칼럼

              에너지는 누구도 만들어 낼 수 없다

                                                       권우상

                                           명리학자. 역사소설가

열역학 제1법칙과 제2법칙은 일반 물리학이나 일반 화학 등의 초보 강의에서 교수되고 있다. 이 법칙들이 제시하는 내용은 간단하고 상식적이다. 맑고 싸늘하고 달이 없는 밤에 도시를 멀리 벗어나 하늘을 올려다 보면 신비스러운 별의 바다가 눈 앞에 펼쳐진 것이다. 수천 개의 별, 대여섯 개의 행성들이 가끔씩 꼬리를 끌며 사라지는 유성들과 함께 우리는 눈에 보일 것이다. 이런 광경에 감탄하는 것은 일반 시민들 뿐만 아니라 과학자들도 마찬가지다. 다만 과학자들은 이 모든 것이 갖는 의미가 무엇인가를 깊이 연구한다는 것이 다를뿐이다. 육안으로 보면 별은 모두 밝은 빛의 점으로 보인다. 어떤 것은 밝고 어떤 것은 어둡고 어떤 것은 불그스름하고 또 어떤 것은 푸르스름하지만 어떤 별은 뜨겁고 밀도가 높아서 믿을 수 없는 속도로 핵융합 연료를 소비한다. 또 어떤 것들은 온도가 낮아서 핵융합의 속도가 매우 느리다. 그리고 갓 태어난 별들도 있고 늙어가는 별들도 있다. 이런 별들은 다들 에너지를 갖고 있다.

태양은 별들 중에서 가장 에너지를 많이 갖고 있는데 대부분 수소와 헬륨이다. 그리고 우주의 전체 에너지 양은 일정하고 전체 엔트로피(entropy)는 항상 증가하려고 한다. 이것이 뜻하는 의미는 에너지를 생성시키거나 소멸시킬 수 없다는 것이다. 우주의 에너지 총량은 처음 우주에서의 시작으로부터 종말에까지 일정하게 고정되어 있다. 열역학 제1법칙은 에너지의 보존법칙이다. 에너지는 형태가 변할 수 있을 뿐이지 만들어지거나 없어지거나 할 수 없다는 것이 이 법칙이다. 자동차의 엔진을 생각해 보자. 소모된 휘발유의 화학 에너지는 가솔린 엔진이 한 일과 거기에서 발생된 열과 그리고 배기가스의 에너지를 합한 것과 같다. 여기서 발생한 열과 배기가스는 누구도 다시 휘발유라는 에너지로 만들어 내지 못한다. 우리가 할 수 있는 유일한 가능성은 에너지를 한 형태로부터 다른 형태로 변환시키는 일이다. 자동차 엔진은휘발유라는 화학 에너지를 힘의 에너지로 변환시킨 것이다.

인간, 빌딩, 아파트, 자동차, 나무, 풀잎 등 모두 그 형태가 어느 것으로부터 다른 것으로 바뀐 에너지 뿐이다. 빌딩이나 풀잎은 어느 다른 것으로부터 모아진 에너지로 구성된 것이다. 빌딩이 헐리거나 풀잎이 시들어 죽게 될 때 이것들을 이루고 있던 에너지가 사라지는 것이 아니라 다만 그것들의 에너지가 주변 환경으로 되돌려지는 것이다. 즉 에너지의 형태가 변환되는 것이다. 댐 위의 물이 호수로 떨어지는 동안 물은 전기를 일으키거나 수차를 돌리거나 다른 종류의 일을 할 수 있다. 그러나 일단 바닥에 떨어져버린 물은 아주 작은 물레방아 조차도 돌릴 수 없다. 이들 두 상태를 가리켜 각각 「사용 가능한 에너지(available energy)」 그리고 「사용 불가능한 에너지(cnavaiIable enorgy)」의 상태라고 한다. 자연계에서 무슨 일이 일어날 때마다 얼마간의 에너지는 앞으로는 사용 불가능한 에너지로 끝이 난다. 이런 사용 불가능한 에너지가 바로 공해이다. 사람들은 대부분 공해는 생산물에 대한 부산물이라고 생각한다. 실제로 환경오염이라는 것은 사용 불가능한 에너지 형태로 변환된, 사용 가능한 에너지의 총량이다. 열역학 제1법칙에 의하면 에너지는 창조되거나 소멸될 수 없고 다면 그 형태가 바뀔 뿐이다.

바이오산업을 보자. 바이오산업이란 생명공학기술을 바탕으로 생물체가 가지고 있는 기능 및 정보를 활용하여 인간이 필요로 하는 유용한 물질(에너지)을 생산하는 것을 말한다. 생명공학은 산업적으로 유용한 생산물을 만들거나 생산공정을 개선할 목적으로 생물학적 시스템, 생체, 유전체 또는 그들로부터 유래되는 물질을 연구 및 활용하는 학문과 기술을 뜻한다. 한국은 1999년부터 정부가 바이오산업의 범위를 생물의약, 생물화학, 바이오식품, 생물환경, 바이오에너지 및 자원, 생물전자, 생물공정 및 기기, 생물검정, 정보개발서비스 및 연구개발업 등 8개 부문으로 분류하고 있다. 결국 신재생 에너지란 것도 기존 에너지를 변환시킨 것 뿐이다. 따라서 에너지는 누구도 만들어 낼 수 없다.