기후 완화와 지구공학의 최적 결합 설계

초록

본 논문은 기후 완화와 지구공학을 동시에 적용한 정책이 단독 완화보다 경제적 효용이 높고, 배출 감축 비율과 온도 상승을 동시에 낮출 수 있음을 보여준다. 50 % 감축 목표와 2 °C 제한을 적용했을 때, 순수 완화만으로는 실현 불가능하지만, 완화와 지구공학을 결합하면 목표 달성이 가능함을 제시한다.

상세 요약

이 연구는 통합평가모델(IAM)을 기반으로 최적화 문제를 설정하고, 두 가지 정책 도구인 배출량 감축(완화)과 태양복사 관리(지구공학)를 동시에 고려한다. 목표 함수는 사회총순이익(Social Welfare)을 최대화하는 것으로, 비용 함수에는 에너지 전환 비용, 탄소 포집·저장(CSS) 비용, 그리고 지구공학 시술(예: 에어로졸 주입) 비용이 포함된다. 제약조건으로는 연간 배출량 감축률, 최종 평균 기온 상승, 그리고 기술적·윤리적 한계(예: 지구공학 시술량 상한)를 설정하였다.

분석 결과, 완화만을 사용했을 경우 50 % 감축률을 달성하려면 에너지 시스템 전환에 드는 비용이 급격히 상승하고, 2 °C 이하의 온도 제한을 만족시키기 위해서는 비현실적인 감축 속도가 요구된다. 반면, 지구공학을 일정 비율 도입하면 대기 중 온실가스 농도를 직접 낮추는 효과가 추가되어, 동일한 온도 목표를 달성하면서도 감축률을 크게 완화할 수 있다. 특히, 최적 해에서는 초기 단계에서 지구공학 비중을 높게 설정하고, 시간이 흐름에 따라 기술 비용이 감소함에 따라 점진적으로 완화 비중을 늘리는 ‘동적 전환 경로’를 제시한다.

또한, 민감도 분석을 통해 지구공학 비용, 사회적 수용성, 그리고 기술 불확실성이 결과에 미치는 영향을 평가하였다. 지구공학 비용이 예상보다 높아져도, 완화와의 혼합 전략은 여전히 단일 완화보다 높은 순이익을 보이며, 정책 입안자는 비용-편익 트레이드오프를 보다 유연하게 설계할 수 있다. 윤리적·정치적 논란을 고려한 제약을 추가하더라도, 완화와 지구공학의 조합은 ‘불가능한’ 목표를 ‘가능한’ 목표로 전환시키는 잠재력을 가진다.

이러한 결과는 기후 정책 설계 시 ‘단일 도구’ 접근법이 아닌, 다중 도구 통합 전략이 필요함을 강조한다. 특히, 장기적인 온도 목표와 단기적인 경제적 부담 사이의 균형을 맞추는 데 있어, 지구공학은 비용 효율적인 ‘버퍼’ 역할을 수행할 수 있다.