75+년이 지난 후, 구름 씨딩은 여전히 논란이 되고 있다 – 세계에서 가장 오염된 도시들을 도울 수 있을까?

구름 씨딩은 논란이 많은 주제이다. 이를 지지하는 사람들은 구름 씨딩으로 인해 강수량이 10-15% 증가한다는 연구를 인용하지만, 반대하는 사람들은 안전 및 환경에 대한 위험과 같은 부작용을 제시한다. 논쟁의 핵심을 파악하려면 현상을 자세히 연구해야 한다. 그래야만 충분히 근거 있는 판단을 내릴 수 있다. 

구름 씨딩이란 무엇인가?

전 세계적으로 기본 및 응용 환경 연구를 선도하는 Desert Research Institute는 구름 씨딩을 다음과 같이 정의한다:

“아래와 같은 서브프리징 구름에 미세한 얼음 핵을 도입하여 구름이 비나 눈을 생성하는 능력을 향상시키는 기상 변형 기술.”

구름은 작은 물방울이나 얼음 결정으로 이루어져 있다. 이러한 물방울이나 결정은 대기 중 수증기가 냉각되고 응결될 때 형성된다. 대기 중에 무작위로 떠다니는 먼지나 염분 입자는 이러한 결정이 형성되는 기반이 되는 얼음 핵이다.

구름 씨딩 과정에서 하늘에 투입되는 것이 바로 이러한 얼음 핵이다. 얼음 핵은 눈송이가 형성될 수 있는 기반을 제공한다. 결국 눈송이는 구름에서 떨어져 지표면에 도달한다.

구름 씨딩 기술

구름 씨딩은 두 가지 주요 기술을 통해 이루어진다. 첫 번째는 온난 구름을 위한 친수성 기술이며, 두 번째는 과냉각 구름을 위한 빙성 기술이다. 온난 구름을 씨딩하는 방법은 두 가지 경로가 있다:

(i) 물방울 기술 (ii) 일반 염분 기술.

냉구름을 씨딩하는 방법은 드라이 아이스 씨딩과 은요오드화물 씨딩으로 이루어진다.

온난 구름 씨딩: 물방울 기술

이 기술은 응집 원리를 기반으로 한다. 온난 구름에 큰 물방울이나 친수성 입자를 투입하는 것을 목표로 한다. 일반적으로 항공기에서 약 25 mm 크기의 물방울을 분산시킨다. 이 과정의 적용량은 한 번의 씨딩당 약 30갤런이며, 온난 구름 형성을 목표로 한다. 

온난 구름 씨딩: 일반 염분 기술

일반 염분은 10% 용액 또는 고체 형태로 이 과정에서 일반적인 씨딩 물질로 사용된다. 실용적인 적용을 위해 염분은 염과 비누 혼합물의 일부로 사용된다. 이 혼합물을 분산시키기 위해 파워 스프레이어, 공기 압축기, 혹은 지상 발생기와 같은 도구가 사용된다. 

이 과정을 수행하는 또 다른 방법은 풍선 파열 기술로, 화약과 염화나트륨을 구름 기저 근처에서 폭발시켜 염분 입자를 분산시킨다. 

냉구름 씨딩: 드라이 아이스 기술

드라이 아이스는 고체 형태의 이산화탄소에 불과하다. -80도(섭씨) 온도를 유지하며 이 온도에서 기화하지만 녹지는 않는다. 또한 무겁기 때문에 구름 상단에서 빠르게 떨어진다. 

냉구름 씨딩은 항공기가 구름 상단을 가로질러 0.5~1.0 cm 크기의 드라이 아이스 펠릿을 지속적으로 방출함으로써 수행된다. 이 얼음 펠릿이 구름을 통과하면 얼음 결정 층을 형성한다. 이 과정으로 인해 얼음 결정으로부터 빗방울이 떨어진다.

냉구름 씨딩: 은요오드화물 기술

이 기술은 연기 형태로 생성된 미세한 은요오드화물 결정들을 이용한다. 이 결정들은 -5도(섭씨) 온도를 유지하며 얼음 형성 핵으로 작용한다. 

지상 발생기에서 배출된 이 미세 입자들은 기류와 함께 확산된다. 그러나 이 기술의 옹호자들은 냉구름을 씨딩하는 적절한 방법은 항공기에서 은요오드화물 연기를 과냉각 구름에 방출하는 것이라고 주장한다. 은요오드화물의 필요량이 훨씬 적기 때문에 이 기술은 드라이 아이스 기술보다 효율적이다.

이러한 구름 씨딩 기술들은 수년에 걸쳐 발전해 왔다. 그러나 구름 씨딩에 대한 최초 실험은 75년 이상 전으로 거슬러 올라간다. 

구름 씨딩의 간략한 역사

미국의 화학자이자 기상학자 Vincent J. Schaefer는 1946년에 최초의 구름 씨딩 실험을 수행했다. 이 획기적인 실험에서 Schaefer는 뉴욕 애디론댁 산맥의 구름에 부순 드라이 아이스 6파운드를 투하했다.

그 다음 해인 1947년, GE와 미국 군이 협력한 Project Cirrus가 허리케인을 변형하려는 과학 최초의 시도로 등장했다. 이 프로젝트는 플로리다 해안을 강타한 사이클론에 거의 200파운드의 드라이 아이스를 투하했다.

1960년대 초에는 Project Skywater가 진행되었으며, 이는 Bureau of Reclamation이 자금을 지원한 일련의 구름 씨딩 실험이다. 목표는 미국 서부 지역의 수자원을 증대시키는 것이었다.

호주에서는 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization(CSIRO)이 1947년부터 1960년대 초까지 주요 구름 씨딩 실험을 수행했다. 이 실험에서 과학자들은 구름 꼭대기에 드라이 아이스를 투하하고, 지상 및 항공 은요오드화물 발생기를 모두 사용했다.

미국 군은 1960년대 후반과 1970년대 초에 추가적인 구름 씨딩 실험을 수행했다. 목표는 기상 변형을 전쟁 무기로 활용하는 것이었다. 군은 베트남 전쟁에서 적의 보급로를 방해하기 위해 충분한 강우를 유도하는 Operation Popeye를 계획한 것으로 알려졌다. 이러한 군사적 시도는 1977년 국제 조약이 기상 변형의 군사적 사용을 금지하면서 중단되었다.

하지만 이에 대한 연구는 멈추지 않았다. 전 세계 거의 모든 대륙에서 다양한 형태로 채택되고 시도되었다.

2023년 11월 말, 인도 델리 정부는 수도의 대기 오염을 해소하기 위해 구름 씨딩을 통한 인공비를 시행하기로 결정했다. 계획은 항공기를 통해 포타슘 요오드화물, 은요오드화물, 드라이 아이스 혼합물을 구름에 분사하는 것이었다.

민간항공국(DGCA)은 이 목적을 위해 항공기와 플레어를 승인했다. 승인을 받은 후, 6인승 세스나 비행기가 델리 상공을 비행하며 앞서 언급한 화학물질을 구름에 투입하도록 선정되었다.

하지만, according는 펜실베니아 대학교에서 환경 과학 학위를 받은 청정 공기 활동가이자 와튼 스쿨 동문인 Jai Dhar Gupta에 따르면:

“구름 씨딩은 연기 거울 전술에 불과하며 의미가 없다. 비가 내린 후에는 대기 습도가 상승함에 따라 모든 연료, 바이오매스 등이 더 많은 오염 물질을 배출하게 되어 오염이 증가한다.”

이러한 구름 씨딩에 대한 회의론과 함께 그 장점과 단점을 평가할 필요가 있다. 

구름 씨딩의 이점

전 세계적으로 구름 씨딩이 수행하는 주요 목적은 겨울 강설량을 늘리고 산악 눈덩이를 증가시켜 주변 지역 사회에 제공되는 자연 수자원을 보충하는 것이다.

이 접근법의 효과를 평가하기 위해 과학자들은 구름 씨딩의 영향을 다수의 연구로 조사했다. 프로젝트마다 결과가 다르지만 눈에 띄는 성공 사례가 많이 있다. 예를 들어, 네바다 산맥 및 전 세계 다른 지역에서 장기 구름 씨딩 프로젝트는 목표 지역의 전체 눈덩이가 연간 10% 이상 증가함을 보여주었다.

Desert Research Institute는 호주 뉴 사우스 웨일즈의 스노우리 산맥에서 5년간 구름 씨딩 프로젝트를 설계했다. 그 결과 프로젝트 지역 전체에서 강설량이 14% 증가했다.

와이오밍에서 수행된 또 다른 구름 씨딩 실험은 10년간 지속되었으며, 스노우리 렌지와 시에라 마드레 렌지에서 진행되었다.

와이오밍 물 개발 사무소가 제시한 데이터에 따르면, 이 실험은 겨울 폭풍으로 인한 눈덩이를 5%에서 15%까지 증가시켰다. 또 다른 고지대 제어 발생기 기반 구름 씨딩 실험은 서부 몬태나의 브리저 렌지에서 눈강수가 최대 15% 증가한 것으로 나타났다.

이러한 성공에도 불구하고 구름 씨딩은 여전히 논란의 대상이 되고 있다. 

구름 씨딩이 논란이 되는 이유

오염 위험

구름 씨딩은 은요오드화물 및 기타 화학물질을 잘못 다루면 발생할 수 있는 오염 위험을 동반한다. 이들은 환경 오염의 연쇄 반응을 일으킬 가능성이 있으며, 그 해로운 결과는 우리의 생태계와 건강에 큰 피해를 준다. 이러한 위험을 완화하려면 전략적이고 구조적인 노력이 필요하지만, 이는 종종 재정적으로 감당하기 어렵다.

위험 재분배, 제거가 아님

구름 씨딩은 종종 한 지역에서 다른 지역으로 비를 이동시키는 행위이다. 이는 이미 구름에 존재하는 물을 응축시키는 것이므로, 한 지역에서는 강우가 감소하거나 가뭄이 발생하고 다른 지역에서는 외부에서 생성된 비가 내릴 수 있다. 또한 이는 특정 지역의 물을 빼앗거나 필요 이상으로 물을 요구하는 정치적 무기로 활용될 수 있다.

생태 및 환경 위험

은요오드화물에 의해 유발되는 생물축적은 수생 생물에 잠재적으로 해로울 수 있다. 또한 도시 홍수를 초래할 수도 있다.

정책 부적절

과학계는 부적절한 정책 수립이 구름 씨딩을 해롭게 만들 가능성이 있다고 본다. 이 우려는 특히 인접한 여러 지역에 구름 씨딩을 계획할 때 적용된다; 이러한 경우에는 신중히 설계된 일정에 따라 수행되어야 한다. 위험을 완화하기 위해서는 수행 시기에 제한을 두어 홍수 위험이 없도록 해야 한다.

증명 가능한 결과 부족

75년 넘게 사용되어 왔음에도 불구하고 구름 씨딩은 충분한 실증적 증거가 부족하다. 특히 태양 에너지나 탄소 제거와 관련된 다른 지구공학 기술에 대한 연구 규모와 양에 비하면 더욱 그렇다.

전반적으로 구름 씨딩을 전체적으로 연구할 필요가 있다. 연구는 단순히 즉각적인 효과를 평가하는 것을 넘어, 인접 지역과 그들의 생태계, 생물 다양성 등에 미치는 영향을 파악해야 한다.

논란과 회의론에도 불구하고 구름 씨딩의 주요 목적 중 하나는 비를 내리게 하여 지구의 오염, 스모그 등을 해소하는 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상업 기업들이 활동하고 있다.

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오염 방지를 위한 검증된 솔루션을 보유한 기업들

#1. Tetra Tech

Tetra Tech는 복잡한 환경 문제에 대한 솔루션을 제공하며, 여기에는 대기 질 향상, 소음 공해 해결, 수질 개선, 고형 폐기물 관리 등이 포함된다. 특히 대기 질 솔루션은 고객이 효율적이고 효과적으로 규제 준수를 충족하도록 돕는 컴퓨터화된 데이터베이스와 보고 소프트웨어를 포함한다. 서비스는 배출 인벤토리 작성, 확산 모델링, 제어 기술 프레임워크 분석, 주변 및 배출 모니터링 및 보고 등을 포함한다.

2022년 10월 2일에 종료된 회계연도에 Tetra Tech는 연 매출이 35억 달러를 넘어섰으며, 이는 2021 회계연도 매출 32억 달러보다 증가한 수치이다. 2022 회계연도에 Tetra Tech는 순이익이 2억 6300만 달러를 초과했으며, 이는 2021 회계연도 순이익 2억 3200만 달러보다 증가했다. Tetra Tech (TTEK ) 주식은 2022년에 희석 주당 순이익이 4.86달러였으며, 2021년의 4.26달러와 비교된다.

#2. Arcadis

Arcadis는 또 다른 글로벌 기업으로, 기후 변화 속에서 대기 배출을 보다 효과적으로 관리하도록 조직을 돕는다. 대기 오염이 공공 의제에서 높은 비중을 차지한다. Arcadis는 고객이 지속 가능한 비즈니스 원칙에 따라 운영하도록 지원하며, 산업 현장에서 OSHA 규정을 충족시키기 위한 포괄적인 산업 위생 및 보건·안전 서비스를 제공한다.

Arcadis의 2022년 연간 통합 보고서에 따르면, 회사는 2022년에 30억 유로 이상의 매출을 기록했으며, 영업 EBITDA 마진(매출 대비 비율)은 9.8%이고 순운전자본 수익률은 54%였다. 2021년 매출은 25억 유로 이상이며, 영업 EBITDA 마진은 9.6%였다.

구름 씨딩의 미래 로드맵

이러한 대규모 기업들이 오염 및 환경 위험을 차단하기 위한 방안을 지속적으로 연구하는 가운데, 구름 씨딩은 여전히 세계에서 가장 오염된 도시들을 돕는 해결책으로 부상할 가능성이 있다. 구름 씨딩 작업은 미국 서부의 최소 8개 주에서 진행되고 있다. 이는 투자 규모에 비해 비교적 소규모 운영이다. 예를 들어, 콜로라도 강 상류 유역의 구름 씨딩 프로그램은 매년 약 $150만의 비용이 든다.

공식 보고서는 “씨딩된 강수량의 소폭 증가와 계절별 유출량 증가에 대한 영향을 규명한 자료가 매우 적다. 씨딩 효과를 정량화하기 어려워 이러한 2차 연구는 추측에 불과하다”고 인정한다.

따라서 구름 씨딩이 오염 제거 솔루션으로서 실제 효능을 파악하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.