개미는 신묘한 생물이다. 공룡만큼 오래 됐으며(대략 1억2000만 년 전에 등장했다) 지구상에 어림잡아 1경(1만조) 마리가 존재한다. 자기 몸무게의 100배까지 들어올릴 수 있으며 대기 중에서 이산화탄소(지구 온난화를 유발하는 온실가스 중 하나)를 추출할 수 있다. 마지막 재주는 집 짓는 기술의 의도치 않은 결과다. 개미는 땅굴을 팔 때 앞을 가로막는 건 무엇이든 심지어 광물이라도 파고 들어간다. 방해석(calcite)을 만나면 그것을 분해해 칼슘으로 만든다. 그리고 칼슘은 대기 중의 이산화탄소와 결합해 다시 석회암을 이룬다.

기후학자라면 누구나 귀가 솔깃해지는 시나리오다. 지구온난화 진행 속도가 마지막 빙하시대 이후 기온상승의 10배에 달한다. 과학자들은 기후변화 억제에 동원할 수 있는 건 무엇이든 심지어 곤충까지 살펴보고 있다.

지구공학(geoengineering)은 지구의 자연 시스템을 활용해 범지구적인 변화를 꾀하는 기술이다. 그 기원은 최소 1970년대까지 거슬러 올라간다. 당시에도 발전소에서 배출되는 이산화탄소가 지구 대기권에 미치는 영향에 관한 과학자들의 우려가 있었다. 여러 가지 대책 중 지중해 연안 발전소에서 배출되는 탄산가스를 포집해 지브롤터 해협의 빠른 해류에 실어 보내는 구상도 있었다. 해류를 타고 대서양의 가장 깊숙한 곳으로 내려가 사실상 격리되리라는 이론이었다.

하지만 이 계획은 실현되지 않았다. 무엇보다 격리된 탄소가 인근 해역의 생명체에 어떤 영향을 미치지 않을까 하는 우려 때문이었다. 그러나 그것은 세계 기후과학자들의 상상력에 불을 지폈다. 환경을 오염시키는 에너지 시스템의 이용을 억제할 수 없다면(또는 억제하지 않는다면), 그리고 기후변화가 극심해져 지구 인류의 생명을 위협할 지경에 이른다면 어떻게 해야 할까? 우리 행성 자체의 시스템을 이용해 우리가 입힌 피해를 복구해서 지구종말의 날을 피할 수 있는 방법이 있을까?

지금은 기후변화 억제를 위한 조속한 대책이 필요하다는 점은 거의 누구나 인정한다. 산업혁명 이후 대기 중 이산화탄소양은 꾸준히 증가해 왔다. 인류가 온실가스 배출을 줄여야 한다는 사실은 명백하다. 그런 방향으로 일부 움직임도 있었다. 바로 지난 11월에도 미국과 중국이 기념비적인 기후변화 협약에 서명했다. 그에 따라 양국은 2030년까지 온실가스 배출을 각각 26%와 20%씩 감축하게 된다. 중국은 나름대로 이산화탄소 포집과 저장 관련 연구를 대대적으로 추진할 계획이다. 이는 그 자체로 발전소와 기타 배출 시설들에서 나오는 이산화탄소를 포집해 땅 속에 묻는 지구공학 기술의 개가가 된다.

그러나 지금껏 입힌 피해를 복구하기 위해서는 모든 나라가 배기가스를 20% 훨씬 넘게 감축해야 한다. 범 세계적인 기후협약 타결을 목표로 세계 각국이 20년 가까이 협상해 왔다. 하지만 여태껏 더 과감한 개혁에는 선뜻 합의하지 못해왔다. 그런 점에서 중-미 협약에 많은 사람이 기대를 걸었다. 지난 12월 중순 페루에서 열린 2014 유엔기후변화회의에서 그 협약이 획기적인 변화의 기폭제 역할을 하리라는 기대다(다소 미흡하지만 개도국을 포함해 모든 나라가 온실가스 감축에 참여하기로 합의했다).

한편 세계의 기후학자들은 실행 가능한 지구공학 프로젝트의 수립으로 관심을 돌리기 시작했다. 정부의 관료주의적 행정 절차를 우회하거나 기후변화를 대단히 신속하고 효과적으로 되돌릴 수 있는 프로젝트에 주목한다. 그렇게만 되면 전 세계가 뜻을 모아 대책을 마련하지 못하더라도 걱정할 필요가 없을지 모른다는 기대에서다.

현재 지구 온난화를 막는 지구공학 아이디어는 많다. 극히 단순한 것으로부터 상당히 공상과학적 차원까지 다양하다. 그래도 모두 과학적 근거를 갖고 있다. 그리고 언젠가 인류를 구원하는 마지막 기회가 될 수도 있다. 각 방안의 대표적인 사례를 추려봤다. 더 현실적이고 발전된 형태도 일부 있지만 모두 장기간에 걸쳐 점진적으로 또는 짧은 시간 동안 단번에 효과를 내는 잠재력을 갖고 있다.

개미가 탄소를 포집한다는 사실은 애리조나 주립대의 지형학자(geomorphologist) 로널드 돈이 올해 들어 발견했다. 하지만 실상 25년 전부터 진행돼온 실험이 그 기원이었다. 돈은 다양한 물질이 어떻게 부식되는지 연구하고 있었다. 지형지세가 형성되는 과정을 더 잘 이해하려는 목적이었다. 예를 들어 특정 유형의 바위가 침식되어 가령 그랜드캐니언을 형성하게 되는 요인은 무엇인가?

돈은 한 연구에서 하와이의 현무암(용암이 식을 때 형성됨)을 채취해 원래 있던 장소에서 멀리 떨어진 애리조나주 카탈리나 산의 땅속에 묻었다. 몇 년 뒤 다시 찾아가 돌의 변화를 조사할 계획이었다. 처음 돌을 묻은 곳의 주변 지역에서 현무암의 증거를 탐색해 그것이 어떻게 퍼져나갔는지 알아보기 위해서다.

20년쯤 뒤 그 미국 남서부 산악지대를 다시 찾아갔다. 지역 전반적으로 현무암이 칼슘으로 분해된 뒤 대기 중의 탄소와 결합해 다시 석회암을 이루고 있었다. 개미들이 서식하는 지점에선 그 과정이 훨씬 더 빨리 진행된다는 사실도 알아냈다.

돈은 개미를 연구하는 몇몇 동료 학자들에게 도움을 청했다. 개미집에 석회암이 많은 편이라는 얘기를 그들에게서 들었다. 생물학자들 사이에선 오래 전부터 알려진 사실이라는 설명이었다. 하지만 돈의 연구 이전까지는 단지 개미들이 석회암을 집으로 실어 나르기 때문이라고 그들은 생각했다. 이젠 개미들이 실제로 석회암을 만들어낸다는 사실을 알게 됐다.

이산화탄소 포집 메커니즘은 여전히 수수께끼로 남아 있다. 하지만 그것을 알아낼 수 있다면 인공적인 방법으로 재현할 수 있다고 돈은 생각한다. 가령 정원 울타리를 이루는 소재가 쉽게 분해되어 대기 중의 이산화탄소를 포집한 뒤 석회암을 형성한다고 상상해 보라.

인간이 지구의 구성을 바꾸는 방법을 모색하는 아이디어도 그렇게 터무니 없지는 않다. 어쨌든 인간은 이미 의도하지 않게 지구 구조를 바꿔 놓았다. 우리는 늘어나는 인구를 먹여 살리기 위해 지구 전반에 걸쳐 이산화탄소를 품는 산림을 밀어버리고 농지를 만들었다. 그 숲들을 복원하는 방법의 모색이 지구온난화를 막는 최상의 지구공학적 방책 중 하나일지 모른다. 영국 셰필드대 환경보전학과 데이비드 에드워즈 교수의 머리 속에 자리잡기 시작한 생각이다.

그는 농민들에게서 땅을 일구는 생활이 어떤지 들어보고자 남미의 열대 안데스 산맥을 찾아갔다. 이때 현지 주민들이 심심찮게 그에게 농지를 팔아 넘기려 한다는 사실을 알게 됐다. “그들은 실제로 어떤 악의 없이 나를 밀어붙였다. 농지를 사달라고 간청했다”고 그가 말했다.

안데스는 지구상에서 가장 생물종이 다양한 지역으로 꼽힌다. 그럼에도 농업에는 전혀 어울리지 않는 곳이다. 가파르고 습하고 흐린 날이 많다. 이곳에서 땅을 일구는 농민 대다수는 자신들이 먹을 만큼만 작물을 생산한다. 대부분 소를 치며 이곳 저곳에 작은 채소밭을 일구기도 한다. 소들도 비쩍 마른 편이다. 풀이 많지 않으며 지형이 가축을 치기에 불리하기 때문이다. “이들 농민 중 다수가 적자 인생을 살아간다. 빈곤의 덫에 갇혀 있다. 그들에게는 은행 통장이 없다. 그들의 소가 은행 통장”이라고 그가 말했다.

에드워즈는 이 가혹한 현실에서 기후변화에 대처할 수 있는 간단한 해법을 찾아냈다. 오랫동안의 과잉경작으로 훼손된 생물종 다양성을 지역에 되살리는 방법이다. 게다가 농민들도 약간의 수입을 올릴 수 있다. 농업을 포기하고 토지를 자연상태로 복원시키는 대가로 그들에게 탄소배출권을 주는 방법이다. 이산화탄소 배출이 1t 줄어들 때마다 농민들에게 1.99달러씩만 주면 된다. (2013년 영구 탄소배출권에 대한 전 세계 평균 지급액은 t당 7.80달러에 달했다. 그에 비하면 아주 적은 금액이다.) 그 정도로도 축산을 중단하도록 안데스 산맥 주민들을 설득하기에 충분하다.

그 자리에 신생림(new-growth forests)이 자연스럽게 되돌아오게 된다(축산농장은 대부분 원생림을 완전 벌채해 방목용 목초지를 조성했다). 그리고 이들 신생림이 대기 중 이산화탄소를 아주 빠른 속도로 포집하기 시작하게 된다. 농민에게 돈을 주는 이유는 기본적으로 삼림을 복원하려는 목적이다. 사람들이 지역에서 소를 치지 않고, 농작물을 심지 않음으로써 산림이 이산화탄소를 포집하기 시작할 만큼 건강을 회복하도록 하기 위해서라고 에드워즈가 말했다. “그리고 부수적으로 대규모의 생물 다양성 혜택을 얻을 수 있다. 숲이 다시 자라고, 환경이 더 긴밀하게 연결되고, 멸종 위험이 줄어들면서 다양한 생물이 다시 군락을 이루게 된다.”

이미 비정부기구(NGOs)들이 세계 각지의 땅에 투자하고 있다. 위험에 처한 토지를 보호하려는 취지다. 일부 지역에선 벌목 업체들로부터 토지를 매입 또는 임대하려는 노력을 벌이고 있다. 그냥 내버려 둘 경우 숲을 죄다 밀어버릴 판이다. 보르네오 우림 같은 지역에선 벌목 업체들에게 나무가 상당히 중요하다. 따라서 매입 비용이 이산화탄소 t당 28달러에 달하기도 한다. 그에 비하면 안데스 산맥에서 농지를 임대하는 비용은 헐값이다.

지구의 바다에는 식물성 플랑크톤(phytoplankton)이라는 수많은 작은 미생물이 존재한다. 미세조류(microalgae)로도 불리는 이들 작은 식물들은 물 속의 이산화탄소를 흡수한 뒤 산소를 부산물로 바다에 배출한다. 식물성 플랑크톤 무리는 해수면으로부터 탄소를 흡수한 다음 심해로 가라앉는다. 그뒤 탄소는 사실상 격리된다. 인간이 호흡하는 산소의 50% 안팎을 식물성 플랑크톤이 만들어낸다고 과학자들이 생각할 정도로 생산성이 뛰어나다.

식물성 플랑크톤이 이산화탄소 흡수량을 늘릴 수 있다면 지구에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. 그렇게 하는 건 아주 간단한 일이다. 그 작은 식물들이 주변 해역에서 영양분을 더 많이 얻으면 이산화탄소를 더 많이 흡수하게 된다. 현재 전 세계의 바다에는 한 가지 특정 영양분, 바로 철분이 부족하다. 이유는 과학자들도 잘 모른다. 그에 따라 식물성 플랑크톤의 활동성이 가진 능력에 비해 크게 떨어진다. 실제로 철분 풍부한 먼지가 폭풍우에 실려 바다로 날려가면 평소 눈에 띄지 않던 곳에서 식물성 플랑크톤이 대량 증식하는 증거가 위성에 포착된다.

과학자(그리고 러스 조지라는 한 의심스러운 캘리포니아 사업가)들은 지난 10년 사이 바다에 철분을 뿌리는 소규모 실험을 12차례 이상 실시했다. 잠자는 식물성 플랑크톤을 깨워 다량의 탄소를 먹어 치우도록 할 수 있다는 가설을 검증하기 위해서다. 모든 실험(조지의 실험은 제외)에서 바다에 철분을 뿌리는 방법이 어느 정도 효과가 있음이 입증됐다.

2009년 독일 ‘알프레드 베게너 극지·해양 연구소’의 해양생물학자 빅터 스메타세크도 그런 연구를 한 차례 실시했다. 그는 ‘바다 씨뿌리기(ocean seeding)’에 대해 더 많은 연구가 필요하다면서도 그것을 대단히 유망한 방안으로 여긴다. “이미 검증된 자연 메커니즘을 이용하자는 것”이라고 스마세크가 말했다. “생물권을 활용해야 한다. 카핏을 들어올려 일부 탄소를 그 아래로 쓸어 넣을 수 있도록 하는 레버를 어디에 적용해야 할지 살펴봐야 한다.”

그러나 괴이하게도 바다 씨뿌리기 방안을 둘러싸고 논란이 많은 듯하다. 스메타세크는 그 이점을 확신하고 있지만 기후학자들 사이에서 결코 인기 있는 방안은 아니라고 말한다. “바다에 철분을 투입하는 이 방안은 특히 지구공학 기술자들에게 인기가 없다. 생물학이 관련됐기 때문이다. 하지만 생물권의 도움을 받지 않을 수 없다”고 그가 말했다. “우리가 할 수 있는 일은 생물권이 그런 역할을 하도록 유도하는 것뿐이다. 그래서 가능한 한 많은 탄소 싱크대의 마개를 열도록 해야 한다.”

대표적인 반대파 한 명은 환경학자이자 지구공학 전문가인 켄 칼데이라 스탠퍼드대 교수다. 바다 씨뿌리기가 대규모로는 효과가 없다고 주장한다. 대기 중의 탄소를 제거하는 지구공학 프로젝트는 아주 서서히 진행되며 엄청난 노력이 필요하다고 그는 말한다. 게다가 “탄소제거 프로그램의 규모가 상당히 커야 한다.” 식물성 플랑크톤을 이용해 대기 중에서 충분한 양을 흡수하려면 전제 조건이 있다고 칼데이라는 말한다. 기본적으로 지구 전체를 대상으로 하는 프로그램을 과학자들이 개발해야 효과가 있다는 말이다.

칼데이라는 현재 지구공학에 관한 보고서를 작성 중인 미국 국립과학원 위원으로 활동한다. 그는 효과적인 방안은 사실상 단 하나뿐이라고 말한다. 인공적인 방법으로 화산폭발의 지구 냉각 효과를 모방하는 방법이다.

화산이 폭발할 때 엄청난 양의 미립자를 하늘로 뿜어낸다. 그 속에 황산염(화학물질 황산의 변형)이 들어 있다. 황산염은 하층대기 전반으로 퍼져나가 수년간 떠돌아다닌다. 대기권에 머무는 동안 태양에서 지구로 들어오는 방사선을 흡수한다. 그에 따라 지구 온도가 내려간다. 1991년 필리핀의 피나투보 화산이 폭발했을 때 그뒤 수년에 걸쳐 지구 온도가 0.5℃ 낮아졌다. 역사를 통틀어 여러 차례 목격된 현상이다. 예컨대 1815년 인도네시아 화산 폭발의 기록이 대표적이다. 다음 해를 ‘여름이 없는 해’로 부를 정도였다.

칼데이라는 비행기 편대를 하늘에 띄워 대기 중에 황산염 기반 에어로졸(대기 중 미립자)을 뿌리자고 제안한다. 신속하고 경제적으로 지구를 냉각시킬 수 있다는 주장이다. 황산염이 언젠가는 고층대기에서 내려와 지각에 근접하게 될 것이다. 하지만 그것은 필시 큰 걱정거리는 아니라고 칼데이라는 말한다. 황산염 농도가 베이징이나 상하이 같은 도시 주변의 대기 오염도보다 수천 배는 낮을 것이다. 그리고 산성비를 더 늘리지는 않을 듯하다.

하지만 칼데이라는 어떤 지구공학적 방법이든 실제로 기후변화를 억제하는 좋은 해법으로 여기지는 않는다. 대규모로 실험을 할 수 없기 때문에 맹목적으로 따르는 건 위험할 수 있다는 말이다. 한편으론 “모든 지구공학적 방안에 부정적인 입장”이라고 그는 말한다. 또 한편으론 “전에 한 번도 테스트해본 적 없는 낙하산을 메고 불타는 비행기에서 뛰어내리는 데도 부정적이지만 그래도 낙하산이 없는 것보다는 낫다는 생각이다.”

검증되지 않은 방법에 의존해 우리가 파괴한 자연계를 재구성하려 시도하기보다는 우리 스스로를 돌아봐야 할지 모른다고 대다수 기후학자는 여전히 주장한다. 선진국 국민의 생활방식(확대되는 도시팽창, 적색육, 세계를 넘나드는 비행기 여행)은 지구 환경에 엄청난 부담을 안긴다. 중국과 인도 같은 인구대국의 중산층도 문화적으로 갈수록 서유럽과 북미를 닮아간다. 따라서 그 부담이 갈수록 커진다. 퍼즐의 한 조각은 우리가 입힌 피해의 복구다. 나머지 한 조각은 앞으로 미칠 영향을 저지하는 것이다. 하지만 그러려면 이미 정착된 세계적인 가치체계를 완전히 뜯어고쳐야 한다.

또는 어쩌면 인간의 정의에 대한 우리의 고정관념을 바꿔야 할지도 모른다. 뉴욕대 철학자이자 윤리학자인 S 매튜 랴오를 비롯한 몇몇 학자가 2012년 논문을 발표했다. 그들은 우리의 존재 자체가 지구에 미치는 영향을 줄일 수 있는 일련의 인간공학 프로젝트를 제안했다. 대표적인 예를 몇 가지 들자면 피부에 패치를 붙여 고기 맛을 싫어하도록 한다(축산 농가는 온실가스 메탄의 주요 배출원이다). 뱃속 태아에 대한 유전공학 시술을 통해 인간을 더 작아지게 한다(키가 작으면 사용하는 자원도 적어진다). 사람 눈동자의 기술적인 설계변경을 통해 밤에 더 잘 보이도록 한다(밤눈이 밝아지면 에너지 소비가 줄어든다). 그리고 여성 대상 교육을 확대하는 극히 간단한 방안도 있다(여성의 교육수준이 높을수록 자녀 수가 줄어들 가능성이 더 커진다. 자녀 수가 줄면 인간이 지구에 미치는 영향도 줄어든다).

지구공학은 근본적인 해결방법이 아니라고 랴오는 주장한다. 지구의 개조는 이미 입힌 피해를 복구하려는 시도일 뿐이다. 하지만 인간이 지구에 지우는 부담을 막는 효과는 전혀 없다. “인간 공학(Human engineering)이 더 문제의 뿌리에 가까운 해법”이라고 랴오는 말한다. “근본적인 문제를 해결해야 한다. 사람 키가 평균적으로 작아지면 지구 상에 남기는 발자국도 작아질 수 있다. 바로 그것이 문제의 근원이다.”

수 세대에 걸쳐 의도적으로 인간의 키를 작게 만들거나 생리를 바꿔 고기를 싫어하게 만든다는 생각이 받아들이기 거북할지도 모른다. 그렇다면 하늘에 에어로졸을 뿌리는 방법은 어째서 더 받아들이기 쉬운가? 결국 이들은 모두 최악의 상황에서나 실시할 만한 조치들이다. 그리고 인류 전체의 멸망 가능성에 직면하게 될 때 필시 모든 인간의 야간시력을 약간 강화하는 방법도 그렇게 극단적인 방법은 아닐 성싶다.

ⓒ이코노미스트(https://economist.co.kr) '내일을 위한 경제뉴스 이코노미스트' 무단 전재 및 재배포 금지