오존홀(Ozone Hole) 또는 오존구멍은 성층권의 오존층에서 오존 농도가 주변에 비해 상대적으로 크게 감소한 영역을 가리키는 대기과학 용어이다. 오존층은 지상 약 20~40km 고도에 오존(O₃) 분자가 밀집된 층으로, 태양에서 방출되는 유해한 자외선(특히 UV-B)을 흡수·차단하여 지구상의 생명체를 보호하는 역할을 한다. 오존홀이 발생하면 해당 지역의 오존 농도가 낮아져 자외선 투과율이 높아지게 된다.
원인
오존홀의 주요 원인은 인위적으로 배출된 화학물질로 알려져 있다. 대표적인 오존층 파괴 물질로는 냉장고·에어컨의 냉매, 스프레이 추진제, 산업용 세정제 등에 사용되던 클로로플루오로카본(CFCs, 프레온 가스)과 소화기에 사용되는 할론(Halon), 사염화탄소, 메틸브로마이드 등이 있다. 이들 물질은 대기 중으로 방출된 뒤 성층권까지 상승하여, 태양 자외선에 의해 분해되면서 염소·브롬 원자를 방출하고 이들이 오존 분자를 연쇄적으로 파괴하는 것으로 알려져 있다. 특히 남극 상공에서는 겨울철 극성층운(PSC)의 형성과 결합하여 오존 파괴가 가속화되는 것으로 보고된다.
영향
오존홀로 인해 자외선 투과율이 높아지면 식물의 엽록소가 감소하고 광합성 작용이 억제되며, 가축의 암 발생률이 높아지고, 식물성 플랑크톤의 광합성 작용이 억제되어 수중생물의 먹이사슬이 파괴될 우려가 있다. 인체의 경우 피부암과 백내장 발생 위험이 증가할 수 있는 것으로 알려져 있다.
역사와 국제적 대응
1966년 영국의 남극탐사대가 남극 대기권의 오존층에서 구멍을 발견한 것으로 알려져 있으며, 이후 위성 관측을 통해 오존홀이 확대되고 있음이 확인되었다. 1974년 셔우드 롤런드(Sherwood Rowland)와 마리오 몰리나(Mario Molina)는 프레온 가스가 오존층을 파괴한다는 가설을 제기하였고, 이후 연구를 통해 사실로 규명되었다. 이들의 공로로 1995년 파울 크루첸(Paul Crutzen)과 함께 노벨 화학상을 수상하였다.
국제사회는 1985년 오존층 보호를 위한 빈 협약을 체결한 데 이어, 1987년 오존층 파괴 물질의 생산과 사용을 규제하는 몬트리올 의정서(Montreal Protocol)를 채택하였다. 이에 따라 선진국은 1996년부터, 개발도상국은 단계적 감축을 거쳐 2010년부터 오존층 파괴 물질의 생산·수입이 대부분 금지되었다. 대한민국도 몬트리올 의정서 가입국으로서 2010년부터 기존 생산분과 일부 예외를 제외하고 오존층 파괴 물질의 생산·수출입이 금지되었다.
이러한 국제적 노력의 결과, 오존량 감소는 2010년경 중단되었고 이후 회복 추세가 확인되었다. 오존층 평가에 참여한 과학자들은 오존층이 2045년에서 2060년 사이에 1980년 수준으로 회복될 것으로 전망한 바 있다.
북극의 오존홀
2011년에는 북극 상공에서도 처음으로 오존홀이 발견되었다. 미국과 일본 연구진이 참여한 공동연구팀은 2011년 봄 북극 성층권에서 오존층의 약 40%가 소실되어 스칸디나비아반도, 러시아 시베리아 북부, 그린란드 등에 걸쳐 폭 약 1,000km, 길이 약 3,000km 규모의 오존 구멍이 형성된 사실을 확인하였다. 북극은 남극에 비해 온난기류 유입이 쉬워 오존층 파괴가 덜 심각할 것으로 예상되었으나, 겨울 한랭화가 이례적으로 장기화되면서 오존 파괴가 심화된 것으로 보고되었다.
