바람을 지배하는 자, 미래를 이끌 것이다

한반도 육지와 바다의 바람 변동성을 정확히 이해해야 한다. 그래야 미래 바람의 가용성을 정확히 예측할 수 있다

그땐 한국의 재생에너지 생산량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 풍력 에너지의 해외 개발에도 큰 힘이 될 것이다

석유, 석탄과 다르게 바람은 어디에서나 분다. 바람을 지배하는 자가 바로 새로운 미래의 주인공이 될 것이다

처서가 지나가고, 이제는 좀 시원해져도 좋을 것 같은데 너무도 더운 8월 마지막 주말을 보냈다. 게다가 9월이 시작되는 이번주도 더울 것이라니 여름은 아직도 물러설 생각이 없나 보다. 기후를 연구하는 과학자들이 천번 만번 경고했듯이 인간이 배출한 온실가스는 여전히 지구를 데우고 있으며 가을은 계속해서 멀어지고 있다.

지금과 같은 삶의 방식으로는 계절의 흐름을 되돌릴 수 없다. 특히 에너지 전환을 통해 탄소배출 저감이라는 혁신적 변화를 만들지 못한다면 떠나가는 가을을 붙잡아둘 수 없다. 그래서 지금 전 세계가 탄소를 배출하지 않는 에너지원, 바람과 태양에 집중하고 있다. 즉 바람과 태양 같은 재생에너지를 지배하는 국가가 기후위기 시대 글로벌 리더십을 확보할 수 있다는 뜻이다.

인류 역사를 돌아보면 기후위기는 아니었지만 바람과 같은 자연 자원을 잘 활용해 성공을 거둔 사례들이 많다. 15세기 초에 시작한 대항해시대는 아마도 인류 역사에서 바람을 이용하는 기술이 문명의 판도를 바꾼 가장 대표적인 시기일 것이다. 이 시기에 포르투갈과 스페인은 무역풍(Trade wind)과 편서풍(Westerlies)을 이해하고 바람의 흐름을 지배하는 항해술을 활용해 대서양과 인도양의 무역로를 개척할 수 있었기에 세계를 호령하는 제국으로 성장할 수 있었다. 우리 모두가 세계사 시간에 배웠던 콜럼버스의 신대륙 발견이 바로 바람을 잘 활용한 사례 중 하나다.

15세기 말 유럽은 향신료 무역으로 큰 이익을 얻고 있었지만, 육로가 오스만제국에 막히자 새로운 해상 무역로가 필요했다. 이때 대부분 사람은 아프리카를 돌아서 인도로 가는 항로 개척에 집중했지만, 지구 바람의 특성을 알고 있던 콜럼버스는 동에서 서로 불어가는 무역풍을 이해하고 있어, 이 바람을 활용하면 빠르게 인도에 갈 수 있다고 믿은 것이다. 결국 그가 도착한 곳은 인도가 아닌 아메리카 대륙이었지만 이 사건은 지금의 미국 그리고 세계의 역사가 바뀌는 한 장면이 되었다.

아시아의 역사에서도 바람의 중요성이 드러난 한 장면이 있다. 대항해시대 스페인처럼 아시아 국가도 전 세계를 호령한 적이 있다. 바로 몽골제국이다. 칭기즈칸의 손자 쿠빌라이 칸 시대는 단순한 유목 제국을 넘어 동서 문명이 본격적으로 연결된 세계 최대의 육상 제국이었다. 쿠빌라이 칸은 지속해서 영토를 확장하려 했으며 육상을 넘어 바다를 건너 일본까지 정벌하려 했다. 그런데 그 위세 등등했던 쿠빌라이 칸의 몽골 함대도 결국 신의 바람이라 불린 태풍 앞에 무릎을 꿇었다. 그리고 이 사건이 하나의 계기가 되어 몽골은 점차 쇠퇴의 길을 걷게 된 것이다. 결국 이 사례는 유럽과 달리 바람을 이해하지 못해 실패한 경우이자 바람의 힘이 승패를 가를 수 있다는 역사적 증거로 남게 되었다.

기후변화·인간 간섭에 바람 약해져

이 두 사례를 제외하더라도 사실 인류의 역사를 돌아보면 바람과 관련한 무수히 많은 사례가 있다. 그런데 모든 공통점은 바람을 정확히 이해할 때 성공을 거두었다는 것이다. 그래서 우리도 이제 국가의 주요 에너지원으로서 바람을 활용하기 위해서는 바람 그 자체에 대한 이해도를 높여야 한다. 아무리 좋은 풍력 발전기를 제작할 수 있다 하더라도 바람이 불지 않으면 발전기는 움직이지 않을 것이기 때문이다. 그렇다면 앞으로 우리는 원하는 만큼 충분히 좋은 질의 바람을 확보할 수 있을 것인가? 고민이 필요해 보이는 지점이다.

지금 전 세계적으로 풍력 에너지는 뜨거운 이슈이기 때문에 바람의 변화에 대한 다양한 과학적 연구들이 새롭게 등장하고 있다. 사실 태양광 에너지에 비하면 연구가 부족한 편이기 때문이다.

최근 들어 풍력 에너지와 관련해 뜨거운 화두 중 하나는 무풍현상(wind stilling)이다. 북반구 육지에서 풍력을 생산하기 힘들 정도로 바람이 점점 약해지는 현상이다. 지구에서 인간이 가장 많이 살고 있는 중위도 상층 대기의 비정상적인 온난화와 온도 역전 현상으로 상층이 더 따뜻해지고 하층이 상대적으로 덜 따뜻해 공기의 수직 혼합이 이루어지지 않아 지상풍이 약화되었다. 그뿐만 아니라 온난화로 인한 식생 성장이 바람의 흐름에 장애물 역할을 하거나, 도시화로 인한 빌딩의 증가로 바람과의 마찰이 심해져 주변 지역까지 바람이 약해지는 특성이 나타나고 있다. 실제 우리 연구팀이 발표한 논문에서도 한국은 도시화가 심한 지역일수록 바람이 약해지는 현상이 두드러지게 나타났다. 결론적으로 지금 중위도 지역은 기후변화와 인간 간섭으로 인해 바람이 약해지는 경향성을 보인다.

한 가지 희망적인 점은 1960년 이후 수십년의 변화를 보면 약해지고 있지만 2000년대 들어 다시 바람이 강해지는 지역이 등장했다는 것이다. 그런데 문제는 이게 약해지는 경향성이 바뀌는 것이 아니라 자연 변동성에 의한 일시적인 변화라고 추정되고 있는 점이다. 이건 마치 2000년대 자연 변동성의 영향으로 온난화의 상승세가 약해졌던 ‘지구온난화 휴식기’(Global warming hiatus)와 같은 현상이 발생한 것과 같다. 즉 온난화가 잠시 멈추었다가 다시 변화가 가속화된 것처럼 바람도 다시 강해진 것처럼 보이지만 다시 약해질 수 있다는 의견이 등장한 것이다.

온실가스 줄여야 원하는 바람 얻어

그리고 실제 최근에 발표된 한 연구에서는 미래 기후변화 시나리오 분석을 해보면 빠른 속도로 바람이 약해질 것이라는 결과가 도출되었다. 그런데 여기서 한 가지 특이한 점은 탄소중립을 달성할 때 바람 약화 현상도 완화된다는 점이다. 즉 온실가스를 줄여야만 우리가 원하는 바람을 얻을 수 있다는 뜻이다.

지금까지 언급한 것처럼, 바람의 변화 즉 풍력 에너지의 원천인 바람에 대한 이해를 더 해야 할 필요가 있다. 바람이 점점 약해져 바람이 불지 않는 풍력 가뭄(wind drought)이 발생해도 문제지만 너무 강해도 문제다. 그래서 풍력 에너지 생산을 위한 다양한 설비를 만들거나 발전소를 세우기에 앞서 바람 그 자체에 대한 이해도를 높여야 한다는 뜻이다. 비단 육지만의 문제가 아니다 바다도 마찬가지다. 해수면 온도 상승은 일부 지역에서 풍속을 강화하는 것으로 나타나고 있기도 하다. 그래서 우리는 한반도 육지와 바다의 바람 변동성을 정확히 이해해야 한다. 그래야 미래 바람의 가용성을 정확히 예측할 수 있기 때문이다.

현재 우리가 가지고 있는 바람 정보에 대한 미래 전망은 불확실성이 매우 크다. 이러한 바람 정보에 근거한 풍력 에너지 예측으로 전력 생산량을 산정한다면 큰 오차가 발생할 여지가 있다는 의미다.

그래서 우리는 한반도뿐만 아니라 전 지구 규모에서 바람의 변화에 관한 연구를 더 진행해야 한다. 좀 더 많은 관측과 지역에 맞는 모델링, 다양한 관측 정보와 모델을 혼용할 수 있는 인공지능 기술 등을 활용해 정확한 위치에 발전기를 설치해야 한다. 특히 올여름 폭염을 통해 배운 것처럼, 북태평양 고기압의 확장과 티베트 고기압 강화는 한반도 온도뿐만 아니라 바람의 특성도 바꾸어놓았다. 이 부분 또한 간과해서는 안 된다. 멀리 북태평양 해수면 온도 변화와 빠르게 상승하는 중국 내륙 지역의 지표면 온도 변화가 우리 연근해 바람에 영향을 준다는 뜻이다. 겨울도 마찬가지다. 극 지역의 겨울철 온난화는 한반도 바람 변동성을 결정짓는 주요 인자이기 때문이다.

콜럼버스의 과학에 기반을 둔 정확한 판단과 여왕의 결단은 스페인이 바람을 지배해 세상을 호령하는 국가로 성장하는 계기를 만들었다. 우리도 마찬가지다. 지금 우리가 가지고 있는 다양한 기후테크와 인공지능을 활용해 그 누구보다 더 정확하게 바람의 정보를 진단하고 예측할 수 있다면 한국의 재생에너지 생산량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 풍력 에너지의 해외 개발에도 큰 힘이 될 것이다. 다시 한번 강조하지만, 석유, 석탄, 천연가스와는 다르다. 바람은 어디에서나 분다. 누가 바람을 지배하느냐, 그가 바로 새로운 미래의 주인공이 될 것이다.

■정수종

서울대학교 지구환경과학부에서 박사학위를 받고 미국 프린스턴대 연구원, 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소 연구원, 중국 남방과기대 교수를 거쳐 2018년부터 서울대 환경대학원 교수로 근무 중이다. 연구팀을 꾸려 기후변화의 원인과 영향을 밝히기 위한 관측 및 모델링 연구를 진행 중이며, Global Carbon Project, 유럽 항공우주국 기후 모니터링, NASA 온실가스 및 생태계 모니터링 등 국제 공동연구를 수행 중이다. 2018년부터 서울 남산타워 꼭대기에서 도시의 이산화탄소를 측정한 정보를 매일 공개하고 있다.