 회복되고 있다는 결론은 매우 놀라운 성과이며, 인류가 환경 문제 해결에 실제로 나설 수 있음을 보여준다"고 덧붙였다. CFCs 남용으로 오존층 구멍 형성 오존층은 지구 표면 15~30km 상공의 성층권에 위치하며, 대기 중 오존 농도가 높아 유해한 태양 자외선을 흡수하여 지구 생명체를 보호하는 역할을 한다. 그러나 1970년대와 80년대에 들어서면서 남극 상공의 오존층에 거대한 구멍이 형성되기 시작했다. 이는 에어로졸 스프레이, 용매, 냉매 등에 광범위하게 사용된 염화불화탄소(CFCs)와 같은 합성 화합물이 주범으로 지목됐다. CFCs는 성층권에 도달하면 염소 원자를 방출하여 오존 분자 분해를 촉진하는 것으로 알려져 있다. 특히 남극 지역은 극도로 낮은 기온, 극지방 성층권 구름의 존재, 그리고 오존층 파괴 화학 물질을 가두는 극 소용돌이와 같은 특수한 조건으로 인해 남반구의 봄철에 오존층 파괴가 더욱 심각하게 나타난다. 솔로몬 교수는 과거 미국해양대기청(NOAA) 소속으로 1986년 남극에 파견되어 CFCs가 오존층 파괴의 원인임을 입증하는 결정적인 증거를 수집하는 데 기여했다. 몬트리올 의정서 채택 이후 CFCs 단계적 폐지 이러한 과학적 근거를 바탕으로 국제 사회는 문제 해결을 위해 발 빠르게 움직였다. 1987년 몬트리올 의정서 채택 이후 197개국과 유럽연합(EU)은 냉장고와 에어로졸에 사용되는 CFCs와 같은 오존층 파괴 물질의 단계적 폐지에 합의했다. 지난 10년간 남극 오존층 구멍은 특히 9월, 남극이 온난해지기 시작하며 오존층 구멍이 가장 크게 열리는 시기에 매년 축소되는 긍정적인 신호가 나타났다. 그러나 대기 중 '혼란스러운 변동성' 때문에 과학자들은 섣불리 회복을 단정하기를 주저했으며, 일각에서는 회복 속도가 기대에 미치지 못한다는 주장이 제기되기도 했다. 하지만 15년간 축적된 관측 데이터를 분석한 결과, 연구진은 오존층이 확실히 회복되고 있다는 결론을 내렸다. 현재 추세가 유지된다면 남극 오존층은 약 10년 후 완전히 회복될 것으로 전망된다. 연구팀은 남극 오존 회복의 원인을 파악하기 위해 정량적 접근 방식을 취했다. 팀은 기후 변화 커뮤니티에서 '지문 분석(fingerprinting)'이라는 방법을 차용했다. 이는 클라우스 하셀만이 개발한 것으로, 그는 2021년 이 기술로 노벨물리학상을 수상했다. 기후의 맥락에서 지문 분석은 자연적 기상 노이즈와 별도로 특정 기후 요인의 영향을 분리하는 방법을 말한다. 하셀만은 지문 분석을 적용해 기후 변화의 인위적인 지문 식별, 확인 및 정량화했다. 솔로몬 교수 팀은 지문 분석법을 적용해 또 다른 인위적인 신호, 즉 사람들이 오존층 파괴 물질을 줄이는 것이 오존층 회복에 미치는 영향을 확인하고자 했다. 아울러 지구 대기의 시물레이션으로 시작해 서로 다른 시작 조건에서 동일한 지구 대기의 여러 '평행 세계' 또는 시뮬레이션을 생성했다. 연구팀은 예를 들어, 온실 가스나 오존층 파괴 물질의 증가가 없다고 가정한 조건에서 시뮬레이션을 실행했다. 또한 온실 가스만 증가하고 오존층 물질만 감소하는 시뮬레이션도 실행했다. 이러한 시뮬레이션을 통해 연구팀은 수십년에 걸쳐 오존이 매월 회복되는 시간과 고도를 매핑하고 오존 고갈 물질의 감소로 인한 오존 회복의 핵심 '지문' 또는 패턴을 식별했다. 그런 다음 연구팀은 2005년부터 현재까지 남극 오존층에 대한 실제 위성 관측에서 이 지문을 찾았다. 팀은 2018년에 이 지문이 가장 강했고, 오존 회복이 주로 오존층 파괴 물질의 감소 때문이라고 95%의 신뢰도로 확신했다. 솔로몬 교수는 "2035년쯤에는 남극 오존층에서 오존층 파괴가 전혀 나타나지 않는 해를 보게 될 수도 있다. 이는 매우 감격스러운 일"이라며 "우리 시대에 오존층 구멍이 완전히 사라지는 것을 목격하게 될 것"이라고 강조했다. 이번 연구는 인류가 국제적인 협력을 통해 심각한 환경 문제에 효과적으로 대응할 수 있음을 보여주는 대표적인 사례로 기록될 전망이다.
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[기후의 역습(122)] 남극 오존층, 회복세 공식 확인⋯MIT, 완전 소멸 궤도 진입
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일상용품 속 안전한 '고분자', 유해물질 방출 '새로운 위협'
- 일상샐활 속 각종 제품에 광범위하게 사용되는 화학 물질에 대한 안전성 논란이 끊이지 않는 가운데, 그간 인체에 무해하다고 여겨졌던 고분자(폴리머·polymer) 화합물이 유해 물질을 방출하는 '트로이 목마' 역할을 할 수 있다는 충격적인 연구 결과가 발표되어 파장이 예상된다. 미국 독성물질관리법(TSCA) 및 유럽연합의 REACH 규제 등 주요 유해 물질 규제에서조차 예외로 취급될 만큼 안전성이 강조되어 온 고분자는, 분자 크기가 커 인체에 흡수되지 않아 건강상 위험이 없다는 것이 과학계의 통념이었다. 그러나 국제 학술지 '네이처 지속가능성(Nature Sustainability)'에 게재된 획기적인 동료 평가(peer-review) 연구 논문은 일부 고분자 난연제가 분해되어 인체에 유해한 화학 물질로 변질될 수 있다는 사실을 밝혀내며 기존의 학설을 정면으로 반박했다고 과학 전문매체 사이테크데일리가 4일(현지시간) 보도했다. 논문의 수석 저자인 중국 광둥성에 있는 지난(Jinan)대학교의 다 첸(Da Chen) 박사는 "이번 연구는 고분자가 유해 화학 물질의 '트로이 목마'가 될 수 있음을 시사한다"며 "본래 비활성 상태의 거대 분자로 제품에 첨가되지만, 시간이 지나면서 분해되어 유해한 부산물에 우리를 노출시킬 수 있다"고 경고했다. '무독성' 대체재로 개발된 폴리머 난연제, 유해 물질 방출⋯제브라피시 실험 통해 독성 확인 연구팀은 기존 난연제의 유해성을 대체하기 위해 '무독성'으로 개발된 두 종류의 폴리머 브롬화 난연제((polymeric brominated flame retardants, polyBFRs)를 대상으로 심층 연구를 진행했다. 실험 결과, 두 종류의 polyBFRs 모두 수십 종의 작은 분자로 분해되는 것으로 확인됐다. 특히 제브라피시를 이용한 독성 실험에서, 이들 작은 분자들이 미토콘드리아 기능 장애를 유발하고 발달 및 심혈관에 심각한 손상을 초래할 수 있는 잠재력이 있다는 사실이 입증됐다. 토양·공기·먼지 등 환경 전반에 유해 물질 검출⋯전자 폐기물 재활용 시설 인근 농도 '최고' 더욱 심각한 문제는, 연구진이 환경 오염 실태를 조사하는 과정에서 이들 고분자 분해 물질이 토양, 공기, 먼지 등 환경 전반에 광범위하게 퍼져 있음을 확인했다는 점이다. 특히 전자 폐기물 재활용 시설 인근 지역에서 가장 높은 농도로 검출됐으며, 이들 시설에서 멀어질수록 농도가 점차 감소하는 경향을 보였다. 이는 전자 제품에 사용된 polyBFRs가 유해한 분해 물질을 환경으로 방출하고, 인간과 야생 동물이 이에 노출되어 심각한 피해를 입을 수 있음을 시사하는 충격적인 결과다. 논문의 공동 저자인 캐나다 토론토대학교의 미리아 다이아몬드 교수는 "전자 제품에 polyBFRs가 광범위하게 사용될 경우, 제품 생산, 가정 내 사용, 폐기 및 재활용 등 전 과정에서 유해 물질 노출이 발생할 수 있다"고 지적하며 "화학 산업계가 생산량을 공개하지 않고 있지만, 생산량이 매우 높을 것으로 추정되는 만큼, 오염 가능성과 그로 인한 인간 및 야생 동물에 대한 심각한 피해가 매우 우려스럽다"고 강조했다. 이번 연구 결과는 기존의 안전성 평가 기준에 허점을 드러내며, 고분자 화합물에 대한 보다 엄격한 규제와 심층적인 안전성 검증의 필요성을 제기하는 중요한 계기가 될 것으로 보인다. ◇ 참조: 「고분자 난연제 분해의 환경적 영향」 작성자: Xiaotu Liu, Yinran Xiong, Xiao Gou, Lei Zhao, Shanquan Wang, Yanhong Wei, Xiaoyun Fan, Yang Yu, Arlene Blum, Lydia Jahl, Miriam L. Diamond, Yiping Du, Zhuyi Zhang, Shuxin Jiang, Xiaowei Zhang, Ting Wu 및 Da Chen, 3 March 2025, 네이처 자속가능성(Nature Sustainability). DOI: 10.1038/s41893-025-01513-z
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일상용품 속 안전한 '고분자', 유해물질 방출 '새로운 위협'
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[신소재 신기술(158)] 반도체 나노플레이트 약점 활용 나노스케일 조립 기술 혁신
- 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 나노플레이트의 취약점을 활용한 혁신적인 반도체 나노스케일(구조체) 조립 기술이 개발됐다. 카드뮴 셀레나이드 나노판은 혁신적인 전자 소재 개발의 유망한 기반으로 주목받고 있다. 특히, 이 나노판은 원자 몇 개 두께에 불과한 초박형 구조로 뛰어난 광학적 특성을 제공해 전 세계 연구자들의 관심을 끌고 있다. 독일 헬름홀츠 드레스덴-로젠도르프 센터(HZDR), 드레스덴 공과대학교(TU Dresden), 라이프니츠 고체 및 재료 연구소 드레스덴(IFW) 공동 연구팀은 카드뮴 셀레나이드 나노판의 체계적인 생산을 위한 중요한 진전을 이루었다고 웹사이트 PHYS가 전했다. 카드뮴 셀레나이드 나노판은 빛이나 공기에 노출될 경우 표면 산화 또는 구조 변화가 발생해 광학적 특성이 저하될 수 있는 취약점이 있다. 특히 고온이나 습도가 높은 환경에서는 광학적 안정성이 더욱 떨어질 수 있다. 또한 제조 과정이 어려워 균일한 형태와 크기의 카드뮴 셀레나이드 나노판을 대량 생산하는 것은 기술적으로 힘들다. 게다가 카드뮴 셀레이트 나노판의 표면을 안정화하거나 다른 물질과 결합하는 과정에서도 어려움이 발생할 수 있다. 연구팀은 학술지 '스몰(Small)'에 카드뮴 셀레나이드 나노판 구조와 기능 간의 상호 작용에 대한 기초적인 통찰력을 얻었다고 발표했다. 연구에 따르면 카드뮴 기반 나노판은 근적외선(NIR)과 특정 상호 작용을 통해 빛을 흡수, 반사, 방출하거나 다른 광학적 특성을 나타내는 2차원 물질 개발에 적합하다. 이러한 스펙트럼 범위는 다양한 기술 분야에서 활용될 수 있다. 예를 들어, 의료 진단에서는 NIR 빛이 가시광선보다 조직에서 산란이 적어 조직 내부를 더 깊이 관찰할 수 있다. 통신 기술에서는 고효율 광섬유 시스템에 NIR 물질이 사용되며, 태양 에너지 분야에서는 광전지 효율을 높일 수 있다. HZDR 이온빔 물리학 및 재료 연구소의 리코 프리드리히 박사 겸 드레스덴 공과대학교 이론 화학과 교수는 "원하는 광학적 및 전자적 특성을 나타내도록 물질을 특정하게 변형하는 능력은 이러한 모든 응용 분야에서 매우 중요하다"고 말했다. 드레스덴 공과대학교 물리 화학과의 알렉산더 아이히뮐러 교수는 "과거에는 나노 화학 합성이 시행착오를 통해 물질을 혼합하는 것에 가까웠기 때문에 어려움이 있었다"고 덧붙였다. 두 과학자는 공동으로 협력해 이번 연구 프로젝트를 이끌었다. 정밀한 나노 입자 생산을 위한 양이온 교환 여기서 특별한 과제는 나노 구조체의 폭과 길이를 변경하지 않고 원자층의 수와 조성을 특정하게 제어하여 두께를 조절하는 것이다. 이러한 복잡한 나노 입자 합성은 재료 연구의 핵심 과제이다. 양이온 교환은 이러한 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 했다. 이 방법에서는 나노 입자의 특정 양이온(양전하를 띤 이온)을 다른 이온으로 체계적으로 대체한다. 아이히뮐러 교수는 "이 과정은 조성과 구조를 정밀하게 제어하여 기존 합성 방법으로는 얻을 수 없는 특성을 가진 입자를 생산할 수 있게 한다. 그러나 이 반응의 정확한 작동 방식과 시작점에 대해서는 알려진 것이 거의 없다"고 설명했다. 이번 프로젝트에서 연구팀은 활성 모서리가 중요한 역할을 하는 나노판에 초점을 맞췄다. 이러한 모서리는 화학적으로 특히 반응성이 높아 판들을 조직화된 구조로 결합할 수 있다. 이러한 효과를 더 잘 이해하기 위해 연구팀은 정교한 합성 방법, 원자 분해능 (전자)현미경, 광범위한 컴퓨터 시뮬레이션을 결합했다. 나노 입자의 활성 모서리와 결함은 화학적 반응성뿐만 아니라 광학적 및 전자적 특성으로도 흥미롭다. 이러한 위치는 종종 전하 운반체의 농도가 높아 운반체의 이동과 빛의 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 프리드리히 박사는 "단일 원자 또는 이온을 교환하는 능력과 결합하여 단일 원자 촉매에서 이러한 결함을 활용하여 개별 원자의 높은 반응성과 선택성을 활용하여 화학 공정의 효율성을 높일 수 있다"고 설명했다. 이러한 결함의 정밀한 제어는 나노 물질의 NIR 활성에도 중요하다. 이는 근적외선이 흡수, 방출 또는 산란되는 방식에 영향을 미쳐 광학적 특성을 체계적으로 최적화할 수 있는 방법을 제공한다. 나노 구조체 연결, 자기 조직화를 향한 발걸음 이 연구의 또 다른 결과는 활성 모서리를 통해 나노판을 체계적으로 연결하여 입자를 정렬되거나 자기 조직화된 구조로 결합할 수 있다는 것이다. 미래 응용 분야에서는 이러한 조직화를 활용하여 NIR 활성 센서 또는 새로운 유형의 전자 부품과 같은 통합 기능을 갖춘 복잡한 재료를 생산할 수 있다. 실제로 이러한 재료는 센서 및 태양 전지의 효율성을 높이거나 새로운 데이터 전송 방법을 용이하게 할 수 있다. 동시에 이 연구는 촉매 또는 양자 재료와 같은 나노 과학의 다른 분야에 대한 기초적인 통찰력을 제공한다. 연구팀의 이번 발견은 최첨단 합성, 실험 및 이론적 방법의 조합 덕분에 가능했다. 연구자들은 나노 입자의 구조를 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 활성 모서리의 역할을 자세히 조사할 수 있었다. 원자 결함 분포 및 조성 분석 실험은 재료 특성에 대한 포괄적인 이해를 얻기 위해 이론적 모델링과 결합됐다. ◇ 참고: 볼로디미르 샴라옌코 외, 반도체 나노판의 취약점: 격리된 결함에서 방향성 나노 스케일 어셈블리로, 스몰 (2024). DOI: 10.1002/smll.202411112
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[신소재 신기술(158)] 반도체 나노플레이트 약점 활용 나노스케일 조립 기술 혁신
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플라스틱 테이크아웃 용기 사용, 심부전 위험 13% 증가 가능성 제기
- 플라스틱 테이크아웃 용기에 담긴 음식을 먹으면 조기 사망할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 중국 연구진의 새로운 연구 결과에 따르면, 플라스틱 용기 사용이 장내 염증을 유발하고 순환계에 손상을 미쳐 심부전 위험을 높일 수 있다는 경고가 나왔다고 데일리메일이 전했다. 미세 플라스틱은 플라스틱 입자가 쪼개진 것으로 크기가 최대 5mm에 이른다. 그보다 더 작은 입자는 나노 플라스틱(1㎛ 미만)이라고 부른다. 이들 미세 플라스틱과 나노 플라스틱은 우리의 혈액 속으로 들어가 뇌와 장기에 축적돼 건강에 악영향을 미치고 있다. 이전 연구에서 이들 미세 플라스틱은 우리가 먹는 음식, 마시는 물, 호흡하는 공기로 스며들어 뇌에 축적되어 치매를 일으키고, 심장병뿐만 아니라 여러 형태의 암과 관련 있는 것으로 나타났다. 미국 뉴멕시코대학 연구진이 최근 학술지 '네이터 메디신'에 게재한 연구에 따르면 뇌 샘플에서 신장이나 간 샘플보다 더 높은 농도의 미세플라스틱이 검출됐다. CNN은 지난 2월 3일 나노 플라스틱은 주요 장기의 개별 세포와 조직을 침범함으로써 세포 과정을 방해하고 비스페놀, 프탈레이트, 난연제, 중금속, 과불화 및 폴리불화 물질(PFAS)와 같은 내분비계 장애 화학물질을 침전시킬 가능성이 있다고 짚었다. 내분비학회에 따르면 내분비 교란 물질은 인간의 생식 기관에 영향을 미쳐 생식기 및 싱식 기관의 기형은 물론 여성 불임과 정자수 감소를 초래한다. 중국 연구진은 이번 연구에서 3000명을 대상으로 플라스틱 용기 사용 빈도와 심부전 및 관련 위험 요소(고혈압, 부정맥, 심근경색, 심장 질환 등) 유무를 조사했다. 그 결과, 플라스틱 노출이 높은 경우 심부전 발생 위험이 13% 증가하는 것으로 나타났다. 특히 73세 이상 노년층은 18% 증가해 더욱 취약한 것으로 분석됐다. 여성의 경우 14% 증가하여 남성(11%)보다 높은 위험도를 보였다. 도시 거주자는 플라스틱 노출로 인한 심부전 위험이 농촌 거주자보다 7배 높은 것으로 나타났는데, 이는 도시 지역의 테이크 아웃 및 플라스틱 사용률이 높은 환경 때문으로 추정된다. 연구 대상은 평균 연령 73세의 성인 3179명(여성 55%)으로, 2/3가 농촌 지역에 거주하고 있었다. 참가자의 절반 이상이 고혈압을 앓고 있었으며, 20%는 관상동맥 질환, 5%는 부정맥, 3%는 심근경색을 경험한 적이 있었다. 1%는 울혈성 심부전 진단을 받았으며, 나머지는 기존 심장 질환이 없는 상태였다. 참가자들은 플라스틱 제품 사용에 대한 12개의 질문으로 구성된 설문 조사에 참여했으며, 질문에는 쇼핑백, 티백, 도시락, 테이크아웃 용기, 식기와 같은 플라스틱 품목을 사용했는지가 포함됐다. 연구진은 연령, 성별, 민족 등 요인을 고려하여 분석을 진행했다. 실험쥐를 대상으로 한 추가 연구에서는 플라스틱 용기에 담긴 물에 3개월 동안 노출시킨 결과, 장내 유해 세균 증가와 염증 및 산화 스트레스와 관련된 장내 미생물 대사 물질 변화가 관찰됐다. 또한, 심장 근육 조직 손상이 확인되었는데, 연구진은 장내 염증이 혈류를 통해 심장으로 이동하여 손상을 일으킨 것으로 추정했다. 연구진은 "고온의 음식을 플라스틱 용기에 담는 것을 피하고, 일상생활에서 플라스틱 제품 사용을 줄이며, 적절한 플라스틱 오염 방지 대책을 시행하는 것이 중요하다"고 강조했다. 이번 연구는 플라스틱 노출과 심장 손상 간의 상관관계를 보여주지만, 직접적인 인과관계를 밝히지는 못했다는 한계점을 가진다. 연구진은 향후 연구를 통해 장기적인 미세 플라스틱 노출과 심장 손상의 정확한 메커니즘을 규명할 필요가 있다고 밝혔다. 해당 연구는 '생태독성학 및 환경안전(Ecotoxicology and Environmental Safety)' 저널에 게재됐다.
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플라스틱 테이크아웃 용기 사용, 심부전 위험 13% 증가 가능성 제기
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인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출
- 미세플라스틱이 인체 내 뇌 조직에서 다른 장기보다 더 많이 발견돼 충격을 주고 있다. 미국 뉴멕시코대학 연구진의 최근 연구에 따르면, 인체 내 미세플라스틱 축적이 심화되고 있으며, 특히 뇌 조직에서 높은 농도의 미세플라스틱이 검출돼 우려가 커지고 있다고 과학전문매체 사이언스얼럿과 abc뉴스 등 다수 외신이 4일(현지시간) 보도했다. 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 게재된 이번 연구는 지난해 수거된 뇌 조직 샘플이 약 10년 전 수거된 유사 샘플보다 훨씬 더 많은 미세플라스틱을 함유하고 있음을 보여준다. 이는 미세한 합성 입자가 시간이 지남에 따라 인체의 주요 기관에 축적된다는 사실을 시사한다. 뉴멕시코대 보건과학자 알렉산더 니하트(Alexander Nihart)와 연구진은 뇌 샘플에서 신장 및 간 샘플보다 더 높은 농도의 미세플라스틱이 검출됐음을 확인했다. 뉴멕시코대 건강과학센터, 오클라호마주립대, 듀크대, 콜롬비아 라 유니버시다드 델 발레엔칼리의 연구원들은 47구의 시체에서 뇌, 간, 신장 샘플을 분석했다. 연구 결과에 따르면 뇌 조직에서 발견된 미세플라스틱의 평균 양은 1g당 4800마이크로 그램이었다. 이는 표준 플라스틱 숟가락 하나와 맞먹는 양이다. 연구에 따르면 사람의 혈류 내에 이 정도의 미세플라스틱이 존재할 경우 어떤 구체적인 건강 위험이 초래될지는 아직 알수 없다고 한다. 1950년부터 2019년까지 약 90억 톤의 플라스틱이 생산되었으며, 이 물질들은 시간이 지나면서 미세한 조각으로 분해돼 전 세계적으로 확산되고 있다. 플라스틱이 작은 조각으로 떨어져나간 미세플라스틱은 크기가 최대 5mm에 달하며, 나노플라스틱은 그보다 더 작은 크기로 10억분의 1미터 단위로 측정한다. 연구진은 논문에서 "인위적으로 생성된 미세플라스틱과 나노플라스틱의 환경 내 농도는 지난 반세기 동안 기하급수적으로 증가했다"고 밝혔다. 연구에 따르면 플라스틱 용기부터 바닥재, 의료기기에 이르기까지 모든 것에서 발견되는 가장 흔한 플라스틱인 폴리에틸렌이 뇌 샘플에서 발견된 미세 플라스틱의 75%를 차지했다. 미세플라스틱, 뇌 보호막도 침투 인체 조직에 축적된 플라스틱 입자의 장기적인 영향과 잠재적 누적 효과는 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 우려할 만한 연구 결과들이 속속 제시되고 있다. 미발표 연구에서는 태반 내 미세플라스틱이 조산과 연관된 것으로 나타났으며, 쥐를 대상으로 한 연구에서는 미세플라스틱이 뇌 혈관을 막는 데 영향을 미칠 수 있다는 결과도 보고됐다. 또 다른 연구에서는 흔히 사용되는 플라스틱 첨가제 노출이 수백만 건의 사망과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 니하트 연구진은 2016년과 2024년 부검을 통해 확보한 52개의 인체 조직 샘플을 분석한 결과, 모든 샘플에서 플라스틱 입자가 검출됐다고 밝혔다. 간과 신장 샘플의 플라스틱 양은 유사했으나, 뇌 샘플에서는 최대 30배 높은 농도의 플라스틱이 발견됐다. 이는 간과 신장이 체내 노폐물을 걸러내고 분해하는 역할을 수행하면서 순환하는 입자와의 접촉이 많아질 수 있다는 점을 고려할 때 뜻밖의 결과다. 특히, 뇌에는 유해 물질을 차단하는 혈액뇌관문이 존재함에도 불구하고 미세플라스틱이 축적된 사실이 확인돼 충격을 주고 있다. 치매 환자 뇌에서 플라스틱 농도 더 높아 연구진은 1997년부터 2013년까지 확보한 초기 뇌 샘플 데이터와 비교한 결과, 시간이 지남에 따라 플라스틱 농도가 증가하는 명확한 추세를 발견했다. 이는 환경 내 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도의 급격한 증가가 인체 내에서도 반영되고 있음을 시사한다. 분석된 조직의 플라스틱 농도는 연령, 인종, 사망 원인과 무관했지만, 치매 진단을 받은 사람들의 샘플에서는 그렇지 않은 사람들보다 높은 농도의 플라스틱이 검출됐다. 연구진은 "뇌 조직 위축, 혈액뇌관문 손상, 노폐물 제거 기능 저하는 치매의 주요 특징이며, 이는 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도를 증가시킬 수 있다"고 설명했다. 다만, 플라스틱 물질 축적이 건강 악화에 직접적으로 영향을 미치는지는 아직 확실하지 않다고 덧붙였다. 니하트 연구진은 미세플라스틱의 건강 영향을 규명하기 위한 추가 연구가 필요하다는 점을 강조하며, 이에 대한 연구자들의 관심이 더욱 필요하다고 촉구했다. 한편, 플라스틱 생산량은 지속적으로 증가하고 있으며, 인간은 일상적으로 플라스틱 조각을 흡수하고 있다. 영국 엑서터대 글로벌 개발 연구원 아담 하니에(Adam Hanieh)는 "플라스틱은 석유와 가스로부터 추출된 석유화학 제품"이라며, 2040년에는 플라스틱이 석유 수요 증가의 95%를 차지할 것으로 예상된다고 경고했다.
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- ESGC
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인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출
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[기후의 역습(116)]바다가 끓고 있다⋯450일 연속 '펄펄', 지구 온난화 '심각'
- 지구 온난화로 인해 바다가 끓어오르고 있다. 최근 40년 동안 지구의 바다가 열을 흡수하는 속도가 급격히 증가했으며, 특히 1980년대 후반 이후 해양 온난화 속도가 4배나 빨라졌다는 연구 결과가 나왔다고 뉴사이언티스트, 어스닷컴, 사이언스얼럿 등 다수 외신이 전했다. 2023년과 2024년 초에는 전 세계 해수면 온도가 450일 연속으로 최고 기록을 경신하는 등 심각한 상황이다. 영국 레딩 대학교의 크리스 머천트 교수 연구팀은 이러한 추세를 "뜨거운 물로 채워지는 욕조"에 비유하며 경고했다. 1980년대에는 욕조의 수도꼭지가 천천히 흘러 10년마다 물의 온도가 아주 조금씩 올라갔지만, 지금은 수도꼭지가 훨씬 빠르게 흘러 온도 상승 속도가 빨라졌다는 것이다. 머천트 교수는 "인류가 끓는 욕조 속 개구리처럼 위험에 둔감해지고 있다"며 "지금 당장 행동하지 않으면 돌이킬 수 없는 결과를 초래할 것"이라고 강조했다. 이러한 해양 온난화의 주요 원인은 지구의 에너지 불균형이다. 지구가 우주로 방출하는 것보다 더 많은 태양 에너지를 흡수하면서 온실가스 농도 증가, 극지방 빙하 감소, 구름층 변화 등으로 인해 지구의 반사율이 감소하고, 더 많은 열이 바다에 갇히게 되는 것이다. 특히 2023-2024년 엘니뇨는 지난 10년간 바다의 온난화 추세가 빨랐던 탓에 2015-2016년의 강력했던 엘니뇨보다 더욱 심각한 해양 온도 상승을 야기했다. 머천트 교수는 "엘니뇨와 같은 자연적인 기후 변동은 단기적인 온도 상승에 기여하지만, 인간 활동이 그 영향을 증폭시키고 있다"고 지적했다. 해양 온난화는 허리케인 강화, 강우 패턴 교란, 빙하 용해 가속화 등 연쇄적인 영향을 미친다. 2024년 캘리포니아 산불 시즌이 비정상적으로 높은 해양 온도로 인해 악화된 것이 그 예다. 더욱 심각한 것은 이러한 해양 온난화가 미래에도 지속될 가능성이 높다는 것이다. 연구팀은 지난 40년 동안 관찰된 총 해양 온난화가 향후 20년 안에 다시 나타나거나 심지어 초과할 수 있다고 경고했다. 해수면 온도 상승은 빙상 붕괴, 해류 중단, 아마존 열대 우림과 같은 중요한 생태계 파괴 등 지구를 돌이킬 수 없는 티핑 포인트로 몰아넣을 수 있다. 영국 기상청의 로완 서튼 교수는 "1.5°C와 2°C 온난화의 차이는 전체 생태계의 생존을 결정할 수 있다"며 "최악의 영향을 피할 수 있는 시간은 줄어들고 있지만, 사회가 결단력 있게 행동한다면 아직 기회는 남아 있다"고 강조했다. 전문가들은 해양 온난화를 막기 위해서는 탄소 배출량 감소, 재생 에너지 전환, 탄소 흡수 생태계 보호 등의 노력이 시급하다고 입을 모은다. 정부는 화석 연료를 단계적으로 폐지하고 친환경 기술에 인센티브를 제공하는 정책을 우선시해야 한다. 머천트 교수는 "조치를 지연시키는 매년 미래 세대의 위험을 가중시키는 것"이라며 "지금 당장 '끓는 수도꼭지'를 잠가야 한다"고 경고했다. 이 연구는 환경 연구 편지(Environmental Research Letters) 저널에 게재됐다.
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[기후의 역습(116)]바다가 끓고 있다⋯450일 연속 '펄펄', 지구 온난화 '심각'
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[기후의 역습(114)] 지구온난화 주범 이산화탄소 농도, 2024년 최고치 경신
- 지난해 대기 중 이산화탄소 농도 증가 속도가 역대 최고치를 기록하며 지구온난화 억제 목표 달성에 대한 우려가 커지고 있다. 영국 기상청(Met Office)은 2024년 대기 중 이산화탄소 농도가 산업화 이전 대비 50% 이상 증가했으며, 이는 2015년 파리협정에서 설정한 지구 온도 상승폭 1.5℃ 제한 목표 달성에 심각한 위협이 된다고 밝혔다고 BBC가 전했다. 지난해 화석연료 사용량 증가로 이산화탄소 배출량이 역대 최고치를 기록한 반면, 산불과 가뭄 등의 영향으로 자연계의 이산화탄소 흡수 능력은 저하되어 대기 중 이산화탄소 농도가 급격히 증가했다. 전문가들은 이러한 추세가 지속될 경우 지구 온도 상승폭 1.5℃ 제한 목표 달성이 어려울 것으로 전망하고 있다. 실제로 2024년은 연평균 기온이 산업화 이전 대비 1.5℃를 초과한 첫 해로 기록됐다. 영국 기상청의 리차드 베츠 교수는 "지구 온도 상승폭을 1.5℃로 제한하려면 이산화탄소 증가 속도가 둔화되어야 하지만, 현실은 정반대"라고 지적했다. 이산화탄소 농도 증가의 주요 원인은 석탄, 석유, 가스 등 화석연료 사용과 삼림 벌채 등 인간 활동으로 지목된다. 유엔에 따르면 현재 대기 중 이산화탄소 농도는 최소 200만 년 만에 최고 수준이다. 엘리뇨·대규모 산불, 이산화탄소 농도 증가에 기여 지난해 엘니뇨 현상과 대규모 산불 발생 또한 이산화탄소 농도 증가에 영향을 미쳤다. 동쪽 열대 태평양의 표층수가 따뜻해지는 엘니뇨 현상으로 인한 기온 상승은 자연계의 이산화탄소 흡수 능력을 저하시켰으며, 산불은 추가적인 이산화탄소 배출을 야기했다. 이러한 요인들로 인해 2023년에서 2024년 사이 대기 중 이산화탄소 농도는 3.6ppm 증가해 424ppm을 넘어서는 등 새로운 최고치를 기록했다. 이는 1958년 하와이 마우나 로아 관측소에서 측정을 시작한 이래 최대 연간 증가폭이다. 하와이 화산 측면 고지대에 위치한 마우나 로아 연구소는 주요 오염원에서 멀리 떨어져 있어 전 세계 CO₂ 수준을 모니터링하는 데 이상적이다. 전문가들은 자연계의 이산화탄소 흡수 능력 저하에 대한 우려를 표명하며, 북극 툰드라와 아마존 열대우림의 이산화탄소 흡수량 감소 추세에 주목해야 한다고 강조했다. 미국 국립해양대기청(NOAA)에 따르면 지구 온난화와 잦은 산불로 북극 툰드라가 전반적인 CO₂ 발생원으로 변하고 있다. 아마존 열대 우림 또한 가뭄과 산불, 의도적인 삼림 벌채 등으로 인해 CO₂ 흡수 능력에 타격을 입었다. 영국 기상청은 2025년 이산화탄소 농도 증가폭이 2024년보다 낮아질 것으로 예상하지만, 여전히 1.5℃ 목표 달성에는 미흡할 것으로 전망했다. 라니냐 현상으로 인해 자연계의 이산화탄소 흡수량이 증가할 수 있지만, 대기 중 이산화탄소 농도는 계속해서 증가하고 있어 지구온난화는 지속될 것으로 예상된다.
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[기후의 역습(114)] 지구온난화 주범 이산화탄소 농도, 2024년 최고치 경신
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