[우주 특집 기획下] 지구로 돌아와서-테라포밍

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2018.05.10 17:20

[우주 특집 기획上] 극한의 환경에 맞서는 인류의 방법-환경조절공학(http://boardlife.co.kr/bbs_detail.php?bbs_num=809&tb=board_general&id=&delivery=0&pg=1&game_id=&start=&b_category=&game_category=)

[우주 특집 기획中] 우주에서 살아남는 방법-생명지원시스템(http://boardlife.co.kr/bbs_detail.php?bbs_num=810&tb=board_general&id=&delivery=0&pg=1&game_id=&start=&b_category=&game_category=)

하루에 여러 글을 올리게 되어 도배하는 것은 아닌지 걱정이네요...

마지막 편까지 재밌게 읽어주셨으면 좋겠습니다 ^^

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1. 완전 폐쇄형 생명지원시스템은 가능한가?

2편에서 다양한 종류의 생명지원시스템에 대해 소개해 드렸습니다.

생명지원시스템은 크게 두 종류로 나눌 수 있습니다.

자원을 사용하고, 그 때 발생하는 폐기물을 그대로 버리는 방법 : 개방형(Open loop) 생명지원시스템

자원을 사용하고, 그 때 발생하는 폐기물을 재활용하는 방법 : 폐쇄형(Closed loop) 생명지원시스템

제가 지난 번에 소개드린 생명지원시스템들은 개방형으로 시작해서 점점 폐쇄형으로 변해가는 차례대로였습니다.

그러나 마지막에 언급만 하고 완전 폐쇄형 생명지원시스템의 사례에 대해서는 보여드리지 않았습니다.

사실 그 사례가 단 둘 뿐인데다, 더이상 연구를 진행할 수 있는 상황이 아니기 때문입니다.

그렇다면 그나마 있다는 두 사례에 대해서라도 알아보겠습니다.

2. 바이오스피어 2

그 중 첫 번째는 바이오스피어 2(Biosphere 2)입니다.

그냥 겉보기에 놀이공원 가면 구석에 붙어있는 식물원 같이 생긴 이 건물이 바로 바이오스피어 2입니다.

미국 아리조나 주 투싼 사막에 지어져 1991년도에 실험이 시작된 이 건물은 처음부터 지은 목적 자체가 뚜렸했습니다.

지구의 생태계를 축소해서 완전히 밀폐된 건물 하나 안에 전부 집어넣고 몇 년동안 격리실험을 해 보자!

언뜻 듣기에도 왜 하나 싶을 정도로 어처구니 없는 실험을 하려고 드니, 당시에는 여론이 좋지 않았습니다.

심지어 NASA와 같은 공신력 있는 기관에서 건설을 주도한 것도 아니고,

오로지 이걸 만들어보겠다고 덤벼든 덕후들이 모여서 지은것입니다.

~~(덕중의 덕은 양덕이라고...)~~

2000억원 가까운 돈을 어렵사리 모아서 건설을 시작하자, 여러 사람들이 현대판 노아의 방주라고 욕하곤 했습니다.

아마 핵전쟁 같은게 일어나면 관계자들만 저 안에 숨어서 살아남으려고 했다고 오해한 것 같습니다.

각설하고 설명을 드리자면, 바이오스피어 2는 내부에 5종류의 생태계를 나누어 구성했습니다.

그림의 왼쪽에서부터 사막지역, 늪지대, 사바나 초원, 해양지역, 열대우림지역으로 나눠져 있습니다.

내부 사진을 보면 꽤 희한한 모습을 볼 수 있습니다.

한쪽에서는 선인장이 자라고, 반대편에서는 바나나가 자라는 등, 아주 혼란한 모습을 보여줍니다.

위쪽 사진에 연못 처럼 보이는 것이 해양 생물권을 만든 곳입니다.

이걸 만들면서 사람들은 엄청 고민했습니다.

여기에 호랑이 같은걸 넣을 수는 없고, 그렇다면 어떤 동식물을 선별해서 넣을 것인가?

여러 동식물을 잘 골라서 넣었을 때 그게 몇 년이고 문제 없이 잘 운영 될 것인가?

바이오스피어 2 건설자들은 이런 문제들에 대해 고심해서 전 세계에서 다양한 동식물을 데려다 넣었습니다.

개미도 집어넣고, 태평양 바닥에서 채취된 미생물도 집어넣었다고 하더군요.

그리고 이런 생물체들도 집어넣고 2년에 걸친 야심찬 실험을 시작합니다.

네, 사람이 여덟 명 들어갔습니다.

위에 지도에서 보이는 가운데 툭 튀어나와있는 곳이 8명의 대원들이 주거하는 주거지역이면서,

농업 활동을 수행하는 곳입니다.

여기서 대원들은 2년 동안 살면서 생태계가 유지되는지 관찰하고,

실제로 달이나 화성에 이런 밀폐된 거주지를 형성했을 때 사람들이 살 수 있는 지 알아보고자 노력했습니다.

외부와 완전히 독립된 생태계를 만들고자 했기 때문에 참여한 사람들은 먹을 것을 스스로 재배해야 했습니다.

어떤 대원은 피자가 너무 먹고싶었던 나머지 바이오스피어 2 안에서

밀을 재배하고,

밀을 빻아서 밀가루를 만들고,

염소를 키워서 염소젖을 짜고,

염소젖을 발효시켜서 치즈를 만들고,

돼지를 잡아 소세지를 만들어

피자 한 판을 만드는 데 1년 6개월이 걸렸다고 합니다.

대원들의 육체 노동은 모조리 먹을 것을 재배하는 데 들어가 매우 피곤한 상태였습니다.

정신적인 문제는 더욱 심각해서, 8명의 대원이 4:4로 나누어 패싸움을 하는 등

쉬운 실험은 아니었다고 합니다.

그래서, 이 실험에 참가한 대원이 쓴 책의 제목이 바로...

인간 실험입니다.

대원들은 너무 탈출하고 싶은 나머지 2년이 되는 그 정확한 시점에 바이오스피어 2를 나가고 싶었지만,

여느 행사가 그렇듯 인삿말과 축사가 길어지는 바람에 20분을 더 그 안에 머물러야 했다고 합니다.

사실 이런 이야기들은 사람들의 귀에 들어가지 않았습니다.

실험이 끝나기 전에도 이 실험은 '실패했다'고 판명났기 때문입니다.

이 복잡해 보이는 그래프는 바이오스피어 2 내부의 산소 농도를 보여줍니다.

중간에 420일 지점 되는 곳 까지 산소가 급격하게 떨어져서 14%에 불과한 농도를 보여줍니다.

대원들은 부족한 산소때문에 점점 숨쉬기가 힘들어졌고,

고산병 증세를 호소하는 일이 많았습니다.

(고산병인 상태로 군대에서처럼 2년 내내 하루종일 제초만 했다고 보시면 됩니다)

산소가 사라지는 이유를 도저히 알 수 없었던 대원들은 최후의 수단으로 외부에서 산소를 공급받기로 하였지만,

그건 오래 가지 못해 또 사라지고 맙니다.

사실 이런 상황은 해양 생태계를 꾸며놓은 곳에서 미생물이 호흡을 하면서 산소를 무지막지하게 소모하고

이산화탄소를 내뿜었기 때문에 일어난 것이었습니다.

그런데 말입니다.

이렇게 이산화탄소를 뿜어내면 이산화탄소 농도가 증가해야 하는데,

이산화탄소마저 사라지는 것이 발견되었습니다.

이 문제를 해결하지 못했던 연구진이 골머리를 앓는 동안,

연구에 참여했던 한 대학원생이 아버지에게 전화를 걸어 문제를 설명하자 아버지가 이렇게 말씀하십니다.

"그거 콘크리트가 흡수하는 거 아니냐?"

바이오스피어 2를 지으면서 그 안에 사용한 콘크리트에는 엄청난 양의 석회 성분이 들어있었고,

석회 성분은 이산화탄소와 반응해서 이산화탄소를 계속해서 소모하고 있었습니다.

다행히 콘크리트에 페인트칠을 해서 이런 문제를 막을 수 있었지만,

사람들은 실패한 실험에 대해서 더 이상 관심을 갖지 않았습니다.

바이오스피어 2는 더 운영할 재정상태가 유지되지 않았고,

결국 이리저리 팔려다니다가 현재는 아리조나 대학교에서 관광지로 개발하여 관리중입니다.

3. 페러테라포밍

제가 바이오스피어 2에 대해서 주저리 주저리 늘어놓는 동안 궁금증이 생긴 분도 있을 것입니다.

어째서 바이오스피어 1이 아니라 2인건가?

바이오스피어(Biophere)는 생물권이라고 번역되는 생태학 용어로,

지구상에 존재하는 생물체들을 모두 포함하는 생태학의 큰 단위입니다.

즉, 바이오스피어 1은 바로 우리가 살고있는 이 지구라고 보고

이 건물의 이름을 두 번째 바이오스피어, 바이오스피어 2라고 이름 붙인 것입니다.

결국 사람들이 만들고자 했던 완전 폐쇄형 생명지원시스템의 완전판이면서 두 번째 사례는 지구 그 자체였던 것입니다.

이제, 사람들은 다른 행성을 개척해서 지구와 같은 살기 좋은 환경으로 만드는 데 까지 상상력을 발휘하기 시작했습니다.

이런 짓을 테라포밍(Terraforming)이라고 부릅니다.

그러나 우리 지구의 환경조차 개선하기가 어려운데, 다른 행성을 지구처럼 바꾸는 것이 가능할까요?

앞서 설명드린 바이오스피어 2 처럼 생긴 것을 먼저 다른 행성에 지어보겠다는 것이 바로

패러테라포밍(Paraterraforming)입니다.

사람들은 척박한 외계 행성에 돔 형태의 건물을 짓고, 그 안에 사람이 살 수 있는 환경을 만들려고 했습니다.

이것이 21세기 기술력으로 그나마 가능해보이는 테라포밍의 방식입니다.

주로 달이나 화성 등지에 이런 시설부터 지어보려는 시도가 이루어지고 있고,

아마 실제로 지어진다면 이런 모양이지 않을까 합니다.

이런 시설들은 행성 전체를 지구처럼 만드는 데 비해서 비용이 적게 듭니다.

그러나 밀폐된 형태의 시설 특징 때문에 내부에 유독한 물질이 퍼지거나 하면 시설 전체가 금방 마비되고 맙니다.

만약 중금속이라도 물에 섞여들어가게 되면,

결국 내부의 짧은 먹이사슬을 거쳐 전부 인간의 입으로 들어오게 됩니다.

4. 골디락스 존

결국 인간이 다른 행성을 개발하려고 했을 때 가장 좋은 방법은

원래 인간이 살던 지구처럼 생긴 행성에서 시작하는 것입니다.

2편에서 언급했던 인터스텔라의 대원들은 이런 행성을 찾아나선 사람들입니다.

위의 그림에서 지구의 모습이 보입니다.

이렇게 사람이 살 수 있을만한 환경이 조성될 수 있는 구역을 천문학에서는 생명가능지대 혹은 골디락스 존(Goldilocks zone)이라고 부릅니다.

골디락스라는 이름은 서양의 동화에서 나왔는데,

원래 동화의 제목은 「골디락스와 곰 세마리」입니다.

이 동화는 한국에서는 "곰 세 마리가 한 집에 있어~ 아빠 곰~ 엄마 곰~ 애기 곰~" 하는 동요로 유명한데,

어째서인지 실제 동화는 인기가 별로 없습니다.

줄거리에 대해서 짧게 설명을 드리자면,

골디락스라는 개념없는 꼬맹이 여자애가 곰 세 마리가 사는 집에 곰들이 없는 틈을 타서 무단 가택침입을 합니다.

아빠 곰과 엄마 곰이 먹는 죽은 뜨겁거나 차가워서 못 먹고 아기 곰의 죽을 훔쳐먹습니다.

아빠 곰과 엄마 곰이 앉는 의자는 너무 커서 못 앉고 아기 곰의 의자에 앉았다가 의자를 부숴먹습니다.

결국 지친 골디락스는 자기 키하고 딱 맞는 아기 곰의 침대에서 잠이 드는데 위의 그림처럼 곰 가족에게 딱 걸리고 맙니다.

골디락스가 어떻게 됐는 지는 의견이 분분하지만

이렇게 자기한테 딱 맞는 것을 찾아다니는 일을 본떠서

생명체가 살 수 있는 행성이 있을만한 지역을 골디락스 존이라고 부르게 됐습니다.

5. 테라포밍

그러나 우리는 이런 행성을 찾는것이 정말 어렵습니다.

오히려 골디락스 존에 포함되어있지 않은 행성을 개발해서 지구처럼 만드는 것이 빠르고 싸게 먹힐지도 모릅니다.

결국 우리는 테라포밍에 대해 생각해볼 수 밖에 없습니다.

현재 테라포밍의 대상이 될 가능성이 가장 높은 행성은 화성과, 목성의 위성인 에우로파(유로파 라고도 합니다), 토성의 위성 타이탄 정도가 됩니다.

화성에 대해서는 NASA에서 이런 계획을 세웠습니다.

1. 대기를 조성합니다.

2. 빙하를 녹여서 물을 만듭니다.

3. 핵폭탄을 쓰거나 주변에 날아다니는 소행성을 화성에 꼬라박아 화성의 기온을 높입니다.

4. 유전자 변형으로 강력해진 식물체를 심습니다.

5. 인간이 가서 식민지를 건설합니다.

패러테라포밍도 어려운 데 테라포밍은 정말 극악의 난이도를 자랑합니다.

위의 그림에서 볼 수 있듯이 어느 정도 대기와 물을 조성하는데만도 360년 가까운 시간이 걸립니다.

게다가 돈은 또 무진장 들어서 4조 달러 정도 예상하고 있습니다.

아마 우리가 죽기 전에 테라포밍이 현실화 되는 것을 보기는 어렵지 않을까 합니다.

6. 우리는 테라포밍을 할 수 있을까?

아마 이렇게 어려운 테라포밍 작업은 금방 보기는 어려울지도 모릅니다.

하지만 언젠가는(50억년 뒤 쯤?) 태양도 수명을 다 할 것이고,

인류는 우주로 나가게 될 것입니다.

아마 그전에 폭발하는 인구를 감당하지 못해 나가게 되거나,

핵전쟁으로 황폐화된 지구를 떠나게 될 수도 있을 것입니다.

<테라포밍이 완료된 화성의 예>

아직 인류는 할 수 있는 일들이 많다고 생각합니다.

테라포밍은 인류의 개척에 대한 희망이고, 언젠가는 인류가 시도할 행위입니다.

그 결과 우리는 새로운 고향을 갖게 될 지도 모르고

우주에서 자원을 놓고 전쟁을 벌이게 될 지도 모르지만,

아주 재미있는 일이 되지 않을까 합니다.

어쩌면, 먼 미래에는 소비자의 취향에 맞는 행성을 디자인해서 판매하는 사업이 생길지도 모릅니다.

은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서 라는 숨막히게 긴 제목의 소설과 영화에서는 행성을 제작해 판매하는 외계인들이 등장합니다.

과연 이런 날이 올까요?

7. 테라포밍 마스

농업에서 시작해서, 행성 판매까지 이어진 제 글이 재미있었는지 모르겠습니다.

테라포밍에 대해 많은 분들이 관심을 가져 주시는 것을 보고 이 분야를 연구하는 제가 얼마나 기뻤는지 모릅니다.

그리고 실제로 보드 게임의 형태로 제작한 작가에게 많은 존경을 보내고 싶습니다.

테라포밍 마스를 하면서, 이 글을 읽으시면서, 테라포밍이라는 것이 무엇인지 생각해볼 수 있는 시간이 되셨으면 좋겠습니다.

감사합니다.

[우주 특집 기획下] 지구로 돌아와서-테라포밍

PS.

만약 여러분들이 테라포밍이 현실로 다가와 그 일을 하러 떠나게 된다면,

부디 몸 조심하시길 바랍니다.

만약 그런 외딴 행성에서 이런 걸 보게 된다면

뒤도 돌아보지 말고 도망치십시오.

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