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지구공학을 실행한다면 미래 모습은 어떻게 펼쳐질까. 지금까지 논문으로 발표된 지구공학 아이디어들을 땅과 바다, 하늘 및 우주로 나눠 정리해 봤다. 영국 학술원이 2009년 발간한 보고서 ‘과학, 정책 그리고 불확실성’에 근거해 효과, 비용, 시간, 안전 점수를 매겼다. 가장 실현 가능성 높은 아이디어는 무엇인지 살펴보자.



“2년쯤 전부터 기후 관련 국제학회에서 지구공학에 대한 얘기가 심심치 않게 나오고 있습니다. 과학자들은 찬성과 반대로 나뉘어 열띤 토론도 벌이고…. 최근 가장 떠오른 이슈임엔 틀림없어요.”



지구공학에 대한 관심이 뜨겁다. 염성수 연세대 대기과학과 교수는 2년 전 미국 기상학회가 주관한 국제 학회의 기억을 떠올리며 높아진 지구공학의 위상에 대해 설명했다. 실제로 최근 열린 학회에서 발간된 초록집을 훑어보니 지구공학(geoengineering)을 제목으로 한 연구들이 종종 눈에 띈다. 그동안 기상이나 수치모델, 기후, 대기복사, 대기화학에 관한 연구를 주로 발표했던 학회들이다. 이대로라면 조만간 지구공학 분과가 만들어져도 이상할 것 같지 않았다.



지구과학도 아닌, ‘지구공학’은 일반인은 물론 관련 연구자들에게도 낯설다. 지구를 공학적으로 개조할 수 있는 대상으로 보는 것일까. 반은 맞고 반은 틀리다. 지구공학이 등장한 이유는 급속도로 더워지고 있는 지구를 단순히 온실가스 배출을 줄이는 노력만으로는 따라잡을 수 없다는 판단 때문이다. 지구공학의 목적은 우리의 과학기술로 지구의 온난화 속도를 줄이고 더 나아가 기온을 다시 내려가 게 만드는 데 있다. 따라서 단순히 인간이 편하게 살 수 있게 환경을 바꾼다거나 지구가 아닌 행성을 인간이 살 수 있게 만드는 테라포밍과는 차이가 있다. 경제활동을 위해 자연을 개발하는 것도 지구공학에는 포함되지 않는다.



지구공학 분야 최고 권위자인 데이비드 케이스 미국 카네기멜론대 교수는 지구공학을 “의도적이고 큰 규모로 환경을 조작하는 것”이라고 정의 내린다. 여기서 포인트는 ‘의도’와 ‘큰 규모’다. 예를 들어 정원을 가꾸는 일은 의도적으로 자연을 변형하는 작업이지만 기후를 바꿀 만큼 큰 규모가 아니기 때문에 지구공학이라 칭하지 않는다. 댐 건설도 지구공학에 포함하지 않는다. 댐의 규모가 커지면 국지적으로 기후 패턴이 변할 수 있지만 댐을 건설한 의도가 기후를 조절하려는 게 아니기 때문이다.



지구공학은 크게 이산화탄소를 제거하는 방법과 지구로 들어오는 태양열을 막아 지구의 온도를 낮추려는 방법으로 나눈다. 이산화탄소 제거법에는 조림사업, 에어캡쳐, 규산염 또는 탄산염의 풍화작용, 해양에 철 뿌리기, 해양펌프 등이 있다. 태양열 반사법에는 인공구름과 성층권 황산 입자 살포, 태양열 반사 장치 등이 있다. 이산화탄소 제거법은 지구의 기온을 높이는 근본원인을 제거한다는 데 의의가 있으나 효과가 느리고 일부는 생태학적인 변화를 가져온다는 위험이 있다. 반면 태양열 반사법은 효과는 빠르나 일단 실행하게 되면 중간에 멈출 수가 없고 오존층이 파괴되거나 강수량이 주는 등 부작용이 예상된다. 지구공학자들은 각각의 장단점을 파악하며 가장 최선의 방법을 찾고 있다.


 


허리케인을 길들이려는 빌 게이츠

낯선 이름이지만 ‘지구의 온도를 낮추기 위해 우주에 차양막을 설치하거나, 구름을 만드는 연구’라고 설명하면 ‘아~’하고 알아채는 사람들이 제법 있다. 일부에서 지구공학을 뜨거워지는 지구를 구할 ‘괴짜 아이디어’라고 소개한 덕분이다. 물론 환경을 염려하는 사람들은 지구공학을 삐딱한 시선으로 바라본다. 세상에나 거대한 지구를 우리 맘대로 뜯어 고친다는 게 말이 되는 소린가. 하지만 과학기술이 인간의 당면한 문제를 해결할 수 있다고 믿어 온 ‘낙관주의자’ 들에게 지구공학은 하나의 가능성이다. 현실 가능성을 떠나 지구온난화를 해결할 수 있다는 희망을 주기 때문이다.



그런데 지구공학이 단지 괴짜 아이디어일 뿐일까. 그렇다면 세계적인 컴퓨터 제왕 빌 게이츠가 지구공학 연구에 자비 450만 달러, 우리 돈 50억 원을 지원했다는 사실은 어떻게 해석해야 할까. 빌 게이츠 마이크로소프트 전 회장은 2008년 1월 3일 허리케인을 통제하고 예방하는 기술과 관련해 미국 특허청에 낸 신청서에 발명가 중 한 명으로 이름을 올렸다. 게이츠는 경영 일선에서 물러난 뒤 매년 미 남동부를 강타하는 허리케인을 길들이는 일에 도전해 왔다. 그는 마이크로소프트의 최고기술책임자가 세운 발명개발업체에 투자했으며 이 회사는 해수면 온도를 낮춰 허리케인의 에너지 공급원을 차단하는 기술을 연구해 왔다. 게다가 게이츠 전 회장은 수년 째 세계 곳곳에서 열리는 지구공학 컨퍼런스들을 후원하고 있다. 사람들은 컴퓨터의 제왕이 일선에서 물러난 뒤 새롭게 눈을 반짝이는 분야라는 점에서 지구공학을 새롭게 보기 시작했다.


 


이런 변화는 학계에서도 일고 있다. 이제껏 지구공학에 대해 무덤덤한 반응을 보인 기후 변화에 관한 정부간 패널(IPCC)도 지구공학을 신중하게 검토하겠다는 입장을 내비치고 있다. 라젠드라 파차우리 IPCC 의장은 지난 해 10월 방한했을 때 “2014년 발표될 5차 평가보고서에서 지구공학과 재생에너지, 해수면의 변화, 극한 기후 등을 중점적으로 다루기로 했다”고 밝혔다. IPCC의 보고서는 국제 협약이나 국가 정책에도 영향을 미칠 만큼 신뢰도가 높은 자료다. 그런 IPCC에서 집중 분석하겠다고 한다면 지구공학의 위상이 얼마나 높아졌는지 알 수 있다.


 


영국 학술원에서는 이미 2009년에 지금까지 나온 지구공학 기술의 효과, 비용, 시간, 안전성을 분석하고 서로 비교하는 보고서를 내놨다. 보고서의 책임을 맡은 존 쉐퍼드 교수는 “SF와 과학을 분리하고, 진지한 고려가 필요할 때 충분한 정보를 제공하기 위해 보고서를 만들었다”고 밝혔다. 모두 지구공학의 가능성과 효과를 염두하고 진행한 일들이다.


 


무시할 수 없는 부작용

하지만 현재까지는 지구공학에 대한 우려의 목소리가 더 큰 편이다. 반대하는 가장 큰 이유는 지구공학이 일으킬 수 있는 각종 부작용 때문이다. 예를 들어 인위적으로 햇빛 양을 줄이면 지구의 물 순환 체계가 교란돼 강우량이 줄고 식물의 생장이 느려진다. 또 해양에 철을 뿌려 식물 플랑크톤의 생장을 돕는 ‘해양 비옥화’ 방법은 부영양화를 일으킬 수 있으며 독성을 만들어내기도 한다.



이런 이유로 독일과 인도, 이탈리아, 스페인, 칠레, 프랑스와 영국의 과학자 50명이 참여한 로하펙스 실험은 환경단체들의 비난을 받았다. 유엔의 생물다양성 조약에 참가한 191개 단체가 2009년 모든 해양 비옥화 실험을 금지하기로 합의했는데, 로하펙스가 이런 국제 규제를 무시하고 실험을 강행했기 때문이다. 로하펙스로서는 대규모 비료 실험이 정당화될 수 있는지 여부를 파악하기 위해서라도 실험은 해야 한다고 주장했다. 하지만 환경단체들은 투명하고 효과적인 통제와 규제가 시행되지 않는 한 실험은 금지돼야 한다는 입장을 고수하고 있다.



태양열을 차단하는 방법은 지구를 덥게 만드는 근본원인은 제쳐둔 채 온도를 내리는 방법에만 치중한다며 더 큰 비난을 받는다. 문제는 해양의 산성화다. 대기 중의 이산화탄소가 바닷속에 많이 녹아들어 갈수록 바닷물의 산성도(pH)는 낮아진다. 현재의 탄소방출 추세가 계속된다면 대기 중의 이산화탄소 농도는 21세기 중반에 500ppm을 넘어서, 21세기 말에 730~1020ppm에 이를 것이다. 그러면 바닷물의 산성도(pH)는 현재보다 0.3~0.4 하락한다. 이는 지난 65만 년 동안의 지구 역사를 통틀어 그 어느 시기보다 빠른 변화 속도다.



과학자들은 지금처럼 바다가 산성화된다면 영화 ‘니모를 찾아서’에 나오는 크라운피시(clownfish)는 더 이상 볼 수 없을지 모른다고 주장한다. 바닷물이 산성화되면 크라운피시가 포식자나 적당한 은신처를 알려주는 화학물질을 감지할 수 없게 되기 때문이다. 즉 해양의 산성화는 일부 해양생물의 발육, 대사, 행태에 영향을 미친다. 이런 결과는 지난해 미국 ‘과학원회보(PNAS)’ 7월 6일 호에 실렸다.



그 외에 바닷물의 pH가 하락하면 탄산이온이 감소해 조개나 갑각류 같은 석회화종이 껍질과 골격을 형성하는 데 부정적인 영향을 미친다고 한다. 이런 이유 때문에 앨런 로복은 2008년 ‘미국 핵과학자 회보’에 쓴 ‘지구공학이 위험한 20가지 이유’라는 글에서 지구공학을 “병보다 위험한 치료법”이라고 지칭했다.



온실 기체에 의한 기후온난화에 회의적인 과학자들도 지구공학을 ‘쓸데없는 짓’으로 여긴다. 지난 1월 4일 서울 이화여대에서 열린 국제 컨퍼런스에서 만난 리처드 린첸 MIT 교수도 그런 사람들 중 하나다. 그는 지구공학에 대해 “우리가 온실기체 때문에 위험에 처했다는 ‘증거’가 없는데 왜 쓸데없이 국민의 세금을 낭비해가면서 대비책을 세워야 하냐”고 반문한다. 그는 이산화탄소의 농도가 늘고 해수면의 높이가 올라가는 것은 현상일 뿐 그것이 온실기체에 의한 뚜렷한 증거는 아니라고 설명한다(빙하기 이후 해수면은 매년 수 밀리미터씩 높아져왔다). 또 지구온난화가 매우 과장됐으며 이를 옹호하는 사람들조차 고비의 순간이라는 ‘티핑 포인트(tipping point)’를 짚어내지 못한다고 말했다.



린첸 교수는 “지구공학은 매우 ‘정치적인 이슈’일 뿐”이라고 잘라 말했다. 그는 “서양 정부들은 기후 문제에 관해서라면 히스테릭하다고 보일 정도로 과민 반응하는 면이 있다”며 “무언가를 만들고 대비책을 세우면 국민들의 세금을 효과적으로 뜯어낼 수 있기 때문에 고려하는 게 아니겠냐”고 강도 높게 비판했다.



정치적인 악용 우려…과학적인 대처 필요

반면 지구공학을 지지하는 학자들은 이산화탄소 배출이 야기한 지구온난화는 이미 막을 수 없는 지경이기 때문에 전쟁을 치르듯 지구를 구하는 데 나서야 한다고 주장한다. 영국 맨체스터대 기계공학과의 브라이언 라운더 교수는 “이산화탄소 감축 또는 지구공학 없이는 우리가 알고 있는 문명이 손자 세대에서 끝나게 될 것”이라고 지적했다. 지극히 현실적으로 지구공학을 바라봐야 한다는 얘기다.



그렇다면 지구공학은 어떻게 사용해야할까. 우선 지구의 모든 대표들이 모여 충분한 합의를 이뤄야 한다. 미국의 대표적인 외교 정책 연구소로 알려진 외교협회(CFR)는 지구공학이 합의 없이 일방적으로 진행될 수 있는 상황을 우려한다. CFR은 2008년 5월 5일 미국 워싱턴에서 열린 워크숍을 정리한 노트에 “지구공학은 온실기체 배출을 줄이는 방법에 비해 효과가 빠르고 비용이 적게 든다는 장점이 있지만 일방적으로 어느 한 기구가 수행하고 이로 인해 지구 전체의 기후 시스템이 위험에 빠지게 된다면 다른 나라들에 상당히 많은 비용을 부과하게 될 것“이라고 말했다. 지구공학이 주목 받은 이유는 현재의 방법으로는 도저히 기후를 전처럼 되돌릴 수 없는 상황이 됐을 때, 만일의 사태에 대비할 수 있는 방안이기 때문이다. 따라서 그 정점의 선정부터 수행, 유지, 결말에 이르기까지 모든 과정은 공동의 이름으로 진행돼야 한다.


 


만일 지구공학을 사용한다면 각각의 방법마다 효과와 비용은 물론 안전과 부작용에 대해 이해해야 한다. 모든 지구공학은 저마다 한계와 문제점을 갖고 있다. 영국 학술원 보고서는 가장 유망한 지구공학으로 이산화탄소 제거군에서 에어 캡쳐와 풍화 작용을, 태양열 반사군에서 성층권 황산 입자 살포를 꼽았다. 에어캡쳐와 풍화 작용은 다른 자연 시스템에 방해를 주지 않고 땅의 이용 변화가 크지 않다는 점에서, 성층권 황산 입자는 냉각 효과가 빠르게 나타난다는 점에서 높은 점수를 받았다. 하지만 성층권 황산 입자는 잠재적으로 부작용 위험이 크기 때문에 실행하기 전에 상세한 세부사항을 연구할 것을 주문했다.



과학자들에게는 현실을 직시하는 무서운 눈초리가 어느 때보다 필요하다. 린첸 교수는 “과학자들이 연구비를 받아내기 위해 농업, 상업, 광업 등을 무리하게 기후와 연결 지어 연구하는 경향이 있다”며 “기후 자체에 집중해 기후를 결정짓는 각 요소들의 민감성과 연관성을 진중히 찾아야 한다”고 말했다. 염성수 교수는 “과학자들이 아무리 신중하게 접근한다고 해도 정치인들이 지구공학을 악용하려고 하면 과학자들이 과학적인 근거로 반박해야한다”며 “이를 위해서 과학자들이 지구공학을 연구할 필요는 있다”고 말했다. 우리는 지구공학을 통해 선택할 대안이 많아졌다. 물론 선택의 여지가 없는 것보다는 낫다. 하지만 마냥 안심할 수 없는 것은 우리의 과학기술이 지구공학을 실행하고 난 뒤 나타날 부작용을 완벽히 예측할 수 없고 대비할 수 없기 때문이다. 충분한 토의와 조심스러운 접근이 필요하다.