날씨를 조절하는 기술과 특허?! '기상조절 기술'
우리는 길을 걷다가 갑자기 비가 쏟아지면 우산을 미리 준비하지 못한 것을 후회합니다. 요즘에는 특히 “날씨를 내 마음대로 조절하면 좋겠다”라는 생각도 한 번쯤 할 것 같은데요. 최근 과학 기술이 발전하면서 날씨를 원하는 대로 만들어내는 이른바 '기상조절 기술'이 등장하여 점점 개량되고 있습니다. 이번 시간은 기상조절 기술에 대해 알아보면서, 그와 관련된 특허도 함께 살펴보겠습니다.
○ 날씨를 조절하는 기술
날씨를 인공적으로 조절하는 기술을 기상조절 기술이라고 합니다. ‘기상’이란 대기 중에 일어나는 현상을 말하는 것으로, 특정 기간과 지역에 나타나는 대기현상의 총체를 말하는 ‘기후’와는 구별되는데요. 16세기 이후 기상학이 정착한 이래 기상에 대한 연구가 활발히 이루어지면서 자연현상 제어에 도전하는 수준으로 발전하게 되었습니다. 그중 가장 주목받는 분야는 바로 '인공강우'입니다. 강수량을 늘려 가뭄의 피해를 직접 줄일 수 있기 때문인데요. 인공강우와 같은 원리를 이용한 인공강설을 이용하면 겨울철 레저산업에도 큰 효과를 기대할 수 있습니다.
○ 인공강우의 원리
인공적으로 비를 내리게 하는 인공강우는 어떻게 가능할까요? 구름은 일반적으로 상층부 온도가 0도 이하인 한랭구름과 0도 이상인 온난구름으로 나눠지고, 이 종류에 따라 빗방울 형성 과정이 달라집니다. 따라서 비를 내리게 하기 위해서는 서로 다른 인공강우 기술을 적용해야 하는데요.
첫 번째 방법은 빙정핵을 활용해 인공 강우를 내리는 기술입니다. '빙정핵'이란 물방울을 결빙시키는 미세한 핵을 가리키는데요. 만약 대기 중의 수증기가 빙정핵의 얼음 표면에 응결하면 그 크기가 점점 커지는 '균일 냉각' 현상이 일어납니다. 균일 냉각으로 크고 무거워진 빙정핵은 중력의 영향으로 밑으로 떨어져 빗방울이 되는데요. 이러한 현상을 이용해 한랭구름에 요오드화은과 드라이아이스를 살포해서 빙정핵 역할을 하게 만들어 비가 오게 하는 방법이 있습니다.
두 번째는 연소탄을 사용하는 방법입니다. 온난구름에는 빙정이 존재하지 않고, 미세한 물방울 구름입자만이 존재하는데요. 이 입자들은 구름의 상승과 하강 기류를 따라 충돌하고 응집하면서 커져 빗방울이 되고, 지표로 떨어집니다. 따라서 온난구름에는 한랭구름의 빙정핵과는 달리, 흡습성 물질인 염화나트륨을 빙정핵(구름씨)으로 살포해서 미세한 물방울을 응집시켜 빗방울이 되도록 합니다.
○ 비구름, 안개 소산 기술
빙정핵을 과도하게 살포하면 물방울이 분산해 응집하므로 강수확률을 떨어뜨릴 수 있습니다. 인공강우 기술을 실행할 경우 살포하는 양의 5배를 구름씨로 살포하면 비구름이 사라질 수 있는데, 이를 비구름 소산 기술이라고 합니다.
차량을 운전하다가 자욱이 낀 안개 때문에 속도를 줄이신 경험은 다들 있으시리라 생각되는데요. 이와 비슷한 원리가 안개를 없애는 경우에도 응용됩니다. 요오드화은을 빙정핵으로 뿌려 아예 비나 눈으로 만들어 안개를 없애는 것입니다. 마찬가지로 드라이아이스를 이용하여 안개의 온도를 급격히 하강시켜도 안개가 응결되어 사라지게 할 수 있습니다.
○ 기상조절 기술의 특허 현황
‘기상조절 기술’을 표제로 하여 특허정보검색서비스 에 검색한 결과, 현재 총 72,239건의 검색 결과가 산출되었습니다. 주로 기상조절을 위한 응결핵이 되는 연소탄을 물건의 특허로 출원하거나, 이를 뿌리기 위한 압력조절 시스템을 물건의 방법으로 출원한 경우가 많은데요.
기상조절의 특허 사례로는 요오드화은을 이용한 연소 물질을 담아 쏘는 연소탄, 그리고 이를 이용하여 온도 0도 미만의 냉구름을 소산 시키는데 효과적인 소산 방법을 출원하여 등록받은 특허가 있습니다(특허 제10-1324541호). 이 기상조절용 연소탄은 취급이 용이하고 안전하며 상대적으로 많은 빙정핵 형성을 이루게 만들어 기상조절 효율성을 높였습니다.
또 다른 예시로 헬륨풍선과 스크린을 활용한 특이한 인공강우 장치(특허 제10-1660652호)가 있습니다. 네 개의 헬륨 풍선을 이용하여 스크린 등의 장치를 공기 중으로 부상시키고, 이어 수증기가 스크린을 통과하면 냉각되면서 비를 내리도록 하는 원리로 고안되었는데요. 수증기가 스크린을 타고 넘는 순간에 응결핵을 분사시켜 빗방울을 만들 수 있습니다.
우리나라에는 새롭게 등장하여 아직 그 개발 역사가 오래지 않은 기술 분야인지라, 인공강우 혹은 기상조절 기술과 관련한 디자인이나 상표는 검색되지 않았습니다. 기술이 상업적으로 이용되어 특허 외에 다른 지식재산권으로 보호되기에는 아직 조금은 이른 것 같아 보입니다.
지금까지 새롭게 등장한 기상조절 기술과 그 대표주자인 인공강우 기술, 그리고 이와 관련한 특허의 출원 및 등록 현황을 알아보았습니다. 일 년 강우량의 변화가 극심하여 수자원 관리가 절실한 우리나라의 상황에서, 시의적절한 기상조절 기술이 사용으로 농민들과 시민들의 웃음꽃이 활짝 필 날을 기대해 봅니다. (자료인용 : 특허청, 카이스트 신문 <응결을 이용한 기상조절 기술의 원리>)
