스페이스 미러(기후 엔지니어링)

우주 거울은 기후 공학의 한 형태로 지구에 영향을 미치는 태양 복사량을 변화시키기 위해 고안된 인공 위성이다.1980년대 아이디어 구상 이후 우주거울은 지구온난화에 대응하기 위해 햇빛을 비껴가는 방법으로 주로 이론화돼 2000년대 들어 심각하게 검토됐다.^[1][2]

우주 미러 개념의 구현은 여러 차례 제안되었지만 물류상의 우려와 배치의 어려움 때문에 지금까지 러시아의 즈나미야 프로젝트 이외에는 실행된 것이 없다.^[1][3]

일반개념

역사

기후 공학의 한 방법으로 우주 거울을 만드는 개념은 1980년대로 거슬러 올라간다.첫 번째 제안은 인간이 다른 행성을 점령하는 이론적 미래를 제공하기 위해 금성의 기후를 냉각시키는 것이 제안되었다.^[4]1989년 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 일하고 있는 제임스 얼리는 라그랑지안 포인트 L1에서 궤도를 선회하는 지름 2,000 킬로미터의 "우주 그늘"을 사용할 것을 제안했다.그는 그 비용을 1조에서 10조 달러 사이로 추산하고 달암을 이용해 달에서 제조할 것을 제안했다.^[4]

2001년 9월 대통령기후변화기술프로그램이 주최한 '급속하거나 심각한 기후변화에 대한 대응방안' 원탁회의에서도 우주거울이 제안됐다.로렌스 리버모어 국립 연구소의 수석 과학자 로웰 우드는 태양빛을 우주로 비껴가거나 여과하기 위해 하나 이상의 와이어-메쉬 "미러"를 궤도에 배치하는 것을 제안했다.목재는 일조량의 1%를 비껴가면 기후의 안정성을 회복할 수 있으며, 이를 위해서는 면적이 60만 평방마일(1600,000km2)인 거울 하나 또는 몇 개의 작은 거울이 필요하다고 계산했다.우드는 10년 이상 이 아이디어를 연구해 왔지만, 이것이 지구 온난화 문제를 해결하기 위한 백업 계획일 뿐이라는 것은 실현 불가능하다고 생각했다.

가디언은 2007년 1월 미국 정부가 차기 유엔 기후변화보고서에 맞춰 우주거울을 포함한 일조 편향 연구를 계속할 것을 권고했다고 보도했다.^[5][6]우주 거울 외에도, 제안된 햇빛을 줄이는 기술에는 수천 개의 고반사 풍선을 발사하고 화산 배출을 모방하기 위해 황산염 물방울을 대기 상층부로 펌핑하는 것이 포함되어 있다.^[4][5]

2007년 11월 미국 하버드대 대니얼 섀그(Daniel Schrag)와 캘거리대 데이비드 키스(David Keith)가 기후공학 콘퍼런스를 조직했다.높은 비용에도 불구하고, 우주 거울을 포함한 일부 아이디어의 타당성이 의심스럽고, 온실 가스 배출량 감소에 따른 주의를 산만하게 하는 위험성에도 불구하고, 그러한 아이디어들을 더 연구할 가치가 있다는 것이 연구계의 일치된 의견이었다.^[7][8]

목적

우주 거울은 자외선 복사의 영향을 바꾸는 것을 목표로 태양으로부터 행성에 도달하는 에너지의 양을 증가시키거나 감소시키거나, 태양의 조명 조건을 바꾸기 위해 행성의 빛을 반사하거나 비껴내도록 설계된다.^[9][10]우주미러는 태양방사선관리(SRM)의 한 예로서 "소량의 인바운드 햇빛을 우주로 반사해 기후변화의 영향을 일부 줄이는 이론적 접근법"^[11]이다.이 개념은 지구의 온도를 낮추기 위해 충분한 햇빛을 반사하여 온실가스의 온난화 효과를 균형 있게 조절하는 것이다.^[11]

기후공학

우주 거울의 개발에 대한 대부분의 과거의 제안들은 특히 지구의 기후 변화의 진행을 늦추자는 것이다.^[9]지구의 대기에서 소량의 태양의 에너지를 비껴가면 지구의 생태계에 들어오는 에너지의 양이 줄어들 것이다.

일광 반사/편향

우주 미러 개발에 대한 일부 제안은 특정 구간을 음영 처리하거나 작은 구간에서 햇빛을 반사하여 지구 표면의 국지적인 조명 조건을 변경하는 능력에 초점을 맞추고 있다.^[9]이렇게 하면 지역에 따라 차별화된 기후가 발생할 수 있고, 농작물 성장 촉진을 위해 잠재적으로 추가적인 일조량이 발생할 수 있다.^[12]과거의 햇빛 반사 제안과 구현은 주로 러시아 우주국들에 의해 이루어졌다.

토론

기후 전문가들은 우주 거울과 같은 지구공학적인 제안은 잠재적으로 지구를 식힐 수 있지만 탄소의 증가로 인해 해양의 높은 산성도와 같은 다른 기후 관련 문제에는 어떤 이점도 제공하지 못할 것이라고 경고했다.^[9]과거에, 많은 과학자들은 기후 변화를 억제하기 위해 지구공학을 사용하는 것에 반대해왔다. 왜냐하면 역효과를 일으킬 위험이 너무 컸고 그것이 사람들이 기후 변화에 기여하는 화석연료를 계속 사용하도록 장려할 것이라고 우려했기 때문이다.^[9]

정책

때때로, 정치인들은 과학자들이 기후 공학 및 우주 거울 제안들을 실행하는 것에 대해 생각하는 것보다 기후 공학 및 우주 거울 제안들에 대해 토론하는 것에 더 열심이었다.^[10]조지 W 부시와 버락 오바마 행정부의 정치인들은 미국에 기반을 둔 우주 거울 제안들에 대한 자금 지원을 논의하고 제안했다.하지만 과학자들은 여전히 이 중대한 위험에 대해 걱정하고 있다.브리스톨 대학의 매튜 왓슨은 기후 공학이 가져올 잠재적 부작용에 대한 5백만 파운드의 연구를 이끌었고 "우리는 기후 변화로 인한 재앙을 위해 몽유병을 걷고 있다.배출량을 줄이는 것은 의심할 여지 없이 우리가 초점을 맞춰야 할 것이지만 그것은 실패하는 것처럼 보인다.비록 지구공학이 많은 사람들에게 무섭고, 나는 여기에 나를 포함하지만, [그들의 실현 가능성과 안전]은 대답해야 할 질문이다.^[10]옥스퍼드 대학의 스티브 레이너 교수도 기후 공학, 특히 사람들이 그 영향에 대해 너무 긍정적으로 생각하고 기후 변화의 실제적인 문제를 늦추려 하지 않을 가능성에 대해 걱정하고 있다.하지만 그는 기후 공학을 하는 데는 잠재적인 이유가 있다고 말한다: "사람들은 밴드 보조로 [기후 공학]을 하는 것을 비난하지만, 밴드 보조는 치료할 때 유용하다."^[10]

러시아 이행

즈나미야 프로젝트는 1990년대 햇빛을 반사해 지구로 태양광을 빔으로 보내려는 일련의 궤도 미러 실험이었다.즈나미야 1, 즈나미야 2 실험, 실패한 즈나미야 2.5 실험 3개로 구성됐다.즈나미야 1호는 결코 발사되지 않은 지상 실험이었다.^[13] 즈나미야 2호는 즈나미야 프로젝트가 성공한 첫 번째 발사였다.무인 Progress M-15에 부착되어 있었다.이 ^[13]배치로 인해 폭 5km의 밝은 조명과 함께 보름달의 강렬함이 빛을 발했다.즈나미야 ^[13]3호는 제안되었지만 즈나미야 2.5호의 실패로 인해 실행되지 않았다.^[13] 이 프로젝트는 러시아 연방우주국(Federal Space Agency)이 즈나미야 2.5호의 배치 실패 후 포기했다.^[3]

과학 이론

지구공학 및 기후변화

지구 기후의 변화를 완화하거나 역전시키기 위한 지구공학 연구 노력은 이산화탄소 제거와 태양 복사 관리라는 두 가지 다른 범주로 분리될 수 있다.^[2]이산화탄소는 대기의 기온 상승과 바다의 산성화를 유발하기 때문에 지구상에서 기후변화의 주요 원인이다.대기권 이산화탄소 제거는 지금까지의 기후 변화를 역전시키겠지만, 탄소를 제거하는 것은 태양 복사 관리에 비해 더 느리고 어려운 과정이다.^[2]

태양 복사 관리는 화석연료의 연소와 그에 따른 온실가스의 방출로 인한 대기온난화의 영향을 직접적으로 완화시키는 일을 한다.^[2]우주 거울은 태양 복사를 막고 태양으로부터 온난화 효과를 낮추기 위해 일하기 때문에 이 지구공학 범주에 속한다.^[2]

연구 개발 제안서

연구자들이 우주 거울을 이용해 햇빛을 부분적으로 반사하고 지구 대기의 온난화를 늦출 수 있는 실현 가능한 방법을 발견하려고 시도함에 따라 1980년대 이후 우주 거울에 대한 몇 가지 이론적인 제안이 있었다.^[1]우주 거울에 대한 연구는 엔지니어 제임스 얼리에 의해 1989년에 처음 시작되었는데, 그는 2,000 킬로미터의 유리 방패를 제안했다.^[14]유리 방패는 질량이 너무 크기 때문에 달 바위를 사용하여 달에 건설해야 할 것이다.^[14]로렌스 리버모어 국립 연구소의 연구원인 로웰 우드는 지구에서 약 100만 마일 떨어진 라그랑주 지점의 궤도로 하나의 거대한 거울을 보낼 것을 제안했다.^[1][15]라그랑주 지점 1에서 궤도를 도는 동안, 우주 거울은 추가적인 에너지 공급 없이 궤도에 머물 수 있고 계속해서 햇빛을 차단할 수 있을 것이다.^[15]2006년, 애리조나 대학의 연구원인 로저 엔젤은 비용을 절감하고 타당성을 높이기 위해 하나의 큰 거울이 아닌 수백만 개의 작은 우주 거울을 보내자고 제안했다. 하나의 거울은 일광의 1%만 차단하려면 약 60만 평방 마일이 필요하기 때문이다.^[1]

스타 테크놀로지 앤 리서치는 태양 빛이 지구에 도달하는 것을 막고 지구에 또 다른 청정에너지를 제공하는 우주 거울 시스템을 만들려고 했다.^[1]그 회사는 수백 개의 우주 거울 우주선을 지구와 더 가까운 궤도로 발사할 것을 제안했다.이 우주선은 지구의 적도 주위를 공전할 것이고 태양빛을 반사하는 우주 거울로 덮여 있는 동안 지구 주위를 조종할 수 있도록 원격으로 조종될 수 있다.또한, 이 우주선에는 태양 전지판도 장착되어 있어 태양빛의 일부도 모을 수 있고 포착된 에너지를 지구에서 다시 사용할 수 있도록 보낼 수 있을 것이다.^[1]

2020년 미국 민주당 대선 후보였던 앤드루 양은 확장 가능한 우주 거울 구상으로 우주 거울 운동을 되살렸다.^[16]양 연구원의 제안에 따르면 미국 연구진은 이미 궤도에 진입해 있는 것과 유사한 인공위성을 만들어 유사시 빠르고 쉽게 전개하고 수축할 수 있는 기능을 갖춘 수축형 우주미러를 장착해야 한다.^[16]

개발

과제들

1993년 즈나미야 우주거울의 성공적인 발사 이후, 우주거울의 전개에 수반되는 순전한 도전과 운용에 따르는 잠재적 결과 때문에 우주거울의 적극적인 개발은 없었다.

배치물류

우주에서 약 10만 킬로미터의 음영을 만들 수 있는 작은 우주 거울의 배치와 유지에는 에너지, 건설, 운송, 지상 지원 작전과 같은 필요한 요소들이 포함될 것이다.^[17]전체적으로 우주 거울을 제작해 우주로 보내는 데 드는 예상 비용은 약 7500억 달러다.^[17]우주미러가 50년 수명을 달성할 수 있다면 연간 유지보수 비용은 약 1,000억 달러에 이를 것으로 추산된다.^[17]더욱이 생전 말기에 개별 위성을 교체해야 할 경우 전체 운용 비용은 5조 달러에 이른다.^[17]

하나의 큰 우주 거울이나 한 개의 작은 거울의 배치는 또한 지구 궤도에 있는 수백만 개의 우주 잔해를 고려해야 할 것이다.대부분의 파편들은 약 1그램의 무게로 작다.^[17]그러나 속도에 따라 이런 파편들이 충돌할 경우 위성에 재앙이 될 수 있다.따라서 궤도 위성은 우주 거울의 추적된 우주 파편의 경로에서 벗어날 필요가 있을 것이다.게다가, 만약 하나의 매우 큰 우주 거울이 배치된다면, 그것의 거대한 표면적은 우주 파편의 매우 큰 목표가 될 것이다.따라서 수백 개의 우주 거울이나 하나의 매우 큰 우주 거울을 조종하는 것은 우주 잔해와 우주 거울의 잠재적 크기 때문에 매우 어려운 것으로 판명될 것이다.^[17]

의도하지 않은 기후 변화

지구에서 멀리 떨어져 있는 태양 방사선의 직접적인 반사는 기후에 어떤 악영향을 끼칠지도 모른다.지구가 태양 복사에 덜 노출되면서, 이 행성은 식을 것이지만, 이것은 예측할 수 없는 날씨 패턴을 초래할 수 있다.^[10]지구 온도의 전반적인 하락은 수문학적 주기에 영향을 미칠 수 있으며 가뭄과 홍수의 강도를 높일 수 있다.^[10]게다가, 기온과 기후의 변화는 농작물의 재배에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다.^[18]그 결과, 태양 방사선의 반영은 전 세계 인구의 약 65%에 악영향을 미칠 수 있다.^[10]

참고 항목

• 기후공학
• 우주기반 태양열 발전
• 즈나미야
• 선건
• 행성공학

참조