주성돈(명지전문대 교수)

 

 

지구 온난화로 인한 기후위기의 징후는 우리의 일상화에 영향을 주고 있다. 기록적인 폭염이나 한파, 장마와 산불, 빈번하고 위력적인 태풍들이 이미 잦은 현실이자 일상으로 정착해버린 이상기후의 징후라고 할 수 있다. 

 

 

화력발전소, 원자력발전소에서 바다로 방출하는 온배수로 인한 해수의 온도 변화가 가장 대표적인 열공해의 사례라고 할 수 있다.

 

서울시 보건환경연구원에 따르면 수온 상승 원인이 기후변화 때문이라고 진단하면서, 향후 기후변화에 따른 기온 상승이 하천 생태계까지 위협할 수 있다고 전망했다. 올해 7월 최고 기온은 32.2도였는데, 이는 기상 관측 이래 기온이 가장 높았던 1994년(32.6도)에 버금가는 고온이라고 밝혔다. 

 

 

열공해(Thermal Pollution)의 의미

 

 

열공해는 뜨거운 물이나 찬물이 자연 수역에 버려지면서 발생한다. 자연 수역은 자연적으로 난류, 수중 온천 및 태양으로부터 얻은 열을 분산시키는 경향이 있다. 열공해는 물속에서 작동하는 자연적인 온도 조절 메커니즘을 압도하기 때문에 발생한다. 이러한 급격한 온도 변화는 자연계의 붕괴, 질병, 심지어 영향을 받은 유기체의 죽음을 초래할 수 있다. 특히 보통 수온이 상승하면 흡수되는 산소의 농도가 줄어들어 수중 생물의 생존 번식에 영향을 끼치게 된다.

 

 

열공해의 원인

 

 

산불, 화산, 여름의 고수온과 같은 자연현상은 열공해를 일으킬 수 있다. 그러나, 산업공정이나 시설이 자연 발생원의 물을 많이 사용하고, 가열된 폐수를 방출한 결과인 경우가 더 많다. 

농사가 가뭄과 홍수, 고온으로 적지 않은 영향을 받으며, 나아가 바다 역시 이상 기후로 고수온 현상이 지속되면 어획량에도 영향을 주게 된다.

 

 

첫째, 발전소 및 산업시설

석탄, 천연가스, 원자력, 바이오매스 그리고 다른 폐기물들에 의해 연료를 공급받는 화력발전소는 열공해의 중요한 원인이 된다. 발전소는 물의 꾸준한 공급을 제공하는 강, 호수, 또는 바다 근처에 위치한다. 이것은 전기를 생산하기 위해 터빈을 구동하는 증기로 전환된다. 냉각수는 또한 발전기를 식히기 위해 이용되며, 이것은 매우 뜨거워진다. 이때 사용된 냉각수는 약 7-9도 상승된 온도로 다시 배출된다. 온배수로 인한 수 생태계 파괴 문제는 발전소가 가동하는 내내 지적되고 있다.

 

 

발전소 외에도, 석유 정제소, 펄프 및 제지 공장, 화학 공장, 제철소와 같은 산업시설들이 열 공해의 원인이 된다. 그들은 기계를 식힌 후에 높은 온도의 물을 배출한다.

 

 

산업적인 목적을 위해 호수, 바다, 강에서 물을 빨아들이고 나서 가열된 물을 다시 방출하는 과정을 일회 냉각이라고 한다. 오랫동안 수생 동식물과 해양환경에 악영향을 미치는 것으로 알려져 왔다. 한 번의 냉각으로 인해, 흡기구에 갇힌 물고기와 유충이 죽고, 더 따뜻하고 종종 오염된 물의 배출로 인해 서식지가 바뀌게 된다.

 

 

둘째, 해수 담수화 플랜트

해수 담수화는 생활용수나 공업용수로 직접 사용하기 힘든 바닷물로부터 염분을 포함한 용해물질을 제거하여 음용수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 일련의 수처리 과정을 말한다. 

 

 

담수화에도 환경적 비용이 발생한다. 사용되는 많은 양의 에너지로 인한 온실가스 배출과 염도가 매우 높을 뿐만 아니라 유독성 처리 화학물질이 포함된 염수 처리 등이 있다.

 

해수 담수화 플랜트는 또한 일회성 냉각수를 활용한다. 담수화에 사용되는 바닷물의 절반 이상은 종종 높은 온도에서 폐수가 되어 바다로 다시 흘러 들어간다.

 

 

세계의 어떤 지역에서는 담수화 공장이 모여 있고, 많은 양의 물이 가열되고, 소금기가 있는 폐수를 얕은 해안지역으로 대량 배출한다. 이는 해수 온도와 염도를 크게 높일 수 있다.

 

 

셋째, 폐수. 침식. 산림 벌채

모든 폐수가 정화작용을 거쳐서 배출되는 것은 아니다. 처리되지 않은 하수, 도시 빗물, 농업용수의 유출은 자연적으로 흐르는 개울, 호수, 바다보다 더 따뜻하기 때문에 인근 수원에 열공해를 일으킬 수 있다.

 

 

인간의 토지 이용 변화는 또한 열공해를 야기한다. 목재를 벌목하거나, 농작물과 가축 방목을 위한 땅을 개간하기 위한 산림 벌채는 강과 개울을 따라 침식을 유발하며, 이는 더 넓고 더 낮은 강바닥을 온난화시킬 수 있다. 게다가, 호숫가와 강둑에서 나무와 초목을 개간하면 더 많은 태양 노출을 일으켜 물 온난화를 유발한다.

 

 

산림 벌채와 자연림의 황폐화는 기후변화의 중요한 원인이다. 자연림의 파괴는 저장된 탄소를 방출하고 대기에서 이산화탄소를 제거하는 지구의 자연적 능력을 감소시킨다. 이것이 산림 벌채와 천연림의 황폐화를 어떤 대가를 치르더라도 방지해야 하는 이유이기도 하다.

 

 

열공해의 영향들

 

 

열이 수원으로 빠르게 이동할 때, 그것은 직·간접적으로 환경에 영향을 발생시킨다. 수생 생물은 수온의 작은 변화에도 매우 민감할 수 있다. 몇몇은 대처하지 못하고, 스트레스, 질병, 심지어 죽음까지 겪는다. 물고기와 다른 유기체의 개체 수가 감소할 때, 그것은 생태계를 통해 파급 효과를 일으킬 수 있다.

 

 

열공해는 또한 산소 수치를 변화시킨다. 따뜻한 물의 유입은 산소 농도를 떨어뜨려 수중 생물에 영향을 미친다. 따뜻한 물은 햇빛을 흡수하고, 추가적인 온난화를 일으키는 해조류의 성장을 촉진한다. 이러한 효과는 농업용수 유출 및 처리되지 않은 오폐수와 마찬가지로 방류수에 영양소가 많이 포함되어 있을 경우 강화되는 경우가 많다. 

 

 

따뜻한 온도는 암모니아, 중금속, 살충제와 같은 폐수에 존재하는 화학물질에 대한 수생 유기체의 취약성을 증가시킬 수 있다. 열공해와 영양소 부하가 함께 저산소 "데드 존(Dead Zone)"을 일으킬 수 있으며, 산소 수준은 매우 낮아지게 된다.

 

 

2016년 전 세계 하천 열오염 분석에서 미시시피 강이 1위를 차지했다. 이 강의 열 배출량의 62%는 석탄 화력발전소에서, 28%는 원자력 발전에서 발생했다. 또한 다른 열 오염원에는 농업 유출과 폐수가 포함되었다. 유럽의 라인강 또한 원자력 발전소의 배출로 인해 상당한 영향을 받았다.

 

 

물이 부족한 국가들, 특히 중동 국가들은 가뭄과 기후변화에 직면하여 물 안보를 강화하기 위한 수단으로 담수화에 눈을 돌렸다. 이스라엘 지중해 연안의 아슈켈론과 하데라의 담수화 공장을 대상으로 한 2020년 연구에서는 소금물 폐수를 희석하기 위해 냉각수를 혼합하면 자연 해수 온도보다 25% 더 따뜻한 가열된 플룸이 생성되어 해저 근처의 수생 생물에 스트레스를 주는 것으로 나타났다.

 

 

열공해 방지 방법

 

 

열공해를 방지하는 방법은 극도로 뜨거운 물이 온도가 현저히 낮은 자연 수역으로 흘러 들어가는 과정을 중단하는 것이다. 여기에는 물이 자연 수원에 들어가기 전에 냉각을 위해 산업 현장에서 일시적으로 우회하는 방법을 찾고, 수역 근처의 개발지역에 대한 추가 솔루션을 찾는 것이 포함될 수 있다. 예를 들면 도로와 자연 수원 사이에 인공 호수를 건설하거나 산업 현장에서 냉각탑을 사용하면 열공해를 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 또한 온실 가스를 줄이기 위한 조치를 취하는 것도 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.

 

 

필자소개

 

주성돈 

명지전문대 행정과 교수. 부천YMCA 회원. 

 

 

행정학의 다양한 연구 분야를 경험하면서 자연스럽게 농업과 농촌 정책을 연구하는 행정학자로 활동하고 있다. 요즘에는 도시행정론과 지역개발론을 강의하면서 도시와 농촌이 직면 한 문제들을 최소화하기 위한 행정의 구실과 과제를 고민하고 있다.

 

 

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