‘오존’의 진가가 밝혀지다

지난 12월 전세계는 미국에서 친숙한 가정용품의 하나인 탄화불소 ‘에어러솔’ 분무기 제조에 금지 조치가 내려지는 것을—아마 안도감과 함께—예의 주시하였다. 오래 기다려 왔던 이 금지 조치는 전세계적으로 기후의 변동 및 피부암 증가의 우려가 있다는 과학자들의 경고에 대한 정부의 응답으로서 내려진 것이다.

“아니! 나의 이 작은 분무기가 정말로 세계를 손상시킬 수 있다는 말인가?”라고 물을 사람도 있을 것이다.

그럴 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 그러나 ‘에어러솔’ 분무기에 탄화불소 ‘가스’가 추진제로서 사용된다면, 모험을 하기에는 그 위험이 너무 크다고 미국의 세 정부 기관은 생각하고 있다. 환경 보호청, 식품 의료국(FDA), 및 소비 물자 안전 위원회는 공동으로 새로운 법령을 시행할 것이다. 그것은 1978년 12월 15일 이후로는 어떠한 회사도 중요치 않은 상품에 탄화불소 추진제를 사용할 수 없다는 것이다. 그 이유는? “염소 탄화 불소는 성층권의 ‘오존’을 소모시켜 피부암의 증가, 기후의 변동 및 기타 불리한 결과를 초래할 수 있다.”라고 확정된 법령은 설명하고 있다.

인간이 머리 위의 보호 방패—‘오존’이라 칭하는 변형된 산소의 얇은 층—를 존중할 줄 알게 된 것이 이러한 법 제정의 원인이 되었다. 간단히 말해서 ‘오존’이 태양에서 발산되는 해로운 광선을 걸러 주는 지구의 여과기라는 것을 사람들이 알게 된 것이다. 이 여과기를 파괴한다는 것은 곧 지상의 생명을 파괴하는 것을 의미한다. 계시록 11:18에서 “땅을 망하게 하는 자들”에 대해 읽으면서 그러한 멸망을 초래한다는 비난을 받고 있는 분무기를 사용한다면, 그것은 일관성 없는 행동일 것이다.

‘에어러솔’은 독인가?

일반적으로 말하여 탄화불소는 놀랄 만큼 안전하며 독성이 없다. 이것은 음식이나 물 또는 인간의 신체 조직과 화합(化合)하지 않는다. 반면에 탄화불소는 우리 주위의 대기 중에 있는 어떠한 물질과도 화학 반응을 일으키지 않기 때문에, 오랜 기간이 지나도 좀처럼 없어지지 않는다. 역설적이게도, 지구 표면에서 이 추진 ‘가스’를 아주 무해하게 만드는 이러한 특성으로 인하여 이 ‘가스’는 없어지지 않고 계속 남아있다가 결국 인간에게 해를 끼칠 수 있는 장소에까지 이르게 된다. 세월이 흘러 감에 따라서, 정상적인 공기의 순환은 이 ‘가스’를 성층권에까지 올려 놓는데, 여기서는 사태가 판이하게 달라진다.

많은 과학자들은 지적하기를 대기 상층에서는 고(高) ‘에너지’의 태양 광선이 탄화불소와 반응을 일으켜 염소 원자를 유리(遊離)시킬 수 있다는 것이다. 한편 염소는 ‘오존’을 보통 산소로 바꾸어 놓는데, 유리된 염소는 거의 끝없이 되풀이 해서 이용될 수 있다. 그것은 ‘오존’을 파괴하는 화학 반응의 도구 즉 촉매가 되게 한다. 바로 여기에 잠재적인 위험이 도사리고 있다. 과학자들이 수백만개의 탄화불소 분무기가 소량으로 ‘가스’를 뿜어대는 것을 두려워하는 이유는 이것이 오랜 기간에 걸쳐서 ‘오존’을 소모시키기 때문이다.

이 이론에서 시간이 중요한 요인이다. 탄화불소가 성층권에 도달하기까지는 10년 내지 15년의 기간이 걸릴 것으로 생각되고 있으며, ‘오존’에 이미 입혀진 손실이 자연적으로 보충되기 위해서는 1세기 이상의 기간이 걸리게 될지 모른다. 그러므로 우려하는 위험은, 그것이 사실이라면, 장래 세대에 미치게 될 것이다.

16내지 48‘킬로미터’ 상공에 있는 자연의 ‘오존’층은 태양의 열선 즉 적외선의 일부를 걸러 낸다. 태양으로부터의 과도한 열선은 지상의 기후에 급격한 변화를 초래할 수 있다. 더욱 중요한 것으로서, ‘오존’층은 또한 태양 자외선의 대부분으로부터 우리를 지켜 준다. 정상 태양 광선 중 지상에까지 도달하는 유익한 자외선은 우리 대부분에게 ‘비타민’ D의 공급 및 피부를 태우는 일을 해준다. 그러나 이 광선에 지나치게 노출되면, 드물지만 흔히 치명적인 흑색종(腫)을 포함하여 피부암에 걸릴 위험이 증가하게 된다. 일부 암 전문가들은 ‘오존’이 1‘퍼센트’씩 감소함에 따라 2‘퍼센트’씩 암이 증가할 것으로 예상하고 있다. 그리고 더욱 강렬한 광선이, 해양에 떠돌아다니며 산소를 생산하는 조그만 식물들을 죽인다면, 해양의 “식품 연쇄”가 손상을 입을 것이다. 참으로 ‘오존’층은 인간이 무시하고는 살 수 없는 보호 장치이다.

왜 이전에 이에 관해 들어 보지 못했는가?

1930년대에 합성되어 ‘프레온’이라는 상표명으로 알려지게 된, 독성이 없는 탄화불소는 1974년 6월까지는 아무의 주의도 끌지 못했다. 그 때 ‘캘리포오니아’ 대학의 과학자, ‘F. 셔우드 로랜드’ 씨와 ‘마리오 S. 모리나’ 씨가 처음으로 경고를 발하였던 것이다. 그 전에 다른 과학자들은 ‘가스’가 공기 중으로 확산되는 과정을 수학적인 도식(표본)으로 나타내는 방법을 고안했었다. 그러나 ‘로랜드’와 ‘모리나’ 씨는 공기 중의 탄화불소가 어떻게 지상 생명의 상태를 바꾸어 놓을 수 있는지를 보여 주었다. 곧 이어서 ‘미시간’ 대학, ‘하아버어드’ 대학 및 국립 대기 탐색 ‘센터’(미국)에서도 비슷한 표본을 이용하여 동일한 결론에 이르게 되었다.

그러므로 당신이 ‘오존’을 위협하는 환경적인 요인에 대해 최근에 와서야 들었다 하더라도 예외는 아니다. 누구나 최근에 와서야 이 사실을 알게 되었다. 1970년대 중간에 와서 사람들은 갑자기 ‘오존’을 존중할 줄 알게 된 것이다.

이제 난처한 문제거리가 생겨나게 되었다. “놀랍긴 하지만 이론상의 위협 때문에 번창하는 산업을 폐쇄해야 할 것인가?” ‘프레온 가스’의 냉동제로서의 원래 용도에 대한 대용품을 찾아 내는 것은 어려울 것이다. 그러나 매년 미국에서 생산되는 5억 ‘파운드’의 ‘프레온’은 또한 분무기 제조에 이용되고 있었다. 분무기의 90‘퍼센트’는 화장품, 방취(防臭)제 및 ‘헤어 스프레이어’ 등 세계적으로 인기가 더해 가는 장신용품들이었다. 게다가 세계 탄화불소 생산의 반을 차지한 미국의 경우 6년마다 그 생산이 배가되고 있었다.

어떻게 할 것인지를 결정함

대기 상층의 기류나 광화학(光化學)에 대한 인간의 빈약한 지식으로는 이 표본이 얼마만큼이나 정확하게 ‘오존’의 소모를 예고하고 있는지 말하기가 어렵다. 그러나 이것들이 다소라도 정확하다면 위험은 대단히 크며, 바로 이러한 가능성을 놓고 문제를 대하지 않으면 안되었다. 새로운 기술들이 ‘오존’층을 시험하는 데 사용되도록 동원되었다. 인공위성 및 ‘로켓’에 의한 ‘오존’ 측정 방식이 이전의 “움케르” 방식 즉 태양 광선의 두 파장을 비교하는 방식을 대치하였다. 과학자들은 결과를 해석하지 않으면 안되었다. 지금 ‘오존’의 양은 감소되었는가? 그렇다면 이것은 방출된 탄화불소의 양과 상응하는가?

탄화불소가 ‘오존’에 미치는 영향에 대한 초기 표본들은 1차원적인 것이었다. 다시 말하자면, 이러한 표본들은 ‘가스’가 곧바로 성층권에 이르게 될 때 어떤 현상이 일어나는가를 수학적으로 설명했던 것이다. 이러한 방법에 반대하는 이유는 우리가 3차원적인 세계에 살고 있다는 데 있다. 바람이 불고, 철마다 폭풍이 인다. 그러므로 곧바로 올라가는 ‘가스’는 없는 것이다. 게다가 자연의 ‘오존’층 형성은 한결같지 않아서 여름과, 햇볕이 강렬한 적도대에 가까울수록 더 많이 형성된다. ‘오존’은 적도로부터 서서히 이동하여 극지방으로 갈수록 더 밀도 높은 띠를 형성한다. 그래서 연구자들은 계절 및 위도를 참작하는 2내지 3차원적인 표본을 제안하기 시작하였다.

결과가 입수되는 데 따라서 점차적으로 정부 기관들은 조치를 취할 필요성을 인식하게 되었다. 한 신문은 우주선에서 인간이 아닌 두 생물 중 하나가 다른 한쪽에게 이렇게 말하는 만화를 실었다. “우리의 계기가 고장난 게 틀림없어. 방취(防臭)제가 ‘오존’을 파괴하는 것으로 나타나고 있으니 말야.” 아직 이 이론이 결정적으로 “입증”된 것은 아니다. 그러나 더 이상 머뭇거리기에는 위험이 너무 큰 것으로 판단되었다. 그래서 미국은 탄화불소의 주된 소비대상인 분무기 추진제 이용에 금지 조치를 내린 것이다.

FDA가 금지 조치를 발표하였을 때 「페더럴 리지스터」지는 이에 대해 다음과 같이 말하였다.

“당국의 이러한 결정은 주의깊은 검토 끝에 내려진 과학계의 최상의 판단이 염소탄화불소의 방출이 성층권 ‘오존’의 감소를 초래하며, ‘오존’이 예상 수준까지 줄어들게 될 때 오게 되는 최종적인 결과가 당국의 판단으로 볼 때 용인할 수 없으며, 미해결된 과학적 문제들이 언제 결정적으로 해결될 수 있을 것인지는 불확실하다는 데서 내려진 것이다.”

사업 및 돈지갑에는 어떤 영향을 미칠 것인가?

일부 사업들은 타격을 받을 것이다. 한 계산에 의하면 18개월 간의 단계적 금지 조치 기간에 1,700명이 직장을 잃을 것이다. 1975년에는 미국에서 여섯 회사가 15개 공장에서 탄화불소를 생산했었다. 금지 조치로 인한 타격은 대부분 ‘에어러솔’ 주입 회사들에게 가해질 것이다. 화장품 관계 회사들은 이산화탄소(탄산가스)나 탄화수소 추진제로 쉽게 대치할 수 있을 것이다. 영세 회사들은 문을 닫게 될 것이다. 청부를 맡아서 일하는 이러한 회사들은 다른 추진제로 대치할 만한 자금이 부족할 것이기 때문이다.

더 안전하고 더 값싼 대용품들이 개발될 가능성이 있다는 것은 당신의 돈지갑에는 좋은 소식일 것이다. 한동안 소비자들은 분무기에 들어있지 않은 상품을 구해 왔다. 화장품류를 만들고 포장하고 판매하는 업자들은 두루마리나 수동식 분무기를 선보여 오고 있는데, 보통 소비자에게 비용 절감이 된다.

또 하나 관심을 끄는 것은 환경적으로 더 완전한 이산화탄소나 탄화수소 ‘가스’ 추진제가 더 저렴하다는 것이다. 1977년에 FDA는 이러한 대용품들로 전환할 때 연간 5,800만 ‘달러’에서 2억 4,000만 ‘달러’의 소비 절약을 할 수 있을 것으로 추산하였다. 이 중 얼마만한 액수가 당신의 돈지갑에 득이 될 것인지는 시간이 말해 줄 것이다.

그러나 어떤 재정적인 득실보다도 훨씬 더 중요한 것은 인류 및 모든 지상 생물의 점진적인 재난에 대한 공포이다. 태양으로부터 발산되는 해로운 광선을 걸러 주는 우리의 자연 여과기를 파괴하는 것은 분명 인간이 공학 기술을 추구하면서 저질러 온 실책 중 가장 큰 실책이 될 것이다. 그리고 만일 돌이킬 수 없는 손상이 이미 입혀져 있어 속수무책으로 결과만 기다리고 있어야 된다는 것을 깨닫게 된다면 그 얼마나 통탄할 일이겠는가! 우리가 너무 늦기 직전에 ‘오존’을 존중할 줄 알게 되었다는 데는 의문의 여지가 없다. 우리가 언젠가 과거를 돌아 보면서 정말 아슬아슬하게 재난을 모면했음을 알게 될지도 모른다.

[13면 네모와 삽화]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

태양 광선과 ‘에어러솔’이 합하여 성층권의 ‘오존’을 소모한다:

1. 자외선이 탄화불소에서 염소를 분리해낸다

2. 염소가 ‘오존’을 보통 산소로 변화시키는 “촉매” 작용을 한다

3. 더 많은 자외선이 지상에 도달하게 된다

태양

50 MILES (80‘킬로미터’)

성층권

30 MILES (48‘킬로미터’)

중간권

자외선

오존

오존

탄화불소가 성층권에 도달하는 데는 10년 내지 15년이 걸릴 수 있다

10 MILES (16‘킬로미터’)

대류권

지구

[15면 네모]

‘오존’의 소모 이론

(화학 공식을 이용하여)

과학자들은 10년이나 15년 전에 분무기에서 방출된 탄화불소—좀더 정확하게 말하여 염소탄화불소—가 지금에 와서야 성층권에 도달하고 있을 것으로 추산하고 있다.

이것을 “광분해”(光分解)라 한다

고도 25‘킬로미터’에서 태양 광선의 강렬한 ‘에너지’는 탄화불소에서 염소를 유리시킨다. 전자파(빛과 같은 것)가 화학 물질을 분해시키는 이러한 현상을 과학자들은 광분해라 칭한다. 이를 이해하기 위해 당신이 10년 전에 추진제로서 ‘프레온 11’(CFCI₃)이 들어있는 방취제를 사용했다고 가정해 보자. 공중에서 이 ‘프레온’에 어떤 현상이 일어나는지를 아래 화학 공식이 보여 준다.

hv + CFCI₃ → CFCI₂ + CI

여기서 hv는 광자(光子) 즉 광선의 ‘에너지’를 말한다. 이것이 당신의 기억에서 사라진지 오래인 ‘프레온 11’의 떠돌아 다니는 입자 하나를 때리면(화살표 방향) 더 작은 입자 하나와 유리 염소(CI) 원자 하나가 생겨난다. 다음에는 어떤 현상이 일어나는가?

‘오존’이 보통 산소로 변화된다

염소 원자는 ‘오존’을 이루는 세 개의 산소 원자 중 하나를 뺏어옴으로써 ‘오존’ 입자를 분해한다. 화학 공식으로 써 보면 이렇다.

CI + O₃ → CIO + O₂

여기서 CI은 유리 염소이며 O₃는 ‘오존’, O₂는 보통 산소를 말한다. 그런데 여기서 남는 일산화염소(CIO)는 오래가지 못한다. 그것은 성층권에 상당히 풍부한 유리 산소 원자(O)와 결합한다.

그 다음:

CIO + O → CI + O₂

화살표 방향을 보면 다시 보통 산소(O₂)가 생겨나는 것을 보게 된다. 그러나 유리 염소(CI)는 다시 O₃ 희생물을 찾으러 다니게 된다. 이러한 이유로 유리 염소를 촉매라 부르는 것이다. 염소는 성층권에 희귀한 어떤 화학 물질과 결합하여 이러한 순환이 중지될 때까지 끊임없이 이 일을 반복한다. 따라서 소량의 ‘에어러솔’도 다량의 ‘오존’을 소모할 수 있다는 이론이 성립되는 것이다.

[16면 삽화]

“이것이 그러한 결과를 초래할 수 있다는 말인가?”

암