과학자들은 태양이 어두워지면 전 세계적인 혼란이 발생할 수 있다고 말합니다.

햇빛을 산란시켜 지구를 냉각하려는 시도는 간단해 보일 수 있지만, 과학자들은 이것이 전 세계적인 혼란을 초래할 수 있다고 경고합니다. 성층권 에어로졸 분사는 기상 체계를 교란하고 경제에 부담을 주며, 해결보다는 오히려 더 많은 문제를 야기할 수 있습니다. 출처: Shutterstock

한때 공상과학으로 치부되었던 아이디어, 즉 햇빛을 반사하는 입자를 상층 대기로 분산시켜 지구를 냉각시키는 아이디어가 이제 연구자들에 의해 진지하게 받아들여지고 있습니다. 성층권 에어로졸 주입(SAI)이라고 불리는 이 기술은 화산 폭발의 냉각 효과를 모방하여 지구 온난화를 상쇄하는 것을 목표로 합니다. 수백 개의 과학 모델이 ​​이 기술의 작동 방식을 탐구해 왔습니다. 그러나 컬럼비아 대학교 연구진은 이러한 모델들이 그러한 노력이 얼마나 복잡하고 불확실하며 잠재적으로 위험한지를 간과하고 있다고 경고합니다.

"기후 모델에서 SAI 시뮬레이션이 정교하더라도 필연적으로 이상화될 수밖에 없습니다. 연구자들은 완벽한 크기의 완벽한 입자를 모델링합니다. 그리고 시뮬레이션에서 그들은 원하는 만큼의 입자를 원하는 위치에 정확히 배치합니다. 하지만 그 이상화된 상황과 비교했을 때 실제 우리가 어디에 있는지 생각해 보면, 그러한 예측에는 많은 불확실성이 드러납니다."라고 컬럼비아 기후대학원과 컬럼비아 공학부의 대기 화학자이자 에어로졸 과학자인 V. 페이 맥닐은 말합니다.

"이런 일을 시도하면 다양한 일이 일어날 수 있습니다. 그리고 우리는 가능한 결과의 범위가 지금까지 누구도 예상하지 못했던 것보다 훨씬 더 넓다고 주장합니다."

태양 지구공학의 한계 탐구

Scientific Reports 에 발표된 연구에서 맥닐과 그녀의 연구팀은 SAI를 이론보다 현실적으로 훨씬 더 복잡하게 만드는 물리적, 정치적, 경제적 장벽을 조사했습니다. 그들은 SAI의 결과가 SAI가 어떻게 그리고 어디에 배치되는지에 따라 어떻게 달라지는지 이해하기 위해 기존 연구들을 검토했습니다. 주요 요인으로는 입자 방출 고도와 위도, 연중 시기, 그리고 대기 중으로 분사되는 물질의 총량 등이 있습니다.

이러한 변수들 중 위도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 보입니다. 예를 들어, 극지방에 집중된 SAI 활동은 열대 몬순을 교란시킬 수 있으며, 적도 근처에서 방출되는 물질은 제트 기류를 변화시켜 지구 대기 순환을 방해할 수 있습니다.

"단순히 5 테라그램의 유황을 대기 중으로 방출하는 것만이 문제가 아닙니다. 어디서 언제 방출하느냐가 중요합니다."라고 맥닐은 말합니다. 이러한 변동성은 SAI가 시행된다면 중앙집중적이고 조율된 방식으로 이루어져야 함을 시사합니다. 그러나 연구진은 지정학적 현실을 고려할 때 그럴 가능성은 낮다고 말합니다.

화산으로부터 얻은 교훈

SAI를 연구하는 대부분의 기후 모델은 화산 폭발로 생성되는 화합물과 유사한 황산염 에어로졸을 사용한다고 가정합니다. 예를 들어, 1991년 피나투보 산이 폭발했을 때 지구 기온은 수년간 섭씨 1도 가까이 떨어졌습니다. 이 사건은 SAI가 지구를 일시적으로 냉각시킬 수 있다는 증거로 자주 인용됩니다.

하지만 화산 활동 또한 위험을 부각시킵니다. 피나투보 화산 폭발은 인도 몬순 체계를 교란시키고 남아시아 전역의 강수량을 감소시켰으며, 오존층 파괴에도 영향을 미쳤습니다. 인공적인 황산염 방출도 산성비와 토양 오염을 포함한 유사한 부작용을 초래할 수 있습니다. 이러한 우려로 인해 과학자들은 더 안전한 다른 물질을 연구하게 되었습니다.

더 나은 재료를 찾아서

제안된 대안으로는 탄산칼슘, 알파 알루미나, 루틸 및 아나타스 티타니아, 큐빅 지르코니아, 심지어 다이아몬드와 같은 광물이 있습니다. 이러한 재료가 햇빛을 얼마나 잘 산란시키는지에 대한 관심이 높았지만, 가용성과 실용성 같은 다른 필수적인 문제들은 상대적으로 덜 연구되었습니다.

컬럼비아 대학교의 에어로졸 과학자이자 이번 논문의 주저자인 미란다 핵은 "과학자들은 에어로졸 후보 물질의 사용에 대해 논의하면서도, 실질적인 제약으로 인해 매년 대량으로 주입하는 능력이 제한될 수 있다는 점은 거의 고려하지 않았습니다."라고 말합니다. "제안된 물질 중 상당수는 특별히 풍부하지 않습니다."

예를 들어 다이아몬드는 광학적으로는 우수하지만, 사용하기에는 너무 희귀하고 비쌉니다. 큐빅 지르코니아와 루틸 티타니아는 이론적으로는 수요를 충족할 수 있지만, 컬럼비아 팀의 경제 모델링에 따르면 수요 증가에 따라 생산 비용이 급등할 것으로 예상됩니다. 탄산칼슘과 알파 알루미나만이 대량 생산이 가능할 만큼 풍부하지만, 두 재료 모두 분산 과정에서 심각한 기술적 문제에 직면합니다.

작은 입자, 큰 문제

SAI가 작동하려면 입자 크기가 1마이크론 미만으로 매우 작아야 합니다. 그러나 광물 대체재는 서로 뭉쳐 더 큰 덩어리를 형성하는 경향이 있습니다. 이러한 큰 덩어리는 햇빛을 덜 효과적으로 산란시키고 대기 중에서 예측 불가능한 행동을 보입니다.

"이러한 완벽한 광학적 특성 대신 훨씬 더 나쁜 결과를 초래합니다. 황산염과 비교했을 때, 지금까지 논의된 것과 같은 기후적 이점을 반드시 얻을 수 있을 것 같지는 않습니다."라고 핵은 말합니다.

불확실성으로 가득 찬 전략

연구진에 따르면, SAI를 둘러싼 수많은 미지수(배치 물류부터 재료 성능까지)는 이 기술을 이전에 생각했던 것보다 더욱 불확실하게 만듭니다. 정책 입안자와 과학자들이 태양 지구공학의 미래를 논의할 때 이러한 과제를 명확히 인식해야 합니다.

컬럼비아 경영대학원의 기후 경제학자이자 기후대학원과 긴밀히 협력하는 게르노트 바그너는 "태양 지구공학을 살펴보면 결국 위험과 상충 관계에 있습니다."라고 말합니다. 그는 SAI의 복잡한 현실을 고려할 때 "이 논문의 99%가 모델로 제시하는 방식대로 진행되지는 않을 것"이라고 말합니다.

이 연구는 컬럼비아 전기화학 에너지 센터의 공동 소장인 다니엘 스타인가르트를 공동 저자로 명시했습니다. 연구팀은 SAI가 지구 온난화에 대한 매력적인 임시방편처럼 보일 수 있지만, 실제로 지구를 냉각시키는 길은 보기보다 훨씬 더 위험하고 예측 불가능할 수 있다고 강조합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251021083631.htm