안개 수집 - 안개 그물

응축으로 알려지는 과정 중에, 대기 중의 수증기는 자연적으로 차가운 표면에 응축되어 이슬로 알려진 물방울이 된다. 이 현상은 식물의 이파리 등의 얇고 평평한 사물에 제일 발생하기 쉽다. 노출된 표면이 공기 중으로 열기를 방출하여 차가워지면, 대기 중의 수분은 증발할 수 있는 비율보다 표면에 더 많이 응축되어 결과적으로 물방울을 형성하게 된다. 안개 수집(Fog collection)은 안개 물방울이 안개 울타리로 알려진 캔버스 밑의 물통으로 떨어져 모이도록 하기 위해 수직으로 세워진 거대한 캔버스를 사용하는, 안개의 수분 수집을 의미한다. 자연적이거나 보조적인 과정을 통한 이슬, 응축된 물의 체계적인 수집은 고대의 관행이었는데, 이는 규모에 따라 식물의 줄기를 통해 물을 응집하여 수집하는 작은 규모의 식수 연못에서, 아타카마 사막과 나미브 사막과 같은 대규모의 강우 없는 자연적 관개에 이른다. 우크라이나의 독특한 돌기둥, 잉글랜드 남부의 중세 "이슬 못", 란사로테의 지역을 뒤덮는 화산석과 같은 인공적인 장치들은 모두 이슬 채취가 가능한 장치로 여겨져 왔다. 캐나다의 프로젝트는 안개 수집 장치를 그들이 수집한 안개의 구성성분을 연구하는 데 그쳤다. 하지만 그들의 성공은 칠레 산림협회와 핸드폰 티피 컬 칠레 가톨릭 대학교의 과학자들의 흥미를 자극해 남반구의 겨울에 칠레 북부 해안을 뒤덮는, camchanca나 garúa라 불리는 구름을 활용하도록 했다. 국제개발연구센터의 기금을 통해, MSC는 칠레 사람들과 협업하여 노르테 그란데의 엘 토포 산의 수집 시설의 다양한 설계들을 테스트하기 시작했다. 설계가 완성되자, 대략 50개의 수집 체계가 세워졌고 재식림을 위해 산비탈의 묘목에 물을 대는 데 사용되었다. 초목이 일단 자리를 잡으면 남아메리카의 많은 운무림처럼 항상성이 있는 체계로서 번창하기 위해 스스로 안개를 모아야만 한다. 1980년대 중반에 Meteorological Service of Canada는 퀘벡의 몽서턴에 큰 안개 수집 장치를 설치하고 활용하기 시작했다. 이 단순한 장치들은 와이어로 고정된 두 개의 나무 기둥 사이에 걸린, 일반적으로 너비 12M에 높이 4M에 이르는 큰 캔버스천으로 구성되어 있고 밑에는 긴 물받이통이 있다. 물은 안개에서 캔버스로 응축되고 합쳐져 물방울을 이루고 흘러내려 캔버스 밑의 물통에 모인다. 하지만 재식림 계획의 성공은 불분명하지만, 계획이 시작된 지 거의 5년 후에 춘군고의 마을의 근처에서, 산에서 마을로 물을 보내는 파이프라인을 추진하기 시작했다. 이것은 CONAF의 시야에서 벗어나 있었지만, CONAF는 춘군고의 300명 주민들에게 물을 공급하기 위해 수집 시설을 94개의 저장용 물탱크와 파이프가 딸린 나일론 그물 수집기로 확장하는 것을 동의했다. 안타깝게도 10년 뒤인 2002년 후반에 IDRC는 아홉 개의 장비들만이 남아있었으며 체계는 전반적으로 굉장히 열악했다고 보고했다. 반면 MSC는 2003년에 시설이 여전히 작동한다고 한 기사를 통해 밝혔지만, 그 진술을 뒷받침할 세부사항은 제공되지 않아 의심을 더했다. 2003년 7월에 IDRC는 엘 토포를 부활시킬 계획이 존재한다고 보고했다. 1992년에 완성된 프로젝트는 저장되거나 마을에 공급하여 마시고 목욕하고 관개하는 데 사용할 수 있는 물을 평균적으로 일일 15,000 리터, 최대 100,000리터를 생산하여 놀라운 초반의 성공을 거두었다. 성과는 높은 공공성을 획득했고, 이전에는 물이 위험할 정도로 모자랐던 마을사람들에게 빈번히 언급되고 있으며, 마을 사람들은 수집기를 "기적"이라고 불렀다. 이 프로젝트가 지속되지 못한 이유는 여러 요소에서 찾을 수 있다. 프로젝트가 시작할 때부터 엉뚱한 길에 발을 들였기 때문에, 프로젝트는 결국 혼란 속에 빠졌고 시설이 지어졌을 때 가졌던 명확한 목표를 상실했다. 춘군고의 거주자들은 수집기를 유지보수하기 위해 마을 가정들에게서 모은 자금으로 기금을 대어 협회를 조직했지만, 새로운 물 공급은 마을 인구를 세 배로 늘렸고 협회는 어떤 물 부족 문제도 쉽고 비용 효율적으로 해결할 수 있는, 수집기와 저수지의 범위를 확장할 추가적인 기금을 만들 수 없었다. 이것과 다른 물을 공급할 방법을 통해 사용할 물을 스스로 모으는 것은 품위가 없으며 국가가 이러한 서비스에 대해 돈을 지불해야 한다고 생각하는 춘군고와 다른 개발도상국의 마을의 사람들이 이러한 방식을 기피했다는 주장도 존재한다. 사실 이것은 정확히 2003년에 춘군고 사람들이 원하는 것이었다. 20km 떨어진 로스 강에서부터 짓기 위해 백만 달러가 필요한 파이프라인 말이다. 하지만 현재의 증거는 실패가 시정되어왔다는 것을 보여주며, 계획들은 성공적이다. 춘군고의 안개 수집 프로젝트의 명백한 실패에도 불구하고, 이 방식은 이미 전 세계에 다양한 지역적 특색을 가지고 인기를 끌어왔다. 오늘날 이슬 활용 국제 협회는 비나 안개가 연간 물 필요량을 충족시킬 수 없는 지역에 은박 호일을 기반으로 만든 효과적인 응축기를 설치하고 있다. 프로젝트가 초기의 성공을 거둔지 얼마 지나지 않아, 다양한 참여 조직의 연구자들이 비영리조직 포그퀘스트를 조직했으며, 예멘과 칠레 중앙에 시설을 구축했지만 과테말라, 아이티, 네팔은 아직 검토 중이고, 이번에는 프로젝트가 미래에도 제대로 지속될 것이라는 희망 속에 위원회들의 참여를 지속하는 것에 더 많이 중점을 두었다. 현재 전 세계의 총 25개 국의 마을에서 안개 수집 시설이 가동 중이다. 여전히 건조했던 땅에 초목을 빽빽히 심어두기 위해 안개 수집 체계를 사용할 가능성도 있다. 전반적으로, 비싸지 않은 안개 수집기들이 계속해서 널리 사용될 것으로 보인다. 2015년 3월에 모로코의 NGO인 다르 시 흐마드가 안티-아틀라스 산에 세계에서 제일 큰 안개 수집&분배 체계를 건설했다. 다르 시 흐마드가 작업한 지역은 물이 모자라지만, 연중 6개월 동안 풍부한 안개가 지역 전체를 뒤덮는다. DSH의 체계는 SMS 문자를 통해 체계를 보고하고 점검할 수도 있다. 이러한 유용성은 안개 수집이 이러한 시골 지역의 사회적인 조직에서 가지는 영향을 다루는 데 필수적이다. MIT 연구자들은 DSH가 수행한 안개 수집 방법이 "다섯 배 정도 향상된 안개 수집 효율"을 가진다고 말했다. 안개 그물은 가는 메시를 사용해 안개에서 물을 얻어내는 장치이며 수직으로 걸린 메시 그물, 틀, 물통으로 구성된다. 물은 평행하게 배열된 선의 위에 응축되어 바닥으로 떨어진다. 안개 그물은 따로 에너지를 공급할 필요가 없으며 기온 변동을 통해 자연적으로 촉진된다. 울타리와 비슷한, 기다란 직사각형 모양을 띠어 안개 울타리라고도 불리지만, 안개 그물은 이러한 유형의 구조물에 국한되지 않는다. 안개 그물의 효율성은 그물의 재질, 구멍과 선의 크기, 화학적인 코팅이 좌우한다. 효율적인 안개 수집 기능은 공기 중에서 10%까지의 수분을, 비효율적인 수집 기능은 2% 정도의 수분을 수집한다. 이상적인 위치는 안개가 흔히 발생하여 안개 수집기의 생산량이 최고에 달하는, 차가운 해안 기류 근방의 건조한 고지대이다. 현대적인 안개 수집 기능은 1900년대에 최초로 연구되었다. 안개 수집에 관해 기록된 최초의 사례 중 하나는 남아프리카에서 1969년에 공군 기지에서 물을 얻을 수단으로써 진행되었다. 프로젝트는 넓이가 각각 100제곱미터인 두 개의 그물로 구성되었다. 이것들은 14개월의 실험 기간 하루에 평균 11리터씩 물을 생산했으며, 이는 1 제곱미터당 0.05리터를 생산한 것이다. 이후에 1987년에 핸드폰 티피 컬 칠레 가톨릭대학교와 캐나다의 국제개발 연구센터에서 대규모의 연구를 진행하였다. 이탈리아 북부에 100개의 48제곱미터의 안개 수집기가 설치되었다. 프로젝트는 평균적으로 제곱미터 당 0.5 리터의 물을 생산하여 300명이 거주하는 마을에 하루에 인당 33리터의 물을 제공 할 수 있었다. 인류가 본격적으로 안개 수집 기술을 활용하기 전부터 곤충, 나무 따위가 안개를 수집하여 물을 얻고 있었다. 나미브사막 풍뎅이는 친수성 영역과 소수성 영역이 번갈아 나타나는 무늬를 가진 날개를 통해 응축된 물을 섭취하여 생존한다. 캘리포니아 레드우드는 제한된 강우량과 이파리에서 응축되어 뿌리 체계로 떨어지는 물방울만으로 살아갈 수 있다. 사람이 안개 수집기를 만든 최초의 사례는 잉카 제국 시절에 있었는데, 레드우드 밑에 양동이를 몇 개 두어 떨어지는 물을 받았다. 안개의 물방울은 메시 위에 놓인다. 양쪽의 메시가 서로 마찰하여 물방울이 응집되고, 메시의 바닥으로 떨어져 수집된다. 안개는 일반적으로 세제곱미터 당 0.05에서 0.5 그램의 물을 함유하며, 안개 방울의 직경은 1에서 40마이크로미터에 달한다. 물방울은 천천히 내려앉으며 바람에 따라 움직인다. 안개 수집 기능은 효율을 높이기 위해 탁월풍과 마주 보게 배치해야 하며, 바람이 단단한 벽과도 같은 저항에 맞닥뜨려 그 앞에 머물며 안개 물방울이 쉬이 응축될 수 있도록 미세한 메시여야 한다. 안개 수집 기능은 주로 틀, 메시 그물, 수로나 수조의 세 가지 요소로 구성된다. 틀은 메시 그물을 지탱하며, 스테인리스강 막대기부터 대나무에 이르는 다양한 재질과 형태로 만들 수 있다. 추천되는 형상은 선형과 원통형이 있다. 선형 틀은 지면에 박은 두 개의 막대기 사이에 그물을 걸어둔 형태이며, 수집기를 제대로 고정하기 위해 막대기의 꼭대기에 밧줄을 연결해 지면에 고정한다. 메시 그물 밑에는 물이 수집되는 작은 수로가 있다. 물은 수로를 통해 흘러 저장 용기나 관계 체계에서 저장, 활용된다. 안개 수집기가 원형이라면 물은 그물의 밑바닥에 위치한 대야에 모이게 된다. 효율성은 그물을 구성하는 선의 굵기와 구멍의 크기가 줄어들수록 늘어난다. 제일 최적화가 잘 된 메시 그물은 사람의 머리카락의 서너 배 정도의 크기의 스테인리스강 선과, 선의 두 배의 크기의 구멍으로 이루어져 있다. 그물은 물방울의 접촉각의 히스테리시스를 낮춰 더 작은 크기의 물방울들이 형성될 수 있도록 하는 화학물질로 코팅되어 있다. 이러한 종류의 그물은 공기 중의 수분의 10%를 모을 수 있다. 메시 그물은 물방울이 응축되는 곳이다. 그물은 얇은 선과 사이사이의 구멍으로 구성되어 있으며, 응축이 잘 일어나도록 화학물질로 코팅되어 있다. 돛 그늘은 개발도상국에서도 근방에서 얻을 수 있어 메시 구조에 사용된다. 그물을 구성하는 선은 친수성, 소수성으로 코팅되어 있어 응축 현상을 촉진한다. 이러한 방식으로 대기 중에서 2%의 수분을 얻을 수 있다. 안개 그물은 지역적 기후와 지형에 따라 생산량이 제한되며 그 한계 이상으로 물을 생산할 수 없다. 생산량은 해마다 바뀌며 지역적 날씨와 엘니뇨와 같은 지구적 기후의 변동에 영향을 받는다. 공기 중의 먼지, 새, 곤충 따위가 물을 오염시킬 수 있다. 수집된 수분은 그물에 곰팡이와 다른 독성을 띨 수 있는 미생물의 성장을 촉진할 수 있다. 어떤 환경에서건, 설령 지구상에서 제일 건조한 곳 중 하나인 아타카마 사막과 같은 극단적으로 건조한 환경에서라도 물을 모을 수 있다. 수집된 물은 지표수보다 마시기에 안전하다. 안개 수집은 에너지를 따로 투입해줄 필요가 없으며 그냥 가끔 그물을 솔로 청소하면 되기 때문에 유지보수가 간편하다. 개발도상국에서는 그물을 근방에서 구하기도 하는데, 그렇지 않으면 손상된 그물을 다시 구할 수 없어 방치할 수밖에 없기 때문이다. 그물을 수리하는 데 전문적인 훈련이 필요하진 않다. 안개 수집 기능은 다른 대안에 비해 저렴하다.