인류발전 이끈 네 가지 '에너지·혁신·협력·진화'

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인류발전 이끈 네 가지 '에너지·혁신·협력·진화'

우주의 나이는 약 140억년. 지구는 그중 3분의 1 정도인 약 45억년을 살았다. 지구는 만들어진 지 얼마 지나지 않아 화성 크기의 천체와 충돌했다. 이 격렬한 충돌은 '달'이라는 파편을 만들었다. 결과적으로 행운의 사고였다. 달 덕분에 지구는 생명을 창조할 수 있게 됐다. 지구의 4분의 1 크기에 달하는 꽤 큰 달은 지구의 해양을 끌어당겼고, 이 같은 조수 현상은 지구에 생명을 불어넣었다. 원시 화학 수프를 섞고, 온기를 전달하며, 바닷물을 육지로 왕복하게 했다. 이 덕분에 해양 생물이 육지로, 조수 웅덩이 생물이 바다로 이동할 수 있었다. 생명의 시작이다.

약 30억년 전, 첫 번째 기후 위기가 발생했다. 원핵생물의 광합성이 산소를 너무 많이 배출하는 바람에 세상은 오염되기 시작했다. 우리는 산소를 좋은 것으로 생각하는 데 너무 익숙해져 있지만 산소는 부식성이 강하다. 산화는 불에 타게 하고 사과와 바나나를 갈색으로 변하게 하며 철을 녹슬게 한다. 당시 산소는 거의 모든 생명에게 독이었으며 공기 중 따뜻한 메탄과 결합해 이산화탄소를 생성했다. 온실효과가 좋은 메탄이 산소와 이산화탄소로 대체되자 지구는 냉각되어 긴 빙하기를 겪는다. 이 사건은 인류의 초기 조상이 진화하는 계기가 되었다.

이처럼 인간의 사회적·문화적 진화에 관해 다루는 흥미로운 책이 출간됐다. 모든 인간에 대한 이론을 찾고자 하는 부단한 노력의 결과물이다. 저자 마이클 무투크리슈나는 런던정경대 경제심리학 교수이자 최연소 종신 교수다. 스리랑카에서 태어난 그는 내전으로 폭력이 일상이 된 파푸아뉴기니에서 어린 시절을 보냈다. 아프리카, 영국, 호주, 미국을 떠돌며 살았던 그는 여러 문화권 차이를 이해하고 싶어 연구를 시작했다.

저자는 인간 문명의 4가지 법칙으로 에너지, 혁신, 협력, 진화를 제시했다. 이 법칙이 인간의 탄생과 이 지구에서의 성공을 만드는 핵심이다. 에너지, 혁신, 협력, 진화는 서로 연결되는 고리로서 계속 맞물린 채로 인간 문명을 만들었다.

에너지는 생명에게 움직임을 부여했다. 생명체는 가능한 한 많은 에너지를 사용하고 제어해서 여러 자원을 쓰며 더 많은 것을 만들어내려고 한다. 에너지 효율성의 혁신에 집중하며 두 번째 법칙인 혁신으로 넘어간다.

생명체는 경쟁에서 살아남기 위해 에너지를 효율적으로 제어하는 방법을 새롭게 혁신한다. 이 혁신은 광합성부터 고기나 우유를 소화하는 능력, 농업이나 내연기관 같은 기술, 기업이나 국가 같은 사회적 조직에 이르기까지 다양하다. 그렇지만 모든 혁신은 세 번째 법칙인 협력을 하면서 이뤄질 수밖에 없다.

사용할 수 있는 에너지가 충분하고 몇몇 조력자가 도와주면 더 많은 에너지를 확보할 수 있을 때 우리는 협력한다. 세포는 서로 결합해 복잡한 생물체로 뭉치고 지역은 국가로 통합되며, 기업은 인수·합병을 통해 커진다.

협력의 수준은 결국 네 번째 법칙인 진화 과정을 거쳐 도달된다. 에너지 활용, 혁신 방식, 협력 기제는 대체로 설계된 해결책이 아니라 수백만 번 시도의 산물, 즉 진화의 결과물이다.

화석 연료는 밀집된 태양 에너지로 이루어진 자연의 배터리다. 화석 연료는 에너지 천장을 획기적으로 높이는 새로운 혁신을 이끌었다. 석탄은 수백만 년 동안 밀집된 태양광이 식물 물질(이탄)의 형태로 저장되어 검은 암석이 된 것이다. 석유와 천연가스는 수백만 년 동안 밀집된 태양광이 해조류와 동물성 플랑크톤으로 압력 조리되어 재탄생한 것이다. 현재 연구 중인 태양과 풍력은 에너지를 일종의 인공 배터리나 연로에 저장하는 방법이다. 이들의 투자 대비 에너지 수익률(EROI)은 화석 연료보다 한참 낮다. 석탄의 EROI가 10~80인 반면, 태양광 패널은 2~4, 풍력은 4~16 수준이다.

그렇지만 현재 핵분열 에너지는 EROI 75로 에너지 천장을 극적으로 높일 수 있다. 핵분열은 거대한 초신성과 중성자별 충돌로 인해 작은 원소가 우라늄과 플루토늄 등 무거운 원소로 융합되면서 생성되는 엄청난 양의 압축 에너지를 활용한다. 하지만 핵분열 에너지는 핵 확산에 대한 우려와 원자로에 드는 비용이 주요 과제다. 핵분열 다음 수준의 풍요를 달성하려면 미래에는 핵융합이 필요하다. 핵융합은 원자를 쪼개는 대신 두 개의 수소 원자를 헬륨으로 융합해 훨씬 더 많은 에너지를 방출한다. 핵융합은 방사성 폐기물이 없어 깨끗하고 안전하다. 하지만 삼중수소는 매우 희귀하고 아직 알려지지 않은 문제가 나올 수 있다.

[박윤예 기자]

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