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숫자로 읽는 세상

러시아 공급 중단에 1년 새 10배 뛴 천연가스…유로화는 20년 만에 최저, 또 1달러 밑으로

천연가스 가격이 급등하고 있다. 러시아가 오는 31일부터 사흘간 유럽으로의 가스 공급을 중단한다고 밝혔기 때문이다. 이후 공급을 재개하겠다고 했지만 언제든 다시 끊길 수 있다는 불안감이 커지고 있다. 유럽 천연가스 가격이 최근 1년 새 10배 넘게 급등했다. 유럽 경제의 취약성이 드러나면서 달러 대비 유로화 가치는 20년 만에 최저 수준으로 떨어졌다.지난 22일 영국 런던ICE거래소에서 ‘네덜란드 TTF 가스 선물(9월물)’ 가격은 ㎿h당 280.235유로를 기록했다. 전 거래일 대비 15% 올랐다. 지난해 8월 24일 가격(27.635유로)의 10배를 넘긴 것이다. 이날 장중엔 21% 오른 295유로까지 치솟기도 했다.난방으로 에너지 수요가 많을 때 인도되는 12월 인도분 가격은 300.75유로까지 올랐다. 네덜란드 TTF 가스 선물은 유럽 천연가스 가격을 평가하는 척도로 간주된다.러시아의 우크라이나 침공 전인 2월 중순만 해도 천연가스 가격은 80유로를 밑돌았다. 하지만 전쟁이 터지면서 3월 초 이 가격은 장중 300유로까지 치솟았다. 이후 전황이 정체되면서 90유로 밑으로 내려갔던 천연가스 가격은 6월부터 다시 반등하기 시작했다. 러시아산 가스의 유럽 공급을 담당하는 가스프롬이 지난 6월 독일과 이어진 가스관인 노르트스트림1의 하루 가스 공급량을 공급능력(1억6700만㎥)의 40%(6700만㎥) 수준으로 줄인 여파였다. 지난달 27일엔 20%(3300만㎥) 수준으로 공급량을 더 줄였다.러시아는 가스 공급을 쥐락펴락하고 있다. 가스프롬은 19일 “오는 31일부터 다음달 2일까지 사흘간 정비를 위해 노르트스트림1을 폐쇄하겠다”고 발표했다. 정비 후 기술적 문제가 없으면 공급능력의 20% 수준으로 가스를 공급하기로 했다.이 같은

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비관론자 "지금처럼 펑펑 쓰면 석유 고갈된다"…낙관론자 "확인매장량 증가, 석유 다 못쓸 것"

인류 문명은 에너지에 따라 발전했습니다. 우리의 먼 조상은 근력을 1차 에너지로 썼습니다. 사냥하고, 돌도끼를 만들 때 근육의 힘을 사용했습니다. 그러다가 불을 만났습니다. 추위를 달래고, 고기를 구울 때 정말 유용했죠. 움막 가까이 있는 나무와 풀이 에너지원이 됐습니다. 근력에 의지한 석기시대는 불의 개입으로 청동기, 철기시대로 진화했습니다.땔감보다 효율성과 경제성 면에서 더 좋은 것이 발견됐습니다. 석탄입니다. 화석에너지인 석탄은 완전히 다른 ‘힘’을 창조해냈습니다. 증기 에너지입니다. “석탄을 때면 증기력이 생긴다”는 사실을 알게 됐습니다. 석탄은 영국에서 산업혁명을 낳기에 이르렀습니다.석탄은 없어선 안 될 에너지원이 됐고 엄청나게 소비됐습니다. 그러자 영국에서 고민거리가 생겼습니다. “석탄이 고갈된다면?” 1865년 스탠리 제번스(Stanley Jevons)라는 영국 사회학자는 “조만간 석탄 고갈로 산업 성장이 멈출 것이다. 지금과 같은 진보 속도를 지속할 수 없다”고 소리쳤습니다. 석탄을 쓰는 인구와 산업, 국가가 급증하는데 공급은 따라가지 못한다는 ‘석탄 고갈론’이었습니다. 새로운 탄광을 찾아내기 어렵고, 더 깊은 곳에 묻힌 석탄을 캐낼 기술이 없다는 데 당시 영국은 절망했습니다.그러나 우리는 ‘석탄 고갈론’이 엉터리임을 알고 있습니다. 석탄 공급이 줄었다면 가격은 아마 천정부지로 치솟았어야 하죠. 우려와 달리 석탄 가격은 인류 역사상 가장 낮은 수준입니다. 이유는 무엇일까요? 채굴 기술의 발전, 석탄 확인 매장량의 증가 때문입니다. 더 쉽게, 더 많이 캘 수 있으니까 가격은 내려가는 것이죠. 그런데 말입

과학과 놀자

태양광 설비·친환경 소재 사용 지원…'1등급 제로에너지건물' 늘려 나가야죠

2020년 10월 국가비전으로 2050년 탄소중립이 선언됐다. 2021년 5월 출범한 탄소중립위원회의 검토를 바탕으로 2021년 10월 정부는 ‘2050 탄소중립 시나리오안’을 발표했다. 이 중 건물 부문은 탄소 배출량을 2018년 5210만톤CO2eq에서 2050년까지 620만톤CO2eq로 88.1% 줄이는 것을 목표로 하고 있다. 또 2021년 10월 발표된 2030 국가 온실가스 감축목표(NDC) 상향안에서는 2018년 대비 절감률을 32.8%로 올렸다.건물 부문의 온실가스는 건물에서 사용되는 에너지에 의해 발생하는 양으로 산정한다. 즉, 건물 부문에서 온실가스를 줄인다는 의미는 건물 에너지의 사용을 줄인다는 의미다.건물 에너지는 크게 두 가지로 구분된다. 석탄, 석유, 천연가스 등과 같이 건물 내부에서 연소시켜 에너지를 얻는 직접 배출량과 전력, 열에너지(지역난방) 등과 같이 1차 에너지를 전환해 건물에서 사용하는 간접 배출량이다.2021년 한국부동산원의 에너지 사용량 통계에 따르면 2020년 전체 건축물의 에너지 사용량은 3318만7000TOE(석유환산톤)였다. 용도별로는 공동주택(43.3%) 단독주택(16.3%) 등 주거용 건물이 전체의 약 60%를 차지하고 그 외는 비주거용에 해당했다. 에너지원별로 보면 전기가 전체의 52%를 차지하고, 도시가스(41%) 지역난방(7%) 순이었다. 한편 주거용 에너지 사용량은 도시가스(52%)가 가장 많았으며 비주거용의 경우에는 전기(74%)가 가장 많은 것으로 조사됐다. 건물 에너지 어떻게 평가할까건물마다 외피, 면적, 연도 등 에너지에 영향을 미치는 다양한 인자가 존재하기 때문에 건물별 에너지 효율을 구체적으로 평가할 방법이 필요하다. 이에 정부는 건물의 에너지 소요량 및 이산화탄소 발생량을 포함한 에너지 성능을 평

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곡물·에너지·금융 글로벌 시장 출렁…코로나에 타격 받은 지구촌 경제 또?

우크라이나에서 전쟁이 일어난다면 세계 경제는 걷잡을 수 없는 혼란에 빠질 수 있습니다. 우크라이나를 중심으로 미국-러시아-유럽-세계가 경제적으로 복잡하게 얽혀 있기 때문이죠. 코로나19 팬데믹으로 망가진 세계 경제가 채 회복되기도 전에 다시 고꾸라질 수 있다는 겁니다. 곡물·에너지·금융시장이 심상찮다우크라이나 흑토(黑土)지대는 아르헨티나 팜파스, 북미 프레리와 함께 세계 3대 곡창지대로 불립니다. 비료를 주지 않아도 곡식이 잘 자랄 정도로 비옥하죠. 러시아, 카자흐스탄, 루마니아와 함께 세계 4대 곡물 수출국에 들어가는 이유죠. 보리 옥수수 생산 세계 4위, 밀 생산 세계 6위를 자랑합니다. 이런 우크라이나가 전쟁 상태에 빠진다? 세계 곡물 가격이 치솟는 것은 시간문제죠. 이미 징후는 나타났습니다. 유엔식량농업기구(FAO)에 따르면 세계식량가격지수는 2011년 ‘아랍의 봄’ 사태 이후 최고인 135.7(100을 기준)을 찍었습니다.에너지 위기는 더 심각합니다. 독일, 프랑스 등 유럽 주요 국가는 천연가스를 주 에너지로 씁니다. 유럽 전체 수요량의 약 35%를 러시아가 공급하고 있죠. 문제는 가스 공급관이 러시아에서 우크라이나를 통해 들어간다는 겁니다. 러시아가 가스관을 잠그면 유럽은 추위에 떨게 됩니다. 우크라이나 가스관이 전쟁 속에서 잘못되면 에너지 대란이 일어난다는 뜻이죠. 지난 2일 천연가스 선물가격이 하루 만에 16%나 급등했던 것도 이런 우려 때문이었습니다. 지난해 12월엔 같은 이유로 37.6% 오른 적도 있어요.석유 가격 동향도 심상치 않습니다. 지난 4일 미국 뉴욕상업거래소에서 3월 인도분 서부텍사스원유(WTI) 가격은 배럴(158.9L)당 92.31달러에 거

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지구상 모든 생명체가 의존하는 태양광 에너지…기후변화 촉발하는 과도한 화석연료 사용 경계해야

코로나19 사태 이전에는 우리의 건강에 직접 영향을 주는 대기 중의 미세먼지가 많이 논의되다가 최근에는 세계적으로 산불, 폭우, 폭염 등 이상 기후가 이슈가 되고 있다. 이상 기후의 원인으로는 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 따른 기후 변화가 지목되고 있다. 기후는 대기의 온도, 바람, 비, 눈을 모두 아우른다. 태양광으로 대기가 가열되고, 지표에서 물이 증발해 구름이 되고, 대기압의 차이로 생긴 바람을 따라 이동한 구름이 다시 비와 눈이 되어 지표에 내린다. 이런 모든 변화가 기후다. 기후는 태양으로부터 오는 태양광 에너지에 의해 작동된다. 에너지를 전달하는 매개체인 이산화탄소태양광 에너지는 어디서 오는 걸까? 태양에서는 수소와 수소의 핵융합 반응으로 헬륨이 만들어진다. 이 과정에서 수소의 일부 물질이 에너지로 변환되는데, 이 에너지로 인해 고온으로 가열된 태양은 햇빛을 포함한 다양한 전자기파를 사방으로 방출한다. 그중 일부가 지구에 도달해 태양광 에너지를 전달한다. 반짝이는 별빛도 에너지 크기는 미미하지만 태양광과 마찬가지로 별에서 지구로 전달되는 에너지다. 아인슈타인이 발견한 것과 같이 우주에서는 물질과 에너지가 상호 변환하고, 또 이동하며 변화 혹은 순환한다. 우리 주위에도 물질이 에너지로 변환하는 예들이 있다. 우라늄 원자가 2개로 쪼개지며 일부 물질이 에너지로 변환되는데, 원자력발전소는 이 에너지를 이용해 전기를 생산한다. 병원에서 사용하는 양전자방출단층촬영(PET) 장치는 인체에 주입한 방사성원소(F-18)가 방출하는 양전자가 주위의 전자와 반응하여 두 전자의 질량이 모두 감마선 에너지로 변환되어 방출되는데, 이를 탐지하

과학과 놀자

원자에서 방출되는 빛은 전자기파 에너지…세상을 밝히는 빛, 물질과 우주의 신비도 알려준다

머리카락 굵기의 100억분의 1 정도 작은 크기인 원자핵은 어떤 모양일까? 400억 광년 거리에 있는 먼 우주의 별들은 나이가 얼마나 되고 어떤 물질로 이루어졌을까? 물질을 구성하는 기본 입자인 원자와 원자에서 방출되는 빛을 분석하면 이런 질문에 대한 해답을 얻을 수 있다. 최근에는 분석 기술 발달에 따라 플라스마나 동위원소 분석을 통한 핵융합과 원자력과 같은 거대과학에도 활용되고 있으며, 극초단 파장을 이용한 첨단 반도체 장비 개발에도 핵심 역할을 하고 있어 기초과학의 힘을 증명하고 있다.물질의 기본 구성 입자인 원자(atom)는 기원전 5세기경 그리스의 철학자이자 과학자인 레우키포스와 그의 제자 데모크리토스가 만들어낸 ‘더는 쪼갤 수 없음’이라는 뜻의 atomos에서 유래하였다. 19세기 영국 화학자이자 물리학자인 존 돌턴이 모든 물질은 원자로 이루어졌다는 원자 이론을 발표하면서 지금과 같이 원자로 불리게 되었다. 이후 1922년 노벨 물리학상을 받은 양자역학의 아버지 보어에 의해 핵과 전자로 구성된 현대적 원자 모델이 정립되었다. 빛을 측정해 어떤 원자로부터 나왔는지 확인원자는 양성자와 중성자로 구성된 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 구성되어 있다. 전자는 특정 궤도에만 위치하고, 이 궤도를 준위라 부른다. 높은 준위에 있다는 것은 에너지가 크다는 것을 의미하며, 낮은 준위로 이동하면 에너지를 방출한다. 이때 방출하는 에너지는 전자기파, 즉 빛의 형태를 띤다. 원자에 따라 전자의 에너지 준위가 다르므로 방출하는 빛의 에너지를 측정하면 어떤 원자에서 나온 것인지를 구분해 낼 수 있게 된다. 이를 원자분광학이라 부르며, 원자에서 방출되

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레이저 프린터, 레이저 수술, 레이저 무기 등 널리 쓰이는 레이저…빛을 증폭시켜 얻은 직진성과 높은 에너지를 활용

'레이저'라는 용어를 이제는 일상생활 속에서 자주 접하게 된다. 레이저 포인터, 레이저 프린터, 레이저 마우스 등 간단 생활 도구에서 시작해 계산대에서 사용하는 바코드 스캐너, 안과·피부과 등 의료용으로 사용하는 레이저 치료 도구, 대형 공연장에서 사용하는 현란한 레이저 쇼, 사무실에서 종이류를 절단하는 레이저 커터, 철을 정교하게 자르는 공업용 레이저 절단기, 날아다니는 드론도 떨어뜨리는 레지날아다니는 드론도 떨어뜨리는 레이저 무기 등 우리 주변에서 너무나 많은 곳에서 레이저를 사용하고 있다.레이저가 무엇이기에, 어떤 특성을 가지고 있기에 이렇게 다양하게 활용되고 있을까. 레이저 원리는 빛의 유도 방출레이저 원리를 이해하기 위해선 먼저 모든 물질은 특정한 에너지 준위를 갖고 있다는 것을 알아야 한다. 물질은 어느 에너지 상태에서 다른 에너지 상태로 이동이 가능한데, 두 상태의 에너지 차이만큼 에너지를 외부로부터 흡수하거나 외부로 방출하게 된다. 외부로부터 에너지를 흡수하거나 방출하는 방법 중 하나가 빛이다. 빛은 파동이면서 입자로서 광자(빛 입자라는 뜻)라고 불리는데, 광자 하나는 빛의 진동수에 비례하는 에너지를 갖는다(E=hf). 외부에서 쪼여지는 빛의 에너지가 물질의 에너지 상태 차이와 같으면, 물질은 바닥 상태에서 들뜬 상태로 이동이 일어나며 빛을 흡수하게 된다(그림 1(가)). 반대로 들뜬 상태에 있는 물질은 저절로 바닥 상태로 이동하는 경향이 있는데, 이때 두 상태의 에너지 차이만큼의 빛을 방출하게 된다(그림 1(나)).아주 특별한 경우로 물질이 들뜬 상태에 있을 때 외부의 빛이 물질에 쪼여지면, 물질은 바닥 상태로 이동

과학과 놀자

야광물질의 빛 방출은 1~2분, 철 녹스는데 수년 걸려…녹는점·끓는점·밀도처럼 '시간'도 물질의 특성을 나타낼 수 있을까

과학이 지금까지 발전해올 수 있었던 것은 물질의 특성을 수치로 나타내는 객관적인 표현을 사용해 왔기 때문에 가능했다. 만약 물질의 특성을 빨갛다, 파랗다, 차다, 뜨겁다 등의 주관적인 표현으로만 나타내었다면, 과학의 진보가 이루어지기는 쉽지 않았을 것이다. 우리에게 익숙한 물질의 특성인 녹는점, 끓는점, 용해도, 밀도 등을 보면 ‘℃’, ‘g/물 100g’, ‘g/mL’ 등 여러 형태의 단위를 포함한 수치로 나타낸다는 것을 확인할 수 있다. 그러면 시간과 관련이 있는 물질의 특성도 존재할까?녹는점, 용해도, 밀도, 전도도 등 물질의 특성은 어느 특정 물질이 변하지 않는 상태에서 가지고 있는 고유한 성질로서 물질의 특성으로 다루어지고 있다. 하지만 물질은 항상 그 물질로만 존재하지 않고 변한다. 또 어떤 물질이 다른 물질로 변하지는 않지만 에너지 상태가 높고 낮은 상태 사이에서 이동하기도 한다. 즉, 한 물질이 다른 물질로 변하거나 다른 상태로 변하는 일이 일어난다. 이때 그 변하는 속도가 물질마다 또 물질의 상태마다 고유하다.물질이 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간 ‘반감기’어떤 물질이 일정 시간 동안에 양이 변하였다면, 변화 속도는 시간과 양의 비로 나타낼 수 있다. 그러면 변화 속도는 물질의 특성을 나타내는 수치가 될 수 있을까? 물질의 수가 많으면 속도가 커진다. 즉, 양에 따라 변하는 값이므로 이는 물질의 특성을 대표할 수가 없다.그러면 조금 더 살펴보자. 이 물질이 스스로 분해하여 다른 물질로 변한다면, 이 물질의 개수는 시간에 따라 줄어드니 변화 속도는 마이너스 값을 가지고, 이 물질의 개수가 많을수록 줄어드는 양도 많다. <그림 1&g