“모든 생명체는 일종의 제국주의자”

<엔트로피>

통합논술세미나 〈엔트로피〉
2. 엔트로피 법칙

■ 책 소개

<엔트로피>
제러미 리프킨 지음/이창희 옮김/세종연구원

현대인들은 기술이 발달하고 생산력이 높아질수록 인간의 삶은 더욱 행복해질 것이라고 생각한다. 이게 진실이라고 학교에서 배운다. 그런데 이상하게 물질 생산 능력은 갈수록 발달하는데 우리 삶의 질은 별로 나아지지 않는다. 왜 그럴까? 그 이유가 무엇인지 해명하는 많은 이론이 있다. 자본주의와 사회주의의 극심한 대립도 이 논란을 반영한다.

미국의 문명비평가 제러미 리프킨은 전혀 다르게 본다. 그의 눈에 자본주의든 사회주의든 결국 과학기술이 발달해야 인간 삶이 나아진다고 보는 점에서 똑같다.

<엔트로피>의 주제는 간단하다. “우리 문명의 미래는 물리적 제약 없이 무한하게 발전할 수 있다”는 생각은 실현 불가능하다는 것이다.

■ 풀무질

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우리는 산업혁명을 이끈 증기기관을 인류 과학기술 발전의 개가라고 배웠다. 그러나 제러미 리프킨은 전혀 다르게 본다. 인간이 목재를 구하기 위해 삼림을 파괴한 나머지 할 수 없이 선택한 대안이 석탄이었을 뿐이다. 증기기관의 탄생은 진보의 결과가 아니라 엔트로피 급증에 따른 어쩔 수 없는 탈출구였을 뿐이다.

4세기까지 유럽 전역은 빽빽한 숲이었다. 6세기 중엽 슬라브족들은 바퀴와 두 개의 날이 달린 신형 쟁기를 사용하기 시작했다. 밭갈기 효과가 뛰어난 이 쟁기는 9세기에 유럽 전역에 보급됐다. 사람들은 경작지를 만들기 위해 저지대의 숲을 끝없이 벌목했다. 11세기가 되자 마구와 편자가 고안됐고, 말 두 마리를 앞뒤로 부리는 방법이 완성됐다.

기술혁신을 통해 같은 땅에서 소출이 늘자 더 넓은 땅을 경작지로 만들었다. 더 많은 경작지를 확보하기 위해 대대적 벌목을 했다. 당시 사람들은 원자재·공구·기계·식기 및 기타 도구·연료 등 거의 모든 걸 나무로 만들었다. 제철소와 조선소는 막대한 나무를 사용했다. 한데 경작지 확보를 위해 숲을 없애면서 목재 위기가 발생했다. 대안은 석탄이었다.

1700년께 영국에서 석탄은 에너지원으로서 나무를 대체하기 시작했다. 그로부터 150년 사이에 서유럽 대부분이 같은 길을 걸었다. 원래 석탄은 열등한 에너지원이었다. 더러웠고 많은 오염물질을 내뿜었다. 석탄은 또한 나무보다 캐기 힘들고 처리하기도 어려웠다.

증기기관은 어쩔 수 없어 탄생했다

리처드 윌킨슨은 <빈곤과 진보>에서 다음과 같이 말했다.

“구하기 쉬운 원료에서 어려운 원료로 넘어감에 따라 인간은 점점 더 복잡한 처리 및 생산기술을 이용해야 했다. …… 가장 광범위한 생태학적 맥락에서 경제발전이란 좀 더 집중적으로 자연환경을 착취하는 방법의 발전을 의미한다.”

세계의 유용한 에너지는 끊임없이 무용한 에너지의 형태로 분산된다. 인간은 가장 먼저 손에 넣을 수 있는 에너지부터 쓰기 시작한다. 그러므로 후대의 사람들은 앞선 사람들보다 더 구하기 어려운 에너지에 의존해야 한다. 나무를 베는 것보다 석탄을 캐고 처리하는 게 더 힘들다. 유전을 개발하고 석유를 뽑아 올리는 것은 더 어렵다. 원자력 발전은 더더욱 어렵다.

제임스 와트의 증기기관 이전에도 비슷한 물건이 있었다. 고대 그리스의 헤론이 기원전 3세기에 이미 증기기관을 발명했다. 단 헤론은 이것으로 일할 생각은 없었다. 일을 할 노예는 얼마든지 있었기 때문이다. 18세기 이후 석탄 채굴이 대규모로 진행되면서 갱도는 더욱 깊어졌고 지하수를 배출해야 했다. 이 문제를 해결한 게 증기펌프였다. 석탄은 무겁고 부피가 컸기 때문에 마차로 수송하기가 쉽지 않았다. 그래서 나온 게 증기기관차와 철도였다.

우리는 흔히 “세상에는 공짜가 없다”고 한다. 이는 이미 열역학 제1법칙과 제2법칙을 반영한 말이다. 우주의 에너지 총량은 일정하며(제1법칙), 엔트로피 총량은 지속적으로 증가한다(제2법칙).

휘발유 안에 들어 있던 에너지의 양은 ‘엔진이 한 일, 발생한 열, 배기가스와 함께 나간 에너지의 합계’와 같다. 가장 중요한 건 에너지는 창조될 수 없다는 사실이다. 에너지는 한 상태에서 다른 상태로 옮겨갈 때마다 일할 수 있는 유용한 에너지가 손실된다. 이걸 가리키는 용어가 엔트로피다. 엔트로피는 더 이상 일로 전환될 수 없는 에너지의 양을 측정하는 수단이다. 엔트로피라는 단어를 만든 사람은 독일의 루돌프 클라우지우스였다.

“세상에는 공짜가 없다”

자연계에서 무슨 일이 일어난다는 것은 일정량의 에너지가 무용한 에너지로 전환된다는 뜻이다. 무용한 에너지는 결국 오염이 된다. 사람들은 오염이 생산 활동의 부산물이라고 생각하지만 사실은 무용한 에너지로 전환된 유용한 에너지의 총량이다. 쓰레기란 흩어진 형태의 에너지다. 오염이란 엔트로피의 또 다른 이름에 불과하다.

생명체들은 주변 환경에서 자유 에너지를 흡수해 엔트로피 과정의 반대방향으로 움직여갈 수 있다. 이런 자유 에너지의 궁극적인 원천은 태양이다. 광합성으로 살아가는 식물은 태양에 직접 의존하는 것이고, 식물이나 다른 동물을 잡아먹는 동물은 간접적으로 의존한다.

노벨상을 수상한 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 “생명체는 주변 환경의 질서를 파괴하여 자기 몸에 흡수하지 않으면 살아가지 못한다”고 지적했다. 버트런드 러셀은 “모든 생명체는 주변 환경에서 가능한 한 많은 것을 변화시켜 자신을 위해 사용하려고 하는 일종의 제국주의자들”이라고 말했다.

우리는 생물학적 진화를 ‘진보’로 파악한다. 그러나 어떤 종이 한 단계 진화할 때마다 더 많은 양의 에너지를 유용한 상태에서 무용한 상태로 변화시킨다. 진화는 한편으로 거대한 무질서의 바다를 만들면서 군데군데 점점 더 큰 질서의 섬을 만들어내는 과정이다.

‘에너지의 흐름이 클수록 사회는 더욱 효율적이 되고 문명은 더욱 진보하며 세계는 더욱 질서 있게 된다.’

이제 이런 어리석은 생각을 버려야 한다. 100만년 전과 비교할 때 우리는 당시보다 1인당 1000배의 에너지를 소비해야 생활할 수 있다. 근육의 힘이 아니라 기계에 의해 수행된다는 이유 한 가지 때문에 현재 우리가 일을 ‘적게’한다는 환상에 사로잡힌다면 그것은 매우 슬픈 일이다.

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■ 마치질

미국이 자꾸 쇠퇴하는 이유

세계 최대의 군사 강국은 미국이다. 미국의 국방비는 얼마나 될까?

스톡홀름국제평화문제연구소(SIPRI)에 따르면, 2010년 미국 국방비는 6980억달러로 전세계 국방비 총액 1조6300억달러의 42.8%나 된다. 2010년 미국 국방비는 국내총생산(GDP)의 4.8%로 전세계 평균 2.6%의 거의 2배에 이른다.

미국 다음으로는 중국(1190억달러), 영국(596억달러), 프랑스(593억달러), 러시아(587억달러), 일본(545억달러), 사우디아라비아와 독일(452억달러), 인도(413억달러), 이탈리아(370억달러) 등이다. 미국을 뺀 나머지 9대 국방대국의 군사비를 모두 합쳐봐야 미국만 못하다.

미국이 전세계 국방비의 거의 절반을 쓰는 이유는 간단하다. 패권을 유지하기 위해서다. 예를 들어 “세계화는 곧 미국화”라고 주장하는 미 <뉴욕 타임스> 칼럼니스트 토머스 프리드먼은 “실리콘밸리의 기술이 꽃필 수 있도록 해주는 숨은 주역은 미국의 육해공군과 해병대”라고 썼다.

미국의 대외정책 전문 역사학자인 로버트 케이건은 “미국의 군사력이 약했다면 미국의 아이디어와 기술은 지금처럼 전세계에서 통하지 않았을 것”이라고 언급했다.

그러나 <엔트로피> 이론에 따르면 막대한 군사비는 미국이 엔트로피 분수령에 이르렀다는 증거일 뿐이다.

리프킨에 따르면 정치 및 경제 기구들은 기계와 마찬가지로 에너지의 변환자들이다. 초기 단계에서 이 기구들은 효과적으로 작동한다. 그러나 엔트로피의 법칙을 피해가지 못한다. 사회 내부에는 쓸모없는 에너지가 증가한다. 에너지 흐름을 최대로 유지하기 위해서 시스템 구석구석에서 끊임없이 증가하는 무질서를 청소해줘야 하고 정치 및 경제 기구들은 그 기능과 영역이 확대되어 유지보수기능을 행하기 시작한다. 이러면서 조직은 비대해진다. 국가는 고갈되는 에너지를 보충하기 위해 새롭고 유용한 에너지원을 찾는다는 목적으로 영토 확장을 꾀한다. 모든 제국주의적 식민주의적 팽창은 새로운 에너지원을 확보하려는 노력에서 비롯됐다. 새로운 땅을 정복하려면 더 많은 에너지를 써서 군대·무기·통치기구 등을 공급해야 한다.

미국은 2차 세계대전 뒤 직접 식민지를 운영하지는 않았다. 그러나 중동을 비롯한 전세계의 독재국가를 지원하면서 자신의 ‘정치적 영토’를 계속 확보했다. 이 영토 확보의 기본이 군사력이었다. 그래서 미국은 전세계 국방비의 거의 절반을 차지해야 할 정도로 많은 돈을 썼다.

미국이 2차 세계대전 뒤 크고 작은 전쟁을 벌이지 않은 때가 거의 없었던 이유도 여기에 있다. 최근 10년간만 해도 이라크와 아프가니스탄 전쟁을 치렀다. 전쟁은 미국이 세계 최대 빚쟁이 나라가 된 중요한 이유 가운데 하나이다. 미국의 국가 부채는 2010년 말 기준 14조3000억달러로 국내총생산 14조5300억달러의 98.4%나 된다.

한데 미 재무부 발행 국채의 최대 보유국이 이젠 강력한 경쟁자가 된 중국이다. 2011년 5월 기준 미국 발행 국채는 총 4조5140억달러인데, 이 가운데 25%인 1조1598억달러를 중국이 보유하고 있다.

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■ 담금질

엔트로피 이론으로 본 원자력발전

지난 3월 일본에서 발생한 지진으로 후쿠시마 원전이 폭발하면서 원자력발전을 둘러싸고 논란이 계속 벌어지고 있다. 의견은 크게 두 가지다. 아예 원자력발전소를 폐쇄하자는 쪽과 그래도 원자력밖에 없다는 쪽이다.

독일은 2022년까지 자국 안 모든 원전을 폐쇄하기로 결정했다. ‘저탄소 녹색성장’을 내세운 이명박 정부는 값싸고 친환경적인 에너지라는 이유로 원전을 계속 추진하기로 했다. 원자력발전 찬성론자들의 주장은 간단하다. 일단 원자력은 값이 싸다는 것이다.

자료에 따라 차이가 있지만, kWh당 발전 단가는 원자력 39원, 석탄 54원, 풍력 128원, 천연가스 147원, 석유 195원, 태양광 859원이다. 발전 원가에서 연료비가 차지하는 비중도 석탄 42%, 석유 78%, 액화천연가스(LNG) 69%, 수력 15%지만 원자력은 11%에 불과하다. 우라늄235 1g이 완전 핵분열 했을 때 나오는 에너지는 석유 9드럼, 석탄 3톤이나 된다.

원자력은 이산화탄소를 내뿜지 않는다. 따라서 지구온난화에 대응할 수 있다.

원자력발전의 연료인 우라늄은 세계 전역에 고르게 매장되어 있다. 석유처럼 특정 산유국에 집중되어 수급이 불안정하지도 않다.

한국의 전체 발전량 가운데 원자력 비중은 지난해 31.4%다. 원자력발전을 줄이면 전기료를 올려야 한다. 이런 이유를 들어 우리 정부는 원자력 발전 비중을 2015년 37.2％, 2020년 44.0％, 2024년 48.5％까지 높일 계획이다.

그러나 반론도 강하다. 일단 원전 찬성론자들이 발표하는 발전 단가에는 사후 처리비용까지 들어 있지 않다. 원전에서는 각종 핵폐기물이 나온다. 방사성 물질의 반감기는 최대 25만년이나 된다. 제러미 리프킨은 “핵 폐기장 하나가 생길 때마다 25만년 동안 이를 추적 관리해야 함과 동시에 무장경비원을 24시간 배치해야 한다”고 지적했다.

이런 비용이 현재 원자력발전 단가에는 제대로 포함되어 있지 않다. 더구나 위험성 때문에 이제 어느 지역에 원자력발전소 또는 핵폐기장을 지으려면 해당 지역에 막대한 인센티브를 줘야 한다.

원자력이 이산화탄소를 배출하지 않는다는 주장에 대해서도 반론이 있다. 원전도 온실가스가 아예 발생하지 않는 건 아니다. 반감기가 최대 25만년에 이르는 핵폐기물의 저장과, 설계수명을 다한 원자로 폐로 등의 과정에서 나오는 온실가스 측정이 어려워 전문가에 따라 추정이 엇갈릴 뿐이다.

국제원자력기구(IAEA)는 원자력 1㎾h당 온실가스 배출량이 10g으로 천연가스 발전(549g)의 2%에 지나지 않는다고 추정한다. 그러나 원전 원료인 우라늄 채광에서 원전 폐기까지 전주기 평가를 통해 천연가스 발전의 10분의 1에서 3분의 1까지로 잡는 연구 결과도 있다.

원자력 찬성 주장과 반대 주장은 팽팽하다. 그 밑바탕에는 ‘엔트로피’에 대한 시각 차이가 있다. 찬성 쪽은 원자력은 엔트로피와 관련이 없다는 것이다. 그러나 반대론자는 겉으로는 완벽해 보이는 원자력도 결국 엔트로피의 법칙을 피해갈 수 없다고 본다.

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■ 벼리기

아래 논제를 읽고 글을 쓴 뒤, <아하! 한겨레> 누리집(www.ahahan.co.kr)에 올려 주세요. 잘 쓴 글을 선택해 ‘통합논술 세미나’에 실어 줍니다.

1. 제러미 리프킨에 따르면 원자력발전도 엔트로피의 법칙을 피해가지 못한다. 이와 비슷한 사례를 하나 들어 자신의 주장을 써 보시오. 예를 들어 도로를 많이 건설하면 교통난이 해소될까 고민해 보시오. (400자)

2. 아래 지문 3개를 읽고 핵심 단어 한 가지를 정하시오. 그리고 그 핵심 단어와 관련된 자신의 생각을 써 보시오. (800자)

① 아널드 토인비(영국의 역사가)는 사회의 역사가 문명적인, 그리고 환경적인 도전과 응전의 연속이라고 주장할 것이다. 오스발트 슈펭글러(독일의 철학자, 교육학자)는 문명의 역사는 마치 인간의 삶처럼 탄생, 성장, 죽음을 거치는 순환과정이라고 이야기할 것이다. 오르테가이가세트는 역사란 카리스마를 가진 소수의 엄청난 창조력이 대중에 의해 흡수되면서 무뎌지고 생명을 잃는 평준화 과정이라고 정의할 것이다. 마르크스 같으면 역사는 변증법적이고 유물론적이며, 역사의 한 단계가 펼쳐질 때마다 그것을 파괴할 씨앗이 이미 그 안에 잉태되어 있고 새로운 현실의 태아가 그것을 대치한다고 주장할 것이다.

<엔트로피> 3부 ‘역사와 엔트로피 분수령’

② 세계적인 석학인 미 예일대 폴 케네디 교수는 <강대국의 흥망>으로 유명하다. 케네디 교수는 이 책에서 지난 5세기 동안 강대국이 어떻게 부상했다가 몰락했는지를 분석했다.

그에 따르면, 어떤 나라가 경제적으로 발전하면, 처음에는 빠른 경제 성장에 초점을 맞춘다. 이러다 경제적 패권을 쥐게 되면, 이를 지키기 위해 안보에 관심을 기울인다.

어떤 나라가 강대국으로 떠오르면 반드시 기존 강대국이 쇠퇴하며, 떠오른 강대국이 정점에 다다르면 군사 강대국이 된다. 이 군사 강대국은 계속된 군사비 지출로 쇠퇴하며 상대적으로 군사비 지출이 적었던 나라가 새로운 강대국으로 부상한다. 이런 패턴이 역사에서는 계속 반복된다.

③ 사람들의 행동양식에 중요한 변화가 생기는 것은 잉여를 충분히 축적한 탓이 아니다.

예를 들어 수렵채취인들이 충분한 잉여를 축적하지 못했다면 그들은 농경사회로 결코 옮겨가지 못했을 것이라는 주장이 있다. 그러나 수렵채취사회가 충분한 잉여를 축적했다면 뭣하러 불확실하고 위험하며 한번도 해보지 않은 밭갈기를 시작할 것인가?

여러 가지 증거로 볼 때 수렵채취인들은 사냥감과 식용식물이 줄어들고 새로운 사냥터가 사라지자 점진적으로 여러 단계를 거쳐 농경을 시작했다. 기록들을 보면 큰 변화는 예외 없이 풍요의 축적 결과가 아니라 기존의 원천이 고갈되었기 때문에 일어났다. <엔트로피> 제3부 ‘역사와 엔트로피 분수령’ 일부 요약