탄소 중립은 가능할까? (4)

기획·칼럼

탄소 중립은 가능할까? (4)
[과학기술 넘나들기] (224) 태양 지구공학적 방법

2021.09.03 09:00 최성우 과학평론가

갈수록 심각해지는 지구 온난화 현상을 저지하기 위한 탄소 중립을 실현하는 방법으로는 대부분 화석연료의 사용을 줄인다든가, 또는 대기 중의 이산화탄소를 대거 포집하여 격리 저장하거나 다양하게 활용하는 방안 등이 거론된다. 그러나 앞으로 탄소 중립을 실현한다 해도 이미 배출된 막대한 양의 이산화탄소 때문에 지구 온도가 크게 상승하는 것을 막기는 쉽지 않다는 비관적인 견해도 있다.

따라서 지구 온도를 낮추거나 최소한 지속적인 상승을 막기 위해서는, 태양으로부터 지구로 오는 열을 차단하는 등 보다 적극적인 방법을 동원해야 한다는 주장도 있다. 이른바 태양 지구공학(Solar Geoengineering)이라 불리는 방안이다. 즉 지구 온도는 태양으로부터 받는 에너지와 지구가 적외선의 형태 등으로 방출하는 복사열에 의해 결정이 되는데, 인위적인 방법으로 지구의 에너지 균형을 조절하여 지구 온난화 및 기후 문제의 해결에 기여하고자 하는 것이 태양 지구공학의 목적이다.

태양 지구공학적인 개념이 처음 나온 것은 1960년대 중반으로서 상당히 오래되었는데, 당시 미국 대통령 과학자문위원회가 낸 보고서에는 지구에 배출되어 증가하는 온실가스의 영향을 상쇄하기 위해 햇빛의 반사 비율을 높일 필요가 있다는 내용이 포함되어 있었다.

태양지구공학적 방법을 그린 모식도 ⓒ Hughhunt

태양 지구공학의 구체적인 방안으로는 매우 다양한 아이디어들이 거론되는데, 그중에는 아직은 실현 가능성이 희박한 SF소설에 가깝게 보이는 것들도 있고, 비교적 설득력이 있어 보이는 것들도 있다. 즉 인공위성에 거울을 달거나 거대한 거울을 우주로 발사해서 일식과 비슷하게 햇빛을 가림으로써 태양열을 차단한다는 계획도 있고, 바닷물을 대기 중으로 끌어올려 분사하는 방법 등으로 인공구름을 대거 생성해서 햇볕을 감소시킬 수 있다는 개념도 있다.

그러나 현재 태양 지구공학에서 가장 자주 거론되고 실현 가능성도 높다고 여겨지는 방안은 대기권 상층이나 성층권에 미세한 입자나 에어로졸을 뿌려서 햇볕의 영향을 줄이자는 것이다. 이 방법은 1995년도 노벨화학상 수상자인 네덜란드의 화학자 파울 크뤼천(Paul Jozef Crutzen)도 일찍이 제안한 것으로서, 그는 2006년에 기후 관련 국제학술지에 글을 기고하여 대기 상층부에 황 입자를 분사하여 햇빛의 반사율을 높임으로써 지구 온도를 낮출 수 있다고 주장하였다. 그 후에도 여러 나라의 과학자들이 비슷한 제안을 하거나 소규모로 실험을 시도해보기도 하였다.

대기 상층부에 미세입자를 뿌려서 지구 온도를 낮출 수 있다는 주장이 상당히 설득력이 있는 이유는, 그동안 지구의 화산폭발 활동을 통하여 자연적으로 어느 정도 실증이 되었기 때문이다. 비교적 근래의 대규모 화산폭발 사례로서, 지난 1991년 필리핀의 피나투보 화산이 폭발하여 대기 중으로 방출된 막대한 이산화황 입자들이 햇빛을 상당량 줄여서, 그 후 2년 동안 지구의 온도가 약 0.5도가량 낮아진 것으로 추정된다.

지구의 온도에도 영향을 준 피나투보 화산의 1991년 폭발 장면 ⓒ 위키미디어

대기권 에어로졸 분사라는 태양 지구공학적 방법 중에서 최근까지 추진된 가장 대표적이며 유명한 계획으로서 이른바 스코펙스(SCoPEx; Stratospheric Controlled Perturbation Experiment) 프로젝트가 있다. 미국 하버드대의 기후과학자 데이비드 키스(David Keith) 교수와 프랭크 코이치(Frank Keutsch) 교수 등을 중심으로 2014년부터 시작된 이 프로젝트는, 커다란 풍선에 프로펠러 등이 장착된 실험 장비를 매달아 성층권으로 올려보내서 에어로졸을 뿌린 후에 그 영향을 측정해보겠다는 것이다. 분사할 에어로졸의 종류로는 그동안 거론되어온 이산화황 대신에 탄산칼슘 입자를 선택하였는데, 이산화황은 위험성과 부작용의 우려가 크기 때문이다.

스코펙스 추진팀은 원래 올해인 2021년 6월에 스웨덴의 북쪽의 도시인 키루나(Kiruna)에 위치한 이스레인지(Esrage) 우주센터에서 성층권을 항해 실험장치를 올려보내서, 약 2kg의 탄산칼슘 입자를 방출한 후 센서로 햇빛의 반사량 등을 측정하려 계획하였다. 그러나 스웨덴 해당 지역의 원주민 단체와 의회 등이 부작용과 재앙의 가능성을 경고하는 등 국제사회의 우려가 커지자, 연구 자문위원회는 사회적 논의와 합의를 마칠 때까지 실험을 미룰 것을 제안하였고, 결국 스코펙스 추진팀도 이를 받아들여 실험은 지난 4월에 중단되기에 이르렀다.

이번에 계획했던 스코펙스 실험에서 방출하는 에어로졸이 비행기 한 대가 내뿜는 양보다 작을 정도로 소규모이기는 하지만 실험을 주도한 미국이 아닌 스웨덴 등 다른 나라에 영향을 끼칠 수 있다는 점이 지적되었다. 또한,향후 실험의 규모가 커진다면 몬순 기후의 교란이나 지구 전체에 예상치 못한 돌발 상황을 초래하여 폭우나 무더위, 가뭄 등을 일으킬 수도 있다고 우려하고 있다. 이런 식의 실험이 지구의 기후와 시스템에 미칠 영향 등에 대한 연구와 데이터는 아직 미미한 설정이다.

봉준호 감독의 영화 설국열차(Snowpiercer; 2013)는 바로 지구 온난화를 막기 위해 성층권에 인위적으로 에어로졸을 투입한 결과 도리어 빙하기와 같은 추위가 닥친다는 설정에서 시작한다. 마치 대규모 태양 지구공학 실험이 몰고 올 수도 있는 재앙과 위험을 경고하는 듯하다.

예상 밖의 기후 교란이나 부작용 이외에도, 태양 지구공학적 발상이 비판을 받는 이유는 또 있다. 만약 이런 방법이 성공적일 경우 아무리 의도가 좋아도 결국은 화석연료의 사용량을 늘리려는 구실이 되거나, 지구를 맘껏 오염시켜도 좋다는 그릇된 관념을 심어줄 우려도 있기 때문이다. 스코펙스 추진팀의 핵심 담당자인 프랭크 코이치 교수조차도 이런 방법을 자칫 ‘통증을 완화해 주지만 중독을 일으키는 마약’과 같을 수도 있다고 비유하면서, 온실가스의 배출량을 줄이는 것이 더 중요하다고 언급한 바 있다.

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