열역학의 법칙에 따른 환경문제의 해석과 지구환경의 기능

 

열역학 법칙에 따른 환경문제 해석

 

1. 질량 불변의 법칙

 

 열역학의 제 1법칙에 따르면 에너지는 빛에서 전기로, 또 열이라고 하는 형태로 변화하지만 이때 그 양은 전체적으로 볼 때 일정하게 유지된다는 의미로 에너지 보존의 법칙, 또는 질량 불변의 법칙이라고 부릅니다. 이 법칙은 물질이나 에너지가 창조되거나 파괴되지 않는다는 것을 의미합니다. 이것은 자연으로부터 생산되고 소비되는 과정에서 공급된 물질이나 에너지의 흐름이 환경으로 돌아가는 폐기물과 동일한 양이어야 한다는 것입니다.

 경제로부터 자연으로 버려지는 폐기물이 재활용이나 재사용을 통해 배출이 잠깐 지연될수는 있지만, 자연으로부터 추출된 물질이나 에너지는 결과적으로 반드시 같은 양의 폐기물로 다시 자연으로 보내지게 된다는 것입니다. 이 같은 열역학의 제1법칙은 물질의 흐름에 양적인 부분을 나타낸 것입니다.

 

2. 엔트로피 법칙

 

 열역학의 제2법칙에 따르면 물질이나 에너지의 형태가 전환되는 과정이 계속 진행될수록 사용할 수 없는 에너지의 양이 지속적으로 늘어나게 됩니다. 이때 사용할 수 없는 에너지의 양을 엔트로피라 부르고 이러한 열역학의 제 2법칙을 엔트로피 증가의 법칙이라고 부르고 있습니다. 따라서 에너지를 전환시킬 때마다 엔트로피가 발생하고 그 총량은 늘어나게 됩니다. 결국 가치 있는 에너지를 오랜 기간 무분별하게 사용하다 보면 가치가 없는 에너지가 발생하고 결국 우주와 지구에는 에너지의 쓰레기가 쌓여가게 되는 것입니다. 열역학 제2법칙은 인간의 경제행위 중 많은 부분을 의존하고 있는 천연자원의 한정성은 자연과 폐기물 간의 순환되는 과정을 통해 결국 모두 고갈될 수 있다는 것을 말해주고 있습니다. 즉 인간이 폐쇄적인 에너지를 이용하는 형태에 계속 의존하며 경제활동을 해 나가게 되면 결국 언젠가는 파멸이라는 결과를 가져올 수 있음을 보여주는 것입니다.

 

3. 열역학 법칙의 환경정책상의 시사점

 

 앞서 말한 열역학의 1법칙과 2법칙이 환경문제에 경고하는 것은 뚜렸합니다. 자연환경의 자원이 인간의 경제활동에 투입되는 물량과 나중에 다시 자연환경에 버려지는 폐기물의 물량은 일대 일의 동량을 가지게 되고 이 총량은 결과적으로 일치한다는 것입니다. 자연에서부터 과도하게 많은 자원을 사용하면서 발생하는 자연자원이 고갈되는 문제와 환경의 자정능력을 초과하여 많은 폐기물이 발생하는 환경오염 문제는 밀접하게 상응하는 관계에 있는 것입니다.

 따라서 환경오염문제를 근원적으로 해결하고 이와 동시에 자원이 고갈되는 문제를 해결하는 방법은 자연에서 경제활동으로 투입되는 자원 물량 그 자체를 과감하게 줄이는 것입니다. 그렇게 되면 자연환경에 배출되는 폐기물 쓰레기의 양도 자연스럽게 줄어들게 될 것입니다. 그러나 이 방법은 인간생활에 필요한 재화의 생산 감축을 의미하는 것이기도 하기 때문에 결국에는 인간의 물질적인 생활수준 저하라는 또 다른 문제가 발생하게 됩니다. 때문에 사용되는 자원의 총량을 줄이지 않고 환경문제를 해결하기 위해서는 인간이 배출하는 쓰레기들이 버려지기 전에 가능한 만큼 처리하여 결과적으로는 환경에 버려지는 폐기물, 오염물질의 양을 줄여 나가는 것입니다. 이것을 위해서 환경기술이 발전하고 폐기물 처리를 위한 기초시설의 설치를 통해 환경오염 물질을 줄이는 방법과 폐기물의 일부를 회수한 후 재이용 또는 재활용하는 방법이 있습니다. 환경문제와 자연자원이 고갈되는 문제는 각각 별개의 것이 아니라 인과관계가 있으므로 두 가지를 연계하고 통합해서 관리하는 각국 정부의 정책적 고민이 필요하겠습니다.

 열역학 제2법칙의 경우에는 에너지 변환과정에서 엔트로피가 지속적으로 발생하고 증가됨으로 어떻게 엔트로피 발생을 축소하거나 증가속도를 감소시켜 나갈 것인가가 중요합니다. 이것을 위해서 재생 불능한 자원의 이용을 줄이고 재생이 가능한 자원 사용을 늘려 나가는 것도 또 다른 방법이 될 수 있습니다. 태양열, 수력이나 풍력 등 재생 가능한 자연에너지 사용을 증가시켜 나가는 것이 필요하겠습니다.

 

 

지구환경의 기능

 

환경기능은 인간의 직접적이거나 간접적인 필요를 만족시켜주는 재화와 용역을 제공하는 자연적과정과 구성요소의 역량이라고 디 그롯은 말하고 있으며 환경의 다양한 기능을 네 가지 범주로 나누어 구체적으로 제시하고 있습니다.

 첫째, 자연환경의 규율기능은 필수적인 생태 과정과 생명지원체계를 규율하는 자연적, 준 자연적인 생태계의 능력과 관련된 것입니다. 이런 환경의 규율 기능은 맑은 공기와 깨끗한 물과 토양을 제공해주는 최적의 자연환경을 유지하는데 기여한다고 볼 수 있습니다. 조절 기능은 지구 밖 우주의 운석과 같은 외부적인 위험이나 유해한 자외선으로부터 지구 안의 생물체들을 보호하는 기능을 의미합니다. 또 기후 같은 생태적 과정을 조절하고 깨끗한 공기와 물, 그리고 토양을 제공하면서 폐기물을 저장하고 재활용합니다.

 둘째, 생태계는 인간의 거주와 경작, 위락 등 다양한 인간의 활동을 위한 공간을 제공하는 것을 매개기능이라 하는데 이것은 자연환경이 인간과 생물체가 지구에서 살아가는데 적합한 삶의 장소를 제공해주는 것을 말합니다.

 셋째, 자연환경의 생산기능은 산소나 물, 식량과 연료 등의 자원을 제공하는 기능을 포함합니다. 자연은 인간에게 식량부터 에너지 자원과 산업에 필요한 원재로, 유전물질 등 다양하고도 많은 자원을 제공하고 있는데 인간이 현재 지구 생태계 1차 생산량의 25%~40% 정도를 직접 통제하고 있다고 합니다.