인공눈과 비의 과학적 원리

인공눈과 비의 과학적 원리

인공눈

 

겨울철이 되면 눈썰매장이나 스키장에 가서 질리도록 놀 수 있습니다. 이곳의 눈은 하늘에서 내린 눈도 있지만, 눈이 내리지 않을 때엔 인공적으로 눈을 만들어 뿌리기도 합니다. 이처럼 사람이 만든 눈을 인공눈이라고 합니다. 그리고 인공비는 중국에서 워낙 극심한 미세먼지 탓에 인공비를 뿌려 미세먼지를 감소시키는 용도로 뿌리고 있다고 뉴스에서 본 적이 있을 겁니다. 또한 얼마전 동계올림픽에서 100% 인공눈을 이용한 스키장을 건설해 화재였었죠. 이렇듯 인공눈은 눈을 만들어서 뿌리는 기계도 있고, 그것을 이용해서 지면에 바로 뿌릴 수 있기 때문에 흔하게 볼 수 있고, 많이 봐왔지만 인공비는 대기에 화학성분을 살포해 비를 만들어 뿌리는 것이기 때문에 보다 기술적인 제약도 많고 아직 연구 중인 분야이기도 합니다. 머지않은 미래에는 맘먹은데로 인공비를 뿌릴 수 있을 것으로 보이는데, 이번 포스팅에서는 이것들의 과학적 원리와 환경적 영향에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

목차

 

인공눈과 비의 개발 동기

날씨는 우리 생활에 어떤 영향을 줄까요? 특히 비나 눈은 중요한 자연 자원 중의 하나인 물을 공급해 줍니다. 그런데 현재 지구의 많은 사람들은 물이 부족해서 고통을 받고 있습니다. 최근 몇년 동안 지구 온난화로 인해 비가 적게 내려 지구는 점점 더워지고 농작물은 메말라 가고 있기 때문입니다. 그래서 사람들은 이 가뭄을 해결할 대책이 뭘까 고민하게 되었고, 직접 비를 만들자는 생각에 도달하게 되었습니다.

 

물론 인공눈은 인공비보다 개발에 먼저 성공했지만, 사시사철 땅을 적셔줄 비보다는 효과가 적었습니다. 아쉽게도 인공비는 현재 활발히 연구 중이기 때문에 가까운 미래에나 볼 수 있을 것입니다.

들판에 비가 내린 모습

 

인공비를 만드는데 바탕이 된 것이 바로 인공눈입니다. 인공눈은 1936년 일본에서 개발되었습니다. 눈은 물이 얼면서 물 분자 여섯 개가 6각형 모양으로 결정을 이루는데, 1초에 1000조 개가 생길 정도로 결정체의 모양도 아주 다양하게 이루어졌습니다. 일본의 연구팀은 영하 10도 이하가 되는 저온실에서 이중 원통 장치를 하고 구름을 만들어 눈의 결정이 생기도록 했습니다. 그리고 기온과 수증기량에 변화를 주었더니 눈의 결정체도 다양하게 만들어졌고, 세계 최초로 인공눈이 개발할 수 있게 되었습니다.

 

실험에 성공한 과학자들은 시시각각 변하는 눈꽃 결정을 하늘에서 보내온 편지라고 밝혔는데, 그만큼 눈이 온도나 습도 등 기후 조건을 그대로 담고 있다는 뜻이라고 할 수 있습니다.

 

인공눈과 비의 원리

그렇다면 눈이나 비는 어떻게 만들 수 있을까요? 인공눈을 만드는 원리는 아주 간단합니다. 물방울을 공중에 뿌려서 얼리는 것이라 할 수 있습니다.인공눈을 만들 땐 먼저 물방울을 아주 작게 만들어서 높은 압력으로 뿌려주게 되면 공기 중으로 날아간 작은 물방울 들은 영하의 차가운 날씨 때문에 얼음이 되어 떨어지는데, 그것이 바로 인공눈이 되는 것입니다.

 

또한 인공비는 비가 만들어지는 원리를 이용합니다. 지면의 수증기가 하늘로 올라가면 낮은 기압 때문에 물방울로 뭉쳐지게 되고 이 물방울들이 핵을 중심으로 크게 뭉쳐져서 떨어지면 비가 되는 원리입니다. 인공비는 수증기 덩어리인 구름이 하늘에 잔뜩 끼어 있지만, 작은 수증기 알갱이를 보아줄 핵이 없을 때, 중심체 역할을 하는 구름씨를 구름에 뿌려주게 됩니다. 그럼 작은 수증기 알갱이들이 이 핵을 중심으로 모여 큰 물방울이 되어 떨어지는데, 이것이 인공비가 되는 것입니다.

 

인공눈과 비의 환경적 혜택

인공눈이나 인공비는 기상이변으로 몸살을 앓고 있는 지구에 많은 도움을 주고 있습니다. 우선 가뭄을 해소시켜주고 걷잡을 수 없게 올라가는 지구의 기온을 내려가게 해줍니다. 또한 인공비를 이용하면 구름의 이동이나 기류를 변화시킬 수 있어서 인공으로 날씨를 조절할 수도 있게 됩니다. 이러한 인공 날씨 조절은 기상이변으로 인해 농작물이 말라죽거나 피해를 입는 일은 줄여줄 수 있습니다.

 

특히 인공 날씨 조절 기술 중의 하나인 인공 우박 제거 기술은 인공비와 더불어 농업국가에 있어 아주 필요한 기술이 될 것이라고 전망하고 있습니다. 또한 고속도로나 도로 교통안전을 위한 인공 안개 제거도 절대적으로 필요한 기술이 될 것입니다. 이렇듯 인공으로 눈이나 비를 만드는 기술로 미래에 우리가 얻게 될 혜택은 아주 많습니다. 비나 눈을 통해 생태환경이 보호되고, 로켓 발사로 우박이 내리지 못하게 하여 농작물을 보호할 수도 있게 됩니다. 가까운 미래에 사람의 힘으로 어느 정도 날씨를 완벽하게 조절할 수 있게 된다면, 이제는 우박으로 인한 피해나 가뭄으로부터 완벽히 해방될 수 있을 것입니다.

 

인공눈과 비의 부작용

이렇듯 인공눈과 비는 많은 경제적, 환경적 이득을 가져다 줍니다. 하지만 이 좋은 점을 뒤로해서는 부작용도 존재하고 있습니다. 그것은 인공비를 내리게 하면 다른 지역의 구름을 없어지게 만들 수 있기 때문에 또 다른 기상이변을 만들 수도 있고, 비행기를 이용해서 인공씨를 하늘에 뿌리게 되면 대기는 환경오염을 일으키게 될 수도 있기 때문에 이러한 편리함 뒤에는 또다시 풀어야 할 숙제가 생기게 됩니다.

 

경량비행기 등을 이용해서 뿌려도 역시 기름을 이용해서 비행하는 것이기 때문에 대기오염으로부터 자유로울 수 없습니다. 그럴 때에는 요즘 배터리로 비행하는 드론이 많아졌기 때문에 드론을 이용해서 인공비를 만드는 것도 하나의 대안이 될 수 있습니다. 하지만 하늘 높은 곳까지 비행해야 하기 때문에 무선의 거리 등을 따져봐야 할 것이고, 보다 기술력이 발전되면 대형 드론 등으로 구름씨를 뿌려 보다 친환경적으로 인공비를 만들 수 있을 것입니다.

 

결론

우리 시대는 과거 선조들의 기우제를 지내는 것에서 벗어나 인공눈과 인공비를 뿌리는 수준까지 과학이 발전했습니다. 이것들은 당연히 가뭄 해갈이나 지구의 온도를 낮추는 등 여러 좋은 점도 분명히 있지만, 나비효과처럼 다른 지역에 커다란 피해를 줄 수 있기 때문에 보다 신중하게 과학적인 연구를 토대로 접근해야 할 것입니다. 편리함 주는 양날의 검을 헤쳐나가는 것이야말로 진정한 과학이 아닐까 생각합니다.