그 동안 대기 중 이산화탄소량은 0.03%를 넘은 적이 없습니다. 20세기를 접어들 무렵까지 그랬죠. 그 후로 이산화탄소 농도는 급증해 왔고, 지금은 산업혁명 전보다 40% 이상 높습니다. 석탄과 석유, 가스를 태우며 우리는 지구가 흡수하는 것보다 빠른 속도로 이산화탄소를 내뿜고 있죠. 따라서 이산화탄소는 대기에 쌓이고, 지구는 더워집니다.  

 

따뜻한 물체들은 육안으로 볼 수 없는 빛을 방출합니다. 바로 열적외선이죠. 우리는 모두 어둠 속에서도 열을 방출합니다. 적외선으로 보는 지구는 어떨까요? 지금 보시는 건 지구의 체열입니다. 태양에서 온 빛이 지표면에 도달합니다. 지구는 그 에너지의 많은 부분을 흡수하고, 그래서 온도가 올라 가 지표면이 적외선을 발합니다.

 

 

대기의 이산화탄소는 밖으로 나가는 열복사선을 대부분 흡수해 많은 부분을 지표면으로 돌려 보냅니다. 그 때문에 지구가 더 더워지죠. 그게 온실효과입니다. 에너지 흐름의 기록일 뿐인 이 기초 물리학에 논란의 여지는 없습니다. 우리 대기에 이산화탄소가 전혀 없다면 지구는 커다란 눈덩이에 불과할 거고, 우리도 존재하지 못하겠지요.

 

 

약간의 온실효과는 좋지만 심해지면 기후가 불안정해지고 생명에 해가 되지요. 그런데 인간이 원인이라는 근거는 뭘까요? 석탄이나 석유 연소와 상관 없이 지구 자체가 이산화탄소를 증가시키는 건 아닐까요? 화산 때문일지도 모르죠. 시칠리아섬의 에트나 화산은 몇 년에 한 번씩 분화합니다. 대규모 분화는 매번 이산화탄소 수백만 톤을 대기로 뿜어 내죠. 이를 포함해 지구의 모든 화산들이 배출하는 양을 합해 볼까요? 가장 많이 어림 잡아 추산했을 때, 매년 화산 분출로 이산화탄소 5억 톤이 대기로 유입된다고 합니다. 어마어마하죠. 하지만 그건 우리 문명이 해마다 쏟아 내는 이산화탄소 3백억 톤의 2%도 안 되는 양입니다. 재미있는 사실은 대기 중 이산화탄소의 증가량이 우리가 석탄과 석유, 가스를 태우며 배출하는 것으로 알려진 이산화탄소량과 일치한다는 겁니다.

 

 

화산에서 나오는 이산화탄소는 화석 연료에서 나오는 것보다 약간 무겁죠. 원자 단위에서 조사해 보면 그 둘을 구별할 수 있습니다. 분명히 대기 중 이산화탄소 증가는 화산 때문이 아닙니다. 게다가 온난화 정도가 이산화탄소 증가량으로 예측한 것과 맞아 떨어집니다. 우리 지문이 뒤덮였다는 부인하기 힘든 증거입니다. 연간 이산화탄소 3백억 톤이 과연 어느 정도일까요? 그걸 고체로 압축한다면 부피가 도보 백색 절벽과 비슷할 겁니다. 우리는 해마다 그렇게 많은 양의 이산화탄소를 쉴새 없이 대기에 쏟아냅니다. 불운하게도 우리 문명의 주요 폐기물은 평범한 물질이 아닙니다. 하필이면 끊임 없이 지구의 기후 조절에 주된 역할을 하는 가스입니다. 눈에 보이지 않는다는 게 안타깝죠. 코스모스 어딘가에 그런 존재가 있을지도 모르지만 만일 인간이 이산화탄소를 볼 수 있다면 명백한 현실을 부정하지 못할 것입니다. 우리가 대기에 얼마나 심각한 영향을 미치고 있는지 똑똑히 알 수 있겠지요.

 

 

지구가 더워진다는 증거는 도처에 있습니다. 먼저 온도계를 확인해 볼까요? 전세계의 기상대들은 1880년대부터 기온을 기록했고, NASA는 그 자료들을 바탕으로 지도를 만들어 세계 평균 기온의 변화를 추적했습니다. 노란 색은 1880년대의 평균 기온보다 따뜻한 지역을 나타냅니다. 주황색은 뜨거운 지역을, 빨간색은 훨씬 뜨거운 지역이지요. 지구는 19세기보다 확실히 더워졌습니다. 세상은 그를 잊었지만 과거에 대규모 박람회에서 한 천재가 그 문제에 대한 해결책을 제시했습니다. 함께 가 보시지요. 너무 덥지도, 너무 춥지도 않은 세상이 있었습니다. 딱 적당한 온도였지요. 그러다, 그 곳에 살던 생물들은 자신들의 멋진 행성이 변하고 있음을 깨달았습니다. 우리가 이 상황을 예측 못한 건 아닙니다. 놀랍게도 1896년에 스웨덴 과학자인 스반테 아레니우스가 대기 중 이산화탄소량이 2배가 되면 북극 얼음이 녹을 거라고 추정했지요. 1930년대에는 미 해군 연구소의 물리학자인 E.O. 헐버트가 그 결과를 확인했습니다. 하지만 아직까지는 이론일 뿐이었지요. 그런데 가이 캘런더라는 영국인 공학자가 이산화탄소와 세계 평균 기온이 실제로 증가하고 있다는 증거를 정리했습니다.

“지금도 인간은 문명의 폐기물을 통해 기후를 변화시키고 있을지도 모릅니다. 매년 공장과 자동차에서 배출되는 60억 톤 이상의 이산화탄소는 대기가 태양으로부터 열을 흡수하는 걸 돕죠. 그 때문에 대기의 온도가 상승하는 것으로 보입니다.” “그럼 안 좋은가요?” “계산에 따르면, 지구 기온이 몇 도만 올라가도 극지의 빙원이 녹게 됩니다.”

1960년 칼 세이건의 박사 학위 논문에는 금성의 온실효과에 대한 최초의 추산이 포함됐습니다. 그는 줄곧 행성들의 대기에 관심을 가졌죠. 세이건은 1980년 오리지널 코스모스 시리즈에서 경고했습니다.

“우리는 막대한 양의 이산화탄소를 배출하며 온실 효과를 증대시키고 있습니다. 작은 변화로도 기후가 불안정해져 코스모스에 하나뿐인 우리의 낙원이 지옥으로 바뀔지도 모릅니다.”

세이건이 그렇게 말한 이후 우리는 지구의 대기에 4천억 톤에 달하는 이산화탄소를 더 쏟아 부었습니다. 우리가 변하지 않으면 앞으로 지구는 어떻게 될까요? 과학적 추정에 따르면 우리가 계속 지금처럼 살아 갈 경우 우리 아이들은 시련을 겪게 됩니다. 장기간의 혹서, 기록적인 가뭄, 해수면 상승, 대량 멸종 등이죠. 우리는 비교적 안정적인 기후 덕에 풍요로운 세상을 물려 받았습니다. 수천년 동안 농업과 문명이 번성했지요. 하지만 우리의 부주의와 탐욕 때문에 모든 것이 위태로워졌습니다.

 

 

과학자들이 그토록 무시무시한 장기적인 기후 예측을 할 수 있다면 왜 날씨를 예측하는 건 힘들까요? 올 겨울 저희 동네는 예년보다 추웠습니다. 그러니 지구 냉각화가 시작된 걸지도 모릅니다. 먼저 날씨와 기후의 차이를 정리해 보죠. 날씨는 시시각각 그 날 그 날 단기간에 나타나는 대기의 상태입니다. 날씨는 무질서하죠. 미세한 변동이 큰 변화로 이어질 수도 있어, 열흘 후 일기예보는 쓸모가 없습니다. 발리 섬에 있는 나비의 날개짓이 6주 후 미국에서 열리는 야외 결혼식을 망칠 수도 있지요. 기후는 장기간에 걸친 평균 날씨입니다. 대기의 에너지 균형을 바꾸는 범지구적 힘의 영향을 받지요. 바로 태양이나 지축의 기울기, 지구가 우주로 반사하는 햇빛의 양, 대기 중 온실가스 농도의 변화 등으로, 이들이 기후에 미치는 영향은 대체로 예측이 가능합니다. 옆에 있는 제 친구가 걸어 다니는 경로는 단기적인 변동, 즉 날씨를 나타냅니다. 녀석이 다음에 어느 쪽으로 갈지는 예측이 거의 불가능하지만 제가 줄을 잡고 있기 때문에 이동 경로는 쉽게 알 수 있지요. 기후는 직접 관측할 수 없습니다. 우리가 보는 건 날씨이지만 한 해 평균 날씨에는 패턴이 있죠. 제가 그 장기적 동향, 즉 기후입니다. 사람을 보세요. 개를 보지 말고.

 

 

보셨듯이 날씨는 예측하기 힘들지만 기후는 예측이 가능합니다. 그 동안 일어난 기후 변화들은 범지구적인 힘들에 대한 반응이었습니다. 그런데 오늘날 기후 변화의 주된 요소는 화석 연료에 의해 발생하는 이산화탄소로, 더 많은 열을 가두는 역할을 하죠. 그 추가된 에너지의 일부는 대기를 데우고, 대부분 바다로 가지요. 전세계의 바다가 따뜻해지고 있습니다. 그 영향은 북극해와 그 주변 지역에서 뚜렷이 나타납니다. 사람들이 거의 찾아 갈 일이 없는 외딴 지역에서 여름에 바다의 얼음이 줄어들고 있는 겁니다. 북극 얼음이 녹는 것이 우리와 무슨 상관일까요? 얼음은 지구의 표면 가운데 가장 밝은 부분이고 대양은 가장 어두운 부분이죠. 얼음은 쏟아지는 햇빛을 우주로 반사하지만 물은 햇빛을 흡수해 더 따뜻해지고, 그 때문에 더 많은 얼음이 녹게 됩니다. 그럼 햇빛을 흡수할 바다 면적은 더 넓어지게 되죠. 이를 양성 순환 고리라고 합니다. 이산화탄소에 의한 온난화를 확대하는 많은 자연 작용 중 하나입니다.

 

 

이 곳은 미국 알래스카주의 드루 포인트입니다. 북극해 가장자리죠. 제가 태어났을 때 이 해안선은 1.6km 밖에 있었고, 1년에 6m 가량 떨어져 나갔습니다. 그런데 지금은 1년에 약 15m씩 후퇴하고 있지요. 북극해는 갈수록 빠르게 따뜻해집니다. 1년 중 바다에 얼음이 없는 기간도 더 길어지고 있지요. 그 때문에 해안이 폭풍우에 침식되는 기간도 늘어나고 있는데, 기후 변화의 영향으로 폭풍우 또한 더 강력해지고 있는 실정입니다. 알래스카와 시베리아, 캐나다 북부 지역은 대부분 영구 동토대지요. 수천 년 동안 내내 얼어 붙어 있던 땅입니다. 그 땅에는 수천 년 전에 식물이 남긴 나뭇잎과 뿌리 등 많은 유기물이 들어 있습니다. 북극 지방은 세상 어디보다 빠르게 따뜻해지고 있기 때문에 영구 동토대가 녹으면서 그 함유물이 썩어 갑니다. 냉장고에 플러그가 뽑힌 것 같은 상황이지요. 녹아 가는 영구 동토대는 이산화탄소와 더 강력한 온실가스인 메탄을 대기로 뿜어 냅니다. 그 때문에 세상은 더 더워집니다. 양성 순환 고리의 또 한 예입니다. 영구 동토대는 대기 중 이산화탄소를 두 배로 늘리고도 남을 탄소를 지니고 있습니다. 이런 속도면 세기말까지 그 대부분이 배출될 수도 있지요. 우리는 지금 기후를 되돌릴 수 없는 단계로 내몰고 있는지도 모릅니다. 공기와 물, 땅이 모두 더워지고 있습니다. 지구 온난화가 정말 진행되고 있지요. 하지만 꼭 우리 탓일까요? 어쩌면 태양이 원인은 아닐까요? 아니요. 태양은 아닙니다. 수십 년 동안 태양을 면밀히 관측했지만 태양 에너지 방출량은 변하지 않았습니다. 게다가 지구는 낮보다 밤에, 그리고 여름보다 겨울에 더 따뜻해지고 있습니다. 온실 효과로 예상되는 현상과 정확히 맞아 떨어집니다. 태양 에너지가 증가했다면 그 반대의 결과가 나타났겠지요. 우리가 기후를 변화시키고 있다는 사실은 이제 분명해졌습니다. 태양은 문제가 아닙니다. 오히려 해결책이지요. 우리가 그 사실을 알게 된 것은 생각보다 오래 전입니다.

 

 

1878년 9월 파리입니다. 에펠탑이 세워지기 수 년 전이지요. 이 곳에서 역사적인 기념물을 목격할 수 있습니다. 자유의 여신상의 흉상이 막 완성돼 첫 선을 보였죠. 세계 곳곳에서 모여 든 출품자들의 발명품과 제품들이 약 27만 제곱 미터 면적에 전시되었습니다. 에디슨이 공개적으로 백열 전구를 선보이기 1년 전으로, 아직 전기 기구 같은 건 없었습니다. 스위치나 버튼을 누르는 대신 손잡이를 돌리고 마차를 몰던 시절이지요. 독특한 수염을 기른 저 남성이 이 이야기의 주인공입니다. 오귀스탱 무쇼는 수학 교사였습니다. 1878년 당시에는 주로 가스등으로 불을 밝혔고 자동차가 나오려면 아직 몇 년 더 기다려야 하죠. 하지만 무쇼는 이 곳에서 태양열 수집기로 군중을 놀라게 합니다.

“태양은 우리 모두의 것입니다. 무려 1억 5천만 킬로미터나 떨어져 있지만 그 힘이 얼마나 대단한지 보십시오. 저의 발명품은 공짜인 태양 에너지를 모아서 기계적 운동으로 전환해 줍니다. 모든 기계에 동력을 공급할 수 있지요. 전력을 생산하거나 인쇄기를 가동하거나 얼음을 만들 수도 있습니다. 보세요. 햇빛이 얼음으로 바뀐 겁니다. 이 풍요로운 에너지를 활용할 수 있다면 놀라운 일들이 가능해질 겁니다. 언젠가 석탄은 바닥이 나겠죠. 태양은 언제까지나 그 자리에 있을테니까요.”

무쇼는 금메달을 받았지만 태양 에너지는 값싼 석탄에 밀려 관심을 끌지 못합니다. 그 때는 화석 연료를 태우는 대가가 무언지 아무도 몰랐습니다. 무쇼는 연구 자금이 끊겼죠. 35년 후 20세기 초에 또 한 번 미래를 바꿀 기회가 찾아 옵니다. 나일 강변으로 함께 가시죠.

 

 

미래의 시간 여행자들에게 알립니다. 이 때가 기후 변화를 피하기에는 완벽한 시점입니다. 1913년 이집트. 미국 필라델피아에서 온 프랭크 슈먼입니다. 학교는 3년 밖에 안 다녔지만 그에게는 그 약점을 보완하고도 남는 창의력이 있었죠. 슈먼은 서른 살이 되기 전에 안전 유리를 발명했습니다. 자동차와 채광창에 쓰인 안전 유리는 수많은 목숨을 구했고, 슈먼은 부자가 됐습니다. 그 돈으로 그는 자신의 진짜 관심사인 태양 에너지에 열정을 쏟았죠. 슈먼이 이끄는 팀은 태양 에너지 수집기를 설계하고 제작했습니다. 그 힘으로 증기 기관을 가동할 수 있었죠. 슈먼은 태양의 힘으로 물을 끌어 와 사막을 푸르게 만들고자 했습니다. 1913년 슈먼의 태양열 발전소 발족식은 대성공이었습니다. 그는 태양의 힘을 산업 규모로 이용할 실용적 방법을 고안했고, 그 덕에 태양 에너지는 석탄보다 저렴해졌습니다. 독일과 영국 정부는 슈먼에게 넉넉한 개발 자금을 지원했습니다. 수입 석탄이 엄청나게 비싼 열대 지방에서 태양열은 이상적인 동력원이었습니다. 하지만 슈먼의 꿈은 훨씬 원대했습니다. 그는 한 과학 잡지에 보낸 편지에서 사하라 사막에 6만 2천 5백 제곱 킬로미터 규모로 태양열 발전소를 건설하면 전세계 산업계에 동력을 공급할 수 있을 거라고 추산했습니다. 하지만 그 꿈은 실현되지 못했죠. 선박, 가정 난방, 승용차, 트럭 등에 연료로 쓰이는 석유에 대한 수요가 급증했습니다. 석유는 풍부하고 석탄보다 값이 싸며 채굴과 가공이 훨씬 더 쉬웠습니다. 석탄으로 배에 연료를 공급하려면 1주일간 백 명이 일해야 했지만 석유는 한 명이 하루만 일하면 됐지요. 슈먼이 사막에서 성공을 거두고 일 년 후, 1차 대전이 터졌고 그의 태양열 수집기는 무기로 재활용됐습니다. 태양열을 동력으로 하는 문명, 슈먼의 이 원대한 꿈이 다시 태동하기까지는 한 세기를 더 기다려야 했지요.

 

 

또 하나의 무한한 청정 에너지를 소개합니다. 바람의 동력은 태양 에너지입니다. 우리의 항성이 바람과 파도를 움직이지요. 풍력 발전소는 태양열 발전소처럼 많은 땅을 차지하지 않고 바람이 거센 바다에 설치할 수도 있습니다. 그 힘의 1%만 가져 와도 우리 문명에 충분한 에너지를 공급할 수 있습니다.

 

 

한 시간 동안 지구에 닿는 태양 에너지가 인류가 1년 내내 소비하는 에너지보다 많습니다. 태양과 바람의 힘을 극히 일부만 이용해도 대기 중 탄소를 증가시키지 않으면서도 에너지 수요를 영원히 충족할 수 있지요. 아직 늦지 않았습니다. 미래를 위한 싸움은 헛되지 않을 것입니다. 우리 모두가 생존자들의 후손이기 때문입니다. 인간은 적응력이 뛰어난 종이지요. 우리가 존재하는 건 조상들이 장기적으로 생각하고 그에 따라 행동했기 때문입니다. 우리는 전에도 궁지에 몰린 적이 있지만 그 위기를 딛고 한층 더 발전했습니다. 사실 인류의 전설적인 업적들은 그 어느 때보다도 암울한 시기에 이루어졌지요.

– <코스모스 12부: 지구의 메시지(The World Set Free)>