화학의 눈으로 보면 녹색지구가 펼쳐진다

환경을 이야기하는 데

화학이 빠질 수 없는 이유!

토양과 바다부터 대기까지, 우리 주위는 모두 화학으로 둘러싸여 있다

지구환경이 문제가 된 경위부터

지속 가능한 지구를 위해 과학이 할 수 있는 역할까지,

화학의 관점에서 바라볼 때 비로소 지구의 목소리가 들린다!

누구나 환경을 지구가 당면한 가장 큰 문제로 꼽는 시대다. 하지만 카페에서 권장하는 종이 빨대를 이용하고 분리배출을 잘하는 정도면 개인이 할 수 있는 최선이겠거니 여길 뿐, 무엇이 왜 문제인지 자세히 알 필요는 딱히 느끼지 못하는 게 현실이다. 이제 환경은 우리 삶을 보호하는 터전이 아니라 생존을 위협하는 재난에 가깝다 해도 과언이 아니다. 단지 미래를 걱정하는 두려운 감정으로 소극적 노력에 그치거나 비판을 위한 비판에 머물기보다, 과학적으로 환경을 이해하는 적극적 태도가 절실한 시점이다.

과학사를 강의하며 환경에 꾸준한 관심을 가져온 저자 원정현은 학생들을 가르치면서, 화학과 생물학과 지구과학 등 과학 교과를 통합적으로 이해할 때 지구환경의 문제를 한층 더 넓은 시야에서 깊이 있게 이해할 수 있음을 실감했다. 또한 과학의 발전을 환경 파괴의 원흉으로 치부하는 인식, 덮어놓고 화학물질을 두려워하는 케미포비아, 녹색화학이나 ESG경영을 덮어놓고 그린워싱으로 매도하는 태도 등이 환경 문제를 객관적으로 바라보는 데 어쩌면 더 위험할 수 있다고 느꼈다.

이에 저자는 일상에서 매일 만나는 화학물질에서 시작하여, 그것들이 지구 생태계에 미치는 영향을 살펴보고, 그 과정을 관통하는 ‘물질 순환’ 흐름의 관점으로 지구 시스템을 이해하여 그 지속 가능성을 모색하기를 제안한다. 일상의 하루 동안 내 선택이 지구 이산화탄소 증가에 얼마만큼의 영향을 미치는지, 그 이산화탄소량이 증가했을 때 단순히 기온 상승뿐만 아니라 어떤 다른 구체적인 문제들이 토양과 대기와 바다를 통틀어 전 지구적으로 발생하는지, 나아가 탄소중립을 위해 전 세계 각 분야가 어떻게 움직이고 있는지, 과학과 사회를 아울러 이 책에서 속속들이 짚어보고 설명하는 이유다.

총 4부로 구성된 《화학의 눈으로 보면 녹색지구가 펼쳐진다》는 먼저 1부에서 샴푸와 비누 속 합성계면활성제나 교복(의류), 안경, 운동화 등 거의 모든 곳에 존재하는 플라스틱을 살펴보며, 우리 일상을 둘러싼 인공 화학물질들이 얼마나 많은지, 또 이들이 환경과 어떻게 연결되어 있는지 살펴본다. 이를 통해 독자는 자신의 삶이 환경오염과 직결되어 있음을 알고, 환경을 위해선 작은 일상부터 바꿔나가야 함을 느낄 수 있다. 2부에서는 일상에서 지구로 시각을 넓혀 기후변화의 가장 큰 요인인 이산화탄소의 주 배출원을 살펴보고, 이산화탄소가 토양, 바다, 대기에 어떤 영향을 미치는지 지구의 현주소를 살펴본다. 인간의 활동으로 망가진 지구의 흐름을 되짚어보면 지금 인간의 방식이 어떤 부분에서 잘못되었는지를 알고, 앞으로 어떻게 변화를 모색할지 윤곽을 잡아갈 수 있을 것이다. 3부에서는 몇십억 년 동안 체계화하고 진화시켜 온 지구의 방식, 즉 ‘물질 순환’에 대해 소개하면서, 인간이 과학이나 기술에만 의존할 게 아니라 자연생태계와 지구시스템에 주목할 때 문제를 해결할 수 있음을 설득력 있게 보여준다. 4부에선 국가와 기업이, 또 과학자와 민간단체들이 어떤 노력을 기울여왔는지 돌아보며 어떻게 과학을 친환경적으로 활용할 수 있을지 가능성을 엿본다. 개인적이고 일상적인 실천에서 한 걸음 나아가 꼼꼼한 소비자이자 적극적 감시자가 되는 것이 더 나은 미래를 살기 위한 우리 권리를 찾는 일이기 때문이다.

화학이 환경친화적일 수 있는지 의심하는 우리를 위한 화학 수업

땅속부터 하늘까지, 화학을 따라가다 보면

지구 생태계가 한눈에 보인다!

흔히 화학이라고 하면 인공적이어서 자연과 어울리지 않고 오히려 해를 입히는 물질을 연상한다. 그런 화학이 환경친화적일 수 있을까? 화학이 지구를 살리는 일은 전혀 불가능할까? 《화학의 눈으로 보면 녹색지구가 펼쳐진다》는 이런 질문에서 시작되었다. 현대에 들어 인위적으로 화학물질을 분해하고 합성해 사용하면서 환경이 오염된 것은 부정할 수 없지만, 사실 지구는 수많은 화학물질로 구성되어 있다. 숨 쉬는 공기부터 음식 맛을 내는 소금까지, 땅과 바다와 하늘을 아울러 우리를 둘러싼 모든 환경은 물론 생명체의 몸을 구성하는 DNA도 물질이다. 그렇다면 이 물질에 어떠한 문제가 생겼기에 오염되고 파괴되었다는 것일까?

책은 샴푸, 운동화, 안경과 같이 매일 일상에서 익숙하게 마주치는 제품들 속 인공 화학물질을 추적하는 데에서 출발한다. 눈에 보이지 않는 물질의 관점으로 주변을 탐구하다 보면 화학 아닌 것이 없을뿐더러, 특히 별다른 고민 없이 사용해온 물건들이 환경과 얼마나 밀접하게 영향을 주고받고 있는지 알게 된다. 예를 들어 플라스틱은 흔한 페트병뿐 아니라 의류(교복), 물티슈, 마스크 등에도 다양한 형태로 숨어 있는데, 이는 눈에 보이는 페트병을 분리배출하고 재활용하는 것만으로 플라스틱이 환경에 미치는 영향을 차단할 수 없다는 의미다.

심지어 자연적으로 만들어지는 이산화탄소나 방사성 물질도 인간에 의해 배출량이나 배출 속도가 달라지면서 지구환경과 인간의 삶에 좋지 않은 영향을 미친다. 사소해 보였던 일상 속 화학물질의 이동 경로를 따라 지구로 시선을 넓히면, 지구온난화나 기후변화 문제와 연결점이 보인다. 발전(석탄), 화학(석유), 철강(철), 시멘트(화강암) 등 땅속에서 비롯된 산업이 온실효과를 일으키는 기체를 대기로 내뿜고, 이로 인한 지구온난화가 토양의 건조화와 해양 산성화로 이어지는 것은 결국 이산화탄소라는 물질의 이동과 맞물려 있는 것이다.

지구가 왜 오염되었는지도 모르면서 환경을 보호하고 지구를 되살려야 한다고 부르짖는 것은 공허하다. 지구환경에 문제가 되는 원소를 생생하게 추적하고, 플라스틱 속 오염물질의 이동 경로를 알기 쉬운 언어로 설명해주는, 이 친절하지만 절박한 화학 수업을 통해 우리는 지구 생태계 속에 너무나 많은 화학물질이 그리고 너무나 많은 오염 경로가 있음을 알게 된다. 그러한 화학물질의 용도나 역할을 일일이 다 외울 수는 없다. 그러나 화학의 눈으로 지구 생태계가 작동하는 기본 원리와 개념을 짚어주는 이 책을 보고 나면, 지구환경의 미래에 대한 좀 더 현실적인 고민과 해법을 모색할 수 있을 것이다.

환경을 지키는 일은 어떤 물질이 이 세상을 구성하고, 인간이 만들어낸 화학물질에는 어떤 종류가 있으며, 이들이 환경에 어떤 영향을 미치는지를 아는 데에서 출발합니다. _21쪽

원리를 알고 행동을 선택하자

친환경적 삶을 원하는 우리에게 기준이 되어줄

지구의 ‘물질 순환’ 시스템

저자가 과학으로 환경을 바라보는 관점으로 주요하게 제시하는 개념은 바로 ‘물질 순환’이다. 물질 순환이야말로 지구에 생명체가 생존하고 환경이 자생할 수 있는 최소한의 장치이기 때문이다. 물질 순환을 통해 지구는 물질을 필요한 곳에 적절히 배분하고, 불필요한 곳에서는 제거하며 균형을 유지해왔다.

그런데 지구에 이상이 생겼다는 것은 인간의 활동으로 물질 순환의 흐름이 막혀 지구가 스스로를 정화하지 못하고 있다는 방증이다. 그동안 인간은 효율만을 따지며 화학물질을 마음껏 사용해왔고, 순환하지 못한 물질들은 산성비와 태평양 거대 쓰레기 지대, 산호초 백화 현상과 같은 모습으로 인간에게 되돌아왔다. 또한 오염물질의 순환도 생각해볼 문제다. 물질 순환은 대기오염과 수질 오염, 토양 오염이 서로를 가속화하는 악순환에 빠지도록 한다.

저자는 물질 순환 시스템을 거스르지 않는 방향으로 나아가는 것이 지구를 살리는 핵심이라고 말한다. 생태계에 그간 쓰레기가 축적되지 않았던 이유는 지구의 자정 작용이 제대로 작동해 자연의 물질이 모두 분해되고 재활용되면서 순환했기 때문이다. 반대로 플라스틱이 해양 오염을 낳는 이유는 플라스틱이 썩지 않아 순환하지 못한 채 바다에 흘러들기 때문이다. 인간이 인공적으로 화학반응을 일으켜 합성한 플라스틱은 분자량이 매우 크고 분자들 간 인력이 커 쉽게 분해되지 못한다.

따라서 이러한 사실을 알고 생태계 법칙을 기준 삼아 자연이 제시하는 해결책을 따를 때 우리는 삶의 방식을 지구를 살리는 쪽으로 선회할 수 있다. 저자는 1부에서 살펴본 합성계면활성제를 일례로 든다. 가지 형태의 화학 구조 때문에 쉽게 분해되지 않는 경성합성세제 속 합성계면활성제를 대체해 미생물에 의해 분해가 잘 되는 잿물의 직선형 구조를 활용한 연성합성세제를 개발한 것이다. 이렇듯 과학자들은 합성세제의 구조를 생분해율을 높이는 방향으로 개발한다든가 대기 중 이산화탄소를 토양으로 되돌려 보낼 방법을 찾는 등 자연의 재활용 방식을 따라 화학물질을 생산하고 처리하려고 노력 중이다.

물질 순환이 중요한 이유는 물질 순환이야말로 지구에 생물체가 생존할 수 있는 최소한의 안전장치이기 때문입니다. 혈액이 제대로 순환해야 우리 몸이 제대로 작동하는 것처럼 말이죠. 이산화탄소가 물질 순환고리에 이탈해버린 결과 지구 대기에 어떤 일이 벌어졌는지 우리 모두가 잘 압니다. 물질 순환고리의 회복은 지구에서 살아가는 우리 자신을 안전하게 지키는 데 꼭 필요한 일입니다. _119쪽

인간과 지구, 과학과 환경의 공존

화학을 아는 게 어떻게 지구환경에 도움이 될까?

화학의 눈을 뜰 때 더욱 구체화되는 실천들

지구의 물질 순환을 거스르지 않으려면 당장 플라스틱 사용을 멈추고 공장을 줄이고 화학물질의 생산과 사용을 중단해야 할까? 오늘날 인류가 과학의 발달과 인공 화학물질이 가져다준 편리함을 외면하기란 불가능하다. 플라스틱, 합성계면활성제, DDT, CFCs 같은 화학물질이 환경 파괴로 이어지리라 예상한 과학자는 없었을 터, 이미 화학 없이는 살 수 없다면 이제 아는 만큼 활용해 해결책을 찾을 수도 있지 않을까?

이 질문을 “어떻게 하면 효율적이면서도 지구에 피해를 주지 않는 화학물질을 만들 수 있을까?”로 바꾼 것이 1990년대 초에 등장한 ‘녹색화학’이다. 이 ‘지속 가능한 화학’에 대한 꿈은 이후 친환경 유기 촉매 시스템을 발견(2001년)하고 환경친화적인 물질 분해 방법을 연구(2005년)한 과학자들의 노벨상 수상으로 현실화되었다. 이처럼 생산과 사용에만 초점을 맞추지 않고 생산-소비-폐기의 전 과정을 지구 시스템과 생태계 순환의 원칙에 맞게 재조정한 시도는 과학이 나아가야 할 새로운 길을 제시해주었다.

책은 이러한 과학계의 흐름뿐만 아니라, 지구온난화와 기후변화 같은 전 지구적 문제에 대응하는 국제사회의 노력과 산업계의 움직임도 다룬다. 또한 녹색화학의 원리를 단계별(반응-촉매-용매)로 살펴보고, 탄소배출권거래제 및 이산화탄소 포집 기술의 변천사를 세세히 훑어보고, 신재생에너지 발전이나 수소차 전기차 개발 과정 등 기업의 ESG경영 사례를 일일이 소개한다. 플라스틱을 태우며 배출된 탄소가 산소와 만나 엄청난 양의 이산화탄소를 생성하는 과정을 깨닫거나 생분해 플라스틱이 왜 상용화되지 못하는지 알고 나면, 탄소중립은 이제 일상에서도 절실히 실천할 일이 되기 때문이다. 나아가 기업이나 정부의 행보에 우리가 더 구체적인 관심을 갖고 적극적인 감시자가 되어야 할 이유가 여기에 있다.

현재 우리나라에서는 유통된 생분해 플라스틱의 70% 이상이 소각되어 버려진다고 합니다. 생분해 플라스틱 전용 매립장이 없어서입니다. 생분해성 플라스틱이 생분해될 기회를 얻지 못한 채 태워지는 것이죠. … 그러니 소비자로서 우리는 플라스틱 생산자들에게 플라스틱으로 얻은 이윤으로 전용 매립장을 만들라고 요구할 수 있습니다. 또 정부에게는 플라스틱 생산자들이 그 처리까지 책임지는 정책을 만들라고 목소리를 낼 수 있어야 합니다. _208쪽

책을 마치며 저자가 당부한 다섯 가지만 잊지 않아도 좋겠다. 1) 선택에 놓였을 때 지구의 물질 순환을 떠올리자. 2) 지구를 살리는 작은 실천들을 생각해보자. 3) 자기 권리를 아는, 꼼꼼히 따져보는 소비자가 되자. 4) 인류애적인 관점을 갖자. 5) 늦지 않았다는 희망을 품자! 환경에 대해 걱정도 관심도 많지만, 막상 일상적인 실천을 넘어 우리가 어디로 가고 있는지 몰라 막막했던 독자라면, 이 책을 통해 한층 확장된 시선으로 미래의 녹색지구를 꿈꿔볼 수 있으리라 기대한다. 

원정현

서울대학교 사범대학 생물교육과를 졸업하고 미국 일리노이대학교에서 교육학으로 석사 학위를 받았으며, 서울대학교 자연과학대학 과학사과학철학 협동과정에서 한국 지질학 연구로 박사 학위를 받았다. 지질학과 고생물학 분야의 연구를 계속하고 있고 학생들에게 생명과학을 가르치고 있으며, 서울과학기술대학교와 홍익대학교에서 과학사를 강의해왔다. 지은 책으로는 《세상을 바꾼 지구과학》, 《세상을 바꾼 화학》, 《세상을 바꾼 물리학》 등이 있으며 《아이히슈테트의 정원》에 해설을 썼다.

시작하며 지구를 되살리는 데 화학이 왜 필요할까요?

Part 1. 편리한 만큼 무심했던, 일상의 화학물질들

<1장 합성계면활성제, 꼭 청결하기만 할까?>

- 샴푸가 기름때를 머리에서 떼어내는 원리

- 고작 비누로 코로나바이러스를 예방할 수 있을까?

<2장 플라스틱, 일상을 지배하고 바다를 장악하다>

- 플라스틱 없이 등교할 수 있을까?

- 하교 후 만나는 일회용 플라스틱, 환경에도 일회용일까?

- 플라스틱이 위험한 진짜 이유

<3장 우리에게 닥친 실질적인 위협, 방사성 물질>

- 원자력발전소는 멀지만 오염된 고등어구이는 가깝다

- 침대까지 침투한 방사성 물질, 라돈

Part 2. 보이지 않는 곳에서 돌고 도는, 이산화탄소 추적하기

<4장 어디서 그 많은 이산화탄소가 나올까?>

- 왜 전력을 아끼라고 할까?

- 편안한 주거와 맞바꾼 이산화탄소

<5장 대기의 이산화탄소, 토양에 스며들다>

- 복사평형이 깨진 지구의 운명은?

- 망가지는 토양, 풀려나는 탄소

<6장 더는 바다에서 헤엄칠 수 없게 된다면?>

- 바다가 대기 중 이산화탄소를 제거하는 시스템

- 대기 중 이산화탄소량 증가와 해양 산성화의 관계

Part 3. 물질 순환, 자연에 이미 답이 있다

<7장 지구를 시스템이라고 말하는 이유>

- 상호작용하며 균형을 유지한다는 것

- 물질 순환고리는 어떻게 작동해왔을까?

<8장 생태계의 법칙에서 해법을 찾아보자>

- 첫 번째 법칙: 모든 것은 서로 연결되어 있다

- 두 번째 법칙: 모든 것은 어딘가로 가게 되어 있다

- 세 번째 법칙: 자연에 맡겨두는 편이 가장 낫다

- 네 번째 법칙: 공짜 점심 따위는 없다

Part 4. 화학의 눈으로 보면 녹색지구가 펼쳐진다

<9장 화학의 새로운 목표, 생태계와 조화 이루기>

- 환경을 대가로 지불한 화학물질, 편리함과 파괴 사이

- 이제 목표는 지구 시스템의 물질 순환 회복!

<10장 아직도 화학이 녹색과 상관없어 보인다면?>

- 지구를 되살리는 데에는 화학이 빠질 수 없어

- 새롭게 디자인된 친환경 화학 들여다보기

<11장 실체 없는 온실가스가 실제적인 위협이 되지 않도록>

- 전 지구적 문제에 전 세계적 대응으로

- 이산화탄소 배출을 통제할 수 있을까?

<12장 탄소중립을 위해선 실생활의 변화도 필요해>

- 그저 생산하고 소비하면 끝일까?

- 플라스틱, 버리면 쓰레기이지만 재활용하면 새것이 된다

마치며 앞으로 우리 무엇부터 할까요?

참고자료