세상은실제로어떻게돌아가는가

[박대선]

세상은실제로어떻게돌아가는가 을 읽었다. 현재 과학적으로 최초의 생명체가 정확히 어떤 에너지를 사용했는지는 밝혀지지 않았다. 다만 가장 유력하게 논의되는 것은 햇빛이 아니라 무기물의 화학반응에서 얻는 화학에너지다. 특히 한 가설에서는 초기 생명이 해저 열수분출공 주변에서 수소(H₂)와 이산화탄소(CO₂)의 산화·환원 반응에서 에너지를 얻었을 것으로 본다. 지질학적 과정인 사문암화가 수소를 만들어냈고, 이 수소와 CO₂ 사이의 화학적 불균형이 에너지원이 되었을 가능성이 있다. 아주 단순하게 표현하면: 초기 생명체: 햇빛 → X / 유기물 → X / 무기물의 화학반응 → 에너지 → 생명활동. 그리고 훨씬 뒤에 광합성이 진화하면서 태양빛을 직접 이용하는 생명체가 등장했을 것으로 본다. 흥미로운 점은 ATP를 이용하는 현대 생명체의 에너지 시스템 자체도 아주 오래된 화학적 에너지 흐름에서 출발했을 가능성이 있다는 것이다. 28 

정확히 “최초의 산소 호흡 생물”을 특정할 수는 없다. 화석만으로 어떤 미생물이 산소를 이용해 호흡했는지 직접 확인하기 어렵기 때문이다. 다만 현재의 진화 연구에 따르면 산소를 이용하는 호흡(호기성 호흡)은 대산소화 사건 약 24억 년 전보다 앞서, 적어도 약 30억 년 전 무렵부터 가능했을 가능성이 있다. 중요한 순서는 대략 이렇다; 무산소 생명체 → 산소를 만들어내는 광합성 생물 → 산소를 이용하는 호흡 생물. 흥미롭게도 산소를 만들어낸 생물과 산소를 처음 호흡한 생물은 같은 생물이 아닐 가능성이 높다. 초기에는 시아노박테리아 같은 생물이 광합성으로 산소를 만들었지만, 산소는 오랫동안 바다의 철이나 암석 등과 반응하며 소모되었다. 이후 산소가 점점 축적되면서 다른 미생물들이 산소를 전자수용체로 이용하기 시작했을 것으로 본다. 그리고 산소호흡은 에너지 효율이 매우 높다. 같은 유기물을 분해할 때 발효보다 훨씬 많은 ATP를 얻을 수 있기 때문에, 훗날 대형·복잡한 생명체가 등장할 수 있는 중요한 생화학적 기반이 되었다. 29

인류가 목축과 농경을 시작한 것은 신석기시대, 대략 기원전 10,000~8,000년경이다. 다만 지역마다 상당한 차이가 있다.
🌾 경작: 약 기원전 10,000년경 서남아시아의 비옥한 초승달 지대에서 밀·보리 등을 재배하기 시작. 🐐 목축: 염소·양 등을 가축화하기 시작한 것도 대략 기원전 10,000~8,000년경. 이후 소·돼지 등의 가축화가 이어졌다.
🌽 중국, 아메리카 등에서는 훨씬 뒤에 독립적으로 농경이 발생했다. 따라서 아주 간단히 말하면: 수렵·채집 → 약 1만 년 전부터 농경·목축 → 정착생활과 마을 → 도시와 문명이다. 다만 농경이 시작되었다고 해서 곧바로 수렵·채집이 사라진 것은 아니고 수천 년 동안 두 생활방식이 함께 존재했다.  

“무생물 원동기”는 상당히 오래됐다.
돛: 적어도 기원전 4천년경부터 바람을 동력으로 이용. 물레방아: 대략 기원전 3세기경 헬레니즘 시대에 등장한 것으로 알려져 있다.
풍차: 확실한 기록은 서기 7세기경 페르시아 지역에서 나타난다. 증기기관: 17~18세기에 발전했고, 산업혁명을 거치면서 본격적인 기계 동력이 되었다.
따라서 인류 역사에서 “근육 이외의 에너지를 기계적 운동으로 바꾼 것”은 오래되었지만, 이를 대규모 산업의 동력으로 사용하기 시작한 것은 18세기 산업혁명부터라고 볼 수 있다. ‘생물이 아닌 것이 스스로 움직이는 최초의 기계’는 고대의 물시계·자동기계까지 거슬러 올라간다. 31

현대 인류가 사용하는 인당에너지는 매년 1.5톤의 역청탄으로 인력으로 환산하면 60명의 성인이 24시간 쉬지않고 일하는 정도의 수준이다. 선진국의 경우 240명의 성인 수준이니 4배에 달한다. 38 등유나 디젤은 에너지 밀도가 높아 운송연료로 유리하다. 원자력발전은 효율이 90%이상으로 최고이며 풍력은 45%이하, 태양광은 25%이하에 불과하다. 게다가 독일과 같은 지역은 12%수준으로 햇살에 따라 편차가 심하다. 48 양수발전(揚水發電, pumped-storage hydropower)은 쉽게 말해 전기를 물의 위치에너지 형태로 저장했다가 필요할 때 다시 전기로 꺼내 쓰는 대형 배터리다. 원리는 아주 간단하다. 

전기가 남을 때→ 전동기로 펌프를 돌려 아래 저수지의 물을 높은 곳으로 끌어올린다. 전기가 필요할 때→ 높은 곳의 물을 아래로 흘려발전한다. 물이 내려오면서 수차·발전기를 돌려 전기를 생산한다.
즉, 남는 전기 → 물을 위로 이동 → 물의 위치에너지로 저장 → 필요할 때 물을 아래로 이동 → 전기 생산이다. 양수발전의 가장 큰 장점은 전력 수요와 공급의 시간 차이를 조절할 수 있다는 것이다. 예를 들어 밤에는 전력 수요가 낮아 전기가 남을 수 있다. 이때 물을 위로 올려 저장한다. 반대로 낮이나 저녁처럼 전력 수요가 급증하면 물을 내려보내 빠르게 발전한다. 특히 태양광·풍력처럼 발전량이 날씨와 시간에 따라 변하는 재생에너지를 많이 사용할수록 이런 저장장치의 가치가 커진다.

일반 수력발전은 기본적으로 강이나 저수지에 있는 물을 흘려보내 발전하나 양수발전은 물을 다시 위로 끌어올린다. 그래서 양수발전소에는 보통 상부 저수지와 하부 저수지가 있고, 같은 물을 반복해서 순환시킬 수 있다. 다만 전기를 100% 그대로 저장하는 것은 아니다. 펌프로 물을 올릴 때 에너지를 사용하고, 다시 발전할 때도 손실이 생기기 때문에 왕복 효율은 대략 70~85% 정도인 경우가 많다. 한마디로 표현하면: 양수발전 = 산 위에 거대한 물 배터리를 만들어 놓는 것이다.74 수렵채집 사회에서 1인당 필요한 면적은 환경에 따라 엄청나게 다르다. 그래서 딱 하나의 평균값을 제시하면 오해하기 쉽다. 대략적으로 보면:

환경 인구밀도 1인당 면적
매우 척박한 북극·사막 0.01~0.05명/km² 20~100 km²
한랭·건조 지역 0.05~0.2명/km² 5~20 km²
온대 산림·초원 0.1~0.5명/km² 2~10 km²
생산성 높은 열대·해안 1~10명/km² 이상 0.1~1 km² 이하

실제 민족지 자료에서도 차이가 매우 크다. 예를 들어 북극권 수렵채집민은 극도로 낮은 밀도를 보이는 반면, 자원이 풍부한 해안·열대 지역에서는 수십 명/km²까지 올라가는 사례도 있다. 한 연구에서 여러 수렵채집 집단을 종합한 자료를 보면 0.1~1명/km² 정도가 흔히 언급되는 범위이므로, 이를 단순 환산하면 1인당 약 1~10 km², 즉 100~1,000헥타르 정도다. 다만 여기서 중요한 점이 하나 있다. '1인당 면적' = 그 사람이 독점적으로 사용하는 땅이라는 뜻은 아니다. 여러 사람이 같은 사냥터·채집지를 공유하고 계절에 따라 이동하기 때문에, 한 집단의 연간 활동 영역(home range)을 인구로 나눈 값에 가깝다. 실제로 연구에서도 수렵채집민의 공간 이용 면적은 자원 생산성과 기후에 크게 좌우된다고 본다. 예를 들어 인구 100명의 수렵채집 집단을 생각한다면: 좋은 환경: 수십~수백 km², 보통 환경: 수백 km², 매우 척박한 환경: 수천 km² 이상까지도 가능하다. 참고로 하지(Hadza)의 경우 한 지역 집단이 이용하는 면적이 약 2,520 km²로 보고된 사례도 있고, 북극권의 수렵채집민은 훨씬 넓은 영역을 필요로 한다. 따라서 인류가 농경 이전의 수렵채집 생활만 한다고 가정하고 지구의 인구수용력을 계산하려는 것이라면, "1인당 몇 km²" 하나를 쓰기보다는 기후대별로 0.01~수 명/km²의 밀도를 적용하는 것이 훨씬 현실적이다.

초기 농경은 수렵채집보다 같은 면적에서 훨씬 많은 사람을 먹여 살릴 수 있다. 다만 초기에는 농업 생산성이 낮고 농경지가 휴경지까지 포함해야 해서, 현대 농업과는 차이가 크다. 대략적인 규모를 잡으면:
생활 방식 대략적인 인구밀도 1인당 필요한 토지
수렵채집 0.05~0.5명/km² 정도 2~20 km²
초기 농경·건조농업 1~10명/km² 0.1~1 km²
초기 농경·비옥한 지역 10~50명/km² 0.02~0.1 km²
관개농업이 발달한 지역 수십~100명/km² 이상 0.01~0.02 km² 이하 즉 아주 거칠게 말하면 초기 농경은 1인당 수만~수십만 m², 즉 몇 헥타르에서 수십 헥타르 정도의 토지 규모가 될 수 있다.

수렵채집에서는 사람이 직접 자연에서 먹을 것을 찾아야 한다. 반면 농경에서는 사람이 특정 식물을 집중적으로 재배하기 때문에 같은 면적에서 훨씬 많은 식량을 생산할 수 있다. 예를 들어 곡물 1km²에서 생산되는 식량을 사람들이 직접 채집하는 것과 비교하면, 농경은 상당한 잉여를 만들어낼 수 있다. 그런데 초기 농경에는 중요한 문제가 있었다; 토양의 비옥도가 빨리 떨어짐, 잡초와 병충해, 가뭄, 농기구의 한계, 비료 부족, 휴경 필요, 흉작 위험. 그래서 밭 자체의 면적만 계산하면 안 되고, 휴경지와 목초지 등을 포함한 전체 생활권을 생각해야 한다. 농경의 등장으로 인구밀도가 단순히 몇 배 증가한 것이 아니라 사회 구조 자체가 바뀌었다. 수렵채집에서는 한 사람이 수 km² 이상의 생활공간을 필요로 할 수 있지만, 농경사회에서는 한 마을 주변의 수 km² 정도에 수백 명이 모여 사는 것이 가능해졌다. 그래서 농경의 핵심은 단순히 "먹을 것이 많아졌다"기보다는, 토지 → 식량 → 인구 증가 → 정착 → 잉여 생산 → 전문직·계층·국가라는 연쇄가 가능해졌다는 데 있다. 84

카로티노이드(carotenoid)와 엽록소(chlorophyll)는 둘 다 식물의 광합성에 관여하는 색소지만, 역할과 색깔이 다르다.
엽록소 카로티노이드
대표 색 녹색 노랑·주황·빨강
주요 역할 광합성의 중심적인 빛 흡수 보조적인 빛 흡수 + 광보호
잘 흡수하는 빛 청색, 적색 주로 청색·청록색 계열
대표 물질 엽록소 a, b β-카로틴, 루테인, 제아잔틴
식물에서 보이는 위치 잎의 녹색을 결정 엽록소에 가려져 평소에는 잘 안 보임

엽록소는 청색과 적색 빛을 강하게 흡수하고 상대적으로 녹색 빛을 많이 반사·통과시킨다. 그래서 우리 눈에는 잎이 녹색으로 보인다. 카로티노이드는 주로 청색 계열의 빛을 흡수하기 때문에 엽록소가 없는 꽃이나 열매에서는 노란색·주황색이 두드러진다. 가을이 되면 식물은 엽록소를 분해한다. 그러면 그동안 엽록소의 강한 녹색에 가려져 있던 카로티노이드의 노란색·주황색이 드러나게된다. 즉,
여름: 카로티노이드 + 엽록소 → 🟢 녹색이 압도적
가을: 엽록소 감소 → 🟡 카로티노이드 색이 나타남. 일부 식물에서는 여기에 안토시아닌까지 새로 만들어져 붉은색이나 보라색이 나타난다.

카로티노이드는 광합성에서 엽록소가 흡수하지 못하는 일부 파장의 빛을 흡수해 에너지를 전달할 수 있고, 동시에 빛이 너무 강할 때 생기는 활성산소로부터 광합성 장치를 보호한다. 특히 강한 햇빛 아래에서는 엽록소가 과도하게 빛을 받아 손상될 수 있는데, 카로티노이드가 일종의 안전장치 역할을 한다. 한마디로 정리하면:
엽록소 = 광합성의 주역
카로티노이드 = 빛을 보충해서 받아주고, 과도한 빛으로부터 엽록소를 보호하는 조연. 그리고 이 둘의 조합이 바로 식물이 다양한 빛 환경에서 광합성을 할 수 있게 하는 핵심적인 이유 중 하나다.88

닭 1키로에 필요한 옥수수는는 3키로에서 2키로 감소했다. 하지만 깃과 뼈무게를 제외하면 3키로가 필요하다. 여기에 옥수수를 키우는데 필요한 연료량은 150에서 750밀리리터가 필요하다. 천수답보다 관개시설이 있는 농지는 생산성이 높지만 비용도 크다. 닭고기를 운송하는 비용과 양게장의 냉난방과 급수를 위한 연료도 50-300밀리리터가 필요하다. 도살, 가공, 소매, 저장, 구매후보관, 조리에 투입되는 에너지를 포함하면 300-1000밀리리터가 필요하다. 빵보다는 1.5배수준이지만 가격은 1.05배에 그치기에 닭고기수요가 많은 것도 이해할만하다. 106 전 세계 기준으로 보면 폐기되는 식량이 상당히 많다. 다만 “폐기”를 어디서부터 계산하느냐에 따라 숫자가 달라진다.

수확 후~소매점에 도착하기 전: 식량의 약 13.2%가 손실됩니다. 부패, 운송·보관 중 손실 등이 포함됩니다. 
소매점·식당·가정에서: 소비 단계에 도달한 식량의 약 19%가 폐기됩니다. 2022년 기준 약 10억 5천만 톤입니다. 이 중 가정에서 버려지는 양이 가장 많아 약 60%를 차지합니다. 즉 아주 단순하게 말하면, 사람이 먹기 위해 생산된 식량의 대략 3분의 1 정도가 생산·유통·소비 과정에서 손실되거나 폐기되는 규모라고 이해할 수 있습니다. 다만 13.2%와 19%는 서로 다른 단계와 기준을 측정하므로 단순히 32.2%라고 정확히 더하는 것은 적절하지 않습니다. 특히 흥미로운 점은 폐기되는 식량의 상당 부분이 실제로 먹을 수 있는 음식이라는 것입니다. UNEP는 가정에서만 매일 최소 10억 끼니에 해당하는 먹을 수 있는 음식이 버려지는 것으로 추정합니다. 

종류별로 보면 차이가 꽤 큽니다. 다만 아래 수치는 주로 수확 후부터 소매점 이전까지의 ‘식량 손실률’입니다. 가정·식당에서 먹고 남겨 버리는 폐기까지 합친 수치와는 구분해야 합니다. FAO의 최신 2023년 추정치는 다음과 같습니다. 
🍎 과일·채소 25.4% 🥔 뿌리·감자·구근·유지작물 12.3% 🥩 육류·동물성 식품 14.0% 🌾 곡물·콩류 8.4%
즉 과일과 채소가 압도적으로 잘 버려지는/손실되는 식품군입니다. 수분이 많고 쉽게 상하며, 외관 기준 때문에 상품성이 떨어지기도 하기 때문입니다.  그런데 “전체 폐기량 중 어떤 음식이 가장 많은가?”로 질문을 바꾸면 결과가 달라집니다. 과거 FAO 자료를 중량 기준으로 보면 대략:
과일·채소: 44% 뿌리·구근류: 20% 곡물: 19% 우유: 8% 육류: 4% 유지종자·콩류: 3% 생선·해산물: 2%정도로 나타났습니다. 

닭고기처럼 생산에 사료가 많이 들어가는 동물성 식품은 버려지는 양 자체보다, 버렸을 때 낭비되는 자원이 훨씬 큽니다. 예를 들어 닭고기 1kg을 생산하는 데 3 kg의 사료가 필요하므로, 먹을 수 있는 닭고기 1kg을 버리면 그 닭을 키우는 데 들어간 사료·물·토지·에너지까지 함께 낭비되는 효과가 생깁니다. 그래서 “무게 기준 폐기량”과 “폐기로 인해 낭비되는 자원/에너지”는 완전히 다른 순위가 됩니다. OECD-FAO 자료에서도 육류·유제품은 무게로는 폐기 비중이 작지만, 경제적 가치나 자원 영향에서는 상대적으로 훨씬 중요하게 나타납니다. 128 질소비료의 역사는 “공기 중에 무한히 존재하는 질소를 어떻게 농작물이 이용할 수 있는 형태로 바꿀 것인가”의 역사라고 볼 수 있습니다.
1. 질소비료는 어떻게 발명됐나; 공기의 약 78%는 질소(N₂)지만, 질소 분자는 매우 안정적이라 식물이 그대로 이용하기 어렵습니다. 
19세기까지 농업은 주로 구아노(새똥), 칠레초석, 가축분뇨 등에 의존했습니다. 그러다 독일의 화학자 프리츠 하버가 1900년대 초 획기적인 방법을 찾아냅니다; 질소 + 수소 → 암모니아. 하버는 1909년 실험실 수준에서 공기 중 질소와 수소로 암모니아를 합성하는 데 성공했습니다. 
하지만 실험실에서 소량 만드는 것과 공장에서 대량 생산하는 것은 전혀 다른 문제였습니다. 이것을 해결한 사람이 카를 보슈입니다. BASF에서 고온·고압을 견디는 장치와 촉매 공정을 개발하여 1913년 독일 Oppau에서 세계 최초의 산업용 암모니아 합성공장을 가동했습니다. 이것이 오늘날의 하버-보슈법입니다. 하버는 1918년 노벨화학상을, 보슈는 1931년 노벨화학상을 받았습니다. 
2. 왜 이것이 농업을 혁명적으로 바꿨나; 핵심은 공기에서 질소비료를 만들 수 있게 됐다는 것입니다.
과거에는 농업 생산량을 늘리려면 제한된 양의 천연 질소자원이나 가축분뇨에 의존해야 했습니다. 하버-보슈법 이후에는: 공기 → 질소 → 암모니아 → 요소·질산암모늄 등 → 농경지라는 길이 열렸습니다. 특히 요소(urea)는 현대 농업에서 가장 중요한 질소비료 중 하나입니다. 이 때문에 20세기 중반 이후 질소비료 사용량이 폭발적으로 증가했고, 곡물 생산량과 세계 인구를 크게 늘리는 데 중요한 역할을 했습니다. 

3. 대륙별로 얼마나 사용하는가?; 현재 세계적으로 농업에 사용되는 무기질 질소(N) 비료는 연간 약 1억 800만 톤 수준입니다(2022년). 여기서 말하는 톤은 비료 제품 자체가 아니라 순수 질소(N) 성분의 무게입니다.  대륙별 특징을 보면 상당히 흥미롭습니다. 
아시아 — 세계 최대; 
아시아가 압도적으로 많은 질소비료를 사용합니다. 특히 중국, 인도, 파키스탄, 인도네시아, 베트남 등의 사용량이 큽니다. 아시아는 인구가 많고 쌀·밀·옥수수 등 집약적인 농업이 이루어지기 때문에 질소비료 사용량이 매우 높습니다. FAO 자료에서도 아시아의 농경지 질소 투입량이 다른 지역보다 월등히 높은 것으로 나타납니다. 2020년 기준 농경지의 총 질소 투입량은 아시아가 166 kg/ha였습니다. 
유럽 — 많이 쓰지만 효율·환경규제가 중요; 
유럽도 질소비료 사용량이 상당하지만, 최근에는 환경오염과 온실가스 문제 때문에 사용량을 줄이거나 효율을 높이는 방향으로 가고 있습니다. 2022년에는 유럽의 질소비료 사용량이 전년보다 14% 감소했습니다. 유럽에서는 합성비료뿐 아니라 가축분뇨도 중요한 질소 공급원입니다. 
북·중남미 — 미국·브라질이 핵심
아메리카에서는 미국, 브라질, 캐나다, 아르헨티나 등이 중요한 사용자입니다. 특히 미국의 옥수수 농업과 브라질의 대두·옥수수 농업에서 질소비료가 많이 사용됩니다. 흥미로운 점은 아메리카가 생물학적 질소고정에서는 세계적으로 가장 큰 비중을 차지한다는 것입니다. 콩과식물, 특히 대두가 큰 역할을 합니다. FAO에 따르면 2000년대 이후 세계 생물학적 질소고정의 절반 이상을 아메리카가 차지했습니다. 
아프리카 — 사용량이 상대적으로 매우 적음
아프리카는 농업 면적과 인구에 비해 질소비료 사용량이 낮습니다. 2020년 농경지의 총 질소 투입량은 약 39 kg/ha로, 아시아의 166 kg/ha에 크게 못 미쳤습니다. 그래서 아프리카의 많은 지역에서는 오히려 질소가 부족하여 토양이 계속 영양분을 잃는 문제가 있습니다.
오세아니아 — 규모는 작지만 집약농업 지역에서는 높음
오스트레일리아와 뉴질랜드가 중심입니다. 대륙 전체 규모로는 세계 질소비료 사용에서 차지하는 비중이 작습니다. FAO에 따르면 오세아니아는 2000~2020년 전체 질소 투입·배출에서 세계의 약 1~2% 수준이었습니다. 

4. 그런데 질소비료에는 엄청난 역설이 있습니다; 하버-보슈법은 인류를 먹여 살린 가장 중요한 기술 중 하나인 동시에 환경 문제의 큰 원인이 되기도 합니다.
질소비료를 뿌리면 식물이 질소를 흡수하지만 전부 흡수하지는 못합니다. 남은 질소는 토양 → 지하수의 질산염 또는 대기 → 암모니아·아산화질소(N₂O) 형태로 이동할 수 있습니다. 그래서 현대 농업의 핵심 과제는 단순히 “질소비료를 얼마나 많이 생산할 것인가”가 아니라, "같은 양의 식량을 생산하면서 질소비료를 얼마나 적게 낭비할 것인가"가 되었습니다. 152

강철은 기본적으로 철(Fe)에 적당한 양의 탄소(C)를 넣고, 불순물을 조절해 원하는 성질을 만드는 금속입니다. 현대 제철에서는 크게 두 가지 방법이 있습니다.
1. 철광석에서 강철을 만드는 과정; 가장 전통적인 대량생산 방법은 철광석 → 선철 → 강철 순서입니다.
철광석을 준비; 주성분은 산화철(Fe₂O₃, Fe₃O₄)입니다. 코크스와 석회석 등을 함께 사용합니다.
고로에서 환원; 고온에서 코크스가 산소를 빼앗아 철광석을 철(Fe)로 환원합니다. 이 과정에서 탄소가 철에 많이 녹아 선철(약 3~4% 탄소)이 만들어집니다.
탄소를 줄임; 선철을 전로(산소 제강로)에 넣고 산소를 불어넣습니다. 탄소와 불순물이 산화되면서 제거됩니다. 탄소 함량을 원하는 수준으로 조절하면 강철이 됩니다.
합금원소를 첨가; 크롬 → 스테인리스강의 내식성, 니켈 → 인성·내식성. 몰리브덴 → 고온 특성, 망간 → 강도와 탈산 등에 기여 등을 목적에 맞게 넣습니다.
주조·압연; 녹은 강철을 슬래브·블룸·빌릿 등으로 주조한 뒤 압연하여 판재, 철근, 형강, 선재 등을 만듭니다.

2. 고철로 만드는 방법; 현대에는 전기로(EAF)도 매우 중요합니다. 환원과정이 없어 에너지소요가 절반이하다. 
고철 + 전기에너지 → 용해 → 불순물 제거 → 탄소·합금 조절 → 강철. 전기로에서는 거대한 전극으로 전기 아크를 발생시켜 고철을 녹입니다. 고철을 재활용하기 때문에 철광석에서 새로 철을 환원하는 공정이 필요하지 않습니다.
3. 핵심은 '탄소 함량'; 철과 강철을 구별하는 가장 중요한 요소 중 하나가 탄소 함량입니다.
순철에 가까움 → 매우 부드럽고 강도가 낮음. 강철 → 일반적으로 탄소가 약 2.1% 이하인 철-탄소 합금. 탄소가 더 많음 → 주철 영역. 하지만 단순히 탄소를 많이 넣는다고 강철이 좋은 것은 아닙니다. 탄소가 많아지면 강도와 경도는 올라갈 수 있지만 취성이 증가하고 용접성·가공성이 떨어질 수 있습니다. 흥미로운 점은 같은 탄소 함량의 강철도 냉각 속도와 열처리 방법에 따라 성질이 크게 달라진다는 것입니다. 그래서 강철 제조에서는 성분 조절뿐 아니라 담금질·뜨임·풀림 같은 열처리가 매우 중요합니다. 169

철근콘크리트(RC, Reinforced Concrete)는 콘크리트와 철근을 함께 사용하는 구조재입니다. 왜 둘을 같이 쓰나? 둘의 약점을 서로 보완합니다.
콘크리트: 압축력에는 매우 강하지만 인장력에는 약함 철근: 인장력에 강하고, 콘크리트와 함께 변형하면서 하중을 부담함. 그래서 보나 슬래브에 하중이 걸리면 보통 늘어나는 쪽에 철근을 배치하여 콘크리트의 약한 인장력을 보완합니다.
일반적인 콘크리트는 시멘트 + 모래 + 자갈 + 물이고, 여기에 철근을 넣습니다. 철근콘크리트 건물에서는 철근이 전체 부피에서 차지하는 비율은 비교적 작지만, 구조적 역할은 매우 큽니다.

에너지 관점에서 보면 철근콘크리트 1m³에는 대략 
콘크리트: 약 2.3~2.4톤 철근: 구조물에 따라 약 80~200kg 이상 정도가 들어갈 수 있습니다.
따라서 철근콘크리트의 내재에너지를 생각할 때는 시멘트와 철근이 핵심입니다. 특히 콘크리트 자체에서 에너지와 탄소배출의 상당 부분은 시멘트 제조에서 발생합니다. 석회석을 약 1,450℃로 가열해 클링커를 만드는 과정에서 상당한 에너지가 필요하고, 석회석의 탄산칼슘(CaCO₃)이 분해되면서 CO₂도 직접 발생합니다. 철근보다 시멘트는 제조에너지가 1/3정도가 필요하지만 제조량이 3배에 달하기에 에너시소요량은 1-2위를 다툰다. 

철근콘크리트(RC) 건물의 수명은 하나의 숫자로 정해져 있지 않습니다. 구조체 자체의 내구성과 실제 건물의 사용수명은 구분해야 합니다.
설계수명: 보통 50년을 기준으로 설계되는 경우가 많습니다.
실제 구조체 수명: 관리가 잘 되고 구조적·환경적 조건이 좋으면 80~100년 이상 사용할 수 있습니다.
100~150년 이상: 적절한 설계와 보수·보강이 이루어진 철근콘크리트 건물에서는 충분히 가능합니다. 반대로 염해, 누수, 탄산화, 동결융해 등이 심하면 수십 년 만에도 큰 보수가 필요할 수 있습니다.

가장 중요한 것은 콘크리트 자체보다 철근의 부식입니다. 시간이 지나면서 공기 중의 CO₂가 콘크리트 안으로 들어가 탄산화가 진행됩니다. 콘크리트의 알칼리성이 낮아지면 철근을 보호하던 막이 약해지고, 물과 산소가 함께 들어가면 철근이 녹슬기 시작합니다. 철근이 부식하면 부피가 팽창하여 주변 콘크리트를 밀어냅니다. 철근 부식 → 콘크리트 균열 → 박리 → 철근 노출 → 부식 가속이라는 악순환이 발생합니다. 특히 바닷가 건물은 염화물이 콘크리트 안으로 침투하여 철근을 부식시키기 때문에 내구성 문제가 훨씬 중요합니다. 그런데 건물은 구조체보다 먼저 철거되기도 합니다. 흥미로운 점은 철근콘크리트 구조체가 아직 충분히 튼튼한데도 건물이 철거되는 경우가 많다는 것입니다. 예를 들어: 건물의 기능이 낡음, 주차장·엘리베이터 등 설비가 노후, 단열·에너지 성능이 부족함, 용도 변경이 어려움, 토지 가치가 건물 가치보다 높음, 재건축이 경제적으로 유리함 등의 이유입니다. 결국 강남과 해변가 혹은 혹서지 아파트는 30년후 재건축이, 지방 등은 90년까지 유지보수가 방향일 수 있습니다. 179

리튬은 밧데리에 필수적이고 전기자동차, 태앙광발전, 로봇 등에 필수적이다. 이와 관련 스탠더드 리튬(Standard Lithium, NYSE: SLI)에 대해 검토해보았다. 현재 시점에서는 “장기적으로 매력은 있지만, 지금 가격에서 한꺼번에 크게 베팅하기보다는 분할매수가 더 적절한 고위험 종목”으로 봅니다. 현재 SLI 주가는 공식 사이트 기준 약 $2.3~2.5 수준입니다. 가장 중요한 것은 South West Arkansas(SWA) 프로젝트입니다. Standard Lithium은 이 프로젝트에서 DLE(Direct Lithium Extraction·직접리튬추출) 기술을 이용해 지하 염수에서 리튬을 추출하려고 합니다. 현재 회사가 제시하는 Phase 1 계획은: 연간 22,500톤 리튬카보네이트, 상업생산 목표 2029년, 총 측정·표시 자원량 약 120만 톤 LCE, 프로젝트 총 자본비용 약 14.5억 달러, 프로젝트 전체 기준 세전 NPV 약 17억 달러, Standard Lithium 지분 55%입니다. 

그리고 상당히 중요한 진전이 있었습니다. 2026년에는 미국 DOE의 2억2,500만 달러 지원이 확정되어 있고, NEPA 환경검토도 FONSI를 받았습니다. 또한 건설에 필요한 주요 EPC/EPCM 계약도 진행됐습니다. 즉 예전의 SLI와 비교하면 “아이디어만 있는 리튬 탐사업체” 단계에서 실제 상업 프로젝트 개발 단계로 상당히 넘어왔습니다. 하지만 가장 큰 위험으로 가장 중요하게 보는 것은 아직 매출을 발생시키는 상업생산 기업이 아니라는 것입니다. 2026년 6월 말 기준 현금은 약 1억3,730만 달러이고, 2026년 상반기에도 약 580만 달러의 순손실을 기록했습니다. 회사는 아직 영업 매출이 없습니다. 더 중요한 것은 SWA 프로젝트의 건설비입니다. 약 14.5억 달러가 필요합니다. 

따라서 앞으로 프로젝트 파이낸싱 → 최종투자결정(FID) → 건설 → 시운전 → 상업생산이라는 여러 단계를 통과해야 합니다. 이 중 하나라도 크게 지연되면 주가가 상당히 떨어질 수 있습니다. 특히 중시하는 4가지
1. FID; 가장 중요합니다. 회사는 2026년에 FID를 목표로 하고 있습니다. FID가 확정되면 SLI는 상당히 다른 회사가 됩니다. FID 이전 = 개발회사, FID 이후 = 실제 광산·플랜트 건설회사라고 생각하면 됩니다.
2. 프로젝트 금융; 회사는 이미 10억 달러 이상 규모의 프로젝트 금융 관심표시를 받은 상태라고 밝혔습니다. 하지만 관심표시와 실제 자금조달은 다릅니다. 따라서 저는 실제 금융계약 체결을 매우 중요하게 봅니다.
3. 리튬 가격; 이게 상당히 중요합니다. 회사의 DFS는 리튬 가격을 톤당 $22,400으로 가정했습니다. 만약 장기간 리튬 가격이 이보다 훨씬 낮게 유지된다면 예상 NPV와 투자수익률이 크게 떨어질 수 있습니다. 반대로 전기차·ESS 때문에 리튬 가격이 다시 강하게 상승하면 SLI의 가치가 크게 올라갈 수 있습니다.
4. DLE 기술; 이것이 가장 큰 기술적 변수입니다. SLI의 장점은 기존의 증발식 리튬 생산이 아니라 직접리튬추출(DLE)을 사용한다는 것입니다. 회사는 Arkansas 현장 테스트에서 549 mg/L의 리튬 농도에서 목표 성능을 충족했다고 발표했습니다. 하지만 소규모 실증 성공 → 연간 22,500톤 규모의 상업 플랜트사이에는 상당한 차이가 있습니다. 따라서 저는 DLE의 상업적 안정성이 실제로 증명되는 순간을 가장 큰 주가 재평가 이벤트 중 하나로 봅니다.

그래서 매매한다면 SLI를 “리튬 가격에 투자하는 주식”이라기보다 “SWA 프로젝트 성공 가능성에 투자하는 주식”으로 생각하겠습니다. 현재 가격대에서 접근한다면:
① 소액 1차 매수→ ② FID/금융계약 확인→ ③ 건설 진행 확인→ ④ 첫 생산 확인순으로 비중을 늘리는 방법이 위험관리에 더 적합합니다. 특히 지금 단계에서 한 번에 큰 금액을 넣는 것은 권하고 싶지 않습니다. 왜냐하면 성공하면 주가 상승폭이 상당히 클 수 있지만, 프로젝트가 지연되거나 자금조달이 꼬이면 희석증자와 주가 급락이 동시에 발생할 수 있기 때문입니다.

SLI는 “망할 가능성이 높은 회사”라기보다는 “성공하면 크게 올라갈 수 있지만 아직 성공이 확정되지 않은 회사”입니다.
그래서 장기 투자 매력: ★★★★☆ 현재 사업 안정성: ★★☆☆☆ 상승 잠재력: ★★★★★ 위험도: ★★★★★ 정도로 평가하겠습니다. 그리고 지금은 특히 2026년 하반기의 FID와 프로젝트 금융 확정 여부가 매우 중요합니다. 183

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서문_ 왜 지금 이 책이 필요한가?
1. 에너지에 대하여 - 연료와 전기
근본적 변화 근현대의 에너지 사용
에너지란 무엇인가? 원유의 사용 증가와 상대적 후퇴
전기의 많은 이점 스위치를 올리기 전에 탈탄소화: 속도와 규모
2. 식량 생산에 대하여 - 화석연료를 먹는다
세 계곡, 두 세기의 간격 무엇이 투입되었는가?
빵과 닭고기와 토마토의 에너지 비용 해산물 뒤에는 디젤유
연료와 식량 과거로 되돌아갈 수 있을까? 덜 쓰고… 궁극적으로는 제로로!
3. 물질세계에 대하여 - 현대 문명의 네 기둥
암모니아: 세계인을 먹여 살리는 기체 플라스틱: 다양하고 유용하지만 골칫거리
강철: 어디에나 있고, 재활용할 수 있는 물질 콘크리트: 시멘트가 창조해낸 세계 물질에 대한 전망: 현재와 미래
4. 세계화에 대하여 - 엔진과 마이크로칩, 그리고 그 너머
세계화의 머나먼 기원 바람을 동력으로 사용한 세계화
증기기관과 전신 최초의 디젤엔진, 비행과 무선
대형 디젤엔진과 터빈, 컨테이너와 마이크로칩 중국과 러시아 그리고 인도의 등장
다양한 분야에서의 세계화 무어의 법칙 필연, 후퇴와 과욕

5. 위험에 대하여 - 바이러스부터 식습관과 태양면 폭발까지
교토에서, 혹은 바르셀로나에서 먹듯이 먹어라 위험의 용인과 지각
일상생활에서 만나는 위험의 계량화 자발적 위험과 비자발적 위험
자연재해: 텔레비전에서 보는 것보다는 덜 위험하다 우리 문명은 종말을 맞이할 것인가? 지속되는 사고방식
6. 환경에 대하여 - 우리가 가진 유일한 생물권
산소는 위험한 수준에 있지 않다 앞으로도 물과 식량이 충분할까?
왜 지구는 영구적으로 얼어붙지 않는가? 누가 지구온난화를 발견했는가?
더 더워진 세계에서 산소와 물과 식량 불확실성과 약속, 그리고 현실
희망 사항 모형, 의심과 현실
7. 미래에 대하여 - 종말과 특이점 사이에서
실패한 예측 관성, 규모와 질량
무지, 관례의 반복 그리고 겸손 전대미문의 노력, 지체되는 보상
부록_ 숫자에 대하여: 자릿수; 감사의 글; 옮긴이의 글_ 현실적이고 과학적으로 사고해야; 주; 찾아보기