공대상상(49호)

1. 도입

21세기 인류가 마주한 기후 변화라는 거대한 문제에 대해 여러 기후 대응 노력이 이루어지고 있지만 온실가스 배출량은 계속하여 증가하는 추세입니다. 온실가스 배출은 코로나 19로 인한 경제 활동 위축으로 잠시 감소하였으나, 이 마저도 전체 배출량 대비 큰 감소 폭을 보이지 못하였습니다. 기후 변화에 대응할 기술의 부족과 현실적인 어려움들 앞에 우리는 인류를 구하기 위해 '지구공학기술'이라는 카드까지 꺼내야 할지도 모르겠습니다. 오늘은 지구공학기술이 무엇인 지, 그 위험성과 관련 연구 그리고 최근 이야기를 함께 살펴보려고 합니다.

2. 기후변화, 현실적인 어려움들

21세기 인류는 기후 변화라는 거대한 문제와 마주하고 있습니다. 인류는 IPCC¹⁾ 6차 보고서를 통해 기후 변화의 원인이 인간의 영향임이 명백하다는 것을 알 수 있었습니다. 이제는 인간의 책임을 인식하는 것을 넘어, 탄소배출 감축 노력이 적극적으로 이루어져야 할 때이며 재생에너지, 스마트 그리드²⁾, 전기차, 수소환원제철³⁾ 기술 등 온실가스 배출을 줄이기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있습니다.

그러나 현재의 기후 대응에는 어려움이 많습니다. 먼저 한 가지 분야만의 변화로는 기후변화라는 큰 문제에 대응하기 어렵습니다. 온실가스 배출의 27%에 해당하는 전력 생산을 모두 재생에너지로 바꾸더라도, 온실가스 배출의 19%가 식량의 사육과 재배로 인해 발생합니다. 각국의 상황에 따라 줄이기 어려운 탄소 배출도 있습니다. 세계 온실가스 배출의 8%를 차지하는 시멘트는 인구가 급증하는 개발도상국에서 거주 공간을 마련할 수 있는 경제적인 방안입니다. 개발도상국에서는 마땅한 폐기 시설이 없어 쓰레기를 소각하거나, 노후화된 장비 사용으로 인해 온실 가스를 배출하기도 합니다. 이렇게 여러 이유로 탄소 배출량 자체를 0으로 만드는 것은 어렵기에 순 탄소 배출량 0(Net Zero) 즉, 온실가스를 배출하는 만큼 흡수할 수 있도록 CCUS 기술이 연구⁴⁾되고 있습니다. 그러나 탄소포집 기술 또한 많은 에너지 소비와 비용으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있습니다.

동시에 문제는 당장 우리 앞에 있습니다. 늘어나는 가뭄, 홍수, 폭염으로 인해 많은 사람들이 피해를 보았고 식량 생산이 어려워지고 생태계도 파괴되고 있습니다. 한 번 파괴된 생태계는 복구하는데 많은 비용이 들게 됩니다. 세계 최대 산호초 지대인 호주의 그레이트 베리어 리프의 백화현상⁵⁾도 그러한 사례입니다.

백화현상으로 인한 산호초지대 파괴를 막기 위해 호주 서던크로스대학에서 '해양구름표백(Marine Cloud Brightening)' 기술을 연구 중에 있는데요. 구름이 햇빛을 반사하는 것을 이용해 폭염이 왔을 때, 해양 구름의 햇빛 반사를 증가시켜 바다의 온도가 급격히 올라가는 것을 막는 원리입니다.

이처럼 인위적으로 기후시스템을 조절하는 기술을 '지구공학기술'이라고 부르는데요. 실행하게 된다면 지구 전체의 온도, 강우 패턴 등에 영향을 미칠 수 있습니다. 만일 성공적으로 적용된다면 기후 변화에 대응할 시간을 벌어줄 수 있지만, 실패하게 된다면 그 부작용은 복원이 불가능한 수준에 이를 수 있는 극단적인 카드입니다. 현재는 당장 직면한 피해는 증가하고 있지만, 기후 변화에 대한 대응이 지연되고 있습니다. 이에 기후 대응의 시간을 벌어주는 역할을 할 수 있는 동시에 많은 위험성을 가진 지구공학기술에 대해서 살펴보려고 합니다.

3. 지구공학기술이란?

앞서 잠시 설명한 '지구공학기술'의 종류와 이 기술에 대한 여러 입장을 간단히 살펴봅시다. 인위적으로 기후시스템을 조절한다는 것은 어떤 의미일까요? 영화 설국열차에서 인류는 기후변화를 막기 위해 대기 중에 CW-7 이라는 물질을 살포하고, 그 부작용으로 지구에 빙하기가 오게 됩니다. 앞서 언급한 복원 불가능한 위험성이 바로 이것입니다. 지구공학기술에는 사회적 위험성도 존재합니다. 지구공학은 화석연료 관련 기업 및 기관에게 기후 대응을 지연하는 핑계가 될 수 있습니다. 그 결과로 지구공학 기술을 사용하면서 탄소 감축이 되지 않는다면, 오히려 지구공학 기술의 사용을 멈췄을 때 더 급격한 기후 변화가 일어나 피해가 커질 것이라는 위험도 있습니다. 물론 호주 연구팀의 사례처럼 국지적인 적용을 목표로 하는 기술은 충분히 연구되어야 한다는 입장이나, 미래에 전지구적 지구공학 기술을 사용할 지 결정하기 위해 연구가 필요하다는 입장 등 다양한 관점이 존재합니다.

지구공학기술에는 크게 태양 복사를 관리하거나 탄소를 흡수하는 방식으로 나뉠 수 있습니다. 태양 복사를 조절하는 방식으로는 우주에 대형 거울을 설치하여 태양빛을 반사하는 방식, 성층권에 에어로졸⁶⁾을 살포하는 방식, 구름을 더 밝게 만드는 방식 등이 존재합니다. 탄소를 흡수하는 방식에는 해양에 철분을 살포하여 해조류 성장을 촉진해 이산화탄소를 흡수하는 방식, 식물의 유전자를 조작해 탄소 흡수를 높이는 방식 등 다양한 방식이 논의되고 있습니다. 오늘은 태양 복사 관리 기술 중 실현될 가능성이 상대적으로 높은 성층권 에어로졸 살포와 해양 구름 표백 기술에 대하여 알아보려고 합니다.

5. 지구공학기술, 어디까지 왔을까?

지구공학기술과 관련된 연구와 논의는 계속되고 있습니다. 2023년 2월 유엔환경계획(UNEP)에서 공개한 'One Atmosphere' 보고서에서는 당장 태양지구공학 기술을 사용하는 것은 좋은 선택이 아님을 강조하였습니다. 그러나 오늘날 불충분한 기후변화 대응으로 인한 '비상' 선택지로 생각할 수 있다며 견해가 바뀔 수 있음을 전했습니다.^ix)

과학자 진영에서의 활동도 이루어지고 있습니다. UNEP 보고서 발표와 동일한 날 MIT, 하버드, NASA 등 출신의 110명 이상의 과학자가 공개서한을 발표하였습니다.^x) 이들은 지구공학이 기후 변화의 해결책이 될 수 없음을 강조하면서도, 파리기후협약의 1.5℃가 지켜질 확률이 낮다는 점을 언급하였습니다. 특히 앞선 선박 배기가스 규제와 같은 대기 오염 규제로 인해 공기중 에어로졸이 감소하면서 그동안 감추어졌던 온난화 효과가 드러나 기후 변화가 가속화될 것이라는 점을 언급하였습니다.⁸⁾ 또한 지구공학의 잠재적 위험에 대해 알기 위해 제한적으로 지구공학 연구를 허용해 줄 것을 요청하였습니다. ^xi)

2023년 7월 미국 백악관 과학기술정책실(OSTP)에서도 태양지구공학을 중심으로 하는 잠재적 연구 프로그램 보고서를 발표하였고,^xii) 백악관 OSTP의 보고서 발표 2일 전 EU 집행위원회에서는 태양지구공학의 위험성과 가능성을 논의할 수 있는 국제회담을 제안하였습니다.

국제적 합의가 아직 이루어지지 않은 상황 속, 각지에서는 지구공학 연구가 진행되고 있습니다. 2022년 영국 연구원 앤드류 록리는 400g의 이산화황을 성층권으로 방출하는 풍선을 발사하였고, 메이크 선셋(Make Sunsets)이라는 스타트업은 멕시코에서 이산화황이 담긴 풍선을 발사하려다 제지를 당했습니다. 한편, 미국 해양 대기청(NOAA)는 미래 태양지구공학 연구를 위해 성층권 대기 데이터 수집을 시작하였습니다.

더불어 빌 게이츠, 조지 소로스의 투자와 각국 정부의 지원 등 태양지구공학에 대한 투자도 증가하고 있습니다. 2008~2018년 동안 미국에서 태양지구공학에 약 260억원이 사용되었습니다. 그러나 3년간 미국 해양 대기청에서만 태양지구공학 연구에 286억원을 사용하면서 태양지구공학에 대한 투자가 늘어나고 있는 상황입니다.

6. 지구공학기술의 경고

지구공학기술이 가진 수많은 위험 요소를 보며 우리는 지구공학기술을 사용하게 될 날을 두려워하게 될지도 모릅니다. 그러나 한편으로는 이미 우리는 '매년 500억톤의 이산화탄소를 대기에 공급하는 지구공학 실험'을 매년 실행하고 있는 것 아닐까요? 지구공학은 오히려 우리에게 경고를 하는 것 같습니다. 지금 할 수 있는 기후 대응에 최선을 다하라는 경고를 말이죠. 인류를 구할 수 있는 마지막 카드이면서 동시에 사용되는 상황이 오면 안 되는 기술, 지구공학이 사용되는 그 날이 오지 않기를 바라면서 오늘의 이야기는 여기서 마무리하도록 하겠습니다!