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1991년 6월 필리핀 피나투보 화산이 분화하던 순간 /사진=필리핀 화산 및 지진학 연구소·워싱턴대프레스



#1. 1971년 북아메 주택담보대출 최저금리 리카 오대호 중 가장 큰 호수인 슈피리어호에서 특이한 실험이 수행됐다. 연구진은 호숫물을 1600리터(L)의 대형 봉지에 담은 뒤 여기에 인, 실리카, 질소 등의 영양소를 넣었다. 인위적으로 영양소를 첨가할 때 식물 플랑크톤이 얼마나 잘 자라는지 확인하기 위해서다. 플랑크톤은 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수한다. 지구상의 플랑크톤 개체수를 늘리면 대기 중 적금 추천 이산화탄소가 자연스럽게 흡수될 거란 접근법이다.

#2. 1991년 필리핀 피나투보 화산이 폭발했다. 엄청난 화산재와 이산화황이 하늘로 치솟아 성층권을 덮었다. 그런데 의외의 효과가 나타났다. 지구로 들어오는 태양빛이 차단되면서 지구 평균 기온이 1년 여에 걸쳐 약 0.6℃ 낮아졌다. 이 사건은 성층권에 에어로졸 입자를 적립식펀드란 분사해 태양빛을 반사하자는 아이디어에 힘을 실었다. 2018년 미국 하버드대 연구팀은 애리조나주 사막 상공에 에어로졸이 든 고고도 풍선을 띄워 성층권에서 분사하는 실험에 나섰다.
지구의 온도 상승을 공학적 방법으로 제어하려 한 '기후공학' 실험들이다. 실험은 모두 거센 반대에 부딪혔고 더 이상 진전되지 못했다. 기후공학은 기술을 이용해 동탄2신도시 분양권 기후를 인위적으로 변화시키기 위한 학문의 분야다. 산업화 이전 대비 지구 평균기온 상승 폭을 1.5°C 이하로 억제하겠다는 파리기후협약 목표 달성이 거의 불가능해지면서 기후공학을 동원해서라도 기후변화 대응에 나서야 한다는 목소리가 커진다.
한국에도 기후공학을 연구해 온 학자들이 있다. 지난달 26일 서울 성북구 KIST(한국과학기술연구 솔로몬 원) 본원에서 만난 박창의 기후탄소순환연구단 선임연구원은 "기후 공학 이론은 1960년대부터 꾸준히 제시됐지만 실증 사례는 전 세계적으로 많지 않다"며 "인간이 인위적으로 자연계에 개입함으로써 더 큰 부작용을 불러일으킬 수 있다는 사회적 우려와 거부감이 컸기 때문"이라고 기후공학을 소개했다.
박 연구원은 1970년대 미국에서 진행된 플랑크톤 실험에 대해 "수많은 후속 질문에 답하려면 연구를 이어가야 하는데 당시에는 기술적으로든 사회적 분위기로든 쉽지 않았다"고 했다. 당시 연구진은 영양분을 첨가하자 플랑크톤이 늘어나는 것을 확인했다. 하지만 애초에 플랑크톤이 생존하기 힘든 환경이었기에 인간이 계속 영양분을 공급하지 않으면 플랑크톤은 다시 죽었다. 플랑크톤이 죽을 때 이산화탄소가 방출된다는 문제도 제기됐다. 또 죽은 플랑크톤에서 배출된 이산화탄소가 해저 토양으로 가라앉는지, 대기 중으로 방출되는지 규명할 수 없었다.
그동안 지구 온도는 계속해서 상승했다. 특히 2015~2020년 사이 전 세계 곳곳에서 기록적인 폭염이 발생했고 지구 최고 기온은 매년 경신됐다. 예측보다 훨씬 이른 시기에 강도 높은 폭염이 발생하면서 기후과학계의 충격이 커졌다. 박 연구원은 "예측 모델이 잘못됐거나, 미처 발견하지 못한 메커니즘이 있거나, 기후 변화가 생각보다 더 심각하게 진행되고 있다는 뜻인데 이 때문에 기후 과학계를 중심으로 '탄소 감축 노력'만으론 부족하다는 목소리가 높아졌다"며 "적극적인 제어 행동에 나설 때가 됐다고 본 것"이라고 설명했다. 이에 따라 세계기상기구와 유엔환경계획이 공동 설립한 IPCC(기후변화에 관한 정부 간 협의체)는 2029년 대기 중 이산화탄소 제거 기술(CDR)과 성층권에 에어로졸을 분사하는 태양복사관리(SRM) 등의 기후 공학 기술을 제7차 평가보고서(AP7)의 핵심 의제로 다룰 계획이다.



박창의 KIST 기후탄소순환연구단 선임연구원이 26일 KIST 본원 연구실에서 머니투데이와 만나 연구 결과를 설명하고 있다. /사진=KIST






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'땅속 탄소 포집'부터 '우주 거울'까지…한국 '딱' 맞는 기후 공학 기술은?

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다양한 기후공학 기술을 나타낸 모식도. 숲 조성(1), 바이오에너지 탄소 포집(2), 토양 탄소 저장 기술(4), 우주 거울 기술(8), 성층권 에어로졸 분사(9), 구름 표백(11) 기술 등이다./사진=네이처



기후 공학 기술은 자연계의 어떤 요소를 활용하느냐에 따라 다양하다. 대규모 숲을 조성해 이산화탄소를 흡수하는 조림(造林·숲을 조성하는 것)도 기후 공학에 속한다. 우리나라를 포함해 미국, 중국 등 많은 나라에서 기술을 개발 중인 '이산화탄소 포집·활용·저장 기술'(CCUS)은 주로 공장에서 발생하는 이산화탄소를 포집해 이를 땅이나 해양에 묻는 방법이다. 토양(흙)이 자연적으로 대기 중 이산화탄소를 흡수하는 데 착안해 토양이 더 많은 탄소를 포집할 수 있도록 성능을 개선하는 '토양 탄소 저장' 기술도 있다.

그런가 하면 유엔환경계획은 우주에 거대 거울을 설치해 태양빛을 반사시킴으로써 지구 표면 온도를 낮추는 '우주 거울' 방법을 제시했다. 유사한 방법으로 바다 위 낮게 떠 있는 구름에 매우 작은 바닷물 입자를 뿌려 구름을 더 하얗게 만드는 이른바 '구름 표백' 기술이 있다. 바닷물의 염분이 구름에 분사되면 구름의 입자가 더 조밀해지면서 더 하얗게 변하고, 태양빛을 반사하기에 용이하다는 것이다.
박 연구원은 "전 세계적으로 기후 공학에 대한 관심이 커지는 만큼, 우리나라도 국토 환경에 맞고 실현 가능한 방법을 찾아야 한다"고 했다. 특히 한국은 2030년까지 이산화탄소 배출량을 2018년 대비 40%로 감축하고 1120만t(톤)에 이르는 이산화탄소를 포집하겠다는 목표를 세운 상황이다.
박 연구원은 "우리나라에는 이미 산림이 많은데다 국토가 작은 탓에 신규로 만들어낼 수 있는 산림도 적다. 하지만 삼면이 바다로 둘러싸인 만큼 해양을 활용한 탄소 포집이 유리하다"고 했다. 한계는 있다. 바다가 흡수하는 탄소량이 국가온실가스 통계에 포함되지 않기 때문이다. 박 연구원은 "해양 흡수 탄소량을 실질적인 탄소 흡수량으로 인정하자는 국제적 합의가 아직 이뤄지지 않았기 때문"이라며 "(탄소중립 목표를 고려하면) 해양 인접국에 불리한 조건"이라고 했다.
그러면서 "(가장 빠르게는) 국내 토양을 개선해 탄소 포집량을 늘리는 방법을 생각해 볼 수 있다. 토양이 한 해 흡수하는 이산화탄소의 양이 기가톤(Gt·10억톤) 단위인데 이 포집량을 1%만 늘려도 엄청난 양의 탄소를 흡수하게 되는 것"이라고 했다. 박 연구원은 "다만 현재 우리나라 토양의 상태를 가늠할 데이터부터 부족한 상황"이라며 "지금부터라도 국내 토양과 해양 환경에 대한 분석 데이터를 충실히 쌓아 기후공학 시대를 대비해야 한다"고 했다.



박창의 KIST 기후탄소순환연구단 선임연구원이 26일 KIST 본원 연구실에서 머니투데이와 만나 연구 결과를 설명하고 있다.


박건희 기자 wissen@mt.co.kr