핵겨울: 핵전쟁이 지구를 식히는 방식

핵겨울은 대규모 핵전쟁이 폭탄 자체보다 하늘을 통해 더 많은 사람을 죽일 것이라는 생각입니다. 불타는 도시가 대기 상층으로 그을음을 너무 많이 올려 보내 햇빛이 몇 년 동안 약해지고, 기온이 떨어지고, 비가 오지 않고, 전 세계 농사가 무너진다는 것입니다. 무기를 쏜 나라도 전쟁에 끼지 않은 나라와 함께 굶게 됩니다.

핵겨울이 진행되는 과정 — 도시 화재에서 흉작까지 이어지는 사슬. 핵심은 연기가 날씨 현상보다 높은 성층권에 도달하는 단계입니다.

이 생각이 나온 과정

핵 시대의 처음 수십 년 동안 전쟁 계획가들은 폭풍과 불, 낙진에 의한 사망자를 세는 데서 멈췄습니다. 1983년 미국 과학자 다섯 명, 리처드 터코, 오언 툰, 토머스 애커먼, 제임스 폴랙, 칼 세이건이 이름 머리글자를 딴 TTAPS로 알려진 논문을 발표했습니다. 그들은 수백 개 도시가 불탈 때 나오는 연기가 기후에 미칠 영향을 모델링했고, 북반구 육지의 기온이 여름에도 영하로 떨어질 수 있다는 결과를 얻었습니다. 같은 해 소련 연구자들도 비슷한 결론에 이르렀습니다. 핵겨울이라는 말은 이 논문에서 나왔습니다.

이 주장은 처음부터 공격을 받았고, 초기 예측 가운데 일부는 지나치게 강했습니다. 1991년 이라크군이 쿠웨이트의 유정 600여 곳에 불을 질렀을 때, 세이건은 연기가 지역 기후를 크게 식힐 만큼 높이 올라갈 수 있다고 경고했습니다. 그런 일은 일어나지 않았습니다. 연기 대부분이 대기 하층에 머물렀다가 몇 주 만에 비와 함께 떨어졌습니다. 비판자들은 이것을 반박의 근거로 삼았습니다. 지지자들은 유정 화재는 뜨겁지만 느리고, 불타는 도시는 훨씬 강한 열기둥을 만들어 바로 그 힘으로 연기를 더 높이 밀어 올린다고 답했습니다.

1991년 불타는 쿠웨이트 유정 위를 나는 미 해군 전투기 — 1991년 쿠웨이트의 불타는 유정. 연기가 낮게 머문 것이 핵겨울 논쟁의 한 논거가 되었습니다. 사진: US Navy

성층권이 중요한 이유

지면 가까운 연기는 며칠이면 비에 씻겨 내려갑니다. 약 10~15 km보다 높은 성층권에 들어간 연기는 날씨 현상보다 위에 머뭅니다. 그곳에서 검은 그을음은 햇빛을 흡수해 데워지고 더 높이 올라가기 때문에 몇 년이고 떠 있을 수 있습니다. 함부르크, 드레스덴, 히로시마의 화재 폭풍 같은 큰불은 연기를 그 높이까지 실어 나를 만큼 강한 상승기류를 만듭니다.

자연은 이미 이보다 약한 실험을 한 적이 있습니다. 1991년 필리핀 피나투보 화산은 이산화황 약 1,500만 톤을 성층권에 뿜어냈고, 이듬해 지구 평균기온은 약 0.5도 내려갔습니다. 화산의 황산염은 햇빛을 반사하고 그을음은 흡수하기 때문에, 그을음 쪽이 지표를 어둡게 하는 데 더 효과적입니다.

1991년 6월 피나투보 화산의 분연주 — 1991년 6월 15일의 피나투보 화산. 한 번의 분화로 지구 전체가 1년 동안 약 0.5도 식었습니다. 사진: NOAA, US Air Force

현대 모델이 말하는 것

기후 모델은 1983년 이후 크게 발전했고, 핵심 결론은 그대로 유지되었습니다. 미국 러트거스 대학의 앨런 로보크와 리리 샤가 이끄는 연구진은 성층권에 도달하는 그을음의 양, 곧 테라그램(백만 톤) 단위로 나눈 일련의 시나리오를 계산했습니다.

지역 핵전쟁, 예를 들어 인도와 파키스탄이 히로시마급 무기 100발을 주고받으면 약 5테라그램의 그을음이 성층권에 올라가 지구를 몇 년간 약 1~1.5°C 식힐 수 있습니다.
미국과 러시아의 전면전은 약 150테라그램을 만들어 지구 평균기온을 약 7~8°C 낮출 수 있습니다. 오늘날보다 약 6°C 낮았던 마지막 빙하기보다 더 큰 냉각이며, 그것도 수천 년이 아니라 단 1년 만에 일어납니다.

핵전쟁 시나리오와 자연 현상의 지구 냉각 비교 — 지구 평균기온 하락: 피나투보 분화, 마지막 빙하기, 두 가지 핵전쟁 시나리오.

추위는 문제의 일부일 뿐입니다. 햇빛이 줄면 증발과 강수도 줄고, 특히 몬순 강우가 약해지며, 작물이 자라는 기간도 짧아집니다. 같은 연구진은 2022년 학술지 Nature Food에 실은 연구에서, 자신들이 모델링한 인도·파키스탄 전쟁 가운데 가장 큰 시나리오에서는 20억 명 넘게, 미국·러시아 전쟁 뒤에는 50억 명 넘게 굶주림으로 숨질 수 있다고 추정했습니다. 그 죽음 대부분은 어떤 표적과도 먼 곳에서 일어날 것입니다.

두 핵전쟁 시나리오에서 기근으로 숨질 위험이 있는 사람 수 — 샤와 동료들(2022)이 추정한 기근 사망자 수. 인도·파키스탄 최대 시나리오와 미국·러시아 전쟁을 세계 인구와 비교했습니다.

아직 풀리지 않은 문제

가장 큰 불확실성은 불타는 도시가 실제로 그을음을 얼마나 내고, 그것이 얼마나 높이 올라가느냐입니다. 미국 로스앨러모스 국립연구소 연구진은 2018년 화재를 모델링해, 러트거스 연구진의 가정보다 성층권에 도달하는 연기가 훨씬 적고 따라서 냉각도 더 약하다는 결과를 얻었습니다. 다른 연구자들은 로스앨러모스 모델이 건물이 듬성듬성한, 잘 타지 않는 도시를 썼다고 반박했습니다. 논쟁은 효과가 얼마나 클지에 관한 것이지, 효과가 있느냐에 관한 것이 아닙니다.

모두가 동의하는 점은 기후 영향이 불타는 도시의 수에 따라 커진다는 것입니다. 그래서 핵겨울은 오늘날 존재하는 핵무기고의 규모와 바로 이어집니다. 시뮬레이터는 어느 도시 위에서든 무기 한 발의 화상 구역을 보여 줍니다. 핵겨울은 그런 구역 수백 개가 합쳐진 결과입니다.