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1. 지구 생태계와 환경문제
1.1. 지구 생태계의 개요
지구 생태계는 대기, 육지, 바다, 삼림 그리고 태양광과 지각 아래의 마그마 열로 구성된다. 이러한 자연 환경 안에서 동물과 식물이 생육하고 있다. 바다, 호수, 삼림 등의 자연계에서 식물은 동물에게 식량과 생식 장소를 제공하고, 동물은 식물의 화분이나 종자를 옮겨 생육을 돕고 있다. 나무나 잡초는 태양광과 대기 중 이산화탄소를 이용하여 광합성을 하고 에너지를 만들며 흡수한 질소, 인 등의 영양분으로 성장한다. 이렇게 성장한 식물을 초식 동물이 먹고, 육식 동물이 이를 먹으며, 동식물의 시체는 세균이나 균류가 분해하여 다시 영양분이 되어 식물에 흡수된다. 숲의 성장으로 숲 속 기온이 낮아지고 습도가 높아지는 등 생물과 환경은 상호작용하며 영향을 주고받는다. 이와 같이 식물의 영양 생산, 동물의 영양 소비, 세균류의 분해 등 생물과 환경의 상호 작용을 생태계라 한다. 삼림, 초원, 사막, 바다, 호수, 연못 등은 각각 특유의 생태계를 형성하며, 지구 전체를 하나의 거대한 생태계로 볼 수 있다. 생태계 내에서는 "먹고 먹히는" 관계인 먹이 연쇄가 나타나며, 이를 단계별로 쌓아올리면 단계가 높은 생물일수록 개체 수, 생산량, 생산력이 적어지는 피라미드 모양이 된다. 인간은 이 생태 피라미드의 정점에 선 대형 동물이다. 생태계가 건전하게 유지되기 위해서는 물, 대기, 영양분 등의 순환이 필요하며, 이는 주로 태양 에너지의 흐름에 의해 유지된다. 개별적으로 보면 생물 개체 수와 환경 요인의 변동이 크지만, 전체적인 생태계는 일정한 평형 상태를 유지한다.
1.2. 지구 온난화
1.2.1. 대기 중 이산화탄소 농도 증가
대기 중 이산화탄소 농도 증가는 지구 온난화의 주요 원인 중 하나이다. 산업화 과정에서 화석연료 사용이 급증하면서 대기 중 이산화탄소 농도가 지속적으로 증가하고 있는 것이 주된 요인이다.
과거 200년간 산업화와 더불어 화석연료 사용이 크게 늘어났고, 이로 인해 대기 중 이산화탄소 농도가 약 40%가량 증가하였다. 특히 1950년대 이후 산업화와 경제 성장이 가속화되면서 이산화탄소 배출량이 급격히 증가하였다. 현재 대기 중 이산화탄소 농도는 산업화 이전 대비 약 40% 증가한 수준이며, 매년 약 2ppm씩 꾸준히 증가하고 있다.
이러한 대기 중 이산화탄소 농도 증가는 지구 온난화를 야기하는 주된 원인으로 지목되고 있다. 이산화탄소는 태양 복사에너지는 잘 통과시키지만 지표에서 방출되는 적외선 복사에너지를 흡수하여 대기를 가열하는 온실 효과를 발생시키기 때문이다. 결과적으로 지표 온도가 상승하고 지구 전체의 기온이 상승하는 등 지구 온난화 현상이 나타나고 있다.
1.2.2. 온실 가스 배출량 감축 대책
온실 가스 배출량 감축 대책은 다음과 같다.
IPCC는 지구 온난화를 방지하기 위해서는 이산화탄소를 현재보다 60~80% 감소시켜야 한다고 밝혔다. 이산화질소는 70~80%, 플론은 70~75% 감소가 필요하며, 메탄 가스는 15~20% 감소하면 된다. 온실 가스 배출량 감축을 위해서는 기술적 진보와 더불어 각국의 실천적 노력이 필요하다.
우선 에너지 효율 향상 및 신재생에너지 보급 확대 등 에너지 정책이 중요하다. 대형 발전소와 건물, 산업체의 에너지 효율화, LED 조명과 고효율 가전제품 보급 등이 대표적이다. 또한 태양광, 풍력, 수력, 지열, 바이오매스 등 신재생에너지의 보급을 확대하여 화석연료 의존도를 낮추어야 한다.
교통 부문에서는 전기차와 수소차 보급, 대중교통 활성화, 자전거 인프라 확충 등 저탄소 수송수단으로의 전환이 필요하다. 산업 부문에서는 공정 효율화와 폐자원 에너지화, 온실가스 포집 및 활용 기술 개발이 요구된다. 그 외에도 산림 보전과 토지이용 변화 관리 등 다양한 분야에서의 노력이 필요하다.
이를 위해서는 정부의 정책적 지원과 더불어 기업과 시민사회의 자발적인 참여가 중요하다. 국제사회 차원에서도 기술과 자금을 공유하고 협력하는 노력이 필요하다. 온실 가스 감축은 전 지구적인 문제이자 현 세대와 미래 세대를 위한 과제이므로 지속적이고 전방위적인 대책이 요구된다.
1.3. 오존층 파괴
1.3.1. 오존층 감소 현황
성층권의 오존층 파괴는 매우 심각한 수준에 이르고 있다. 일본 삿포로의 10-25km 상공에서 관측한 오존층 감소율은 지난 10년간 평균 4.5%로, 특히 감소가 심한 겨울에는 최고 18.1%에 달했다. 또한 남극 대륙의 오존층 파괴도 과거 최대 규모를 기록했는데, 1991년 9월 30일에는 19km 상공에서 실질적인 오존 제로 층이 나타났다. 이러한 오존층 감소 현상은 북반구 전체에서도 관측되어, 1992년 1월부터 3월까지 과거 최저치를 기록했다.
성층권의 오존이 1% 감소하면 자외선은 2% 증가하고, 자외선이 1% 증가하면 피부암은 5%, 백내장은 1% 정도 증가할 것으로 추정되고 있다. 또한 오존이 10% 감소하면 자외선이 20% 증가하여 삼림 고사, 농작물 병해 및 영양가 저하 등의 심각한 문제...
