기후위기, 인공지능

세계미래보고서 2025-2035 - 미래 10년의 모든 산업을 뒤흔들 기후비상사태
박영숙.제롬 글렌 지음 / 교보문고(단행본) / 2024년 10월

 이번 세계미래보고서2025-2035는 세 가지로 구성된다. 기후위기와 인공지능, 그리고 그 외의 기술들이다. 책은 해가 갈수록 인공지능과 기후위기에 집중한다. 10년 전 이 연간서적을 처음 접했을 때만해도 다양한 기술이 망라되어 있었다. 세월이 지날 수록 그 변화의 조짐이 더욱 뚜렷하다는 의미이겠다.

1. 기후 위기

 기후위기 책은 적지 않게 읽었다. 그래도 책은 얻을 많한 지식이 많았다. 온난화가 심해지며 인간과 주변 생물이 버틸 수 있는 온도도 한계에 다다르고 있다. 아시아 최고기온은 2017년 이란의 54도, 유럽은 2021년 이탈리아 시칠리아의 48.8도, 남극은 2020년 셰어도어 섬의 20.7도다. 2023년은 가장 더운 해로 기록되었다. 학자들은 사실상 지난 2014년을 티핑포인트로 파악한다. 즉, 이미 늦었단 이야기다. 2014년을 그렇게 파악하는 이유는 당시 더위한계 50%를 처음 돌파했기 때문이다. 

 남극의 스웨이츠 빙하는 19만 2천km2으로 한반도와 비슷한 넓이다. 이 빙하는 빙상의 10%에 해당하고, 모두 녹으면 지구 해수면이 60cm 상승할 것으로 예측된다. 이 빙상은 위치상 다른 빙하가 바다로 떨어지는 것을 막는 역할을 하기에 모두 녹으면 그 효과가 엄청나다. 그래서 둠스데이 빙하라 불린다. 북극에는 거대한 싱크홀이 생겨났다. 바타가아카 분화구로 매년 100만m3씩 팽창한다. 1960년대만 해도 작은 도랑이었지만 지금은 길이1km에 너비 800m에 달한다. 영구동토층의 붕괴 때문이다. 영구동토층은 오래전 빙하에 묻힌 고대 바이러스를 깨워, 새로운 생물학적 위기를 불러 올 수 있다.

 그리고 동토가 녹으면 콘크리트 급의 땅이 무른 진흙이 되어버려 표면 식물 지탱이 어렵다. 땅은 무너져 내리고 내부의 탄소도 배출된다. 

 전 세계 노동력의 70%인 24억이 이미 극심한 더위에 노출중이다. 습구온도는 습도가 100%일 때 인간이 생존가능한 한계 온도다. 보통 35도다. 선풍기를 쓰면 38도까지 부담이 완화되고, 피부를 적시는 물도 효과적이다. 습구온도의 생존한계는 젊은 사람의 경우 26-34도, 나이든 사람은 21-34도다. 

 기후 위기를 더욱 악화시키는 글로벌 티핑 포인트가 있다. 그린란드의 빙상붕괴, 서남극 빙상의 붕괴, 레브라도해 아한대 한류의 붕괴, 동남극 빙하 밑 분지의 붕괴, 동남극 빙상의 붕괴, 아마존 열대우림고사, 영구동토층 붕괴, 대서양 대규모 역전 순환의 붕괴다. 

 북극해빙은 10년마다 약 13%씩 감소한다. 산호역시 스트래스로 인해 산호의 조직에 공생하는 조류가 파괴되어 백화가 일어난다. 최근의 대량 산호 백화 사건은 지난 400년간 가장 더욱 6년 중 5년간 발생했다. 결국 더위가 원인인 것이다. 기후변화를 막기 위한 안전한 탄소배출량은 250gt이 남았다. 이는 인류 연간 배출량의 6년치에 불과하다. 6년안에 탄소배출 제로가 되어야 1.5도 이내로 상승을 막아볼만하다는 것이다. 

 기후변화는 경제에도 악영향이다. 2025년까지 세계 GDP를 20-30조 달러 감소시킬 예정이다. 이는 2023년 세계경제규모의 17%에 달하는 수치다. 

 인류는 해결방안을 모색중이다. 유럽연합은 2035년까지 하이브리드를 포함 역내 모든 내연기관의 신차판매를 금지했다. 그리고 각국에서 기후 소송도 진행중이다. 한국도 아시아에서 최초로 2024년 헌법 불합치 판결이 내려졌다. 

 신재생에너지는 전력망이 중요하다. 저장장치가 생산을 따라가지 못하기 때문이다. 그래서 서로 연결해야 하고, 때때로는 과잉생산하여 가격이 마이너스가 되는 문제도 있다. 하지만 재생에너지는 화력과는 다르게 전력의 생산 중단이 용이하다. 태양광은 고작 1분 풍력은 2-3분 걸린다. 에너지 과잉은 저장장치와 수소의 생산으로 해결 가능하다. 미국의 MIT는 물과 시멘트, 카본 블랙으로 수퍼커패시터를 개발했다. 이는 에너지 저장장치로 저장용량은 부족하나 급속 충전과 방전에 탁월하다. 그래서 변동성이 큰 재생에너지 저장에 적합하다. 

 호주는 아시아 파워 링크를 싱가폴가 계획 중이다. 호주 북주의 사막에 대규모 태양광 에너지를 싱가폴로 수송하는 방안이다. 이를 위해서는 해저에 대규모 케이블 설치가 필요하다. 

 이미 방출한 탄소의 흡수도 중요하다. 물을 바다로 보내기 전에 저탄소 전기로 물을 분해한다. 산성은 제조업에 사용이 가능하고, 알칼리 부분은 바다로 보내면 탄소와 결합해 중탄산염이 되어 탄소를 가둔다. 단백질 파우더를 이용한 암석 풍화도 방안이다. 암석이 풍화되면 빗물이 대기중 이산화탄소와 만나 암석에 탄산염을 형성한다. 이것이 침식으로 바다에 흘러가 탄소를 가둔다. 

2. 인공지능

 2030년까지 인공지능은 8억개의 일자리를 대체할 것으로 보인다. 인공지능의 경제적 영향력도 15조 7천억 달러로 예측된다. 현재 전 세계 근로자의 30%가 인공지능이 자신을 대체할 가능성이 높다고 보고 있다. 실제 대규모 언어모델의 등장 이후 반복적 글쓰기는 20.4%, 코딩 프리랜서는 20.6%가 감소했다. 은행업무의 54%는 자동화 가능성이 있고, 보험은 48%, 에너지 산업은 43%에 해당한다. 

 하지만 아직까지 인공지능의 시장 침투율을 낮다. 미 기업의 5%만이 인공지능을 사용하고, 2024년까지 6.6%에 불과하다. 빅테크는 막대한 비용으로 인공지능을 개발하지만 현재 비용에 비해 이익이 적다. 재무적 위험 가능성도 있으나 미래 주도권을 위한 싸움이므로 경쟁을 하지 않을 수도 없다. 2014-2023년 10년 간 생성형 인공지능 특허는 중국이 3만 8천건, 미국이 6296건, 한국이 4155건, 일본이 3409건으로 중국이 압도적이다. 그리고 이들 대부분은 텍스트와 음악 생성과 관련한다.   

 생성형 인공지능은 대중화하였다. 그래서 이미 사람들이 인터넷에 올린 저작물의 상당수가 생성형 인공지능이 만든 것이다. 생성형 인공지능은 인간이 만든 텍스트로 학습하는데, 자신이 만든 것이 많아 질수록 사실상 새로운 컨텐츠 학습이 불가능해진다. 이것이 반복되는 인공지능은 학습의 질이 떨어져 제대로 기능하지 못하게 된다. 유전적 근친교배와 비슷한 현상이다. 

 전반적으로 AI의 성장을 유지하는데 필요한 연산은 약 100일마다 2배 증가한다. 구글과 MS는 2023년 각각 AI로 인해 24TW/H를 소비했다. AI이전 세계의 데이터 센터는 전력의 1%를 소비했지만 AI 이후에는 2%로 급증했다. 구글 검색은 연간 90억 건인데 이를 AI 검색으로 실시하면 엄청난 전력이 필요해진다. AI의 개발은 이처럼 기후위기를 가속화하는 막대한 에너지와 물질의 소비를 전제로 한다. AI의 경제 사회적 이점이 에너지 소비의 단점을 상쇄해야만 하는 이유다.

 세계는 AI를 다루는 법을 만들고 있다. 특히 유럽연합은 AI개발을 규제하고, 새로 승인된 법률을 시행하기 위한 AI 사무국을 설립했다. 이곳은 기술전문가, 변호사, 정치학자, 경제학자 140인으로 구성된다. 총 5개 부서로, AI 법률 준수를 감독하고 관련 규정을 개발하는 부서, AI 시스템의 안전성 평가 위험 완화 방안 부서, 유럽의 AI 및 로봇공학 연구 개발 지원, 경쟁력 강화부서, AI 기술을 사회 문제에 해결에 사용하는 부서, AI기술 발전을 촉진하고 관련 정책을 조정하는 부서다. 

 그리고 2024년 8월 1일 AI 법이 제정되었다. 성적 지향이나 종교 추론 생체인식 분류, 인터넷이나 보안카메라로 얼굴을 무차별적 수입하는 앱 사용의 금지, 감정을 읽는 시스템은 직장과 학교에서 금지, 사회적 감독 시스템의 금지, 경찰의 예측 도구로 사용 금지이다. 이 법은 AI를 4개로 분류한다. 허용할 수 없는 위험, 고위험, 제한된 위험, 최소한의 위험이다. 

 생성형 AI의 등장은 모든 지적 작업을 수행하는 AGI의 출현을 앞당길 수 있다. 오픈 AI는 AGI 달성 로드맵을 만들었다. 챗봇-추론자, 박사 수준의 해결자-에이전트-혁신가, 에디슨 수준의 AI버전-조직, 단일 AI가 회사 전체의 업무를 수행하는 수준이다. AI가 발전하면 의식이 생겨날 수 있다. 의식여부는 고통과 공포를 느끼는가, 주체성과 의지가 있는가, 자신을 특별한 존재로 여기는가, 도덕적 권리를 주장하는가, 공감하는가, 기쁨과 경이, 행복을 느끼는가로 판단한다.

 AI 법 영역에서 사용이 가능하다. AI 기반 법률 회사는 웬만한 로펌보다 훨씬 빠르고 정확하게 업무처리를 할 수 있다. 방대한 데이터에서 필요한 법률 문제를 정확하게 판단하고, 해결방안을 제시하는게 그 일이기 때문이다. 에스토니아는 AI 판사를 도입하여 7천 유로 이하의 소액 사건에 도입하였고, 중국은 2021년 민사소송법을 개정해 법원의 모든 민사 소송사건에 AI 시스템과 상의하여 판결을 하도록 하였다. 대개 법은 새로 만드는 경우는 많지만 폐기하는 일은 매우 보수적으로 이뤄진다. 그래서 사회가 변할 수록 법은 폭증하게 되는데 AI는 이런 법률을 모두 파악하여 분석하고 관리할 수 있다.

 AI는 의회에서도 사용될 수 있다. 방대한 법률 문서와 관련 데어터를 빠르고 정확하게 분석하여 의원이들이 법안의 내용과 의도, 잠재력을 파악하게 한다. 그리고 정책 수립 시 다양한 데이터를 기반으로 정책 반안을 제안하고 정책별로 예상되는 효과와 부작용을 시뮬레이션 해 의원들의 효과적이고 지속 가능한 정책 수립을 돕는다. 의회운영과 행정업무에서 AI는 다양한 행정업무를 자동화하여 의원의 업무효율성을 높이고 이들이 더 중요한 정책 논의와 의사결정에 집중하게 한다. 그리고 시민의 참여와 소통을 강화할 수 있다. 

 AI는 교육의 평준화와 능력의 평준화에 기여할 수 있다. 연구결과에 따르면 AI는 하위 업무성과자의 업무는 극적으로 개선하는 반면, 상위 업무 성과자의 업무는 부분적으로만 향상시킨다. 이는 교육에서 있어서도 마찬가지여서 AI가 사람을 보다 평등하게 할 수 있다고 보는 견해가 있다. 

 AI는 의학에도 사용된다. CT와 MRI판독에 사용되며 정확도는 매우 높고, 시간이 절약된다. AI 기반 의료데이터는 질병의 조기 진단과 예방, 치료에 사용된다. AI는 개별환자 고유의 도구에 맞게 치료 계획을개발하는데 중요한 역할을 한다. 유전자 프로필, 치료 반응, 실시간 건강 지표 등 포괄적인 환자 데이터를 분석해 맞춤형 치료를 한다. 

 언론은 디지털 시대에 많이 변화했다. 종이가 인터넷으로 넘어가며 수많은 종이 신문이 폐간되었고 수만의 언론인이 실직했다. AI 생성 뉴스 사이트는 2023년 4월 49개에 불과했지만 2023년 12월 600개로 폭증했다. 하지만 이들 대부분은 광고 수익을 최적화하기 위한 방대한 양의 자극적 기사 생성 제품 사이트인 콘텐츠 팜이다. 

 AI는 영화와 드라마 제작 비용도 크게 절감한다. 대본과 스토리 보드, 배경, 특수효과 ,촬영, 편집, 일정 편성을 줄여준다. 생성형 AI 영화시장은 2022년 2억 7600만 달러, 2032년 28억 8200만덜로 연간 27.2% 성장 예상이다. 영화 드라마 관련 직군 중 가장 큰 타격을 입은 것은 작가와 배우다. 드림웍스의 창업자 제프리 가첸버그는 AI 기술이 애니매이션 제작비의 90%가 절감될 것으로 예상한다. 과거 애니의 제작은 500명의 예술가가 5년간 작업을 해야 했지만 3년 후면 그 10% 미만이 필요할 것으로 보인다. 

 AI는 재료의 발견에도 사용된다. 인간은 그간 실험으로 약 2만 가지의 재료를 발견했다. 컴퓨터의 발전은 이를 4만 8천개로 늘렸다. 2023년말 구글 딥마인드는 4만 8천 개의 재료를 기반으로 220만 개의 새로운 자료를 발굴하는데 성공했다. 영국의 소재기업 매터리얼 넥서스는 AI을 활용 희토류 사용없이 자석을 3개월만에 개발했다. 머신러닝 알고리즘은 마이크로 칩에서 초전도체에 이르는 모든 분야에서 사용되는 모든 종류의 재료 조합을 만드는게 가능하다. 

 선진국은 수명의 한계에 봉착했다. 현대 의학이 외상과 외부 감염은 성공적으로 막아낸 반면, 만성질환 관리와 치료에 실패했기 때문이다. 현재 세계 사망자의 63%는 만성질환으로 사망한다. 그리고 미국 성인의 40%가 두 개 이상의 만성질환을 갖고 있다. AI 건강 코치는 사용자 데이터와 생활습관, 건강 지표를 분석해 개인화 가이드를 제공한다. 그리고 입력정보를 처리해 심박수 리듬, 수면 패턴, 운동 루틴등 바이오 마커를 면밀히 검사한다. AI를 식습관 조절, 수면 패턴의 최적화, 운동 루틴 개선 등 맞춤형 추천을 하여 만성질환을 개선한다. 

 제조업을 그간 오래 정체되었다. 하지만 센서와 사물인터넷의 등장으로 새로운 전기를 맞고 있다. 이들은 제조업에 엄청난 데이터를 제공하낟. 이로써 장비성능, 제품 품질, 생산 프로세스 전반의 통찰력을 제공한다. 

3. 그외의 기술

 휴모노이드 로봇 시장은 2025년 260억 달러에서 2030년이면 700억 달러로 증가할 예정이다. 인공지능과 로봇의 부품 가격이 갈수록 저렴해지고 있어 상업화는 시간 문제로 보인다. 스마트 폰은 모든 기능을 다 흡수했지만 화면크기와 입력 방식에 제한이 있다. 하지만 휴머노이드 로봇은 다양한 감각을 갖고 정보 수집과 처리가 가능하다. 로봇은 가정 외에도 글로벌 창고, 의료 수술, 농업 등 다양한 분야에 적용된다. 

 최근 머리카락 절반 굵기로 레이저로 구동해 움직이는 로봇이 발명되었다. 이 로봇은 세포사이 이동이 가능한데 스스로 열을 낼 수 있어 열활성화 치료가 가능하다. 로봇은 암세포를 공격하고 암치료제 전달과 상처 부위의 세포 재생을 촉진하고, 염증 유발 세포 제거가 가능해보인다. 

 하이퍼 루프는 자기 부상열차가 진공관을 이동하는 교통수단이다. 이론상 시속 1000km이상이 가능하다. 초전도 자석으로 강력한 자기장을 형성한 후 추진한다. 

 보잉과 에어버서, 조비아처 등의 기업은 수직 이착륙 전기항공기를 개발 중이다. 이를 실현하려면 지금보다 배터리 밀도가 크게 높아져야 하고, 소음과 안정성 문제를 해결해야 한다. 또한 상공에 4D 고속도로 망을 구축해야 한다. 

 자율주행차는 더 현실적이다. 간혹 사고로 우려를 보이기도 하지만 거의 모든 면에서 인간보다 훨씬 안전하다. 자율주행차는 새벽과 일몰 즘, 그리고 회전할때 인간 보다 사고율이 높다. 이는 센서의 문제와 회전 시 다른 주행차의 행동을 잘 예상하지 못하는 문제 때문이다. 하지만 후미 추돌사고에서는 인간의 절반, 측면 충돌은 1/5, 비나 안개시 충돌사고는 1/3수준에 불과하며 이는 더욱 극적으로 개선될 것이다. 

 3D 프린팅 주택이 중앙아시아에 건설되었다. 해당 지역은 지진 빈발 지역이지만 이 주택은 놀랍게도 진도 7.0을 견딜 수 있다. 3D 프린팅 주택은 건설기간이 짧고, 건설비나 낮고, 디자인이 자유롭고, 친환경적이라는 장점이 있다. 

 수직농업은 3종류다. 하이드로포닉은 식물 뿌리가 직적 영양액에 잠기는 것이고 에어드로포닉은 식물 뿌리가 공기에 노출되어 안개나, 스프레이로 영양액을 분사하는 방식이다. 아쿠아로포닉은 물고기 양식을 병행하는 것으로 물고기의 배설물등을 식물의 영양액으로 사용하는 것이다.  

AI 경쟁의 시작

2026 AI 미래지도 - 당신이 반드시 기억해야 할 AI 산업 21개 리딩 기업 21개 비즈니스 모델
박경수 지음 / 한빛비즈 / 2025년 4월

 한국의 새 정부는 AI에 막대한 투자를 하려고 한다. 상당히 늦은 감이 있지만 피할 수 없는 길이다. 인공지능에 대해서 세계의 나라들은 AI 선도국, AI 안정적 경쟁국가, 떠오르는 경쟁국가, 취약한 실천 국가 군으로 분류된다. 선도국에는 캐나다, 중국, 싱가폴, 영국, 미국이 들어간다. 한국은 그 다음인 안정적 경쟁국가다.

 AI시장은 현재 인식형 생성형 인공지능에서 AI agent와 피지컬 AI, 멀티모달 AI, SLM, 오픈소스모델, AI주권, 규제와 윤리 이슈의 부상으로 흐름이 변하고 있다. 생성형 AI는 인간의 프롬프트에 의해 움직이고 다른 프롬프트가 들어와야 다시 움직인다. 하지만 AI agent는 스스로 작업을 정의하고 행동한다. 소형언어모델은 대형언어모델에 비해 파리미터 수가 적다. 그래서 비용효율성이 높고 대규모 데이터와 고성능 하드웨어도 필요치 않다. 

 온디바이스 AI는 서버나 클라우드가 필요없다 모바이 디바이스에서 정보처리를 하는 것으로 서비스 지연이나, 인터넷이 필요없다. 클라우드 AI는 사용자 디바이스에서 명령이 이뤄지고, 클라우드에 전송되고, 클라우드 AI가 이를 처리하여 디바이스로 전송하는 단계를 거쳐 느리다. 하지만 온디바이스 AI는 기기 내에서 처리하기에 빠르다. 온디바이스는 추론 연산을 한다. 그리고 기존에 학습한 AI 모델을 활용하기에 NPU가 필요하다. NPU는 GPU의 불필요한 기능을 제거한 것으로 저비용, 저전력이다.AI의 스마트폰 침투율은 아직 낮다. 2027년까지 40%이상, PC는 60%이상으로 예상된다. 

 시장의 축은 대규모언어모델에서 소규모언어모델로 이동중이다. LLM은 매개변수가 수천억에서 수조개인데 비해 SLM은 1000억개 미만이다. LLM은 개발 및 유지비가 매우 높아 웬만해서는 아직까지 흑자 운영이 어렵다. 하지만 SLM은 개발 및 유지비가 저렴하다. 

 피지컬 AI는 로봇, 자율주행 같은 기계가 현실세계에서 복잡한 동작을 인식, 이해, 수행한다. 그리고 혼자서 외부와 상호작용하여 데이터를 생성하고 축적한다.AI의 발전은 인지형 AI, 생성형 AI, AI agent, 피지컬 AI의 순서다. 

 모빌리티 산업은 하드웨어에서 소프트웨어로 무게가 이동중이다. SDV(Software defined vehicle)는 스프트웨어를 기반으로 하드우웨어를 제어 관리하는 자동차다. 미래는 자동차는 다음과 같은 양상을 띠게 된다. 개인 소유 운전자 직접 주행, 공유이면서 운전자 직접 주행, 개인 소유이면서 자율주행, 공유이면서 자율주행이다. 

 책에는 국내외에 인공지능 및 모빌리티 관련 다양한 기업과 성과가 나와 있다. 투자를 하는 사람들에게도 의미가 있을 듯 하다. 

생명이 생겨난 과정

트랜스포머 - 생명과 죽음의 심오한 화학
닉 레인 지음, 김정은 옮김 / 까치 / 2024년 6월

 진화론은 매우 흥미롭다. 나는 지리학과 진화론, 우주론, 생물학 책을 가장 좋아한다. 다른 모든 학문이 훌륭하고 재미있지만 위의 것들이 모든 것이 일어난 근원을 가장 잘 설명하는 느낌을 주기 때문이다. 진화론은 이 중에서 지구상의 생물과 인간이 어쩌다 이렇게 되었는지를 가장 잘 설명한다. 이런 진화과학을 세계 최고의 물질 국가인 미국인은 고작 35%만이 믿는다고 한다. 웬만한 경제 중진국보다도 낮을지도 모른다는 생각이 들어 가끔 무척 역설적으로 생각된다. 하지만 진화과학은 생명이 어떻게 탄생했는지는 설명하지 못한다. 일단 생겨났고, 그 이후의 변화 양상과 그 이유를 설득력 있게 제시하는게 중점이다.

 책 트랜스포머는 생명이 생겨난 과정을 설명한다. 그래서 올 상반기에 본 책 중에 가장 인상적이었다. 물론 책은 어렵다. 저자는 교양 과학서를 쓰는 다른 저자들과 다르게 화학식을 본인 입장에서는 매우 쉬웠겠지만 일반인이 보기엔 어렵게 썼다. 그래서 나도 읽는 게 쉽지는 않았다. 

1.크레브스와 역크레브스 회로

 자손을 남기려면 세포는 성장과 수선을 해야 한다. 그리고 번식과 유지를 위해 궁극적으로 자신을 복제할 수 있어야 한다. 그러려면 온전히 기능하는 물질대사의 연결망이 필요하다. 결국 살아 있다는 것은 이런 연결망을 통해 물질과 에너지가 끊임없이 흐른다는 의미이다. 그리고 이 물질과 에너지를 흐르게 하는 것이 크레브스 회로다. 한 방향으로는 에너지를 만들고 반대방향으로는 물질을 만든다. 정방향 크레브스 회로는 먹이의 탄소골격에서 수소 원자를 뜯어내어 산소와 이를 결합하여 에너지를 만든다. 즉, 산화를 하는 것인데 이것이 세포호흡의 과정이다. 이 각 단계마다 방출되는 에너지는 절묘하게 포착되어 세포에 사용되고 활성이 없는 물과 이산화탄소는 배출된다. 그리고 역방향으로 작용하면 대부분의 아미노산이 여기서 직접 혹은 간접적으로 만들어진다. 그래서 역크레브스회로는 세포의 성장과 재생을 일으키는 생합성 엔진 역할도 한다. 여기서 축적되는 분자들은 세포의 상태를 유전자에 알려서 수 백개에서 수 천개의 유전자를 켜거나 끈다. 그래서 생명은 같은 경로는 통한 에너지의 생산과 분자의 합성이라는 상반된 과정을 균형있게 잘 해결해야 한다.

 아미노산이 질소를 잃으면 카르복실산이 되고 포도당이 분해되어도 카르복실산이 된다. 즉, 카르복실산은 생합성과, 에너지 생산의 단계에 중첩된다. 그리고 피브루산을 물에 넣으면 카르복실산이 된다. 크레브스 회로에서는 탄소6개의 포도당이 탄소3개의 피브루산 2개로 쪼개지고 각각의 피브루산이 아세틸CoA로 분해되어 크레브스 회로에 공급된다. 그래서 이 회로가 한번 돌면 이산화탄소 분자 3개와 수소분자 5개에 해당하는 것이 생성된다. 이 수소는 산소에 공급되어 세포 호흡을 거쳐 ATP를 생산한다. 포도당은 수소가 12개지만 크레브스 회로를 한 번 돌면 그 이상인 수소 20개를 얻는다. 8개는 중간에 투입되는 물을 쪼개 얻는 것이다. 그래서 대사를 활발히 하려면 물을 충분히 마셔야 한다.

 세포막은 지질로 이뤄졌고, 6나노 두께다. 입자의 이동을 차단해 양성자조차 통과가 안딘다. 하지만 크레브스회로에서 생긴 2H를 태우려면 막이 필요하다. 2H들은 NAD+ 와 결합해 NADH가 된다. NADH는 2H를 산소에 전달하여 물을 형성하고 그 과정에서 에너지를 포획한다. NADH는 직접 세포로 전달하진 못하고 막자체와 연결되고 줄줄이 이어져 있는 운반체를 따라 전자가 이동한다. 이것이 호흡연쇄다. 전자는 운반체를 따라 세포내로 이동하는데 이러면서 세포 막과 밖의 양성자 농도차가 생긴다. 즉, 전위차가 생겨나고 양성자가 막 안쪽의 단백질 터빈을 돌리며 ATP가 합성된다. 동물마다 조금 다르지만 인간은 8개의 양성자를 돌려 3개의 ATP를 생성한다. 그리고 1개를 사용하고 2개를 다음 ATP생성을 위해 저장한다.ATP합성효소는 모든 미토콘드리아에 수천개씩 박혀있다. 그리고 이것들은 초당 500회가 넘는 회전을 한다. 

 세균도 세균 세포를 둘러싼 막이 하전되며 세포의 힘장을 형성하고 이를 통해 ATP보다 강한 에너지를 합성한다. 이러한 양성자 동력은 가장 오래된 세균 중 일부에서 이산화탄소 고정을 일으킨다. 

 작은 황세균은 아무 문제 없이 크레브스 회로를 역으로 돌린다. 이때 작고 붉은 단백질을 이용하는데 이것을 패레독신이라 하며 광합성에서 ATP생산과 이산화탄소 고정에 필수다. 이는 철을 함유해 붉은 색이다. 패레독신은 몇개의 원자로 이뤄진 작은 광물 격자 한 두개와 결합하여 이를 황-철 클러스터라고 한다. 페레독신과 이 클러스터가 결합하면 전자를 전달하는 강한 능력이 생긴다.

 페레독신은 가장 반응성이 없는 분자에도 전자를 넣을 수 있는데 여기에는 대가가 따른다. 페레독신이 산소와 자발적으로 반응하여 산소 농도가 낮을 때도 산화하는 것이다. 산소가 페레독신에게 홑전자를 잃으면 반응성이 있는 자유라디칼이 된다. 산소자유라디칼은 세포막의 지질을 산화시키고, 단백질 불활성과 유전자에 돌연변이를 일으킨다. 그래서 식물은 페레독신을 사용하지만 부작용을 완화하기 위해 그 사용을 엄격히 한다. 페레독신의 전자는 NADP+로 전달되어 NADPH를 형성한다. 자유라디칼 생성을 막기 위해 이산화탄소에 직접 전자를 넘기지 않는 복잡한 단계를 거치는 것이다. 

 식물에는 루비스코 단백질이 있는데 이는 산소와 이산화탄소를 잘 구분하지 못한다. 그래서 대사가 매우 비효율적으로 이뤄지는데 이는 위와 관련이 있는 것으로 보인다. 날이 더우면 식물은 기공을 닫는데 그러면 루비스코는 이산화 탄소 공급은 줄고 대사에서 생겨나는 산소가 많아져 페레독신이 산소와 만나 자유라디칼이 생길 가능성이 높아진다. 하지만 비효율적으로 산소로 광호흡을 하여 산소농도를 줄여 이 과정을 막게 된다.   

2. 생명의 시작

 크레브스 회로가 생명의 기원과 관련하려면 이것은 열역학적 선호가 있어야 한다. 역크레브스회로는 이산화탄소와 수소가 필요한데 초기 지구는 이산화탄소가 다량 존재했고 열수분출구 근처로는 수소가 꾸준히 공급되었다. 세균과 고세균에서 모두 발견되는 이산화탄소 고정 독립영양 경로는 아세틸 CoA뿐이다. 이는 이 경로가 양자의 공통조상에서 유래했음을 의미한다. 

 아세틸 CoA 경로는 크레브스처럼 수소와 이산화탄소에 의존하나 더 오래되었을 가능성이 있다. 이 경로는 짧은 선형 경로이고 이산화 탄소 고정을 위해 ATP가 필요없으며 고대의 철황 단백질을 활용하기 때문이다. 하지만 이 경로는 크레브스 회로와는 다르게 당과 아미노산을 합성하지 못한다. 

 이런 선형반응은 의미가 있으려면 흩어지는 것보다 모이는 게 빨라야 하고 그런 장소가 광물의 표면이 될 수 있다. 전자 1쌍이 광물 표면에서 광물과 아주 가까이 있다면 인근의 이산화탄소의 탄소로 전달되게 된다. 그러면 공유전자쌍 1개가 탄소에서 이산화탄소의 산소로 이동해 음전하가 발생한다. 이 불안함으로 인해 산소의 전자가 광물 표면으로 전달된다. 이 과정은 세포의 페레독신이 이산화탄소로 전자를 전달하여 안정화하는 과정과 매우 유사하다. 

 광물에서 탄소 원자로 전자 1쌍이 이동하면 삼중결합 산소가 전자를 돌려받고 탄소의 음전하에 주변의 양성자가 결합하여 수소가 생겨난다. 그리고 이 수소와 탄소가 결합해 유기분자가 생성되는 것이다. 포름알데히드다. 이 포름알데히드에서 산소의 전자쌍이 인근 양성자와 공유되어 OH가 형성된다. 산소가 마지막 전자쌍을 만타 OH- 가 되어 떨어져 나가고 광물표면에는 에틸기가 남는다. 

 이 반응은 양성자가 풍부한 산성환경에서 잘 일어나면 물이 생성되는 탈수반응이다. 메틸기가 CO 옆에 있으면 아세틸기가 생성되고 아세틸기가 산소음이온과 반응해 아세트산 이온이 방출된다. 그리고 전자가 광물사이로 이동이 가능하다. 이렇게 광물에서 전자가 다시 채워지기에 광물에서 전자가 나오면서 생기는 처음의 반응이 지속적으로 가능해진다. 

 수소와 이산화탄소의 반응은 어렵다. 그래서 촉매인 황-철광물이 필요하다. 촉매가 지속되려면 수소에서 전자가 보충되어야 하는데 수소는 매우 안정적이라 이것이 어렵다. 하지만 심해열수분출구에서는 압력이 높아 수소의 농도가 높아 이것이 가능해진다. 수소와 이산화탄소의 국지적인 H+농도인 Ph로 결정된다. 이산화탄소의 경우는 산성이 유리하나 수소는 그렇지 않다 수소는 전자를 황철광물로 전달하면 산성도가 더욱 높아진다. 이는 열역학을 거스르므로 일어나기 어렵다. 그래서 세포는 자신의 산성도를 조절한다. 모든 세포는 H+를 세포바깥으로 퍼내어 세포의 밖을 더욱 산성으로 만든다. 

 양성자 동력의 가장 본질적 요인은 이산화탄소 고정이다. 그 예가 에너지전환 수소화효소다(Ech). 이 막단백질은 수소에서 페레독신으로 전자를 전달하는 철-니켈-황 클러스터로 이뤄진다. 이 클러스터중 2개는 막에 있는 양성자 통로 바로 옆에 있으며 그 성질을 결정하는 것이 양성자와의 결합으로 국지적 PH다.Ech는 양성자와 결합하고 수소에서 전자를 받아들 일 수 있다. Ech는 반응성이 더 커져 자신의 전자를 페레독신에 넘길수 있고, 페레독신은 그 전자를 이산화탄소로 보낸다. 

 Ech는 일종의 스위치로 산화상태에서는 수소에서 전자를 추출하고, 환원상태에서는 패레독신에 전자를 넘긴다. 그런데 이것과 비슷한 현상이 열수분출구에서 가능하다. 열수분출구에서 서로 가까이 위치하는 미세한 구멍이 2개 있으면 그 구멍이 각각의 세포 역할을 한다. 알칼리 열수에서는 수소의 반응성이 높고, 산성바다에서는 이산화탄소의 전자수용이 높다. 두 위상을 분리하는 얇은 장벽이 황화철 광물이면 이 장벽을 통해 수소전자가 반대쪽의 이산화탄소로 전달이 가능하다. 

 저자는 이것을 세포의 탄생으로 본다. 이렇게 생겨나는 것이 많아지고 구멍대신 세포막 역할을 하는 지방산은 자연상태에서도 매우 쉽게 세포막처럼 만들어진다. 이렇게 만들어진 유기물이 보호되고 더욱 농축되면서 세포가 되어버린 것이다. 

 뉴클레오티드는 이산화탄소를 고정하고, 수소 전달에 관여한다. 그래서 이것이 나타나면 유기물 합성에 엄청난 양의 되먹임을 갖고 온다. 유기물이 농축되고 더 많은 물질이 화학반응으로 생겨나며 우연히 뉴클레오티드가 합성되면 여기서 무작위로 RNA가 나타날 가능성이 높아진다. 여러 형태의 RNA 중 화학반응의 양의 되먹임을 강화하는 작용을 한 것은 자연선택으로 더욱 선택되었을 것이고 반대역할을 하는 것은 세포가 사라져 버렸을 것이다. 

 물과 친화력이 적은 소수성 RNA와 소수성 아미노산은 상호작용하여 소수성 펩티드를 형성한다 .이것이 원세포의 막을 분할한다. 즉, 최초의 번식이 시작 된 것이다.

3. 산소의 등장

 산소가 생성되는 환경에서 생명체가 출현할 가능성은 거의 없다. 수소는 이산화탄소와 반응해야 유기분자가 생겨나는데 수소는 이산화탄소보다는 산소와 격렬히 반응해버리기 때문이다. 산소는 짝을 이루지 않은 전자를 두 개나 갖고 있어 폭발적인 반응 잠재력을 갖는다. 하지만 녹슨 철의 경우처럼 홑전자를 제공하는 분자와만 반응을 하고 안정적인 것과는 반응하지 않기에 생각보다 쉽게 반응하지 않아 대기에 안정적으로 축적된다. 

 캄브리아 대폭발기에는 생명이 갑작스레 커지고 다양하게 분하했다. 저자는 이것을 산화 크레브스회로의 덕으로 본다. 호기성 호흡은 약 40%의 에너지 효율을 갖지만 혐기성 호흡은 10%의 에너지 효율만을 갖는다. 에너지 효율은 먹이 그물의 영양 단계수를 제한한다. 그래서 호기성 호흡이 없으면 먹이 사슬 단계가 없거나 무척 적기에 생물체의 크기가 커질 수 없다. 

 따라서 광합성 이전에는 생명의 동력인 전자의 흐름이 열수분출구나 화산 정도의 지구 내부 물질 분출로만 가능했기에 지구 생명은 커질 수없고, 다양화할 수 없었다. 초기의 전자수용체는 산소가 아닌 이산화탄소였을 가능성이 높다. 이산화탄소로 수소의 전달이 반복되면 CH4와 물이 폐기물로 형성된다. 2개의 수소가 이 과정에서 양성자를 퍼내는데 이는 호기성 호흡의 1/5수준이다.   

 영양이 이처럼 낮으니 고세균들은 서로의 폐기물에 의존했을 가능성이 높다. 메탄생성고세균은 메탄을 폐기물로 내놓고, 메탄영양세균은 메탄을 산화시켜 에너지를 얻으며 양자가 공생하는 것이다. 결국 세균들은 혼자서 살지 않고 서로의 물질대사를 최적화시키는 방식으로 긴밀하게 협동하며 살아간다. 

 산소는 일종의 폐기물이고 최초의 대규모 오염물질이라 할 수 있다. 물에서 수소 두개를 추출하기 위해 물이 쪼개지는데 이 과정은 매우 어려우나 엽록소가 이를 해낸다. 엽록소는 붉은 광자를 흡수하여 전자를 들뜨게 한다. 들뜬 상태의 전자는 원래 주인을 벗어나서 막속에 박혀 있는 전자 전달을 통해서 빠르게 도망친다. 그리고 엽록소는 전자 대신 물을 채워넣으며 이렇게 빛을 전기로 전환하게 된다. 

 23억년 전 대산화사건이 일어난다. 이는 대규모 광합성의 증거로 엽록소의 등장을 의미한다. 그리고 온실기체인 메탄이 산소와 반응하며 지구가 냉각화한다. 대기 중 산소농도는 광합성으로 인한 공급과 호흡, 부패, 광물의 산화로 인한 소비의 차이로 결정된다. 그래서 산소가 축적되려면 산화되지 말아야 하는데 이유는 알수 없지만 대산화사건 이후 10억년간 산소는 산화를 피할 수 있었다. 

 그러다 5억 6천만년전 대산화사건 이후로 축적된 황산염이 대량으로 해양에 유입되며 황철석을 형성한다. 황철석이 유기탄소에서 뜯어낸 전자와 같이 파묻혔는데 여기서 C12가 대량으로 발충되었다. 이것이 산화를 일으켜 산소농도가 감소한다. 그래서 2억 5천만년전은 지구 온난화의 시기가 된다. 산소가 감소하고 이산화탄소가 늘어났으며 악취가 나는 황화물 바다가 독소를 뿜어 대양에서 95%의 생물이 멸종하낟. 살아남은 5%는 호흡계와 순환계를 갖고 있어서 능동적으로 산소를 공급해서 살아남아 지금 모든 생물의 조상이 된다. 

 이 살아남은 동물들은 초기 좌우대칭동물로 미소글로빈과 헤모글로빈 같은 색소를 이용하여 산소를 저장하고 순환시키고 이산화탄소를 제거한다. 그리고 구시대적 방식은 적당한 황화물도 다룰 수 있다. 이들은 효소로 황화수소에서 전자를 떼어내어 산소에 전달하여 황화물을 해독한다. 이 방법으로 저산소환경에서 생존한 것으로 보인다. 

 역크레브스 회로에서는 푸마르산을 숙신산으로 전환하는 푸마르산환원효소가 있다. 이효소는 미토콘드리아의 막에 박혀서 호흡연쇄에서 전자를 포획한다. 따라서 산소가 없으면 푸마르산이 최종전자수용체가 되어 버린다. 그러면 폐기물로 숙신산이 생기고 약간의 양성자를 퍼내어 ATP합성이 가능하다. 숙신산의 축적은 저산소 상태에서의 생리적 적응을 의미한다. 그리고 이는 많은 유전자를 활성화한다. 산소가 풍부하면 푸마루산 환원효소의 스위치가 꺼지고 숙신산 탈수효소가 활성화하여 정반대의 작용이 일어난다. 즉, 숙신산은 산소조건에 따라 크레브스의 유동방향을 바꾸는 하나의 분기점작용을 한다.  

 23억년 전의 대산화사건 이후 20억년간 산소농도는 낮게 유지되었다. 대부분의 세균과 고세균은 크레브스를 회로가 아닌 선형으로 이용했다. 미생물은 변화하는 환경에 휘둘리고, 이들은 생존을 위해 유전자를 상황에 따라 켜고 끄며 물질대사의 방향을 조정한다. 

 동물의 다세포구조는 물질대사 상태를 동시에 개별적으로 바꾸는 병렬처리를 가능하게 한다. 단세포와는 차원이 다른 것이다. 그러면서도 각 조직의 유동유형은 서로 균형을 이룬다. 세균과 고세균은 서로 공생하며 이를 부분적으로 해냈는데 동물의 다양한 조직은 같은 신체내에서 이와 비슷한 작용을 하고 있는 것으로 보인다. 한 조직의 폐기물이 다른 조직의 대사에 사용될 가능성이 있는 것이다. 

4. 노화와 암

 유전자가 물질대사를 조절한다는 생각은 단순하다. 그보다는 조직들간의 섬세한 공생이 동물의 건강과 수명을 좌우한다는게 지금의 생각이다. 저산소증, 감염, 돌연변이는 수백, 수천의 유전자를 끄거나 켠다. 세포와 조직이 안정된 상태가 변하며 조직의 기능이 문제가 생기고 생합성 경로가 주춤하고 ATP합성이 줄고, 조직간의 섬세한 공생망이 파괴되는 것이 노화다.

 암은 통념과 다르게 유전체병이 아니다. 암유전자의 효과는 확정적이지 않고 잠정적이다. 암이 불량한 세포하나에서 유래한 것이라면 그 돌연변이가 모든 종양세포에서 발견되어야 하나 그렇지 않다. 많은 종양의 같은 위치에서 다른 돌연변이가 관찰되며 이는 종양이 유전체보다는 살아가며 축적되는 것임을 의미한다. 즉, 주변 환경의 영향을 많이 받는 것이다. 실제로 종양을 채취하여 건강한 개체안에 넣으면 종양은 번식하지 못하고 대개 사멸한다. 

 암세포는 효모처럼 산소가 있을 때에도 포도당으로 호흡하기 보다는 발효하는 경향이 있다. 젖산은 카르복실산의 일종으로 쉽게 양성자 하나를 내놓고 이온을 형성한다. 동물에게서 젖산은 피브루산에서 형성되며 포도당 발효의 폐기물이다. 그리고 젖산의 누적은 대개 산소의 부족을 의미한다. 즉, 크레브스 호흡을 통한 충분한 ATP생성이 이뤄지지 않는 것이다. 

 발효도 호흡처럼 ATP를 생성하나 그 양이 10%에 블과하다. 포도당을 피브루산 이온으로 분해하면 보통 ATP2분자,  NADH 2분자가 만들어진다. 산소 부족에서의 문제는 너무 많은 NAD+가 2H를 받아들여 NADH가 된다는 점이다. NADH가 산화되어 NAD+로 돌아가지 못하면 해당과정에서 포도당이 분해되어 나오는 2H들을 받아들일 수가 없게되어 ATP생성에 문제가 생긴다. 

 NAD는 2H를 호흡하여 ATP를 생산하고, NAPDH는 주로 생합성을 일으켜 새로운 분자를 생성한다. 세포가 충분한 NAPDH를 생성하지 못하면 산화스트레스에 취약해지고 프로그램된 세포 죽음에 의한 자살가능성이 커진다. 암세포는 더 많은 NAPDH를 생성해 세포자살을 회피한다. 암세포는 단백질을 덜만들고 덜 작동시켜 ATP생산을 버리고 ,호기성 해당과정으로 바꾼다. 

 산소가 부족하면 푸마르산이 대체 전자 수용체로 이용된다. 푸마르산환원효소가 미토콘드리아의 내막에 박혀 이것이 가능하다. 이 전자가 푸마르산 이동으로 흘러 숙신산 이온을 폐기물로 내놓고 양성자 4개를 퍼내어 약간의 ATP를 합성한다. 폐기물인 숙신산이 축적되면 미토콘드리아에서 나가질 못한다. 숙신산은 숙신산의 정상작용을 차단하는 프롤린수산화효소와 결합한다. 이것은 저산소증 유도이자 또는 HIF1a이라 불리는 다른 단백질을 표적으로 분해한다. 

 HIF1a는 생성되지 마자 프롤린 수산화효소에 의해 분해되기에 반감기가 고작 5분이다. 저산소 농도로 숙신산이 축적되면 HIF1a의 분해가 차단된다. 그러면 HIF1a는 세포의 핵으로 이동하여 여러 유전자를 켜서 세포의 질식을 막는다. HIF1a켜는 유전자는 성장과 염증을 을이크는 것이다. 그래서 대개의 저산소증은 감염이 유발한다. 증식하는 세균과 면역세포는 산소를 공급보다 빨리 소비하여 부종과 손상, 부분적인 혈관의 폐색으로 이어진다. 염증신호는 새로운 혈관의 성장과 면역세포의 증식, 더 많은 세포의 죽음에 대한 방관자 세포의 내성을 촉진한다. 

 결국 숙신산은 호흡에서 전체의 상태를 실시간 체크하고 평가 반영하여 균형을 유지한다. 숙신산탈수효소나 푸마르산수화효소같은 효소에 돌연변이가 생기면 건강한 세포에 숙신산이 축적된다. HIF1a와 그와 연관된 단백질은 후성유전효과를 일으킨다. 이들은 산소가 있을 때도 해당과정의 스위치를 활성화시켜 세포가 성장한다. 초기 동물의 이 장치는 그 자리에 내내 있었으나 필요할 때까지 스위치를 끈다. 하지만 크레브스회로의 돌연변이가 이 장치를 켜고 다시 끄기가 어려워 암위험이 높아지는 것이다. 

 인간이 쉬고 있어 ATP요구량이 낮아지면 양성자가 ATP합성효소로 흐르지 않고 외부에 남게 된다. 그러면 막 전위가 높아진다. 효흡은 지나치게 높으면 막 전위를 거스러게 되어 양성자를 퍼내기 어려워진다. 산소로의 전자 전달속도가 느려지고 이는 NADH산화하지 못함을 의미하며 크레브스 회로가 잘 작동하지 않는 결과로 이어진다. 

 이렇게 NADH의 농도가 높고 세포막 전위가 높으면 전자가 호흡연쇄롤 빠져나와 산소와 직접 반응하여 반응성 산소종을 형성한다. 반응성 산소종은 지절과 단백질, 유전자를 손상시키고, 몸은 과도한 막전위를 동력으로 삼아 NADH를 NAPDH로 전환한다. 

 암은 글루타민을 좋아한다. 혈관을 돌아다니는 암모니아의 농도가 증가하면 근육의 분해를 통해 새로운 글루타민을 합성해 이를 제거한다. 그래서 암은 글루타민을 얻기 위해 신체를 분해한다. 암이 심각해지면 살이 빠지는 이유다. 

 나이가 들수록 호흡이 감퇴한다. 그러면 미토콘드리아에서 반응성 산소가 증가하고 이들이 빠져나가는 속도가 줄어든다. 그래서 크레브스의 속도가 느려진다. 정방향 크레브스회로의 작동으로 소화되지 못한 시트르산은 CoA와 옥산로산으로 분해된다. 그러면 히스톨이 아세틸화하여 후성유전 스위치가 켜지고 성장과 세포가 증식하는 염증이 축진된다. 식욕저하와 근육의 약화, 단백질 섬유가 분해되어 아미노산이 방출되고 글루타민으로 다른 곳에 사용된다. 결국 이산화탄소가 고정되어 흡수해 지방이 되어 살이찐다 이것이 노화다.  

2025년 상반기에 읽은 책

경제[6권]-달러전쟁, 트럼프 2.0 시대, 홍춘욱의 최소한의 경제토픽, 데이터를 어떻게 세상을 지배하는가, 레이어드 머니 돈이 진화한다, 환율의 대전환

과학[11권]-저속노화 식사법, 그래서 포유류, 인간이 되다, 초가공식품, 플래닛 아쿠아, 질병은 없다, 무의식은 어떻게 나를 설계하는가, 블루머신, 매직필, 트랜스포머, 노화도 설계하는 시대가 온다

역사[3권]-한국인의 탄생, 한국인의 기원, 폴란드 역사

사회[7권]-낱낱히 파헤치는 여론 조사의 모든 것, 재앙의 지리학, 생존십, 명령에 따랐을 뿐, 붉은 인간의 최후, 혐오 사회, 지불되지 않는 사회

문학[2권]-원더풀 랜드, 기억을 되살리는 남자

인문[3권]-문학의 역사, 지적대화를 위한 넓고 얕은 지식 무한, 어떻게 죽을 것인가

경영투자[7권]-배당투자 나는 50에 은퇴했다, 왜 추세추종 전략인가, 초수익 성장주 투자, 미국주식 투자의 정석, 5년 후 10배 오를 바이오 기업에 투자하라, 20대 의사 달물결의 미국주식투자, 5년 후 10배 오를 바이오 기업에 투자하라

교육[3권]-교실문화혁명, 학생주도성을 돕는 프로젝트 수업, 2022개정교육과정 평가 AI로 날개를 달다

예술건축[2권]-빈센트 반고흐 영혼의 그림과 편지, 처음 만나는 국악 수업 

미래[2권]-듀얼 브레인, 모든 것을 전기화하라

지리[1권]-지리의 힘3

2025년 상반기엔 위와 같은 책들을 읽었다. 총 47권이다. 이번 상반기엔 과학과 경영, 경제책을 많이 보았다. 가장 좋았던 책 10권을 골라봤다.

10. 지적대화를 위한 넓고 얕은 지식 무한

오랜만에 채사장이 내놓은 책이다. 이전 작인 소설 소마는 실망이 많았고 전작과 같은 작품을 기대했다. 지대널얕 시리지의 마지막으로 지식을 강조하기 보다는 깨달음을 얻는 실천에 관한 책이다. 그리고 그 도구, 즉 실천방법은 불교나 힌두교 등 고대동양에서 해온 방법등을 강조한다. 이 책이 세상을 바라보고 개인이 가야하는 방향에 대한 채사장의 본심에 가장 가까운 것이다. 하지만 역설적으로 그의 책 중 이 책이 인기나 방향면에서 가장 약할게 분명하다.

9. 트럼프 2.0시대

나는 솔직히 트럼프가 다시 돌아올 것이라 생각치 않았고, 그가 재선하리라 예상하지 못했다. 어쨌든 그가 가장 강력한 나라의 대통령이 된 것은 다시 한 번 사실이 되었고 전 세계가 그에게 휘둘리고 있다. 그걸 예상한 책이다. 저자는 그의 재선을 예상하였고, 관세를 비롯한 트럼프의 정책과 그 실현 가능성을 타진한다. 조금 더 미리보았다면 투자 측면에서 괜찮을 수 있었던 책이다.

8. 모든 것을 전기화하라

기후 위기의 시대 여러 가지 탈탄소 방안이 제시된다. 아나바다운동, 채식주의, 수소경제, 재생에너지 등등이다. 하지만 공통적으로 인간의 욕망과 본능을 제어하며 희생과 공감 등 도덕적 요구와 따르지 않음에 대한 비판이 뒤따른다. 이는 반감의 요소이기도 하다. 하지만 모든 것을 전기화하고, 재생에너지 인프라를 구축하고, 관련 법안과 정책, 금융책을 만들어낸다면 이것이 가능하다는게 저자의 생각이다. 재생에너지 전기 생산량을 3배로 늘이고 부족 부분을 원전과 그리드, 가정내 배터리, 약간의 수소가 분산한다면 모든 것의 전기화는 가능하다는게 저자의 주장이다. 신박했다.

7. 인간의 되다

루이스 다트넷의 인류문명 3번째 작품이다. 기대가 커서인지 3번째가 가장 실망스러웠다. 전작 오리진이 너무 대단해서이기도 하다. 인류 문명을 개괄하며 전작보다는 인문학적인 부분에 집중한다. 인간 이타성, 감염병, 인구의 힘, 중독물질 등이다. 여전히 흥미롭고 깊이가 있다.

6. 무의식은 나를 어떻게 설계하는가

사람은 누구나 항상 의식이 깨어 있다고 생각하지만 인간은 대개 무의식 상태다. 이는 효율의 관점에서 설명이 가능하다. 의식은 대개 하는 일의 상당 부분을 총괄하는 상태로 에너지 소모가 크고 피곤하다. 인간은 무엇이든 익숙해지고, 숙달하면 이를 무의식으로 처리한다. 그것이 효율적이기 때문이다. 그리고 이런 무의식은 서브루틴화하여 여러 개가 존재한다. 때문에 이들은 서로 교환되고, 협력도 하지만 충돌하는 경우도 있다. 그래서 사람은 특정 결정에 망설이는 경우가 생겨난다. 무의식이 인간의 많은 부분이라면 인간의 자유의지에 기반한 사법시스템에는 새로운 함의가 생겨날 수 밖에 없다.

5. 초가공 식품

인간의 비만은 초가공식품의 등장과 그 궤를 같이 한다. 초가공식품이 사람을 비만하게 만드는 것은 확실하다. 초가공식품은 사람의 마이크로옴을 교란하고, 영양을 거의 제공하지 않으며, 안전성 측면에서도 전혀 검증이 되지 않았다. 또한 생산과정에서 환경을 크게 파괴한다. 이런 측면에 세세히 다룬 책으로 정독할만 하다.

4.매직필

비만 신약이 개발되어 전 세계 사람들이 이를 복용하고 있다. 이는 GLP-1유사물질의 개발로 가능해졌다. 이것이 살을 빼게 하는 것은 확실하다. 하지만 그 부작용도 문제다. 구토와 췌장. 신장에 대한 문제, 영양 결핍, 인간의 보상시스템 약화, 우울증의 증가 등이다. 이는 사회에 생각보다 큰 문제를 야기할 수 있지만 비만 신약은 아직 사용초기로 이런 문제가 두드러지지 않는다. 저자는 자신이 이를 복용하며 느낀 점 그리고 조사하며 느낀 점을 책에 잘 담아냈다. 도둑맞은 집중력의 저자인 만큼 필력도 좋다.

3. 문학의 역사

문학의 역사, 정확히 말하면 유럽, 특히 영국 중심의 문학의 역사를 다룬 책이다. 신화부터 시작하여 서사시, 비극, 소설, 시 등을 다룬다. 학교 다닐 적 역사나 문학 시간에 들어본 다양한 작품과 작가들이 나오는데 그들이 갖고 있는 시대상과 의미, 내용에 대해 알게 되어 좋았다. 책에 나오는 몇몇 문장들은 제법 울림도 있다. 워낙 이런 분야에 취약하여 이 책이 채워주는 그런 부분이 좋았다.

2. 한국인의 탄생

저자의 유튜브 영상도 요즘 많아 졌다. 한국판 국화와 칼에 가깝다는 느낌을 준 책이다. 한국인은 매우 근면하게 일하고 이웃을 무척 챙기면서도 증오한다. 또한 음식은 나물위주로 채식이다. 이는 한반도의 척박한 생산성에 기인한요소다. 또한 한국은 산이 많은 지라 산성위주의 방어전쟁을 한다. 이웃 국가들이 더 크고 생산력이 좋아 물량공세에서 밀리나 피해를 최소화하며 전쟁을 치루는 방식이다. 한국은 그래서 원거리 무기와 화력에 집중하며 지금의 국방체계도 그 영향을 받았다. 한국인의 민주주의 기반은 나 중심주의, 혹은 무언가를 요구하는 것은 조선정도전의 영향을 본다., 무척 흥미로운 책이다.

1. 트랜스포머

근래에 읽은 책 중 가장 어려웠다. 책은 물질대사의 방법인 크레브스 회로에서 모든 것을 찾는다. 이 방법을 통해 지구상의 거의 모든 생물은 에너지를 얻고, 몸을 합성해낸다. 이를 화학적으로 하나하나 설명해주는데 책의 어려운 부분은 바로 이 지점이다. 진화는 생명의 변화를 설명하지만 그 시작은 설명하지 못하는데 저자는 이를 통해 생명이 생겨난 과정을 설명해준다. 인간의 암 발병 이유역시 크레브스를 통해 설명해낸다. 읽기 쉽진 않았지만 책을 통해 생명의 시작과 노화, 의식, 암발병 등에 대해 한 걸음 더 다가갈 수 있다. 

탈탄소의 유일한 방법, 전기화

모든 것을 전기화하라 - 100% 전기에너지의 시대
사울 그리피스 지음, 전현우.김선교.권효재 옮김 / 생각의힘 / 2025년 5월

 많은 환경 책에서 전기의 과다한 사용은 비판을 받는다. 화력 발전의 경우 전기는 에너지를 전기로 전환하는 과정에서 열로 인해 상당한 에너지 손실이 일어난다. 그리고 송전 과정에서 다시 에너지 상실이 일어나며, 전기 기기가 동력이든, 열이든, 냉각이든 기기의 용도에 맞게 다시 에너지를 전환하는 과정에서 또 손실이 일어나기 때문이다. 그래서 인덕션이나 전기 용광로, 전기 밥솥 등은 환경론자들에게 많은 비판을 받는다. 하지만 이 낭비성이 심한 전기를 모두 재생에너지로 생산한다면 이야기는 달라진다.

 그리고 책 '모든 것을 전기화하라'는 인간이 사용하는 모든 물건의 작동과 생산에 전기를 사용하는 것이 탈탄소를 실천하는 가장 현실적이고 확실한 방법이라고 주장한다. 비판만 받는 전기를 해결책으로 제시하니 상당히 관심이 갖다. 

 2016년 인류는 파리 협정은 통해 21세기 내의 기온 상승을 1.5도 이내로 막기로 결정하였다. 하지만 구체적 실천방법도 구속력도 없기에 10년이 지난 지금도 인간은 탄소배출량을 조금도 줄이지 못했다. 심지어 코로나 팬데믹 기간에도 탄소 배출량은 놀랍게도 증가했다. 허송세월한 만큼 목표 달성을 위한 시간은 얼마 남지 않았다. 만약 2000년부터 탈탄소를 시작했다면 30년 내 50%를 감축했으면 목표 달성이 가능했다. 시간이 기니 할 만한 느낌이다. 하지만 2020년부터라면 10년내 50%를 감축해야 하고 2026년 시작이라면 수 개월 안에 50%를 감축해야 한다. 이미 세 번째 시나리오로 가는 것이 확실한데 그렇다면 1.5도 감축은 경천동지할만한 일이 일어나지 않는 한 불가능해졌다고 봐야 할 것이다. 

 모든 것의 급격한 전기화는 생각보다 쉽지 않다. 사람이 쓰는 전기 제품이나 시설은 수명이 있기 때문이다. 보통 자동차는 10년, 냉장고 12년, 온수기 10년, 의류건조기 13년, 옥상구조물 15년, 보일러 18년, 발전소는 50년의 수명을 갖는다. 그냥 두면 교체주기가 이처럼 길다. 그리고 바꿀 때 전기제품으로 바꾼다는 보장도 없다. 그렇기에 정부의 강력한 정책과 인센티브 및 금융 지원이 필요하다.

 저자는 모든 것의 전기화를 위해 5가지 방안을 제시한다.

 1. 공급에너지, 최종 사용에너지를 모두 전기화한다. 그리고 그 원전은 재생에너지와 원자력이다.

 2. 거대 사회 기반 인프라는 물론, 개인 인프라도 변화시킨다.

 3. 새 구매하는 모든 자동차는 전기차여야 한다. 그리고 새로 구매하는 모든 보일러도 히트펌프여야 한다.

 4. 정치가는 인프라 교체를 유도하는 정책을 만들어야 한다

 5. 은행가와 금융당국은 비상 대응을 위한 금융시스템을 구축해야 한다.

 저자는 아직 미국이 정신을 차리지 못하고 있으며 이로 인해 세계대전 제로를 위한 총력전을 펼치지 않는다고 본다. 실례로 미 정부는 기후 위기 및 기술에 연간 30억 달러를 사용한다. 그런데 이는 미국이 냉전때 총력을 펼친 아폴로 프로그램의 1/50 수준에 불과하다. 

 그리고 정책과 사고의 전환도 필요하다. 미국은 과거 1970년대에 오일쇼크를 거치면서 처음으로 각 경제 주체의 에너지 흐름을 파악하고 효율화를 시도한다. 그리고 이 때 사람들로 하여금 물건의 사용을 줄이고, 재사용하고 재활용하라는 지금도 통용되는 마법의 주문을 만들어냈다. 하지만 이는 실패했다. 사람은 당장 죽을 위기가 아니라면, 혹은 매우 소수의 적극적인 환경 운동가가 아니라면 이와 같은 행위를 전면적으로 하지 않는다. 자신의 욕망에 반하기 때문이다. 

 그래서 저자는 앞으로의 환경운동은 효율성에만 집중하는 방식을 버려야 한다고 주장한다. 충분히 자신의 욕망을 위해 물건과 에너지를 소비하면서도 기후 위기를 극복하는 방식이 바로 전기화라는 것이다. 

 저자의 주장에 의하면 미국내의 모든 기계 설비를 전기화하면 오히려 효율이 많이 올라간다. 그래서 필요로 하는 1차 에너지량이 무려 절반으로 줄어든다. 

 우선 발전부분이다. 화석연료에 기반한 발전이 낭비가 심하기 때문이다. 화력발전은 기본적으로 물을 끓여 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 때문에 이 과정에서 열로 에너지가 많이 손실되어 열-전기 전환에서 50%의 에너지가 사라진다. 반면 재생에너지 발전은 절차가 더 간단하여 화력발전의 경우보다 효율이 15%이상 높다. 

 교통수단에서도 전기화는 효율을 높인다. 내연기관은 화력발전보다도 에너지 효율이 낮다. 내연기관은 연료를 운동에너지로 전환하는 비율이 고작 20%에 불과하다. 그 전환과정에서 상당한 열이 발생하여 낭비되기 때문이다. 전기차로 전환하면 차량 운행 에너지 소비를 내연기관의 1/3수준으로 줄일 수 있다.  

 사람들은 잘 주목하지 못하지만 화석연료는 얻는 과정에서도 상당한 에너지를 소비한다. 채굴, 탐사, 정제, 운송에 막대한 에너지가 소요된다, 때문에 모든 기기를 전기화하고, 에너지 생산도 재생에너지로 충당하게 되면 이 막대한 손실이 당연히 제로가 된다. 미국은 석유와 가스추출공정에 미국 전체 사용에너지의 2%, 천연가스 수송에 1%, 석탄 채굴 장비와 운전에 0.25%, 철도로 석탄 광산에서 발전소로의 수송에 0.25%, 원유를 정제하는데 3-4%, 합계 8-11%가 소모된다. 화석에너지는 이처럼 사용에 투입되는 에너지가 많기에 투입대비 획득에너지가 7-8정도다. 하지만 재생에너지는 그것의 두배에 달한다. 

 건물의 전기화도 6-9%에너지를 절감한다. 현재 난방과 온수는 보일러에 의존한다. 히트펌프는 외부 공기나 집 아래의 지열과 같은 풍부한 원천에서 열에너지를 집중시켜 가전이나 환기, 난방, 냉방 장치에 공급을 한다. 그래서 보일러에 비해 3배 이상의 냉난방 효과가 있다. 

 이처럼 모든 것의 전기화는 막대한 에너지 이득을 준다는게 저자의 계산이다. 하지만 모든 것을 전기화하려면 전기의 생산을 지금의 3배로 늘려야 한다. 그리고 이를 위해서는 가능한 모든 곳을 태양광 패널과 풍력 터빈으로 덮어야 하며, 미국의 전력망도 지금보다 훨씬더 촘촘히 해야하고 서로 연결을 강화해야 한다. 

 미국의 에너지 수요 전체를 태양광발전으로 충당하려면 대충 미국토의 무려 1%가 태양과 패널로 덮여야 한다. 광대한 면적 같지만 이는 현재 미국내의 도로와 건물의 지붕 면적과 비슷하다. 즉, 이 부분만 덮어도 충분하다는 것이다. 약 6만 7.3km2정도인데 이는 태양광 패널이 땅을 덮는 비율 60%, 전기전환 셀효율 25%, 설비이용률 24%를 고려한 값이다. 풍력 터빈만으로 전기를 충당하낟면 40만 4868km2이 필요하다. 일부 사람들은 태양광 패널의 효율과 빈땅이라는 장점으로 미국의 광대한 사막이 태양광발전에 적합하다고 주장한다. 하지만 이곳은 소비지와 멀리 떨어져 있어 송전과 배전의 문제가 상당하여 발전 장소로 적합하지 않다. 

 원자력은 재생에너지 시대에도 필수다. 이는 재생에너지가 지역 편재성을 띄고 있으며 기후의 영향을 강하게 받기 때문이다. 때문에 원자력은 재생에너지 발전이 적합하지 않거나 기후를 대비해 어느정도 필요하다. 하지만 관련 설비와, 방사능 폐기물, 그리고 안보상의 문제로 단가 자체가 재생에너지에 비해 높기에 중심이 될 수 는 없다. 

 재생에너지 시대에는 시간, 지리적으로 분산된 에너지 소비자들을 서로 연결하여 각자가 가진 발전 및 전력 저장 용량을 필요할 때 활용할 수 있게 하는 것이 중요하다. 가정은 대개 낮보다는 구성원이 모이는 저녁에 에너지를 소비한다. 하지만 사무실과 공장은 낮에 에너지를 주로 소비하고 밤에는 거의 사용하지 않는다. 산업화시대에는 전력이 정전 방지의 손실을 피하기 위해 항상 발전 상태였다. 그리고 화력발전은 전기를 쓰지 않는다고 끌수도 없다. 다시 켜는데 막대한 시간과 에너지가 들기 때문에 낭비스럽더라도 그냥 켜놓는게 더 효율적이기 때문이다. 그래서 화력발전 전기는 저녁에 싸다. 때문에 많은 국가들에게 야간 근무를 하는 경우가 많다. 급여를 더 주더라도 전기값이 싸서 이윤을 높일 수 있기 때문이다. 

 태양광은 낮에는 에너지 생산이 많으나 저녁과 아침엔 약하다. 이를 풍력터빈이 보완한다. 풍력은 아침과 저녁이 바람이 많이 불러 발전용량이 더 높기 때문이다. 계절적 요인도 마찬가지다. 태양광은 당연히 여름이 강하고, 겨울이 약하다. 하지만 풍력은 여름보다는 겨울이 바람이 더 쎄서 강하다. 하지만 그럼에도 변동성 문제는 완전히 해결되지 않을 수 있다. 이는 재생에너지의 필연적 약점인에 이를 보완하는 대규모 에너지 저장장치다. 각 가정에는 전력수급이 모자람을 대비해 일정용량의 배터리가 필요하며, 각 가정에서 충전상태로 놀고 있는 전기차의 배터리도 이에 활용이 가능하다. 또한 그럼에도 부족한 부분은 각 지역, 국가간의 그리드 연결로 대비하게 된다. 그래서 전기화 시대의 송전망은 지금보다 지역, 국경을 넘어 더욱 촘촘해야 한다.

 저자는 좀 획기적으로 화석연료에 대한 보상도 주장한다. 현재 미채굴 화석 연료의 시장 가치는 10-100조 달러에 이른다. 편차가 굉장히 큰데, 아직 발견되지 않거나 기술 발전으로 채산성이 생길 수 있는 것들등 변수가 많기 때문이다. 이것이 돈이 된다면 화석 연료 기업이나 산업체들은 각종 핑계를 대며 이를 지속 생산할 수 있다. 때문에 이 부분에 대한 국가차원의 보상은 그것을 막는 하나의 중요한 방법일 수 있다. 화석 연료 기업은 기본적으로 에너지 기업이다. 이들은 막대한 보상금을 통해 21세기의 새로운 재생 에너지 인프라나 첨단 산업 기업으로 변모할 수 있다. 

 여러 가지 규제의 철폐도 해결방안의 하나다. 호주에서는 지붕 태양광 패널 설치비용이 와트당 1달러에 불과하다. 하지만 미국은 3달러다. 이유는 지붕의 설치물에 대한 규제, 허가, 검사료가 발생하기 때문이다. 샌프란 시스코의 경우 비중 태양광 패널은 가장자리에 설치하지 못한다. 샌프란시스코는 지진 다발 지역으로 1906년 지진으로 인한 대규모 화재가 발생했다. 당시 각 가정과 건물은 가스등을 사용했는데 지진으로 인한 가스가 지붕으로 인해 외부로 배출되지 못해 폭발과 화재의 원인이 되었기 때문이다. 이에 가스의 누출을 위해 지붕에 구멍이 뚫리게 되었고 이로 인해 태양광패널이 지붕을 완전히 덮지 못하게 되었다. 시대착오적이다. 가스등을 마감한지는 매우 오래되었기 때문이다. 그리고 지난 2세기는 화석 연료의 시대로 대부분의 규제, 인센티브, 세금, 보조금, 규칙이 화석연류에 유리하게 구성되어 있다. 전면개선이 필요하다. 

 미국은 공화당 우세 지역이 재생에너지에 반대하며, 화석 연류 체계가 주는 경제활동을 하고 있다. 하지만 역설적으로 태양광과 풍력에 적합한 빈 땅은 공화당 우세지역이 많다. 저자는 공화당 우세지역이 반대하지 않을 것이라 생각한다. 왜냐하면 신재생 에너지의 설치와 전력망의 대규무 설치는 해당 지역에 막대한 일자리를 만들어 낼 것이기 때문이다. 저자는 이를 2500만개로 예상한다. 물론 장기적인 일자리를 아닐 수 있으며, 로봇에 대체할 요인도 감안하지 않을 것으로 보인다. 

 이 책의 장점은 인간의 소비와 욕망을 줄이지 않으면서도 탈탄소를 할 방법을 제시한 부분이다. 답은 전기화다. 전기에 대한 새로운 생각을 가질 수 있었고, 한국의 사정에 맞는 방법에 대한 고민도 필요해 보인다. 우린 미국보다도 국토가 좁고 재생에너지에 부적합하기 때문이다. 하지만 우리는 미국보다 나라가 작아 촘촘한 그리드를 만들 수 있다는 장점이 있다