41화 「우주 양산이란? 지구온난화 대책으로 떠오른 우주 햇빛 가림막 뜻·지름 40㎞ 반사 위성 5000개로 햇빛 1% 차단·라그랑주점 L1 236만㎞ 위치·자재 7000만t과 20~40년 전망·부작용 쉽게 정리 [지식만화 41화] 신이말했다」

우주 양산이란 지구와 태양 사이 우주 공간에 거대한 반사막(햇빛 가림막)을 띄워 지구로 들어오는 햇빛을 조금 줄이고, 그만큼 지구 기온을 낮추자는 지구온난화 대책 구상이에요. 미국 비영리 연구기관 행성 햇빛 가림막 연구소(Planetary Sunshade Institute, PSI)가 최근 낸 보고서는 지름 40㎞짜리 반사 위성 약 5,000개를 지구에서 약 236만㎞ 떨어진 라그랑주점 L1 부근에 배치하면 햇빛을 약 1% 가려 지구 평균기온을 약 1도 낮출 수 있다고 봤어요(조선비즈·PSI). 다만 자재만 약 7,000만t이 필요하고, 건설 착수도 빨라야 20~40년 뒤로 전망돼 아직은 연구 단계예요(조선비즈·PSI). 안녕하세요, 신이말했다입니다. 지식만화 41화는 「우주 양산으로 지구를 식힐 수 있을까?」예요. 30일 '우주 양산 온난화 대책'이 실시간 검색어 2위까지 오를 만큼 관심이 컸어요(실거미). 이번 화에서는 조선비즈 보도와 PSI 보고서·설명 자료, 영국 첨단연구혁신청(ARIA), 미 항공우주국(NASA)·유럽우주국 SOHO 자료, 미국국립과학원회보(PNAS) 논문, 유엔환경계획(UNEP)·세계기상기구(WMO) 발표를 바탕으로 궁금이와 꼬북 박사가 차근차근 풀어 볼게요. ■ 우주 양산이란? 원리는 '햇빛 1% 덜 받기' 우주 양산의 원리는 여름날 양산을 쓰는 것과 같아요. 지구가 태양에서 받는 에너지가 줄면 온도도 내려가요. 기후 모델에 따르면 태양빛의 약 1%를 막으면 지구 평균기온을 약 1도 낮출 수 있다고 해요(조선비즈). PSI 측(행성 햇빛 가림막 재단)이 공개한 다른 자료는 1도를 낮추는 데 햇빛의 0.5%만 가리면 된다고 계산하는 등, 필요한 비율은 계산 방식에 따라 조금씩 달라요(PSF 우주 기반 태양복사관리 현황 보고서). 이처럼 햇빛을 반사하거나 줄여 지구를 식히는 기술을 통틀어 태양복사관리(SRM, Solar Radiation Modification)라고 불러요. 우주 양산은 그중에서도 대기가 아닌 우주에 가림막을 설치한다는 점이 특징이에요. 왜 지금 이런 이야기가 나올까요? 세계기상기구(WMO)는 2024년 지구 평균기온이 산업화 이전(1850~1900년 평균)보다 약 1.55도(오차 ±0.13도) 높아 관측 사상 가장 더운 해였다고 발표했어요. 장기 평균 상승 폭은 약 1.3도로 평가됐고요(WMO). 온실가스 감축이 목표만큼 빠르지 않다 보니, 일론 머스크 스페이스X 최고경영자(CEO)도 지난 8월 엑스(X)에 위성으로 태양빛을 가려 온난화를 해결하자는 주장을 올렸고, 과학자들이 그 가능성을 진지하게 따져 보기 시작했어요(조선비즈). ■ 왜 하필 라그랑주점 L1일까? 236만㎞의 비밀 가림막을 아무 데나 띄우면 금세 제자리를 벗어나요. 그래서 연구자들이 꼽는 자리가 라그랑주점이에요. 라그랑주점은 두 큰 천체(태양과 지구)의 중력이 작은 물체를 함께 따라 돌게 만드는 데 필요한 힘과 딱 맞아떨어져, 물체가 비교적 제자리에 머무는 다섯 곳의 특별한 지점이에요. 1772년 논문으로 이 문제를 다룬 수학자 조제프루이 라그랑주의 이름을 땄어요(NASA). 이 가운데 L1은 지구와 태양을 잇는 선 위, 지구에서 태양 쪽으로 약 150만㎞(달까지 거리의 약 4배) 떨어진 곳이에요. 태양 관측 위성 SOHO도 이곳 주변을 돌며 태양을 쉬지 않고 바라보고 있어요(NASA·ESA SOHO). 그런데 보도에 나온 거리는 150만㎞가 아니라 약 236만㎞예요. 얇고 넓은 가림막은 햇빛이 미는 힘(복사압)을 강하게 받기 때문에, 이 힘까지 계산하면 균형점이 원래 L1보다 태양 쪽으로 더 다가가요. 학계에서는 이 지점을 L1′(L1 스타)이라고 불러요(Acta Astronautica 2025). PSI 자료도 최적 위치를 지구에서 약 240만㎞, 달 궤도보다 약 5배 먼 곳으로 제시했어요(PSF 보고서). 다만 L1 부근은 완전히 안정된 곳이 아니어서, NASA에 따르면 약 23일 규모로 흐트러지기 때문에 위성들은 주기적으로 위치를 고쳐 잡아야 해요(NASA). ■ 지름 40㎞ 반사 위성 5,000개, 어떻게 생겼을까? PSI가 지금까지 가장 나은 안으로 꼽은 것은 '헬리오자이로'라는 회전형 반사 위성이에요. 위성 한 대의 지름은 40㎞, 무게는 약 1만3,000t이고, 길이 10㎞짜리 알루미늄 날개를 펼쳐요(PSI). 조선비즈는 위성 중심부에서 종잇장처럼 얇은 반사 날개 512개가 회전하며 거대한 양산처럼 펴진다고 설명했어요. 회전할 때 생기는 원심력으로 날개가 펴진 상태를 유지하고, 햇빛이 날개에 부딪힐 때 생기는 미세한 압력으로 위성의 움직임을 조절하며, 날개 각도를 원격으로 바꿔 가리는 정도도 조절한다는 구상이에요(조선비즈). 컴퓨터·배터리·통신 장비가 들어가는 중심 허브만 지구에서 만들고, 나머지 대부분의 자재는 달에서 캐서 쓰자는 것이 핵심이에요. 달은 중력이 약해서 달 표면에서 L1′까지 짐을 올리는 데 드는 연료가 지구에서보다 약 35분의 1이면 되고, 알루미늄과 규소도 풍부하기 때문이에요(PSI). 연구진은 반사 먼지 입자를 우주에 뿌려 전기적 힘으로 붙잡아 두는 '먼지 구름' 방식도 검토했어요. 위성 방식보다 질량이 약 600분의 1로 줄 수 있지만, 실제로 제어할 수 있는지는 이제 막 연구가 시작된 단계예요(PSI 보고서·조선비즈). ■ 공상과학에서 연구 과제로: 우주 양산 연구의 역사 우주 양산은 갑자기 나온 아이디어가 아니에요. 2006년 미국 애리조나대 로저 엔젤 교수는 PNAS 논문에서 L1 부근에 가림막을 띄워 햇빛의 1.8%를 막는 구상을 내놨어요. 1989년 J. 얼리의 제안을 발전시킨 것으로, 무게 약 1g의 1m 크기 소형 우주선 '플라이어'를 80만 개씩 묶어 쏘아 올려 길이 10만㎞의 구름처럼 띄우자는 내용이었어요. 전체 무게는 약 2,000만t, 수명은 50년으로 보았고, 약 25년 동안 수조 달러를 들이면 개발·배치가 가능할 것이라고 추정했어요(PNAS). 2025년 국제 학술지 '악타 아스트로노티카(Acta Astronautica)'에는 본격적인 가림막에 앞서 12U 규격 초소형 위성(큐브샛)에 81㎡ 넓이의 태양돛을 달아 L1′에서 소재 성능과 위치 유지 기술을 시험하자는 선행 임무 설계가 실렸어요. 예상 예산은 약 1,000만 달러예요(Acta Astronautica). 그리고 영국 정부 산하 첨단연구혁신청(ARIA)이 5,680만 파운드 규모 '기후 냉각 탐색' 프로그램을 통해 22개 연구팀을 지원하면서, PSI도 약 40만 파운드(약 7억6,000만 원)의 연구비를 받아 코넬대·미국 국립대기연구센터(NCAR)·노팅엄대·NASA 제트추진연구소(JPL) 등과 함께 여섯 가지 가림막 설계를 기후 모델로 비교했어요(ARIA·PSI·조선비즈). 그 결과가 "새로운 물리 법칙 없이도 지을 수 있지만, 현실적으로 20~40년이 걸린다"는 이번 보고서 결론이에요. 걸림돌로는 대형 로켓을 얼마나 자주 쏠 수 있는지와 달 자원 채굴 기술이 꼽혔어요(PSI 보고서). ■ 우주 양산 부작용과 한계: 7,000만t·수십조 달러·강수량 변화 아직 넘어야 할 산이 많아요. 먼저 규모예요. 반사 위성 5,000개를 만들려면 자재가 약 7,000만t 필요한데, 이는 인류가 지금까지 우주로 쏘아 올린 모든 물체를 합친 무게의 약 1,500배예요. 비용은 정확히 계산하기도 어렵지만 수십조 달러가 들 수 있다는 추정이 나와요. 수많은 로켓 발사로 생기는 환경오염, 햇빛을 줄였을 때 비의 양과 생태계에 생길 변화도 충분히 밝혀지지 않았어요(조선비즈). PSI는 특정 파장만 골라 가리면 강수 변화 같은 부작용을 줄일 수 있다는 결과를 냈지만, 스스로 "매우 초기 결과"라고 밝혔어요(PSI 보고서). 장점도 있어요. PSI는 우주 양산이 며칠 만에 가리는 정도를 조절할 수 있고, 필요 없으면 일부나 전부를 옆으로 치우거나 재활용할 수 있다고 설명해요(PSI). 대기에서 햇빛을 줄이는 방식과 비교해 볼까요? 1991년 6월 필리핀 피나투보 화산이 폭발했을 때 성층권에 이산화황 약 1,500만t이 올라가 햇빛을 가리는 미세 입자층이 생겼고, 이후 15개월 동안 지구 평균기온이 약 0.6도 내려갔어요(NASA 지구관측소). 화산처럼 성층권에 입자를 뿌리는 방식(성층권 에어로졸 주입)은 더 현실적인 기술로 거론되지만, 대기에 직접 물질을 넣는다는 부담이 있어요. 바다 위 구름을 더 하얗게 만들어 햇빛을 반사하는 '해양 구름 밝히기'도 ARIA 프로그램이 지원하는 연구 주제 가운데 하나예요(ARIA). 유엔환경계획(UNEP) 전문가 패널은 2023년 태양복사관리가 아직 대규모로 쓸 준비가 되지 않았고, 온실가스를 빠르게 줄이는 일을 대신할 수 없다고 밝혔어요. 기후변화의 원인을 없애는 것이 아니어서 이미 나타난 피해를 되돌리지 못하고, 저소득·중소득 국가에 미칠 영향과 동의·윤리 문제도 충분히 연구되지 않았다는 지적이에요(UNEP). ■ 한 줄 정리 우주 양산은 지구에서 약 236만㎞ 떨어진 L1′ 부근에 지름 40㎞ 반사 위성 약 5,000개를 띄워 햇빛을 약 1% 가리고, 지구 평균기온을 약 1도 낮추자는 지구온난화 대책 구상이에요. 달 자원으로 짓는 회전형 반사 위성, 먼지 구름 등 여러 설계가 연구되고 영국 ARIA 같은 정부 기관의 지원도 받고 있지만, 7,000만t의 자재와 수십조 달러의 비용, 강수량·생태계 영향 같은 숙제가 남아 있어 건설 착수까지는 20~40년이 걸릴 것으로 보여요. 무엇보다 UNEP가 강조했듯 햇빛 가리기는 온실가스 감축을 대신할 수 없고, 탄소를 줄이는 노력이 먼저라는 점을 기억해 주세요. 이번 화 내용은 조선비즈, 행성 햇빛 가림막 연구소(PSI), 영국 첨단연구혁신청(ARIA), NASA, ESA·NASA SOHO, PNAS, Acta Astronautica, NASA 지구관측소, 유엔환경계획(UNEP), 세계기상기구(WMO), 실거미를 참고했어요. 다음 화에서 또 만나요!