위험스럽지만 지구온난화에 대처할 방안이 있기는 하다. 인공적으로 태양을 어둡게 만드는 것이다. 태양을 다루는 이 지구공학은 오랫동안 금기로 여겨졌다. 하지만 이제 이에 대비해야 한다는 압력이 커지고 있다.

지빌레 안데를 Sibylle Anderl <차이트> 기자
 

▲ 태양 지구공학을 이용해 지구온난화를 막는 방법을 놓고 격렬한 논쟁이 이뤄지는 가운데 프랭크 코이치 하버드대학 화학 교수는 찬성 쪽의 선두에 서 있다. 유튜브 갈무리

5년 전만 해도 그에게 “프랭크, 이 연구는 잘못됐어!”라고 말하는 동료가 많았다. 그러나 프랭크 코이치 하버드대학 화학 교수는 기후변화가 심해짐에 따라 그런 생각이 바뀌고 있음을 실감한다. 이전에는 잘못이라고 말하던 사람들이 이제는 “안타깝지만 그것 외에는 다른 방법이 없겠어”라고 말한다.
여기서 이야기하는 것은 얼핏 아주 기이하게 들릴 만한 프로젝트, ‘태양을 어둡게 만들어서 지구를 식힌다’는 아이디어다. 예를 들자면, 태양빛을 반사하는 미세한 입자들을 인위적으로 대기에 뿌리는 방식으로 말이다. 기후온난화를 저지하려는 이러한 일련의 시도를 ‘태양 지구공학’(Solar geoengineering)이라고 부른다. 이 아이디어는 약 60년 전부터 꾸준히 제기돼왔으며, 그동안 여러 방법과 대체 가능한 버전들이 다양하게 논의됐다.
그러나 어떤 방법을 택하든, 모든 아이디어에 극히 높은 위험성이 있었고, 그런 만큼 논란의 여지도 많았다. 전세계적인 기후 조작이 훗날 지구에 과연 어떤 영향을 미치게 될지를 전혀 예측할 수 없기 때문이었다. 그래서 지난 수십 년 동안 과학자와 정치인 사이에는 태양 지구공학을 진지한 옵션으로 고려하지 말자는 묵시적 합의가 있었다. 대규모 연구 프로젝트에 대한 자금 지원도, 실험실 밖에서의 실험도 없었다. 그런데 이윽고 이 금기가 깨질 것 같다. 최근 들어 최초의 야외 실험이 시도됐고, 태양 지구공학을 사업 아이템으로 키우려는 기발한 스타트업도 생겨나고 있으니 말이다.
 

▲ 지구온난화가 갈수록 심해지면서 ‘인공적으로 태양을 어둡게 만드는’ 위험한 처방이 새롭게 떠오르고 있다. REUTERS

자연에서 유용성 입증
이 기술을 둘러싸고 지지자와 반대자 간의 싸움이 전세계적으로 벌어지고 있다. 프랭크 코이치는 이 전쟁의 한가운데에 있다. 지난 몇 년 동안 이 화학자는 방출된 입자로 구성된 비행기구름이 성층권 상공에서 공기와 어떻게 섞이는지 조사하는 야외 실험을 기획했다. 그리고 2024년 3월, 하버드대학은 이 실험의 중지를 공표했다.
많은 의문점이 아직 풀리지 않은 이 지구공학에 상당수 사람이 우려를 표하는 건 충분히 이해할 수 있다고 코이치는 말한다. 하지만 계속 연구해야 할 중요한 분야라고 그는 강조한다. 그래야만 미래 어느 시점에선가 이 기술이 통제 불가능한 상태로 사용되는 것을 막을 수 있다는 것이다. 이를테면 기후변화 피해를 입은 도서 국가들이 지구공학을 그들의 유일한 생존 기회라고 주장할 경우, 그것을 저지하려면 서구 국가들은 우선 이 사안을 도덕적으로 논의할 수 있어야 한다.
실제로 현재 이 연구에 막대한 자금이 투자되고 있다. 미국의 ‘국립 과학·기술·의학 아카데미’(National Academies of Science, Engineering and Medicine)가 연구 결과를 토대로 2021년 제출한 건의를 참고로 삼아, 미국 정부는 이후 5년 안에 최대 2억달러(약 2750억원)를 투자하기로 결정했다. 이에 따라 시몬스재단(Simons Foundation)은 2023년 총 5천만달러 규모의 지원 프로그램을 출범시켰다. 여기에 자금 동원 능력이 뛰어난 투자자들의 협력도 점차 늘고 있다. 기업 자체의 이윤 추구가 목적인 석유산업 분야의 투자자들도 상당수 참여했다.
이 기술의 유용성은 자연에서 이미 여실히 입증됐다. 1991년 필리핀의 피나투보화산이 폭발했을 당시, 2천만t에 이르는 이산화황이 성층권으로 방출됐다. 그 결과, 이듬해 지구 전체의 온도가 평균 0.5도 하락했다. 이와 유사한 효과를 인공적으로 유도해낼 수 있다. 예를 들어 선박을 이용해 바다 위에 떠 있는 구름을 표백시킬 수 있고(구름에 소금 입자를 뿌려 하얗게 만들어 햇빛의 반사율을 높이는 방법), 드론을 사용하면 대기권의 구름을 희석시키는 것도 가능하다. 항공기로 성층권에서 에어로졸의 생성을 촉진할 수 있으며, 로켓으로 거대한 거울을 행성의 궤도로 운반하는 방법도 있다. 지구가 태양으로부터 흡수하는 열의 양을 감소시키는 데 한몫할 수 있는 방법들이다.
지구공학에서 연구하는 이런 방법들이 과연 어떤 위험과 부작용을 초래할지는 거의 예측이 불가능하다. 아마도 지역적 강수 패턴이 확실히 변할 것이고, 몬순과 대형 바람이 경로를 바꿀 것이다. 그 결과, 가뭄과 홍수, 농작물 수확의 감소가 일어날 수 있다. 이에 더해 하늘은 더 이상 푸른빛을 띠지 못하고 희끄무레하게 변할 것이며, 반면 석양의 하늘은 훨씬 화려한 색깔을 띨 것이다. 또한 이런 방법이 일단 정착되면 인류가 이산화탄소 배출을 줄이려는 노력을 덜 기울일 위험도 있다.
이 모든 것이 지구공학 연구를 반대할 충분한 근거가 된다. 반대자들은 이 논거로 지금까지 성공을 거뒀다. 이미 여러 해 전부터 지구공학 반대 투쟁을 벌여온 여성이 그 주인공이다. 현재 미국 환경보호단체인 국제환경법센터(CIEL, Center for International Environmental Law)에서 일하는 지리학자 릴리 푸어(44)는 “우리는 역사를 만들었다”고 자랑스럽게 말했다. “해양 구름을 인공적으로 밝게 만드는 최초의 야외 실험을 우리가 중단시켰다.”
 

▲ 미국의 환경보호단체인 국제환경법센터에서 일하는 지리학자 릴리 푸어는 워싱턴대학 연구진의 태양 지구공학 실험을 중지시키는 데 성공했다. 국제환경법센터 누리집

구름 표백해 반사율 높이기
이 역사적인 사건의 현장은 2024년 6월 초 열린 미국 캘리포니아주의 작은 마을 앨러미더의 시의회 청문회였다. 활동가들은 이 청문회에 개입할 수 있었다. 워싱턴대학의 ‘해양 구름 표백 프로그램’을 실험하는 사안과 관련해, 청문회를 거친 후 시의회가 결정을 내리게 돼 있었다. 연구자들은 샌프란시스코만에 입항한 선박에서 공중으로 소금물을 분사할 계획이었다. 이 소금물의 영향으로 해양 구름 안에 작은 물방울이 많이 생성되도록 하기 위함이었다. 그 결과 구름이 더 하얀빛을 발하면 햇빛이 그만큼 더 많이 우주로 반사될 것이기 때문이다. 선박에서는 새로 개발된 분사기가 이 목적에 부합하도록 에어로졸을 생성해낼 수 있는지 검토할 예정이었다.
분사기로 생성된 에어로졸이 건강에 해로울 수 있다는 우려가 제기됐기 때문에 시청은 일단 이 실험을 중단시켰다. 전문가의 보고서가 재빨리 발부돼 이 조치를 뒷받침했다. 푸어는 시의회에 “지구공학에 기반한 이런 야외 실험은 마지막 위험선을 넘는 행위”임을 알리는 게 자신들의 주요 관심사였다고 말한다. “이 기술에는 막대한 위험이 수반된다. 우리가 그 위험을 통제할 수 있을까. 나는 상상이 되지 않는다.”
시의회는 청문회에서 개진된 이 의견에 동의했고, 실험 속개라는 사안에 단호히 반대를 표했다. 이에 세라 도허티와 롭 우드를 비롯해 그동안 이 실험을 준비한 워싱턴대학 연구자들의 실망은 컸다. 시의회 결정 2주 전, 우드는 연구팀과 함께 논문을 하나 발표했다. 이후 학계에서 활발한 토론의 대상이 된 이 논문에서 그는, 인류가 태양에 관한 지구공학을 이미 여러 해에 걸쳐 방대한 규모로 적용해왔음을 밝혔다. 또한 이는 의도한 것은 아니었지만 결과는 매우 효과적이었다고 평가했다. 선박에서 배출하는 배기가스 속에는 황화합물이 내포돼 있는데, 이것이 구름을 ‘표백’시키고 또 새로운 구름을 형성시키기도 한다는 것이다.
이 효과는 학자들 사이에서 확고하게 인정받고 있다. 선박의 배출 가스에 관한 환경 규제가 강화된 이래, 황 배출량이 크게 감소했다. 이로 인해 대서양 표면적 1㎡당 떨어지는 태양 에너지가 0.2와트(W) 증가했음이 위성으로 관찰한 데이터에서 확인된다. 증가한 에너지가 지구온난화에 얼마큼 영향을 줬는지는 여러 상반된 의견이 있다.
우드와 그의 공저자들은 이 영향이 매우 클 것으로 예상한다. 그들이 내린 결론은 이러하다. 선박 오염 규제로 인해 사라진 만큼의 냉각 효과를, 이제 인공적으로 해양의 구름을 표백해 메울 수 있다. 황 배출로 환경을 오염시키지 않으면서도 말이다. 도허티는 바로 이 주장을 앨러미더 청문회에서 제기했지만 실험 허가를 얻어낼 수는 없었다.
하버드대학의 코이치가 고안한 프로젝트, 이른바 성층권통제섭동실험(스코펙스·SCoPEx, Stratospheric Controlled Perturbation Experiment)은 태양 지구공학의 또 다른 형태로, 앞서 언급한 캘리포니아의 실험과 차별화되는 시도다. 실험 설계에 따르면 스웨덴의 키루나에서 측정 장비가 장착된 풍선을 고도 20㎞의 성층권으로 띄워 올린다. (분필 주성분인) 탄산칼슘을 공기 중으로 방출한 풍선은 이후 구름 사이를 통과·비행하면서, 변화를 세밀히 측정하도록 돼 있다. 연구자들은 이 방법으로 스코펙스가 만약의 경우 초래할 수 있는 부작용을 소규모 실험에서 예측해보려 했다.
황 입자가 오존층을 손상하고 성층권을 가열한다는 건 주지의 사실이다. 하지만 탄산칼슘으로 인해 어떤 변화가 일어나는지, 그 과정에 대해서는 아직 알려진 바가 없다. “우리 연구진은 앨러미더팀과는 완전히 다른 방법으로 실험을 진행하려 했다. 하지만 그쪽이나 우리나 그 시도가 모두 거부 반응을 불러일으켰다는 점에서는 다를 바가 없다”라며 코이치는 실망의 빛을 감추지 못했다.
“앨러미더 쪽은 초기에 공론화에 힘을 들이지 않았다. 반면에 우리는 모든 것을 절대적으로 투명하고 공개적으로 하려 했다. 행여 우리가 감추는 것이 있다는 비난을 듣지 않기 위해서였다.” 실제 하버드대학은 2019년 주요 이해관계자 집단을 모두 아우른 외부 자문위원회를 설립해 실험은 물론이고 발생 가능한 위험들도 함께 감시하도록 했다.
 

▲ 스웨덴 키루나에 있는 국영기업 스웨덴우주코퍼레이션(SSC)의 이스레인지우주센터에서는 기후변화를 관찰하기 위해 정기적으로 성층권에 풍선을 띄운다. 하버드 대학 태양 지구공학팀도 이곳에서 풍선을 띄울 계획이었다. 스웨덴우주코퍼레이션 누리집

▲ 대형 풍선에 프로펠러와 센서가 탑재된 장비를 매달아 성층권에 올려 보낸 뒤 미세입자를 뿌려 빛 반사율의 변화를 살펴보려는 미국 하버드대학 연구진의 지구공학 실험 장비. 하지만 연구진은 결국 이 계획을 접어야 했다. 하버드대학 제공

지구공학은 아편과 같다
2021년 초 과학자들과 자문위원회가 한자리에 모여 이 프로젝트를 논의하는 동안, 스웨덴에서는 토착민인 사미족이 이 실험에 반대하는 운동을 벌였다. 사미족협의회는 지구공학이 자연을 존중하는 자신들의 자연관과 배치되는 기술이라고 선언했다. 그러한 시도는 인간을 행성 전체를 통제하려는 지배자로 만든다고 이들은 주장했다.
코이치는 연구팀이 실험을 시행할 장소의 현지인과 훨씬 일찍부터 대화를 나눠야 했다고 생각한다. 그럼에도 하버드대학의 화학 교수인 그는 세상일이 다 해결 가능하다고 순진하게 믿는 사람은 아니다. “나는 지구공학을 아편에 비유하고 싶다. 그것은 증상을 다룰 뿐, 원인을 제거하지는 못한다. 그리고 중독성이 있다.”
이 말의 뜻을 풀어보자면 이렇다. 태양 지구공학은 대기에 고농도로 포함된 이산화탄소 양에는 아무런 변화를 주지 못한다. 인공적 처치를 중단하는 즉시 온도는 다시 상승한다. 에어로졸은 성층권에서 약 1년 동안 남아 있지만, 표백된 해양 구름은 3~4일만 지나면 사라지기 때문이다. 그리고 갑작스러운 온도 상승은 엄청난 피해를 초래할 수 있다. 이 현상을 ‘종료 충격’(Termination Shock)이라고 부른다. 프랭크 코이치는 현재 밝혀지고 이해가 가능한 수준에서 자신의 프로젝트가 안고 있는 최대 문제점이 바로 이것이라고 본다. 그리고 이런 위험에도 연구를 계속해야 한다고 그는 주장한다. 최소한 그 위험을 구체적으로 알아내기 위해서라도 말이다.
이제 시간이 얼마 남지 않았다. 지구공학은 이미 사업의 대상으로 변모하기 시작했다. 예를 들어, 스타트업 기업인 스타더스트(Stardust)는 정부의 지구공학 적용 허가에 대비해 만반의 준비를 하고 있다. 이스라엘에 자회사를 둔 이 회사는 성층권으로의 에어로졸 주입(Stratospheric Aeroso-Injection, SAI)에 즉각 참여하기 위해 2023년 미국에 설립됐다. 지금까지 1500만달러를 기금으로 모았으며, 최근에는 반기문 유엔 사무총장의 기후 외교관이던 야노시 파스토르를 고문으로 영입했다.
스타더스트의 목표를 묻는 질문에, 공동 창업자 야나이 예드밥은 “SAI를 안전하고, 실용적이며, 통제 가능하게 만드는 것”이라는 답을 보내왔다. 새로운 ‘생체 안전’ 입자를 이미 개발했다는 것이다. 현재 1차 야외 실험을 준비 중이라고 한다. “우리는 SAI 규제를 관장하는 미국 정부 및 국제기구와의 긴밀한 관계 구축을 위해 노력하고 있다.”
캘리포니아에 있는 회사 메이크선셋(Make Sunsets)은 이와는 반대로, 정부 및 국제기구와 협의라곤 없이 곧장 영업을 시작했다. 2023년 초부터 이 회사는 ‘냉각 크레딧’(Cooling Credits)을 판매한다. 이산화탄소의 공기 배출을 상쇄하는 이산화황 성층권 방출 서비스를 제공한다는 것이다. 회사 누리집에는 “이 상품을 우리 행성을 위한 자외선 차단제라고 한번 상상해보세요”라는 광고가 올라와 있다.
 

▲ 미국 워싱턴대학 연구자들은 샌프란시스코만의 호넷 항공모함 박물관을 활용해 새로 개발한 에어로졸 분사기의 성능을 실험하려 했으나 앨러미더 시의회가 승인을 거부하면서 계획을 취소했다. 국제환경법센터 누리집

상업적 이익에 묶이지 않아야
이 회사의 자체 보고에 따르면, 메이크선셋은 이미 69개의 풍선을 상공으로 띄웠다고 한다. 학계에서는 어이없다는 반응이다. 과학적 실험은 중단된 반면, 상업적으로는 아무런 규제를 받지 않고 지구공학이 시행되고 있기 때문이다. 코이치 교수는 “돈 많은 억만장자 한 명이 이것을 시행할 수 있다고는 믿지 않는다”고 말했다. “그러려면 우선 성층권으로 비행할 수 있는 항공기가 여러 대 필요한데, 강대국들이 이를 간단히 저지할 수도 있다. 그러나 향후 언젠가 어느 한 나라 또는 여러 국가가 그룹을 만들어 실행한다면, 그건 또 다른 문제다.”
그는 지구공학이 상업적 이익에 묶이지 않는 것이 특히 중요하다고 생각한다. 세계 최고의 학자들이 이 연구에 참여하고, 그들이 연구에서 발견한 새로운 사실과 특허를 대중에게 무료로 제공할 수 있어야 가능한 일이다. 어떻게 그것이 실현될 수 있을까. 전세계적인 규제를 통해서? 연구가 부족했을 경우, 그것이 훗날 큰 피해로 나타날까? 푸어 같은 태양 지구공학 반대자들은 이러한 질문에 분명한 답을 갖고 있다. “지구공학을 추구하는 행위자는 정말로 아주 소수에 불과하다는 것을 아는 게 중요하다. ‘아직은 아니라고 말하자’는 게 바로 일반적 합의다.”
생물다양성협약에 준하는, 대규모 지구공학적 조치를 막는 사실상의 모라토리엄이 있기는 하다. 2010년 세계 293개국이 이에 서명했고, 2016년 확정됐다. 독일은 포함돼 있고, 미국은 포함돼 있지 않다. 그런데 기후변화에 대처할 해결책이 지구공학 외에는 아무것도 없다고 보는 이들이 점점 더 많아진다면? “나로서는 그래도 변할 것은 없다”고 푸어는 대답했다. “우리가 절망한다고 해서 그 아이디어 자체가 더 좋은 것으로 변하는 건 아니다.”

ⓒ Die Zeit 2024년 제28호
Muss man es tun?
번역 장현숙 위원