온실가스란 무엇인가?
목차
서론
온실가스는 지구의 기온을 유지하는 데 필수적이나, 그 농도가 과도하게 증가하면 지구온난화를 가속한다. 태양으로부터 들어온 에너지는 지표면을 데운 뒤 적외선으로 방출되는데, 온실가스는 이 적외선을 흡수·재방사하여 일부 열을 다시 지구로 돌려보낸다 (www.techtarget.com) (www.prysmian.com). 이 현상을 온실효과라고 하며, 자동차 윈도우를 닫고 태양광을 받는 차 안이 뜨거워지는 것과 유사한 원리다 (www.prysmian.com). 최근 연구에 따르면, 온실가스 증가로 지난 8년(2015~2022년)이 역대 최고 기온을 기록했고 극한 기상현상이 전세계적으로 빈발하는 등 지구 기후에 큰 영향을 미치고 있다 (public.wmo.int) (www.techtarget.com). 예를 들어, 세계기상기구(WMO)는 2022년 지구 기후 보고서에서 “2015~2022년이 역대 8년 중 가장 따뜻한 시기”였다고 발표했다 (public.wmo.int). 이렇게 기후변화가 심각해지자 여러 나라가 온실가스 감축 목표를 세우고 관련 정책을 추진 중이다 (www.techtarget.com).
온실가스의 정의
온실가스 기본 개념
온실가스는 대기 중에서 적외선 복사를 흡수하여 열을 가두는 기체를 말한다 (www.techtarget.com). 대표적으로 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 수증기, 오존, 불화탄소류 등이 있다 (www.techtarget.com). 이들 기체는 태양 복사에너지가 지표면에서 방출될 때 일부를 흡수해 지구로 되돌려 보냄으로써, 지구를 외부 우주공간보다 상대적으로 따뜻하게 유지한다. 즉, 지구 대기는 마치 두꺼운 담요나 온실 지붕처럼 열이 빠져나가는 것을 방지한다. 실제로 이산화탄소가 없었다면 지구 평균 기온은 현재보다 약 33°C나 낮아 북극 얼음으로 뒤덮였을 것이라는 연구 결과도 있다 (www.prysmian.com). 쉽게 말해 온실가스는 지구에 꼭 필요한 보온재 역할을 하지만, 그 농도가 높아지면 지구의 체온을 과도하게 올리는 문제를 낳게 된다.
온실효과의 원리
온실효과는 낮과 밤의 과정으로 설명할 수 있다. 낮에 태양빛이 대기를 통과하여 지표를 데우면, 지표는 다시 적외선 형태로 에너지를 우주로 방출한다. 이때 온실가스는 이 적외선을 흡수하여 대기 중에 저장하고, 일부는 다시 지표면으로 방사한다 (www.prysmian.com). 밤이 되어도 온실가스로 인해 대기의 열이 빠르게 식지 않고 일부가 유지되기 때문에, 지구는 생명체가 살기에 적합한 온도를 유지할 수 있다. 온실효과는 자연적으로 일어나며 지구 생태계에 필수적이지만, 인간 활동으로 난분배된 온실가스의 과다 축적이 '강화된 온실효과'를 유발해 기후변화를 촉진한다 (www.prysmian.com).
주요 온실가스 종류
이산화탄소(CO₂)
이산화탄소는 온실가스 중 가장 흔하면서도 오래 대기 중에 머무르는 기체다. 화석연료(석탄, 석유, 천연가스) 연소와 시멘트 생산, 산림 파괴가 주요 배출원이다. 대기 중 CO₂ 농도는 산업화 이전 280ppm에서 2022년 약 417ppm까지 상승해 50% 증가했다 (www.noaa.gov). 이산화탄소 농도의 증가는 지구 열 보존을 증가시켰고, 결국 지구의 평균 기온 상승에 큰 영향을 미친다. 예를 들어, NOAA는 2022년 연평균 CO₂ 농도를 417.1ppm으로 관측했는데, 이는 산업화 이전 대비 50%나 높은 수치였다 (www.noaa.gov). 이산화탄소는 단위 질량당 온실효과 기여도가 높아, 기후변화의 주된 원인으로 작용한다.
메탄(CH₄)
메탄은 이산화탄소보다 대기 중 농도는 훨씬 낮지만, 단위 질량당 온난화 효과가 매우 크다. 젖소 등 반추동물의 소화과정, 논·습지의 미생물 분해, 가스관 누출, 쓰레기 매립지 발효 등이 주요 배출원이다. 메탄은 대략 25~30배 정도 이산화탄소보다 강력한 온실가스 효과를 가진다. 대기 중 메탄 농도도 빠르게 증가해 2022년 기준으로 산업화 이전보다 165% 높아졌다 (www.noaa.gov). 메탄 농도의 증가는 당장 이산화탄소만큼 오랫동안 지속되지는 않지만, 단기적으로 강한 온실효과를 나타내 기후변화를 단기간 가속화시킨다.
수증기(H₂O)
수증기는 가장 풍부한 온실가스로, 실제 온실효과 중 상당 부분을 차지한다 (www.techtarget.com). 그러나 물은 다른 온실가스와 달리 농도 변화가 대부분 자연적 요인에 의존한다. 즉, 인간이 직접 수증기를 배출하는 것이 아니라, 지구 온도가 상승하면 공기 중 수증기량이 증가하는 양상이다. 클라우드(구름) 형성, 강수 등을 통해 수증기는 순환하므로, 온실효과를 일으키는 물질이라기보다는 다른 온실가스가 일으킨 온난화를 더욱 증폭시키는 역할을 한다 (www.techtarget.com). 예를 들어 대기 중의 온도가 높아지면 더 많은 수증기가 대기로 올라가 또다시 열을 가두는 순환이 발생한다.
온실가스 배출의 원인
인간 활동과 자연적 원인
온실가스는 자연에서도 발생하지만, 최근 급격한 증가의 주된 원인은 인간 활동이다. 자연적 원인으로는 화산 폭발에 의한 일시적 CO₂ 방출, 숲과 습지에서 방출되는 메탄, 바다에서 증발하는 수증기 등이 있다. 이들 자연적 순환은 수만 년 동안 비교적 일정하게 이루어져 왔다. 그러나 현대 산업혁명 이후 화석연료 연소, 자동차 및 공장 배기가스, 농경지에서의 메탄·아산화질소 배출, 산림 파괴로 인한 탄소 저장고 손실 등 인위적 배출이 급증했다. 예컨대, 전 세계 건물과 발전소에서 화석연료를 태우면 대량의 CO₂가 배출되어 대기 중 농도가 상승한다. 또한, 축산업과 논농사는 메탄과 아산화질소 배출을 크게 늘린다. 이로 인해 온실가스 균형이 깨져 대기 중 농도가 꾸준히 증가하게 되었다.
산업·농업·에너지 부문의 기여
전 세계 온실가스 배출은 주로 에너지·산업·농업·수송·건물 부문에서 발생한다. IPCC 보고서에 따르면 2019년 전 세계 온실가스 배출은 에너지(전기·열 생산) 부문이 약 34%(연간 200억 톤 CO₂eq), 산업이 24%, 농·임업 기타 토지(AFOLU)가 22%, 수송이 15%, 건물이 6%를 차지했다 (www.ipcc.ch). 에너지 부문에서는 화력발전과 난방용 에너지 소비가, 산업 부문에서는 철강·시멘트·화학 등 에너지 집약적 공정이, 농업 부문에서는 가축과 비료 사용이 주요 배출원이다. 예를 들어, 한국의 경우 제조업과 수출 중심 경제구조로 인해 단위 GDP 당 에너지 소비량이 높아 전통적으로 온실가스 배출량이 증가하는 경향을 보인다. 실제 2022년 한국의 국가 총배출량은 약 7억4,229만 톤(CO₂eq)으로, 전년 대비 2.3% 감소했지만 여전히 세계 상위권 규모다 (www.gov.kr). 이런 통계는 주로 에너지·산업·농업·폐기물 분야의 기초 통계를 집계해 산출된다.
규제 및 제도
국가별 탄소 감축 목표
지구 온난화를 막기 위해 2015년 파리협정은 모든 가입국이 자발적 감축 목표(NDC)를 제출하도록 했다 (www.whitehouse.gov). 미국은 2005년 대비 2030년까지 온실가스 순배출 50~52% 감축을 약속했다 (www.whitehouse.gov). 유럽연합(EU)은 2030년까지 1990년 대비 순배출량 55% 감축을 목표로 하고 있으며, 이는 2050년 탄소중립 실현을 위한 중간 목표다 (www.eea.europa.eu). 중국은 2030년 이전에 CO₂ 배출의 정점을 찍고 2060년까지 탄소중립에 도달하겠다고 선언했다 (www.peak-re.com). 일본은 2013년 대비 2030년 온실가스 배출을 약 46% 줄이고(가능하면 50%까지) 2050년까지 탄소중립을 이루겠다는 목표를 제시했다 (www.mofa.go.jp).
한국도 2020년 대통령의 탄소중립 선언 이후 법적 기반을 마련했다. 2021년 8월 국회는 2050년 탄소중립 기본법을 제정하여 법률적 구속력을 부여했다 (www.argusmedia.com). 이에 따라 2030년까지 2018년 대비 최소 35% 이상 배출 감축 목표를 설정했다 (www.argusmedia.com). 문재인 대통령도 제26차 UN 기후변화협약 총회(COP26)에서 2030 NDC를 2018년 대비 40% 이상 감축하겠다고 밝혔다 (www.korea.kr). 각국의 이러한 목표는 국제사회와 협력하여 온실가스 배출을 줄이기 위한 정치적·법적 약속으로서 파리협정의 정신을 구체화한 것이다.
온실가스 배출권 거래 제도
온실가스 저감 수단으로 배출권거래제(탄소배출권 거래제)와 탄소세가 널리 활용된다. 배출권거래제는 정부가 총 배출량(cap)을 정해주고 기업들에 할당량(배출권)을 부여한 뒤, 부족하거나 남는 권리를 기업 간에 사고파는 시장 기반 정책이다 (www.climatepolicyinfohub.eu). 예를 들어, 유럽연합 ETS(EU-ETS)는 2005년 도입 이후 유럽의 주요 산업·전력 부문을 대상으로 연간 약 20억 톤의 CO₂ 배출 한도를 설정하고 거래시키고 있다 (www.climatepolicyinfohub.eu). 한국 온실가스 ETS는 2015년 아시아 최초로 전면 시행되어 전체 배출량의 약 89%를 포괄한다 (icapcarbonaction.com). 이 제도 하에서 기업들은 저탄소 기술을 도입하여 할당량을 초과하지 않도록 노력하며, 남는 배출권은 시장에 매도하여 경제적 이익을 얻는다. 중국도 2021년 7월부터 전국 단위의 탄소배출권 거래제를 도입하여 처음에는 발전 부문을 포함한 기업들을 등록시켰다 (www.lexology.com). 이처럼 배출권거래제는 사업자가 시장 원리로 배출을 감축하도록 유인하는 제도로 평가받는다.
온실가스의 글로벌 영향
기후 변화 및 극한 기상 현상
온실가스 증가는 장기적으로 지구 평균 기온을 상승시키고, 이로 인해 다양한 극한 기상현상을 유발한다. 지구 온난화로 인해 극지방과 산지의 빙하가 빠르게 녹고 해수면이 상승하며, 이상 고온과 폭염, 집중호우와 가뭄, 태풍·폭풍·허리케인 강도 증대 등이 빈번해진다. 실제로 2022년 한해 전 세계 폭염과 폭우가 기록적인 수준으로 발생했다는 보고가 잇따랐다. 미국 NOAA와 AMS가 발표한 연례 기후보고서에 따르면, 2022년은 다시금 최고의 라니냐 현상이 지속된 가운데 역대 가장 높은 온실가스 농도와 바다 열함량을 기록했고, 지표 평균기온은 1991~2020년 평균보다 약 0.25~0.30℃ 높았다 (www.noaa.gov). 이 보고서는 “인간이 농업 혁명 이후 기후에 주는 영향이 지금까지의 역사에서 최대”라고 전한다 (www.noaa.gov).
이러한 변화는 전 지구적인 재해를 부른다. 예를 들어, 기온이 상승하면서 해양 온도가 높아져 허리케인이 더욱 강력해졌고, 몬순 지역에서는 갑작스런 집중호우로 대규모 홍수가 발생한다. 우리나라에서도 최근 기록적인 폭염(2018년)과 집중호우(2020년) 등의 현상이 자주 나타났으며, 이는 온실가스 증가와 밀접한 관련이 있다. WMO는 “지난 8년은 역대 가장 더운 기간”이라고 보고했고 (public.wmo.int), UN 보고서는 2022년 전 세계 대기 중 이산화탄소가 50% 증가해 기후 위기 경계를 넘어섰다고 경고한다 (www.noaa.gov) (www.noaa.gov). 이러한 기후 변화는 결국 인류 생존에 직결된 문제로서 국제사회가 시급히 대응해야 함을 보여준다.
생태계 및 인간 사회에 미치는 영향
기후 변화는 생태계에 치명적 영향을 준다. 해양 온난화로 산호초 백화(백수화)가 가속되고, 극지방 생태계가 파괴되며, 멸종 위기 동식물이 늘어난다. 예를 들어, 북극곰과 펭귄 서식지가 사라지고, 한류(寒流) 바다어나 식물들도 분포지역이 축소된다. 육지에서는 이상 기온과 건조화로 산불 위험이 커지고, 농경지 생산성도 변동성이 커져 식량 안보가 위협받는다. 건강 측면에서도 폭염에 의한 사망과 열사병 위험이 높아지고, 기후불안정으로 전염병 매개 모기가 활동 범위를 넓히는 등 재난 빈도와 강도가 커짐에 따른 피해가 속출한다.
또한, 급격한 기후변화는 물 부족과 기아, 난민 발생 등으로 이어져 사회 경제적 갈등을 부채질할 수 있다. 기상 재해 복구 비용은 막대하여 개발도상국의 경제적 부담을 키운다. 예컨대 2022년 파키스탄에 기록적 홍수가 발생했을 때 약 3천 명 이상의 사망자와 막대한 재산 피해가 났고, 이는 현지 농업과 인프라를 파괴했다. 유엔환경계획(UNEP) 등 국제 기구들은 기후 변화로 인한 자연재해 피해가 매년 수백억 달러에 이르고 있다고 보고한다.
이렇듯 온실가스 증가는 기상, 생태, 경제, 건강 등 모든 분야에 악영향을 미치며, 특히 취약계층과 개발도상국일수록 그 피해가 크게 나타난다. 세계보건기구(WHO)는 기후위기 대응 미흡으로 2030년까지 연간 25만 명 이상의 추가 사망자가 발생할 수 있다고 경고하는 등, 온실가스 증가는 인류의 건강과 번영에도 심각한 위협이 된다.
결론
지속 가능한 미래를 위한 노력
온실가스 문제 해결은 전 지구적 과제로, 지속 가능한 발전을 위한 노력이 필수다. 이를 위해 재생에너지 전환, 에너지 효율 향상, 친환경 교통수단 확산, 저탄소 산업구조로의 전환 등 다양한 접근이 필요하다. 예컨대 태양광·풍력 발전 확대, 수소연료 사용, 전기차 보급과 같은 기술은 전통적인 화석연료 의존을 줄여 배출을 감축할 수 있다. 산림과 습지 복원도 중요한데, 이산화탄소를 흡수하여 저장하는 자연 기반 솔루션으로 지목되고 있다. 기업과 정부는 저탄소 기술 개발과 채택을 지원하고, 탄소배출권 거래제나 탄소세를 도입하여 온실가스 저감에 경제적 인센티브를 부여해야 한다. 유럽연합과 미국, 중국 등 주요국들은 이미 막대한 투자를 통해 탄소중립 인프라를 구축 중이며, 한국 정부도 그린 뉴딜 정책 및 대규모 산업전환 지원 예산을 책정해 추진하고 있다.
개인 차원에서도 생활방식 변화를 통한 온실가스 감축 노력이 필요하다. 전기차나 대중교통 이용, 에너지 절약형 가전 사용, 일회용품 줄이기, 저탄소 식품(예: 고기 소비 줄이기) 선택 등이 그 예다. 시민의 작은 실천들이 모여 큰 변화를 만든다. 세계 각국에서 학생과 시민들이 기후 파업을 벌이는 등, 사람들의 인식 변화도 촉구되고 있다. 이러한 개인·사회적 참여는 정책 결정에도 영향을 미쳐 정부의 강력한 온실가스 저감 정책을 이끄는 원동력이 된다.
개인과 정부의 역할
온실가스 감축을 위해서는 정부와 개인이 협력해야 한다. 정부는 과학적 근거에 입각한 정책과 규제를 마련하고, 국제 협약을 성실히 이행해야 한다. 입법부는 배출 감축 목표를 법률로 제도화하고, 효과적인 탄소 가격 부과, R&D 투자 확대 등을 통해 저탄소 전환을 가속화해야 한다. 또한 기후 재난에 대비한 인프라를 강화하고, 경제적 취약계층을 보호하는 사회 안전망도 함께 구축해야 한다.
시민과 기업도 기후변화 대응에 적극 참여해야 한다. 기업은 온실가스 배출량을 공개하고 저감 계획을 실행하며, 친환경 사업을 전개해야 한다. 시민은 소비 생활에서 저탄소 실천을 하고, 정부와 기업의 환경정책을 감시하며 목소리를 내야 한다. 예를 들어 탄소중립 마을 시범사업, 제로웨이스트 운동 등 지역사회 기반 활동을 통해 지역 단위의 변화를 이끌어내는 시도도 일어나고 있다.
결국, 온실가스 문제는 미래 세대의 삶을 결정짓는 중요한 과제다. 지속 가능한 미래를 위해서는 지금 당장 온실가스 배출을 최대한 줄이고, 이미 진행된 기후변화를 완화하려는 전 지구적 노력이 필요하다.
참고문헌
- Kirvan, P. “What is a Greenhouse Gas?”, TechTarget (2023) (www.techtarget.com) (www.techtarget.com).
- Prysmian Group, “What is the greenhouse effect? Definition and causes.” (2020) (www.prysmian.com) (www.prysmian.com).
- NOAA, “International report confirms record-high greenhouse gases, global sea levels in 2022” (2023) (www.noaa.gov) (www.noaa.gov).
- WMO, State of the Global Climate 2022 (공식 보도자료, 2023) (public.wmo.int).
- IPCC, Sixth Assessment Report WGIII Technical Summary (2022) (www.ipcc.ch).
- 환경부 온실가스종합정보센터 (한국 정부) “2022년도 국가 온실가스 배출량” 보도자료 (2025) (www.gov.kr).
- 대한민국 정책브리핑, “문 대통령 '2030 NDC 상향해 40% 이상 온실가스 감축…’” (2021) (www.korea.kr).
- Argus Media, “S Korea enacts 2050 carbon neutrality framework” (2021) (www.argusmedia.com).
- European Environment Agency, “EU’s 55% emissions cut target by 2030” (2020) (www.eea.europa.eu).
- 백악관 발표자료, “FACT SHEET: President Biden Sets 2035 Climate Target…” (2024) (www.whitehouse.gov).
- 일본 외무성, “2030년까지 온실가스 46% 감축(2013년比) 발표” (2021) (www.mofa.go.jp).
- Climate Policy Info Hub, “The Global Rise of Emissions Trading” (EU 자료) (www.climatepolicyinfohub.eu).
- ICAP (International Carbon Action Partnership), “Korea Emissions Trading Scheme” (2023) (icapcarbonaction.com).
- Lexology (Herbert Smith Freehills), “China National ETS Entered Into Operation” (2021) (www.lexology.com).
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