이례적으로 따뜻한 날씨가 이어지고 있는 겨울입니다. 눈은커녕 비도 잘 내리지 않아 이번 주에도 ‘화이트 크리스마스’는 기대하기 어렵다고 해요. 1년 내내 가물었던 날씨를 생각하면, 남은 겨울 동안 눈이든 비든 좀 내려줬으면 했는데 말이죠. 우리나라뿐 아니라 세계적으로 가뭄이 기승을 부리는 2015년. 이를 해결하기 위해 눈과 비를 만들어내려는 움직임도 어느 때보다 적극적이라고 하는데요. 화학의 힘으로 내리는 비와 눈의 세계로 여러분을 초대합니다.
비와 바람은 오랜 시간 자연의 일부로만 인식되어 왔습니다. ‘천재지변’이라는 말은 인간의 힘으로 어찌 할 수 없는 자연의 변덕을 의미하는 말로 현재까지도 통용되고 있죠. 그래서 오랜 기간 비가 내리지 않는 가뭄과 같은 재해에도 ‘기우제’와 같이 하늘에 비를 내려 주십사 기도를 하는 수밖에는 뾰족한 도리가 없었죠. 점차 기상 관련 기술이 발전하며 날씨를 예측할 수 있는 수준에 도달해서도, 폭우가 내리면 그 물을 저장해 가물 때 활용하는 정도의 방법만이 가능했습니다.
하지만 19세기 들어 과학이 발전하면서 인공 비에 대한 개발이 시작되었습니다. 처음으로 하늘의 영역에 도전해 인간의 기술로 날씨를 조정하려는 시도였죠. 1916년 가뭄이 극심했던 미국 샌디에이고에서 화학혼합물을 이용해 인공 비를 유도했는데, 그 과정이 정교하지 못 했던 까닭에 여러 사람의 목숨을 빼앗을 정도의 폭우가 내렸다고 해요. 아직은 과학을 통해 날씨를 바꾸는 일이 요원해 보였죠.
인공 강우에 대한 과학적인 연구가 본격화 된 건 2차 세계대전 이후인 1940년대입니다. 미국 GE 연구소에서 노벨상 수상자인 어빙 랭뮤어와 구름 물리학자인 빈센트 쉐퍼 박사가 드라이아이스를 활용한 얼음 결정 만들기에 성공한 것이 시작이었죠. 이후 1947년 베나르드 보네거트는 얼음결정과 비슷한 결정 구조를 가진 요오드화은(Agl)가 구름씨 물질로 적합함을 발견하고 요오드화은 연소기를 개발해 인공강우 항공실험에 성공했죠.
실제 인공강우 실험에 쓰이는 항공기ⓒwikimedia.org
0℃ 이하의 구름에 비의 씨앗이 되는 요오드화은을 뿌려 결빙을 촉진하거나 드라이아이스로 과냉각을 강화시켜 비를 유발하는 방법은 현재까지도 유용한 강수 기술입니다. 하지만 이를 증명하는 과정에서 겪은 시행착오도 다양했는데요. 폭풍 경로를 바꾸려다 태풍의 세력이 커지거나, 300mm 이상의 폭우가 쏟아져 마을이 휩쓸리는 등 그 결과를 예측하지 못해 많은 피해를 입기도 했답니다.
인공강우의 원리ⓒwikimedia.org
현재까지 이루어진 인공강우 연구의 핵심은 요오드화은 같은 화학물질을 공중에 뿌려 얼음 결정을 만들거나 물방울이 맺히도록 해 눈·비가 내리도록 하는 것입니다. 하지만 이는 적절한 수증기를 포함한 구름이 존재할 때만 가능한 기술이라 한계도 분명한데요. 구름 한 점 없는 사막에서는 아무리 기술이 좋아도 비를 내리게 할 방법이 없기 때문이죠.
농업은 물론, 인간 생존에 있어 날씨의 중요성은 갈수록 커지고 있습니다. 세계기상기구(WMO)에 따르면 현재 전 세계 50여 개국에서 인공강우를 포함한 150개 이상의 날씨 조절(weather modification) 프로젝트를 진행하고 있다고 합니다. 미국이나 중국, 러시아 등은 지난 60여 년간 정부 차원의 인공강우 기술 연구를 꾸준히 진행해왔고요. 실제로 가뭄이 심각할 경우 항공기나 로켓을 띄워 인공강우를 유도하는 일도 종종 있다네요.
우리나라 역시 1963년 지상연소 실험과 드라이아이스를 이용한 항공 실험을 시도했으나, 후속 연구는 거의 이뤄지지 않았습니다. 하지만 미래 강우 기술의 중요성이 대두되며 1995년부터 기상청 국립기상연구소를 중심으로 인공강우 실험을 하고 있다고 해요. 2008년에는 대관령을 넘어가는 구름을 대상으로 민간항공기를 이용한 실험도 진행됐고요. 날씨를 조절하는 기술은 미래 국가경쟁력을 좌우할 수 있기에 앞으로도 이에 대한 연구는 각 국가의 자존심을 걸고 치열하게 진행될 듯 보입니다. 비를 만들기 위한 인간의 노력은 현재도 진행형인 셈이지요.
인공강우로 시작된 날씨 조절 실험은 안개를 만들거나 우박 및 집중호우 억제 등 생활에 밀접한 여러 기술로 발전하고 있습니다. 어쩌면 몇 년 뒤에는 인간의 기술로 화이트 크리스마스를 즐길 수 있을지도 모르겠어요. 그 즈음이면 가뭄도, 장마도 큰 걱정이 아닌 세상이겠죠.
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