지구 온도, 성층권에 다이아몬드 입자 뿌려 낮춘다

지구공학이 온난화 해결사로

기후변화에 따른 산불 연기로 목숨을 잃은 인원이 50년 사이에 19배 증가한 것으로 조사됐다. 일본 국립환경연구소와 영국 기상청 등 국제 공동 연구진이 지난 22일 국제 학술지 ‘네이처 기후변화’에 발표한 논문에 따르면, 1960년대에는 연평균 669명이었던 사망자가 2010년대 들어 1만2566명으로 급증했다. 앞서 지난해 미국 바이오 기업 긴코 바이오웍스(Ginko Bioworks)는 기후변화로 바이러스 발생이 급증해 2050년에는 사망자가 12배나 많아질 것으로 전망했다.

이처럼 기후변화가 공중 보건에 점점 더 큰 위협으로 떠오르자, 이른바 ‘태양 관리 지구 공학(solar geoengineering)’이 해결사로 주목받고 있다.

그래픽=양진경

◇“지구 파라솔은 다이아몬드로”

지구공학은 온난화 등 여파를 줄이기 위해 지구 기후에 의도적으로 개입하는 공학기술과 방법론 등을 통칭한다. 이 가운데 태양 관리 지구공학은 지구가 받는 태양 복사량을 인위적으로 줄여 지구 기온 상승을 억제하려는 기술 등을 뜻한다. 예컨대 성층권(고도 약 10~50km)에 에어로졸(고체 또는 액체 상태의 미세 입자 혼합체)을 뿌려 태양광 일부를 반사하거나, 화학물질 등을 주입해 구름을 얇게 하는 방식을 활용해 해수면 반사 태양광 양을 늘리는 식이다. 고도 400㎞에 우주 거울을 띄워 태양광을 반사하는 방안도 거론된다.

이 가운데 성층권 산포 방식이 활발하게 연구되고 있다. 고도 16~25㎞에서 미세 입자를 뿌리면 태양광을 막는 데 효과적이라는 분석이다. 미세 입자 후보로는 이산화황, 탄산칼슘, 다이아몬드 입자 등이 꼽히고, 항공기 또는 기구(氣球)로 뿌리는 방법이 유력하게 검토되고 있다.

국제 학술지 사이언스는 지난 17일 “스위스 취리히 연방공대 연구진이 매년 성층권에 500만t 다이아몬드 미세 입자를 뿌리면 지구 온도를 1.6도 낮출 수 있다는 연구 결과를 미국 지구물리학회에 발표했다”고 전했다.

에어로졸로 뿌리는 물질로 이산화황, 산화알루미늄, 다이아몬드 등 7종의 태양광 감소 효과를 시뮬레이션으로 분석한 결과다.

7종 중에서 다이아몬드 입자가 태양광 반사 효과가 뛰어나 지구온난화를 막는 데 최적인 것으로 조사됐다. 연구진은 매년 500만t 다이아몬드 입자를 15년간 뿌렸을 때 영향을 수퍼컴퓨터로 분석했다. 이를 통해 지구 온도가 1.6도 낮아지는 효과가 일어날 것으로 예상했다. 앞서 1991년 필리핀 피나투보 화산 폭발로 몇 년간 지구 온도가 0.5도 낮아졌는데, 이보다 큰 냉각 효과를 거둘 수 있다는 것이다. 문제는 천문학적 비용이다. 사이언스는 “전문가 분석에 따르면 인공 다이아몬드 입자를 성층권에 십수 년간 뿌릴 경우 약 175조달러가 필요하다”고 했다. 175조달러(약 24경원)는 세계 전체 GDP(국내총생산)의 2배에 육박하는 액수다.

이산화황은 인공 다이아몬드에 비하면 비용이 수천 배 덜 들지만 산성비 원인이 되고 오존층을 파괴하는 점이 한계로 지적됐다.

그래픽=양진경

◇가뭄 등 부작용 우려도

지구공학으로 기온을 낮추려는 시도에 반대하는 목소리도 만만치 않다. 인위적으로 개입하는 태양광 관리가 예상하지 못한 부작용을 가져올 것이라는 우려다. 앞서 대형 풍선에 탄산칼슘 입자를 넣고 성층권에서 터뜨리는 태양광 반사 실험을 추진해온 하버드대 연구진은 2021년 갑자기 계획을 취소했다. 이 실험으로 태양광이 줄어들 경우 지구에 뜻밖의 영향을 줄 것이라는 반발을 고려한 결정이었다.

피나투보 화산 폭발 당시에도 강우량이 급감해 가뭄이 일어나는 역효과가 나타났다. 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)도 태양 관리 지구공학에 대해 신중한 입장이다. IPCC는 이 방법이 지구 온난화를 제한하기 위한 수단으로서 효과적인 면도 있지만, 기후에 끼치는 장기적 영향이나 부작용에 대한 연구가 부족한 상황이라고 지적한다. 특히 오존층 파괴와 강수량 감소 등 위험이 있다고 경고한다.

이와 같은 부작용 우려에도 지구공학을 포기해선 안 된다는 지적은 여전하다. 과학계 일각에서는 오는 11월 미국 대선에서 도널드 트럼프 공화당 후보가 당선되면 지구공학의 필요성이 더 커질 것으로 전망한다. 트럼프가 집권 후 전기차 의무화 정책을 철회하면 지구온난화 대응책으로 지구공학이 재조명될 것이라는 분석이다.