[나는야 논술 짱]지구온난화와 환경

중도일보-대전광역시교육청 공동기획 통합논술

※다음 제시문을 읽고 아래의 논제에 답하시오.

논제 1) 제시문은 자연환경의 변화로 직면하게 되는 여러 현상이 제시되었다. (가)～(다)와 (라)의 유사점과 차이점을 서술하시오. (400자 이내)

논제 2) 제시문 (다)에서 바다에 떠 있는 빙산이 모두 녹아도 해수면은 상승하지 않음을 물 컵 속에 들어있는 얼음을 이용하여 설명하시오.

논제 3) 제시문 (라)를 참조하여, 지진의 규모가 1만큼 커지면 발생하는 에너지는 몇 배 커지는지 설명하시오.

논제 4) 제시문 (가)～(나)의 제시문을 참고하여, ‘인간의 무분별한 에너지 낭비로 발생하는 지구온난화`의 문제점과 해결방안에 대해 논술하시오.

▲ 이스터섬의 모아이 석상(출처:브리태니커)

(가) 칠레에서 서쪽으로 3,600km 떨어져 있는 남태평양에는 이스터란 이름의 세모꼴 화산섬이 있다. 이스터 섬의 남쪽 해안에는 사람 얼굴을 한 200여개의 거대한 석상(石像)이 애수에 젖은 표정으로 바다를 향해 서있다. ‘모아이`라는 이 석상은 13～16세기 이 섬에 찾아온 환경재앙의 상징물이다. 섬의 원주민들은 거대한 석상을 만들기 위해 산에 있던 암석을 해안가로 옮기는 동안 상당히 많은 나무를 잘라냈다.

벌거숭이가 된 산에는 동식물이 사라져 생태계가 파괴됐다. 망망대해에 고립된 섬에서 파괴된 환경은 되돌릴 수 없었고 결국 수 만 명에 이르던 원주민 대부분이 사라지고 말았다. 이런 재앙은 수 백 년에 걸쳐 서서히 진행됐다. 처음 이곳에 정착한 사람들은 수 십 대에 걸쳐 번창했으나 환경이 파괴되는 가운데 인구는 계속 늘어 섬의 수용한계를 넘어서자 서로 죽이고 잡아먹는 지경에까지 이르렀다. 최근 인간 활동은 기후를 자연적으로 변동시키는 지각 활동이나 지구 궤도 변화와 맞먹을 정도로 큰 영향력을 발휘하고 있다.

지구 환경 전체를 급속하게 변화시키는 요인으로 작용하고 있는 셈이다. 고립된 지역에서 환경을 파괴시키다가 인구가 과도하게 증가해 문명이 파멸한 이스터섬의 사례를 보면서 태양계에서 고립된 지구환경에 적응해 살아가는 우리의 미래를 다시 생각해보자. 지구온난화라는 위기를 앞둔 현재 인류는 얼마나 현명하게 기후변화에 대처하고 있는가를 제대로 따져볼 필요가 있다. (과학동아, 2007.3)

▲ 투발루의 위치(출처:브리태니커)

(나) 선진국들의 무분별한 에너지 소비와 지구온난화로 인해 해수면이 상승하여 지구상에서 사라질 위기에 처한 산호섬 ‘투발루`는 ‘8개의 유인도`란 뜻의 갖고 있는 섬나라로서 현재 2개의 섬이 바다 아래 잠겨 6개의 섬만 남아 있는 상황이다. 그마저도 매년 2월이면 국토의 3분의 1이 침수돼 섬 곳곳은 사람이 살 수 없다.

투발루에서 가장 안전한 곳이 수도 푸나푸티의 해발 5m 언덕이라는 사실은 투발루가 처한 위기를 짐작케 한다. 높아져 가는 해수면은 투발루 국민들의 일상을 위협한다. 마을 지하수는 염도가 높아 마실 수 없고 토양이 염분화되면서 농사는 엄두를 내지 못하고 있다.

이런 상황에서 지난 2000년 투발루 국무총리는 “해수면 상승으로 나라가 없어질 것에 대비해 새 이주지를 찾는다”라고 호소하기도 했다. 다행히 2002년부터 해마다 75명씩 난민들을 뉴질랜드로 이주시키는 프로젝트가 진행되고 있다. 하지만 남아 있는 1만여 명의 사람들은 언제 닥칠지 모르는 침수로 위태로운 생활을 하고 있다.(파이미디어, 2006.8.9.)

(다) 지구의 기온상승으로 인한 빙하의 융해와 해수의 열팽창으로 해수면이 상승하고 있다. 대체로 해수의 온도가 약 1℃ 상승하면 해수면의 높이가 약 2m 상승한다고 한다. 현재 지구상에 분포해 있는 빙하가 모두 녹으면 해수면이 약 60-70m 상승할 것으로 추정된다. 해수면이 상승하면 해안지방이나 저지대의 침수 등으로 큰 피해가 예상된다. 따라서 해수면 상승의 주원인이 되는 지구의 온난화를 막아야 할 것이다. (지구과학I, 교학사)

한편, 남반구의 많은 빙산은 남극대륙과 연결된 채 바다 위에 떠 있는 거대한 얼음덩어리인 빙붕(ice shelf)이 부서져 형성된 것이다. 지금까지 발견된 빙산 중에서 가장 큰 것은 1956년 11월 12일, 스콧섬의 서쪽 240km 해역에서 발견된 것으로 길이 335km, 너비 97km에 면적이 3만1000㎢에 달했다. 이는 벨기에 국토만한 크기다. 최근 들어 남극 대륙에서 떨어져 나오는 빙산의 숫자가 급증하고 있는데 이는 지구온난화와 무관하지 않다.

물이 가득 들어있는 컵 안에 커다란 얼음덩어리가 떠 있다. 이 얼음이 모두 녹았을 때 컵 안의 수면은 어떻게 변할까? 컵 속의 얼음이 녹으면 수면이 올라가 물이 넘쳐야 할 것 같지만 물은 넘치지 않는다. 대부분의 물질은 액체에서 고체로 바뀌면 부피가 줄어들지만 물은 예외적으로 부피가 약 10% 정도 늘어난다. 왜냐하면 물이 얼면 물 분자들이 수소 결합을 해 특유의 육각고리 모양의 빈 공간이 생기기 때문이다. 이 때문에 얼음의 밀도가 물의 밀도보다 작은데 실제로 0℃에서 얼음과 물의 밀도는 각각 0.917g/㎤, 0.999g/㎤ 이다.

(라) 2007년 1월 20일 오후 8시 56분 강원도 평창에서 리히터규모 4.8의 강진이 발생했다. 지진이 날 때면 빠지지 않고 등장하는 ‘리히터규모`는 무슨 뜻일까? 리히터규모는 1935년 미국의 지진학자 찰스 리히터가 만들었다. 지진이 발생할 때 방출되는 탄성에너지의 양을 나타내는 척도로 관측 위치에 관계없이 일정하다. 리히터는 미국 남부 캘리포니아에서 발생한 지진을 관찰하며 지진의 규모를 결정하는 방법을 최초로 고안했다. 지진의 규모는 진앙에서 100km 떨어진 곳의 지진계에 기록된 지진파의 최대 진폭에 상용로그를 취해 얻는다. 지진의 최대진폭이 (마이크로미터, )일 때 규모다. 규모M인 지진으로 발생하는 에너지를 E라 하면 로 나타낸다.

한편, 로그는 17세기에 발달한 천문학과 항해술에서 큰 수를 계산하기 위해 만들어졌다. 로그는 로가리듬(logarithm)을 줄인 말로 케플러가 처음 사용했다. 그리스어로 로고스(logos, 비율)와 아리드모스(arithmos, 수)를 결합해 ‘비율을 나타내는 수`라는 뜻의 로그가 탄생했다. 로그는 수학의 역사에서 갈채를 받았다. 그 이유는 뭘까? 로그는 양수 x, y에 대해 log10xy=log10x+log10y, log10x/y=log10x-log10y로 정의하는데, 곱셈과 나눗셈을 덧셈과 뺄셈으로 바꿔 계산을 한결 수월하게 했다. 수학교과서에서는 로그를 어떻게 정의하고 있을까. a>0, a≠1일 때, 양수 b에 대해 ax=b를 만족하는 실수 x는 반드시 하나 존재한다. 이때 x의 값은 a를 밑으로 하는 b의 로그가 되고 x=logab로 나타낸다. 여기서 b를 logb의 진수라고 한다.

(논제 1의 모범답안)
인류의 무분별한 환경 파괴가 가져온 문명의 멸망[제시문 (가)]과 에너지의 남용, 지구온난화 등으로 인해 한 국가 전체가 바다 속으로 잠기는 심각한 상황 진행되고 있으며[제시문 (나)], 지구의 계속 되는 기온 상승으로 해수면이 지속적으로 상승하고 있다.[제시문 (다)] 한편 지진도 세계적으로 빈발하고 있으며 우리나라에서도 최근 지진이 발생하여 피해를 주고 있다.

제시문 (가)-(라)는 공통적으로 인류의 문명과 사회에 큰 영향을 주고 있는 자연재해를 소개하고 있으며, 이는 우리가 해결해야 할 커다란 과제 중 하나임을 말하고 있다. 그러나 제시문 (가)～(다)와 제시문 (라)는 같은 자연재해이지만, 발생하는 원인과 대책에는 차이점을 갖고 있다. 지구의 온난화에 대해 다루고 있는 제시문 (가)～(다)는 인간의 에너지 사용과 오염으로 인해 발생한 인위적인 지구 환경 변화인 반면, 제시문 (라)의 지진 현상은 지구내부의 역동적인 활동으로 나타나는 자연현상이다.

그러므로 지구온난화 문제는 우리 인류가 함께 노력하여 에너지 남용과 환경 파괴 등을 줄이면서 지속 가능한 환경 친화적인 기술 개발로써 우리 인류가 해결할 수 있는 문제이고, 제시문 (라)의 지진은 지구 내부의 자연스런 운동으로 과학 기술의 발전을 통해 예측과 대비를 통해 예방할 수 있는 것이다.

(논제 2의 모범답안)
전체 얼음의 질량과 수면 아래의 얼음 부피에 해당하는 물의 질량이 같다. 얼음은 수면 위에 정지해 있으므로 아무 힘도 받지 않고 있다. 정확하게 말하면 모든 힘의 합력인 알짜힘이 0인 상태이다. 분명히 얼음은 지구의 중력을 받고 있으므로 이 힘과 평형을 이루고 있는 다른 힘이 존재할 것이다. 이를 부력이라고 하는데 부력은 유체(기체나 액체)속에 있는 물체 양끝에서 유체의 압력 차이 때문에 물체와 유체 사이에 발생하는 힘의 쌍으로 정의된다. 얼음에 작용하는 부력의 크기는 수면 아래쪽의 얼음 부피에 해당하는 물에 작용하는 중력의 크기와 동일하다.

(논제 3의 모범답안)
지진 1 높아지면 에너지 32배 증가

(논제 4의 모범답안)
시간이 흐를수록 지구의 자연 환경은 오염되어 가고 있다. 현재 인류의 문제중 가장 심각한 것 중 하나가 지구온난화이다. 지구온난화는 대기 중의 탄산가스가 늘어나는 것이 원인이 되어 일어나는 온도 상승 효과로, 탄산 가스가 태양으로부터의 직사 에너지는 통과시키지만, 지표로부터의 복사열은 흡수하여 우주로 발산되는 것을 방해하기 때문에 발생하는 현상이다.

산업혁명 이후 인간의 산업 활동에 의한 온실가스 배출이 증가되어 지구의 기후 시스템에 영향을 미친 결과이다. 대다수의 과학자들이 지구 대기층의 온실가스가 적외선의 방출을 차단해 지구 온도가 상승하고 있으며, 현대 문명 속에서의 인간 행위가 온실 효과를 강화시키고 있다고 받아들이고 있다. IPCC의 연구 결과에 따르면, 지구의 평균기온이 지난 1세기 동안 약 0.6℃ 상승했으며, 2100년에는 1990년 대비 1.4～5.8℃ 상승이 예상하고 있다.

또한 이산화탄소 농도는 산업혁명 이전 280ppm과 비교하여 2000년에는 370ppm으로 약 30% 증가했다. 우리나라도 최근 100년 동안 평균 기온은 상승폭이 1.5℃로 전 세계 평균 기온 상승폭보다 높다. 1990년대의 겨울은 1920년대에 비해 약 한달 정도 짧아진 반면, 여름과 봄은 길어져 개나리, 벚꽃 등 봄꽃의 개화 시기가 빨라졌다. 지구온난화는 우리 생활에 중대한 영향을 미칠 것으로 전망된다.

이런 심각한 온실가스 발생을 줄이기 위해서는 무엇보다도 화석연료, 즉 석탄이나 석유의 사용량을 줄여야 한다. 우리나라는 온실가스 배출량 세계 9위이며 에너지 소비량 세계 10위 수준이다. 특히 우리나라의 경우에는 최근에도 연평균 5.1%의 증가율을 보이고 있다. 그런데 우리나라는 에너지의 90% 이상을 외국에서 수입하는 실정이기 때문에 화석연료 사용 감축은 온실가스 방출 절감뿐만 아니라 외화를 절약해서 경제에도 도움이 된다.

우리 주변을 살펴보면 에너지를 함부로 낭비하는 일이 매우 많다. 거리를 다니는 승용차들은 점점 더 늘고 있을 뿐만 아니라 크기 역시 점점 더 커져 매연을 배출하고 있다. 이런 에너지 과소비와 낭비를 막는 일이 곧 온실가스 방출을 절감하는 가장 중요한 대책이다.

또한 지구온난화는 어느 한 지역이나 한 나라에서 문제가 발생하는 것이 아니라 전 지구적으로 발생하며, 또 문제의 해결에도 전 지구적인 노력이 필요하다. 지구 온난화와 그로 인한 급격한 기후 변화를 사전에 예방하기 위해서 1992년 ‘리우유엔환경개발회의`에서 기후변화협약을 채택하였다. 이 협약은 전 세계 모든 국가가 기후 변화의 예방을 위한 조치를 공동으로 추진하자는 취지에서 제안된 것이다.

우리나라는 국민생활에 직접적인 영향을 미치는 에너지와 제조 공정 부문에서 전체 배출량의 94.3%를 차지하여 온실가스 감축 여력이 사실상 별로 크지 않다. 하지만 기후변화 협약의 가입국으로서 에너지 절약 및 온실 가스 감축에 동참하여야 하며, 국민 의식의 변화와 더불어 조속한 시일 내에 정부대책이 필요하다.