난방은 자연의 법칙에 순응하여 흘러가는 것이지만, 냉방은 반대로 흐름의 방향을

거꾸로 돌리는 것이기 때문에 그에 따른 에너지의 소모가 많아지게 되는 것때문이다.



살아가다 보면 어렸을 때 읽었던 책이나 접했던 사건들을 이해하지 못하다가 세월이

지나 좀 더 생각이 깊어지면, 그때 접했던 것들의 의미가 새록새록 되새겨지고,

또한 새로운 의미와 다양한 응용이 될 때 그것도 꽤나 즐거운 경험 혹은 감탄으로

남게된다.

중3때 읽었던 과학동아의 엔트로피의 법칙에 관한 얘기도 나에게는 위와 같은 예중의

하나가 된다.



19세기 열역학법칙을 정립한 화학자들이 도출해낸 결론은 '에너지의 총량은 동일

하다.'는, 저 유명한 '에너지 보존의 법칙'과, 지금 얘기하고자 하는, '닫혀진

계에서는 엔트로피는 항상 증가한다'는 '엔트로피 증가의 법칙'이다.

엔트로피는 대충 무질서의 정도로 이해하면 쉽다. 엔트로피 증가의 법칙은 결국 우주는

갈수록 무질서해진다는 결론을 얘기하고 있다. 정말 그런가 알고 싶은가?



수조 가운데에 칸막이를 두고 양쪽에 빨간색 잉크물과 파란색 잉크물을 각각 놓아두었을 때,

처음의 분리된 상황은 엔트로피가 낮은 것이다. 이때 가운데 칸막이를 꺼내면 자연스레

빨간색물과 파란색 물은 섞여버리고 만다. 이것이 바로 엔트로피가 증가하는 것이다.

엔트로피가 증가하는 상황은 자연스럽게 가능하지만, 반대로 엔트로피를 줄이는 것은

자연의 법칙을 거스르는 것이기때문에 많은 에너지가 든다. 완벽하게 섞여버린

빨간색 잉크와 파란색 잉크를 걸러내기가 가능할 것 같은가? 불가능해보이지 않은가?

설사 가능하더라도 (원심분리기를 이용한다든지) 엄청난 에너지가 들어갈 것같아

보이지 않은가?

헝클어버리기는 쉬워도 정리정돈하기는 어렵다는 건, 방청소나 책장 정리하면서

쉽게 알 수 있지 않은가.



그럼 이것과 냉/난방의 관계가 무엇일까...

에너지는 여러 형태를 지니고 있다. 전기, 빛, 운동, 위치, 중력 등에, 그리고 열

에너지가 있다. 이런 여러가지의 에너지 형태중에서 가장 엔트로피가 높은 것은?

그렇다 바로 열에너지이다.

각 형태마다 엔트로피 상태가 다르고, 열 에너지가 엔트로피가 제일 많다는 것,

그리고 엔트로피는 항상 증가한다는 것은, 모든 에너지는 결국 최후에는 열에너지로

변환될 것이라는 것을 알려준다. 또한 이 반대의 과정을 취할 때에는 필연적으로

에너지의 소모가 일어날 것이라는 것도 알 수 있다.

핵발전소나 화력발전소 모두 기본적으로는 열에너지를 공기나 물의 대류라는 운동에너지로

변환한 후에 다시 이를 전기에너지로 변환시키는데, 이 과정에서 에너지의 손실은

엄청나다. 30%~40%의 에너지만 이용되고, 나머지는 다 열로 사라져버리고 마는 것이

현대 과학의 현실이다. 가솔린 엔진의 운동에너지 변환효율도 마찬가지이다. 우리는

1리터의 기름을 넣고서 달리는 데에는 300~400cc만 쓰고, 나머지는 허공속으로 날리는

셈이다. 효율을 더 올릴 수는 있겠지만 결국 기본적인 에너지의 손실은 자연법칙상

어쩔 수 없다.



자, 이제 슬슬 감이 잡힐 것이다. 그렇다. 난방은 자연법칙에 맞는, 엔트로피가 증가

시키는 것이고, 냉방은 이에 거스르게 되는, 에너지 소모가 많을 수밖에 없는 거다.

거기에 일반적인 난방은 단 한 번의 변환과정으로도 가능하다. 석유나 가스보일러

에서는 화학에너지가 바로 열에너지로 바뀌는 단 하나의 순방향적 변환만 있을 뿐이나,

냉방은 화학/원자력/위치에너지 --> 운동에너지 --> 전기에너지 --> 냉방의 여러번에

걸친 에너지 변환과정에서 많은 양의 에너지가 소모되고 만다.



이러한 이유로 냉방은 난방보다 많은 에너지가 소모되는 일인 것이다.

그리고 그 엔트로피는 방안에서 없어졌을 뿐, 밖에는 더 늘어나있을 것이다. 실외기로

뿜어져 나오는 더운 바람을 보면 잘 알 수 있지 않은가. 지구도 만약 계속 닫혀있기만

했으면 이미 열로 가득한 생명없는 곳이었을테지만, 다행히 지구밖의 드넓은 우주가

있어 열에너지를 밖으로 내보내고, 엔트로피가 적은 태양의 빛에너지를 받아들여

아직은 엔트로피를 균형있게 맞추고 있지만, 우리가 헤아릴 수 없는 시간이 지나면

이마저도 한계에 닥치고, 세상의 종말이 오게 될 것이다.