- 태양에너지 반사로 18개월간 기온 0.5도 ↓
- 英, 풍선-호스 시스템 통해 화산재 인공 대기살포 실험
- 항공기 보다 경제성 기대

한때는 지구 온난화로 식량 재배 지역이 확장돼 식량난이 해결되리란 희망에 부푼 적이 있다. 그 때문에 과거 과학자들은 온실가스 배출을 유도해 기온을 상승시켜 농작물 수확량을 증대하려는 아이디어를 구상하기도 했다. 이 같은 과거의 구상은 지금은 터무니없는 것으로 평가된다. 오히려 반대의 상황을 우려해야 하는 실정이다.

온실가스 감축을 위한 다양한 노력이 전 세계적으로 펼쳐지고 있지만 그 효과는 크지 않다. 이 때문에 과학자들은 극단적인 경우를 가정해 지구 규모에서 온실가스를 흡수하거나 기온을 낮추는 지구공학적인 방법을 연구한다. 최근 영국 연구진은 인공화산으로 지구 기온을 낮추는 실험에 들어갔다.

■화산 황산염 인공 살포 추진

1991년 필리핀 피나투보 화산의 분화 모습. 당시 2000만t의 황산염 입자가 대기 중으로 분출돼 18개월간 지구 평균 기온이 0.5도 낮아졌다.

지난달 영국 연구진은 대기 중에 물을 살포하는 실험을 시작했다. 실험은 대형 수소 풍선을 이용해 1㎞ 상공에 물을 끌어올리는 파이프 시스템을 처음으로 테스트했다. 이번의 실험은 화산 분출의 효과를 재현해 인위적으로 기온을 낮추는 '지구환경의 계획적인 대규모 조절'이 목표다.

'기후공학을 위한 성층권 입자 주입(SPICE)'으로 불리는 프로젝트의 하나로 이뤄진 이번 실험은 1991년 필리핀 피나투보 화산의 분화에서 힌트를 얻은 것이다. 당시 피나투보 화산은 2000만t의 황산염 입자를 대기 중으로 분출해 지구 평균 기온을 18개월간 0.5도 낮췄다. 이번 실험이 성공한다면 풍선-호스를 결합한 시스템을 이용해 20㎞ 고도에서 황산염을 성층권에 살포할 계획이다. 인위적으로 살포한 황산염은 태양 에너지를 우주로 반사해 지구 온난화 효과를 억제할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 실험은 풍선-호스 시스템이 입자를 대기 중에 살포하는 데 얼마나 효율적인지를 테스트하는 데 초점을 맞췄다. 이전에도 과학자들은 대포와 항공기, 로켓, 굴뚝 등을 이용해 입자들을 대기 중에 살포하는 방법을 연구했다. 2009년에는 러시아 과학자들이 항공기를 이용한 소규모 시스템을 시험했다. 연구진은 이번에 개발한 시스템이 가장 경제성이 높은 것으로 보고 있다.

하지만 인공화산 실험이 성공하려면 넘어야 할 과제가 많다. 어떤 물질이 태양 에너지를 가장 잘 반사하는지, 냉각 효과를 얻으려면 얼마나 많은 물질을 뿌려야 하는지를 알아내야 한다. 또 대기 중에 황산염과 같은 산성 물질을 살포했을 때 산성비나 오존층 파괴, 기후패턴 붕괴 등 예상 못 한 결과를 가져올 수 있다는 점도 우려된다. 연구책임자인 매튜 왓슨은 "이번 실험은 실험실이 아니라 현장에서 이뤄진 첫 지구공학 사례가 될 것"이라며 "이제 시작일 뿐이며 지구공학을 제대로 적용하려면 아직 수십 년은 더 걸릴 것으로 본다"고 밝혔다.

■대규모 분화 땐 일조량 감소

역사적으로 화산의 대규모 분화는 전 지구적인 기온 하강을 불러왔다. 프랑스 국립과학연구소 연구팀은 2007년 남극 빙하 속 화산 분진을 분석해 수천 년 동안 화산 폭발이 기후에 미친 영향을 추적한 결과를 '사이언스'에 발표했다. 그 결과 서기 79년의 이탈리아 베수비오 화산, 1883년의 인도네시아 크라카토아 화산 폭발 등의 영향을 분석해 분화로 형성된 구름 때문에 폭발 후 수개월간 일조량이 감소하고 상당한 기온 하강이 뒤따랐다는 것을 밝혀냈다. 이 같은 거대 화산이 분화하면 화산재는 지상 12~55㎞인 성층권까지 올라간다. 1991년 피나투보 화산 폭발 때는 화산재가 30㎞ 높이까지 올라갔다.

이번 실험을 두고 대규모 화산 분화와 같이 많은 양의 입자를 인공적으로 대기 중에 공급할 수 있을지에 대한 의문도 제기되고 있다. 가령 1980년 미국 세인트헬레나 화산 폭발 때는 수백만t의 화산재가 22㎞ 높이까지 치솟았다. 이에 대해 미국 국립기후자료센터의 캐스퍼 암만은 "기온 냉각 효과를 유지하려면 매달 수만t의 황산염을 지속적으로 투입해야 할 것"이라고 지적했다.