북극의 재(再) 동결
염분 높은 얼음으로 조류의 흐름을 지속시킬 수 있다.
1. 결빙선 2. 물펌프 3. 동력발생 풍차
문제: 북극의 얼음이 녹으면서 해수의 양이 증가해 염분 농도가 묽어짐에 따라 지구 둘레로 열을 운반하며 전 세계 기후 조절에 일조하는 조류의 흐름이 약해지는 것으로 여겨진다.
만약 이런 조류의 움직임에 변화가 생기면 예측할 수 없는 참혹한 결과가 초래될 수 있다: 엄청난 양의 해양 생물과 어류들이 사라지고 해양이 대기의 온실가스를 제거하는 기능도 현저히 감소할 것이다. 그리고 일부 과학자들이 우려하듯 북부 유럽에 혹독한 빙하기가 다가올 수도 있다.
해결책: 북극에 염분도가 높은 얼음을 더 만든다. 정상적인 상태에서라면 멕시코 만류 같은 난류가 적도로부터 유럽으로 열을 실어 나른다.
조류가 열을 방출하면 해수가 밑으로 가라앉아(찬 물은 더운 물보다, 소금물은 맑은 물보다 농도가 높다) 해저를 따라 적도 지방으로 다시 흘러간다.
이 같은 과정은 전 세계 조류 흐름의 원동력이 된다. 하지만 최악의 상황이 발생할 경우 북극의 얼음이 녹으면서 북대서양의 해수 농도를 희석시켜 적도 지방으로 향하는 조류의 밀도가 바다 밑으로 가라앉기에 부족하게 된다. 열을 운반하는 조류가 멈추게 되면 유럽에는 새로운 빙하기가 시작된다.
앨버타 대학 산업공학자인 피터 플린은 조류의 움직임이 느려질 경우 다시 활성화시킬 대담한 방법을 제시하고 있다. 8,000척의 결빙선을 북극으로 끌고 가 염분도가 높은 뉴멕시코 크기의 얼음을 만드는 것이다.
이 계획에 의하면 결빙선들은 그린란드 연안에 도착하게 된다. 겨울이 다가오고 기온이 영하 10℃ 이하로 떨어지면 풍력으로 작동되는 결빙선의 물 펌프들이 기존의 얼음들 위에 염분도 높은 해수를 뿌려 염분도가 훨씬 높은 얼음 층을 만들게 된다.
봄이 오면 결빙선들은 새로 형성된 얼음덩이들에 물을 뿌려 조류의 움직임을 활성화한다.
녹는 과정에서 염분도가 높고 밀도가 큰 물이 바다 깊숙한 곳으로 가라앉는다. 그 결과 하향성 조류가 6% 증가해 그 이후 자체적으로 움직일 수 있게 된다.
다음 단계: 플린은 이런 해결책을 지금보다는 조류의 움직임 둔화가 정점에 달해(현재로서는 이런 상황까지 도달할지 미지수다) 다른 방법들이 모두 효과가 없을 경우에만 사용해야 한다고 주장한다. 이것은 대안이 아니라 최후의 방안이라는 것이다.
즉 하향성 조류와 바다의 열전달 체계가 애초에 방해받지 않도록 하는 게 더 나은 방법이라는 얘기다.
차가운 물로 폭풍 길들이기
100만 개의 유연한 관으로 사나운 태풍을 달랠 수 있다.
장소: 멕시코 만 비용: 50억 달러
1. 부표 2. 유연한 관 3. 물 흡입구 4. 파도로 구동되는 펌프
문제: 기후변화로 인해 해수의 온도가 높아진다. 덥혀진 바다는 태풍을 일으키는데, 태풍은 가열되고 습한 바다 표면의 공기로부터 에너지를 끌어온다.
해수의 온도가 계속해서 오르면 열대 폭풍의 강도가 높아질 것이라고 과학자들은 경고하고 있다.
해결책: 태풍을 형성시키는 덥혀진 표면 해수를 식힌다.
뉴멕시코의 발명가인 필 키틸은 바다를 식히는 160만 개의 펌프를 멕시코 만에 던져 넣고 이들을 해저에 고정시킨 다음 등급 4의 태풍이 등급 3으로, 등급 3이 등급 2로 바뀌는 과정을 지켜보려고 시도 중이다.
이 프로젝트는 4개월간 100여 척의 바지선과 50억 달러의 설치비를 투입해야 하지만 일단 설치가 끝나면 1,600km에 달하는 해수 냉각기들이 태풍이 형성되기 시작할 때면 언제든 개입을 할 수가 있게 된다.
조만간 키틸은 파도로 작동되는 펌프 10개를 갖추고 버뮤다로 가 500㎡의 해수 온도를 낮추는 시도를 할 계획이다. 우선 그의 배 갑판에서 떨어뜨린 굵직하고 유연한 관들이 펼쳐지며 220m 길이의 관을 형성할 것이다.
이 관들은 부표에 연결된 채 파도가 칠 때마다 위아래로 출렁이면서 펌프를 가동시켜 깊은 해저로부터 영양분이 풍부한 차가운 물을 해수면으로 끌어올린다.
파도가 클수록 냉각 효과도 커지는데, 통상 큰 파도가 일고 난 후에는 태풍이 형성됐다. 키틸은 “결국 태풍이 형성되기 시작할 때에만 해수 냉각을 할 수 있게 된다”고 말한다.
그의 회사인 앳모션은 이미 개별 펌프들의 시험을 마치고 해수면의 온도를 잠시 동안 13℃까지 낮추었다.
대규모 지역에 적용할 경우 이 정도 수치는 큰 의미가 없겠지만 시뮬레이션 결과 해수면의 온도를 2℃만 낮추어도 태풍의 풍속을 5% 감속시킬 수 있음을 알 수 있다.
키틸은 태풍의 풍속이 시속 20km만 줄어도 재산 피해가 23% 감소한다고 말한다.
다음 단계: 키틸의 팀은 해양 생물에 미치는 영향을 측정해 볼 계획이다.
이들은 해수의 영양분 수치가 증가해 해양 먹이사슬의 구조가 개선되면 해수면 근처에서 플랑크톤 성장을 가속시켜 이산화탄소 흡수량을 높일 수 있을 것이라고 가정하고 있다.
공장에서 재배하는 나무
로봇으로 가동되는 공장의 열대우림 보존법
장소: 열대우림 비용: 1.6㎢ 당 12만 달러
유전자가 변형된 나무들은 초기에 실험실에서 재배된 후 묘목장에서 성장하게 된다.
문제: 매일 전 세계의 열대우림 4억㎡와 100만 종의 생물들이 사라진다. 아마존에서만 매년 4,000만㎡의 열대우림이 사라진다.
나무와 종이, 바이오 연료용 원목의 수요가 증가함에 따라 전문가들은 2050년쯤이면 열대우림이 모두 사라지면서 전 세계 식물·동물·미생물의 절반과 모든 약품 원료의 25%가 함께 사라질 수도 있다고 예측한다.
해결책: 열대우림 원목에 비해 가격 경쟁력이 있는 유전자 변형 수종을 개발한다. 사우스캐롤라이나 찰스톤에 위치한 생명공학 회사인 아보젠은 대량으로 나무를 재배할 수 있는 연구를 하고 있다.
이것이 실현되면 원목을 확보하기 위해 기존에 심어둔 나무들을 베어낼 필요가 없어진다. 물론 농지 개간을 위한 벌목은 영향을 받지 않을 것이다.
2000년 이후 이 회사는 빠르게 자라고 스트레스에 강하며, 종이를 만들기 위해 제거해야 하는 목질소가 적게 든 품종의 나무 생산에 필요한 유용한 유전자들을 추출하기 위해 6종의 나무와 식물들을 연구해 왔다.
일례로 나무의 성장주기를 가속화해 아보젠은 소나무 수확 기간을 30년에서 약 18년으로 단축하는 기술을 거의 개발한 상태다. 뿐만 아니라 종이 제작에 안성맞춤인 저(低) 목질소 유칼립투스 나무도 만들어냈다.
두 가지 큰 장애는 시간과 돈이다. 나무의 유전형질 교환은 힘든 과정이고 비용도 많이 든다. 과학자들이 새로운 수종을 개발한 후에도 각 묘목을 배양 접시에서 실제로 심기까지 개별적으로 다루어야 한다.
다음 단계: 이런 과정을 경제성 있게 처리하기 위해 아보젠은 맞춤형 묘목들을 완전 자동화된 나무 공장에서 대량 생산해 낼 계획이다.
묘목을 자동으로 이식하고 키우는 로봇 설계에 착수한 것. 이 회사는 멸종 위기에 처한 수종들도 살려낼 계획이다.
이 프로젝트는 병충해 저항 유전자를 분리해 내 멸종 위기에 처한 인근의 미국산 삼나무에도 적용될 예정이다.
뗏목 형태의 인공 생태계로 늪지 살리기
연안의 늪지를 구하고 식물로 덥힌 뗏목들로 오염된 수로를 청소한다.
장소: 연안 지역 비용: 1.6㎢당 8억 달러
보트를 뜨게 하는 것과 같은 접착성 발포재 덕분에 이 인공 생태계는 물에 떠 있을 수 있다.
문제: 늪지들이 점차 줄고 있다. 급속하게 확장되는 경작지와 콘도, 그리고 수질오염과 해수면 상승으로 인해 수 천 종의 동식물들이 서식지였던 늪지대를 잃고 있다.
이렇게 늪지대가 사라지면서 수질이 급격히 악화되고 있다. 또한 주변 지역에 범람이 늘어나 수많은 동물들이 멸종 위기에 처하게 됐다.
해결책: 재활용 플라스틱과 발포재, 수풀들로 구성된 뗏목 형태의 섬(인공 생태계)을 만들어 한때 번성했던 천연 늪지대에 띄우는 것이다. 이들 섬의 크기는 보트에서부터 야구장 크기에 이르기까지 다양하다.
열대우림, 산호초와 더불어 늪지대는 지구상에서 가장 활발하고 다양한 생태계를 갖춘 곳으로 전체 조류의 3분의 1과 190종의 양서류, 200종이 넘는 어류들이 서식하고 알을 낳는 곳이다.
늪지는 여분의 영양분과 오염물질들을 식물 뿌리와 토양에 가두어 식물과 박테리아들이 덜 해로운 물질들로 분해하도록 함으로써 정화를 한다.
늪지를 모방하기 위해 발명가인 부루스 카니아는 여러 겹의 폴리머 망을 접착용 발포제로 부착하고, 여기에 잔디와 늪지 식물들을 깔았다.
곤충과 개구리, 물새, 비버 또는 해당 지역에 서식하는 야생동물을 불러 모을 만한 식물들이 선택된 것.
식물들이 자라면서 뿌리는 플라스틱 망을 뚫고 아래쪽 물로 향하게 된다. 미생물들이 폴리머 섬유에 들러붙어 뿌리에 서식하면서 얇은 바이오 필름 막을 형성해 물을 깨끗이 하고 산소를 공급한다. 하지만 이런 섬들이 범람을 막는 데 도움이 될지는 확실치 않다.
카니아는 처음에 이런 ‘바이오 헤븐’을 몬타나의 자기 농장에 있는 해조류로 뒤덮인 연못에서 시험해 보았다.
바이오 헤븐은 누출된 비료를 걸러내어 유해한 해조류가 연못에서 번식하지 못하도록 억제했다.
현재 이렇게 만들어진 생태계 장치들 3,000여개가 전 세계의 문제 지역에서 떠다니고 있는데, 그중에는 싱가포르의 한 저수지에서 수중 오염원을 흡수해 들이는 바이오 헤븐들도 있다.
다음 단계: 카니아는 자기가 고안한 섬이 제 기능을 하리라는 데 자신이 있지만 이를 입증할 자료를 곧 입수하게 될 것이다.
컨설팅 엔지니어인 프랭크 스튜어트는 몬타나 주로부터 2년간의 허가를 받아 현재 거대한 양어장의 바이오 헤븐에서 수질 시험을 수행중이다.
이들을 통해 이 뗏목 형태의 섬들이 수질을 깨끗하게 한다는 확실한 증거를 처음으로 확보하게 될 것이다.
담요로 빙하 단열 처리
알프스 산맥에 초대형 담요를 덮어 해빙을 막는다.
장소: 스위스 알프스 비용: 1.6㎢당 1,200만 달러
6명이 110m 짜리 빙하용 담요 15장을 펼치는 데 2주가 걸린다.
문제: 지구 최대의 물 저장고로 남미 크기의 면적을 뒤덮고 있는 빙하들이 녹아내리고 있다. 어떤 지역에서는 매년 최대 수백 m씩 줄어들고 있다.
알프스에서도 2050년까지 전체 빙하의 4분의 3이 사라지고 나머지도 21세기 말에는 자취를 감출 것으로 예상된다.
해결책: 녹고 있는 빙하들을 축구장만한 담요들로 덮어 냉기는 가두고 온기는 침투하지 못하도록 한다.
이런 방법은 알프스 산맥의 스키 리조트에서 이미 시행하고 있다. 급격한 기후변화로 인해 스위스 스키산업이 처하게 된 위험을 전 세계인들에게 알리려는 노력 끝에 10여 곳의 리조트 대표들이 이 지역 섬유회사인 프리츠 랜돌트사에 더 이상의 해빙을 막아달라고 의뢰하게 된 것.
빙하 보호기로 불리는 랜돌트의 재료는 질기지만 가벼운 두 겹짜리 합성물이다. 윗층의 폴리에스테르는 자외선을 반사하고, 군복과 자동차 부품에 사용되는 아래층의 폴리프로필렌은 열을 차단해준다.
이것을 빙하에 덮으면 상층의 눈을 보호하고 바로 밑의 영구 동토층이 한여름의 햇볕에도 녹지 않을 것으로 기대된다.
지난 2005년 거쉔 빙하에서 실시한 소규모 실험을 통해 주변의 얼음과 눈이 연속해 2년 동안 80%가 덜 녹는 성공을 거둔 후 랜돌트는 더욱 큰 빙하들을 대상으로 실험을 해왔다.
이중에는 스위스의 최대 스키 리조트중 하나인 보랍 빙하에서 10만㎡가 넘는, 축구장 6개 크기에 적용한 사례도 있다.
다음 단계: 담요로 킬리만자로의 눈을 보호하려는 생각은 아예 안 하는 게 좋다. 스키 리조트에서 비용을 지불해야 하기 때문에 이런 방법은 해빙으로 인해 스키나 스노보드 타는 데 문제가 있는 지역에만 한정적으로 활용된다.
하지만 늘 새로운 시장은 있게 마련이다. “지난해 여름 야외에서 파티를 개최하려는 한 남자가 찾아왔었죠”라고 랜돌트의 제품 매니저인 마르셀 스탈이 말한다.
“우리는 그 사람에게 30㎡만큼 팔았습니다. 그 사람이 준비한 맥주가 하루 종일 시원했다더군요.”
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
