일반적인 산소 분자는 두 개의 산소원자로 구성되어 있고, 오존 분자는 세 개의 산소원자로 구성되어 있다. 오존(O3)은 무색 무미의 자극성 있는 기체로서 공기보다는 약간 무겁고 물에는 잘 녹지 않는 성질을 가지고 있다. 자동차 배기가스나 공장 배출가스 등에 함유된 질소산화물(NOx), 탄화수소류(HCs) 등이 강한 자외선에 의해 광화학 반응을 일으켜 생성되며, 햇빛이 강하고 맑은 여름철 오후 2∼5시경에 많이 발생하고, 특히 바람이 불지 않을 때 많이 발생한다. 지표 10㎞이내의 대류권에는 지구상 오존의 10%가 존재하고 있다. 오존이 가진 강력한 산화력 때문에 적당량이 존재할 때는 살균, 탈취 등의 작용으로 인간에게 이롭게 작용한다. 그러나 오존농도가 일정 기준이상 높아지면 호흡기나 눈이 자극을 받아 기침이 나고 눈이 따끔거리게 되고, 농작물의 수확량 감소를 가져오기도 한다. 심할 경우 폐기능 저하를 가져오는 등 인체에 피해를 주기도 하므로 오존 경보를 발령하기도 한다.
지구에 존재하는 전체 오존의 90%는 지상 약 10∼50㎞사이에 있는 성층권내의 ‘오존층’(ozne layer)에 밀집되어 존재하고 있다. 이 ‘오존층’은 태양광선 중에서 생물체에 해로운 자외선을 95%이상 흡수하여 지구상의 인간과 동식물의 생명을 보호하는 보호막 역할을 하고 있다. ‘오존층’이 자외선을 막아주지 않으면 바다에서는 해양생물, 플랑크톤의 생장을 저해하고, 육지에서는 광합성 현상을 방해해 곡물 생산을 저해한다. 사람에게는 피부 노화와 함께 피부암을 일으키는 원인이 된다.
그러나 미국과 일본 연구진 참여 공동연구팀은 북극의 성층권에서 2011년 4월 ‘오존층’의 40%가 사라져 스칸디나비아반도, 러시아 시베리아 북부, 그린란드 등에 걸쳐 폭 1000㎞, 길이 3000㎞ 규모의 ‘오존홀’이 형성된 사실을 확인했다. 또 최근 지구에서 배출되고 있는 또 다른 화학성분에 ‘오존층’이 파괴되기 시작해 ‘오존층’ 회복(최초로 오존 홀이 발견된 1982년 수준에 도달한 것을 의미)이 5~30년 이상 연장될 수 있다는 연구 결과도 발표되었다. ‘오존층’을 파괴하고 있는 물질은 유기용매제, 혹은 반응용제, 냉매 등으로 다양하게 사용되고 있는 다이클로로메테인(CH2Cl2)이다. 이 물질을 취급할 때는 보안안경, 실험장갑, 실험복, 마스크 등을 착용해야 할 정도로 독성이 강한 물질이다.
우리나라의 극지연구소도 2015년부터 장보고과학기지에서 오존 관측 장비(오존 존데)를 풍선에 매달아 고도에 따른 농도 변화를 관측하고 있다. 국내 유일 쇄빙연구선인 아라온호는 이번 북극행에서 남극장보고과학기지와 동시에 성층권 오존농도를 관측했다. 우리나라 극지 연구 사상 처음으로 74도 이상 고위도의 양 극지에서 성층권 관측을 동시에 진행한 것이다.
뿐만이니라 아라온호는 동시베리아해 해저 퇴적물로부터 지구 온난화를 가속하는 메탄가스가 흘러나오는 모습을 수중촬영 장비에 담는 데도 성공했으며, 북극해와 주변 바다의 변화를 지속해서 관측하기 위한 준비도 마련됐다. 바닷속 검은 황금이라 불리는 망간단괴가 매장된 지역들을 찾는 등 이번 북극 항해에서 어느 때보다 풍성한 관측, 탐사 자료를 확보했다. 우리나라도 국제사회의 일원으로 지속가능한 지구를 위한 연구에 박차를 가하여야 할 것이다.
성기홍 (전 김해교육장)
