지구 공학으로 기후변화를 막을 수 있을까?

기후변화의 위협 속에서도 경제성장을 위해 배출되는 온실가스가 줄어들지 않고 있습니다. 기후변화로 인한 피해를 줄이기 위해, 기후 공학 또는 지구공학이라 부르는 기후 조절 기술이 주목받고 있습니다. 이 공학은 경제성장과 기후변화의 큰 희생 없이도 조절 기술을 통해 지구를 지켜낼 수 있다고 알려져 굉장히 매력적입니다. 또한 기후 조절은 인간이 자연을 지배할 수 있다는 걸 증명하는 일이기도 합니다. 

 

1. 기후변화를 막는 두 가지의 기후 공학

지구 공학은 인위적으로 기후의 조절 및 통제를 목적으로 하는 공학을 의미하며 우리에게 쉽게 알려진 종류는 인공강우, 태풍 소멸, 탄소 포집 등이 있습니다. 이 지구 공학으로 기후변화를 막는 방법은 태양 복사에너지 조절, 이산화탄소 제거로 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 

 

먼저 태양 복사에너지 조절은 태양 빛을 차단하거나 반사하는 방법입니다. 즉, 지구가 받는 태양에너지를 줄여 온난화 속도를 늦추는 방법이며, 이산화탄소 제거는 지구 기온을 높이는 근본 원인인 이산화탄소를 없애는 것입니다. 이와 관련하여 대표적으로 언급되는 방법은 성층권 에어로졸 주입과 이산화탄소 포집, 저장이 가능한 방법으로 고려되고 있습니다. 

2. 성층권에 먼지를 주입하는 피나투보 옵션

성층권에 에어로졸을 주입해 태양 반사 층을 만들겠다는 아이디어는 화산 폭발에서 얻었습니다.
지난 1991년 필리핀 피나투보 화산이 폭발하면서 화산재와 먼지가 성층권에 유입되었고, 이 화산재와 먼지는 지구 전체에 확산하여 작은 거울처럼 빛을 반사해 태양열이 지표면에 닿는 것을 차단했습니다. 덕분에 1~3년 동안 지구 평균 기온이 0.2~0.5도나 낮아진 것으로 분석됐습니다.

이를 계기로 과학자들은 대규모 화산 폭발 시 분출되는 황산염 에어로졸과 같은 효과를 내는 먼지를 성층권에 주입하는 방법을 고려하게 되었고, 이 방법은 피나투보 화산의 이름을 따 피나투보 옵션이라고도 불립니다.
이미 피나투보 옵션은 아이디어 차원을 넘어 시뮬레이션을 통해 어디에 얼마나 주입하면 가장 좋은 효과를 거둘 수 있을지에 관한 연구까지 진행되고 있습니다.

시뮬레이션 결과에 따르면 성층권에 에어로졸을 투입했을 때 기온이 떨어지지만, 냉각의 공간적 패턴은 온실가스로 인한 가열의 패턴과 다르게 나타나게 됩니다. 성층권에 주입한 에어로졸은 지표면에 에너지가 우주로 빠져나가지 못하도록 막아 다시 복사에너지를 방출하기 어려워지기 때문입니다. 이렇게 서로 다른 물리적 작용 방식으로 인해 그 결과도 지역에 따라 다르게 나타납니다. 결국 성층권에 주입한 먼지들은 날씨 순환을 변화시켜 부작용을 일으키게 될 것이며, 실제로 피나투보 화산이 분출한 이듬해에는 남아시아와 남아프리카의 강우량이 10~20퍼센트 줄어드는 현상이 나타났습니다.
만약 성층권에 에어로졸을 주입하는 방안을 시작하면, 중단하는 것이 거의 불가능합니다. 만에 하나 중단했다가는 일종의 가림막으로 억제해놓은 기온 상승효과가 한꺼번에 터져 나올 수 있기 때문입니다. 이렇게 되면 전 세계 인구가 갑작스러운 변화에 혼란을 겪게 될 것입니다. 

3. 이산화탄소의 포집, 저장 기술

피나투보 옵션과는 또 다른 지구공학으로 이미 배출된 온실가스를 포집해 땅속이나 심해저에 저장하는 이산화탄소 포집, 저장 기술이 있습니다. 대기 중에서 이산화탄소를 포집하는 기술은 기후변화의 원인을 제거하므로 성층권 에어로졸보다 논쟁의 여지가 훨씬 줄어듭니다. 하지만 공기 분자 100만 개 중에 섞여 있는 405개의 이산화탄소를 골라내는 것은 열역학 법칙에서 이루어져야만 하는데 이 작업은 많은 에너지가 소요되게 됩니다. 그러므로 이산화탄소 포집·저장 기술의 가장 어려운 점은 운영비용과 장치 비용이 굉장히 많이 소비된다는 점입니다.

그래서 비용을 상업적으로 실현할 수 있는 수준으로 낮춰 이산화탄소를 저장할 수 있는 신뢰할 만한 방법을 찾아야 실행해야 합니다. 

세계 이산화탄소 배출량 가운데 약 절반이 발생하는 화력발전과 석유화학 산업에서 포집, 저장 기술의 가장 어려운 점은 장치 비용과 운영비용 때문입니다. 하지만 아직 이산화탄소 포집, 저장 기술은 실제로 석탄 발전소에서도 사용되지도 않고, 몇 가지 프로젝트와 연구에서만 이루어지고 있습니다. 큰 비용이 들어갈 뿐만 아니라 아직 실용성이 증명되지 않아 투자 위험을 민간 부분에서는 쉽게 승낙할 수 없는 수준이기 때문입니다.


이외에도 대부분의 지구공학은 각자 나타나는 영향에만 초점을 맞춘 단편적인 접근 방식입니다. 쉽게 말해서 모든 매개체가 연결되어있는 자연을 단편적인 기계로 가정한 대처 방법입니다. 자연을 기계처럼 문제가 된 부분만 수리하면 다시 모든 게 정상적인 작동을 하는 장비라고 생각하는 것입니다. 그러나 지구는 모든 것들이 서로 연결된 거대한 연결 시스템이며, 아주 작은 차이가 결국 막대한 영향이 나타날 수 있는 체계입니다. 또한 자연은 한 번 임계치를 넘으면 다시 본래 있던 대로 회복할 수 없는 비가역 체계입니다. 즉, 모든 게 연결된 지구 시스템을 정확히 이해하지 못하고 있는 상황에서 지구공학을 고집해 문제를 해결하려 한다면 인간의 기후 조작이 미래에는 지금보다 더 큰 재앙을 몰고 올 수도 있습니다.