온실가스관리기사/산업기사(기후변화 개론-기후변화 과학)

1. 기후변화의 원인

 1) 자연적 원인 

• 기후변화는 외적으로 야기된 변화뿐 아니라 기후시스템 요소의 변화와 요소간의 상호작용에 의해서 발생한다.
• 기후시스템의 5가지 주요 구성요소인 대기권, 수권, 빙권, 지권, 생물권 각 요소들이 각기 상호작용하여 끊임없이 변화 한다.

 2) 인위적 원인 

• 화석연료 사용 증가로 대기중 CO2 농도 증가
• CFCS 및 기타 불소화합물, 블롬 합성물 등의 방출은 복사강제력에 영향을 주고 성층권 오존층 감소
• 토지개발이나 산림채취 등으로 인한 토지이용의 변화로 지구 표면의 물리적 생물학적 특성에 영향

 

2. 기후변화 원인의 정의

 - 기후변화의 정의 : 인간의 인위적 활동으로 배출된 온실가스의 대기 중의 농도 변화로 인한 기후시스템의 변화

 - 온실효과 : 지구 재복사의 과정에서 일부 적외선이 지구 대기권 내에 머물러 대기의 온도가 점차적으로 상승되는 현상

 - 오존층파괴 : 지상으로 부터 15~30KM 높이의 성층권에 있는 오존층의 오존이 파괴되어 그 밀도가 낮아지는 현상 

 

3. 기후변화 현상

 1) 지역적인 현상

• 북미 : 오존 관련 사망자 5% 증가, 난방 필요지역 감소, 냉방 필요지역 증가
• 극지방 : 북극 영구동토지역 20~35% 감소, 봉토층의 계절적 해빙 깊이 15~25% 증가
• 유럽 : 북부 물 가용량 5~15% 증가, 남부 물 가용량 최대 25% 증가
• 아시아 : 2천만~10억명 물 부족 직면, 해마다 최대 2백만명 해안 침수 위험 추가 노출
• 군소도서지역 : 저지대 지역 농산물 최대 20% 감소
• 오세아니아 : 혹서 관련 사망자 2천~5천명 추가 발생, 주요 하천 유량 10~25% 감소
• 아프리카 : 3억5천만~6억명 물 부족 직면
• 중남미 : 브라질 중부 사비나 나무 종류 25% 멸종 가능, 8천만~1억8천만명 물부족 심화

 

 2) 생태계의 변화 현상

• 식물의 식생대의 이동, 매년 5KM씩 북상하고 있는 추세
• 작물의 생산량 및 재배면적은 기온상으로 인하여 줄어들고 있음
• 한대성 어종(명태, 대구 등)이 감소, 난대성 어종(오징어, 도미 등) 증가

 

 3) 환경보전 측면 변화

• 대기의 미세먼지와 오존 농도가 증가하고 황사현상 심화
• 용존산소 부족으로 물고기가 폐사하고 부영양화가 심해지는 현상
• 여름철 기온상으로으 인하여 일부지역 전염병 발생지역 확대

 

시나리오	기온상승	해수면 상승
자연친화형 사회전환	1.1~2.9	0.18~0.38
비화석에너지 주로 사용	1.4~3.8	0.20~0.45
지역적 수준의 자연친화영 사회	1.4~3.8	0.20~0.43
균형적 발전 사회	1.7~4.4	0.21~0.48
발전 지향적 사회	2.0~5.4	0.23~0.51
화석에너지 집중 사용	2.4~6.4	0.26~0.59

반응형

4. 온실가스 종류 및 특성

 1) 온실가스의 정의

• 대기를 구성하는 여러 기체들 가운데 대기 중에서 방출되는 복사열을 흡수하여 지구 기온이 상승하는 소위 온실효과를 야기 하는 기체로 정의한다.

 2) 온실가스 종류 및 특성

• 온실가스는 온실효과에 직접적으로 관여하여 직접 온실가스(CO2, CH4, N2O, HFCS, PFCS, SF6, CFCS)와 다른 물질과 반응하여 온실가스로 전환될 수 있는 온실가스(NOX, CO, SO2, NMVOC)로 구분한다.
• 기후변화 협약 제3차 당사국총회에서는 위에서 언급한 직접온실가스 중에서 CFCS 는 이미 몬트리올의정서에서 규제를 받고 있으며, 이를 제외한 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수화불화탄소(HFCS), 과불화탄소(PFCS), 육불화황(SF6)의 6종에 대해 저감 및 관리 대상 온실가스로 규정한다.

 3) 6대 온실가스 특성

• 6대온실가스 : CO2, CH4, N2O, HFCS, PFCS, SF6

    가) 6대 온실가스 주요 특성

온실가스	지구온난화지수 (GWP)	온난화기여도 (%)	수명 (yr)	주요배출원
CO2	1	55	100~250	연료사용/산업공정
CH4	21	15	12	폐기물/농업/축산
N2O	310	6	120	산업공정/비료사용/폐기물
HFCS	140~11,700	24	70~550	냉매/용제/발포제/세정제
PFCS	6,500~11,700			냉동기/소화기/세정제
SF6	23,900			충전기절연가스/반도체/식각용가스

    나) 온실가스 지구 온난화 지수(GWP)

온실가스 명	화학식	GWP	온실가스 명	화학식	GWP
이산화탄소	CO2	1	HFC-143a	C2H3F3	3,800
메탄	CH4	21	HFC-227ea	C3HF7	2,900
아산화질소	N2O	310	HFC-236fa	C3H2F6	6,300
HFC-23	CHF3	11,700	HFC-245ca	C3H3F5	560
PFC-14	CF4	6,500	육불화황	SF6	23,900

 

• 이산화 탄소(CO2) : 유기물, 화석연료 등에 포함된 탄소 성분과 대기중의 산소가 결합하는 연소반을을 통해 다량으로 대기중에 배출, 산업공정의 소성반응을 통해 발생
• 메탄(CH4) : 천연가스의 주성분으로 음식 쓰레기나 가축의 배설물이 부패할때 주로 발생. 석유, 석탄 및 천연가스 시스템의 탈루에서 생성. 산업공정이나 에너지부문에서도 메탄이 발생하지만 그 양은 미미한 수준.
• 아산화질소(N2O) : 화학산업이나 농업부문의 공정, 에너지의 연소를 통해서도 발생
• 과불화탄소(PFCS) : 냉매, 소화기 및 폭발방지물, 분무액, 솔벤트용제, 발포제  
• 수소불화탄소(HFCS) : 냉매, 소화기 및 폭발방지물, 분무액, 솔벤트용제, 발포제
• 육불화황(SF6) : 전기제품이나 변압기 등의 절연체