출처 : 아이작 아서 - 완전환경계획도시 : 아콜로지

https://www.youtube.com/watch?v=TqKQ94DtS54

(경고) 이번편은 전문용어가 많아서 조금 난해할 수 있음

오늘은 완전환경계획도시, 아콜로지를 다루려 합니다.

초고층 빌딩에 자급자족 거주지를 결합한 형태죠.

아콜로지가 무엇인가와 해당 개념의 유래, 그리고 인류 문명에 가지는 의미를 살펴보겠습니다.

먼저 아콜로지는 두 개의 서로 다른 의미를 가지고 있습니다.

본래 의미는 자급자족이 가능한, 환경적으로 지속가능한 공동체를 뜻합니다.

아콜로지라는 단어 자체가 건축과 환경을 조합한 것으로, 처음의 의도를 정확하게 표현하고 있습니다.

이런 측면에서 보면 아콜로지가 반드시 하나의 거대한 건물이어야 할 이유는 없습니다.

하나의 돔 안에서 생활하거나 서로 연결된 공동체일 수도 있죠.

이런 공동체가 교역을 안할 이유는 없지만, 아콜로지의 기본 가정은 식량이나 기타 물품의 자급자족이 가능하도록 설계되었다는 점입니다.

식량을 바로 현장에서 재배하지 않는 기존 도시 또는 성들과 다른 점이죠.

아콜로지가 하나의 거대한 건물이라는 개념은 최근에 나타난 것으로, 이러한 개념을 확산시키는 데에는 심시티 2000이 큰 역할을 한 것 같습니다.

심시티 2000에서는 대도시 배경으로 거대한 크기를 가지며 많은 식물과 녹지를 가진 아콜로지를 볼 수 있습니다.

하지만 만약에 이 녹지가 아콜로지 주민들의 식량공급원이라면, 식량 재배에 얼마나 많은 공간이 필요한지에 대해 매우 잘못된 인식을 심어줄 수 있습니다.

전통적으로 사람 1명을 먹여살리기 위해서는 약 1에이커(4047 평방미터, 즉 1224평)가 필요한데, 현대 농업은 이보다 훨씬 많은 생산량을 자랑하며, 기후조절이 가능한 수경재배 온실의 경우 광합성에 주로 사용되는 적색 조명을 추가하면 생산량을 크게 향상시킬 수 있습니다.

따라서 큰 아파트 공간이나 주택 지하실 정도의 공간만 있으면 한 사람에게 필요한 식량을 공급할 수 있습니다.

하지만 이런 크기의 아파트에는 대부분 거주자가 한 명 이상이고 이런 공간을 주거와 식량 재배에 동시에 활용하기란 불가능한 일입니다.

적색 조명, 이산화탄소, 열과 습기에 최적화된 공간을 만든다면 더욱 그렇죠.

초고층 빌딩의 경우 대략 0.1 평방미터에 1000 달러 정도 하기 때문에 사람 1명에 필요한 식량 재배공간은 백만 달러가 필요합니다.

잉여식량이나 가축용 사료, 또는 직물을 위한 목화나 통나무용 나무, 연료나 플라스틱을 만들기 위한 바이오연료는 넣지도 않았습니다.

우리는 이미 이 주제를 핵융합, 우주 주거시설과 우주선 관련 에피소드에서 다루었습니다.

대략적으로 계산해보면 200 평방미터(60평)는 꽤 넓은 면적이죠.

이 숫자는 에피소드 후반부에 다시 등장하기 때문에 기억해 두시기 바랍니다.

제가 본 아콜로지 그림 중 대부분은 그냥 벽이 식물로 덮여 있거나, 내부에 식물을 키우고 있어도 조명이 별로 효율적이지 않습니다.

그리고 대부분의 아콜로지 그림들은 실내 화초와 정원이 있는 거대 건물에 불과합니다.

도시 안에서 식물을 기른다는 개념은 도시가 출현한 당시부터 존재해 왔으며, 뒷마당, 창가, 지붕 공간에 각종 채소를 재배하여 식사를 보충하거나 음식의 맛을 개선하고 악취를 방지하는데 활용해 왔습니다.

건물 안이나 주변에 식물을 재배한다는 아이디어 자체는 아주아주 오래된 것입니다.

하지만 거주자들을 먹이기 위해서는 재배공간이 충분해야 할 뿐 아니라 식량 생산량을 늘려야 하기 때문에, 제가 위에서 말씀드린 집약적인 조치를 취해야 합니다.

지금까지 제가 보았던 아콜로지 그림들은 별로 정확하지 않다고 여기지만, 이 에피소드의 커버 아트는 아콜로지의 실제 컨셉과 꽤 정확하게 맞아떨어진다고 생각합니다.

다양한 커버 아트 중에서 특히 Jakub의 커버 아트를 선택한 이유는, 제가 지금까지 본 그 어떤 아콜로지 그림보다 핵심을 정확히 표현했기 때문입니다.

커버 아트는 좀 더 자연적인 환경에 통합된 거대 건물을 묘사하고 있습니다.

환경이 인류에 의해 개조되어 육각형 격자 모양을 가지죠.

아콜로지는 기존의 도시를 대체할 것으로 예상됩니다.

대부분의 과학소설에서 등장하는 디스토피아적 이미지, 고밀도 콘크리트 숲의 이미지는 너무 과장되었다고 생각합니다.

이 에피소드 후반부에서는 오늘날의 초고층 빌딩처럼 높으면서도 폭은 그리 넓지 않은 아콜로지에 대해 얘기할 계획입니다.

이런 아콜로지를 몇 km마다 하나씩 세우면 현재 인구의 몇십 배를 수용할 수 있으며, 가장 큰 문제는 공간 자체가 아니라 건물에서 나오는 열입니다.

따라서 숲이나 경작지 전역에 퍼져 있는 단독 아콜로지, 또는 아콜로지로 구성된 소규모 단지를 묘사한 이 그림이 훨씬 더 정확하다고 할 수 있습니다.

물론 아콜로지 내에서 필요한 식량을 전부 생산할 수 없다는 말은 아닙니다.

하지만 식량 자급자족이 가능하려면 핵융합 기술과 매우 저렴하고 내구도가 높은 건축기술이 필요합니다.

이를 설명하려면 수직농장을 언급해야 되겠네요.

수직농장은 최근 몇 년간 핫이슈로 떠오르고 있지만 저는 이것이 잘못되었다고 생각합니다.

경제적인 타당성이 전혀 없기 때문이죠.

공간을 많이 필요로 하는 식량 재배를 초고층 빌딩 안에서 한다면, 경작지보다 땅값이 수천 배 비싼 상황에서 수지가 맞을리가 없습니다.

더구나 이걸 화석연료로 돌린다면 환경적으로도 의미가 없죠.

만약 핵융합 기술이 없다면, 경작지 1에이커(4047 평방미터 = 1224평)를 인공 태양빛으로 비추기 위해 수천 시간동안 수백만 와트의 전기를 써야 합니다.

매우 효율적인 발전수단이 있다고 해도 단순히 경작지 1에이커를 빛으로 비추는데 수십만 달러가 소모될 것입니다.

이건 햇빛을 실제로 대체할 수 있는 수단이 있을 때에나 가능하죠.

참고로 창문으로 들어오는 빛이나 전구 빛으로 실내를 밝힐 경우, 정오에 태양이 내뿜는 빛과 비교하면 절반은커녕 백분의 일이나 천분의 일밖에 안됩니다.

정오의 태양빛의 출력은 대략 0.1 평방미터당 100와트인데, 동일한 세기의 백열전구의 경우 겨우 10와트의 가시광선을 방출하며(나머지 90%는 적외선으로 방출), 이것도 수십 평방미터의 바닥과 벽에 분산됩니다.

100% 가시광선을 방출하는 LED 조명을 실내재배에 사용하는 이유는, 가시광선을 제외한 빛(자외선, 적외선)의 대부분이 광합성에 사용할 수 없기 때문입니다.

LED의 경우 빛의 스펙트럼을 원하는대로 조절할 수 있죠.

따라서 LED를 쓰면 0.1제곱미터당 100와트의 햇빛 대신 인공빛 5와트만 가지고도 똑같은 효과를 볼 수 있죠.

물론 이것도 핵융합 없이는 비용이 많이 들지만, 겨우 5%의 열만 추가되기 때문에 지구 표면적과 맞먹는 실내 면적을 인공빛으로 밝혀도 지구를 태워먹을 걱정은 없습니다.

만일 핵융합 기술이 있다면 사정이 달라집니다.

만일 빛의 양과 주파수 뿐만 아니라 습도, 온도, 영양공급, 작업을 통제할 수 있다면, 단위 면적당 더 많은 식량을 생산할 수 있으며, 지하실 공간만 활용해도 가족 전체에 필요한 식량을 얻을 수 있습니다.

저렴하고 지속가능한 에너지원은 판도를 뒤바꿀 수 있습니다.

초저렴한 건축기술 및 자동화기술도 마찬가지입니다.

이런 기술이 있으면 겉으로 보기에는 평범해 보이는 숲 속 오두막이라도, 정작 지하실에 가보면 층층히 설치된 수경재배 시설이 있어서 작은 로봇들이 바쁘게 움직이면서 비료를 주고, 농작물을 보살피고, 식물을 수확하거나 물을 주는 등의 작업을 수행할 것입니다.

핵융합 기술과 마찬가지로, 성능이 좋은 로봇이 있으면 사정은 달라집니다.

미국 교외지역에서 큰 잔디밭이 필수품인 이유는 정원보다 손이 덜 가서 그렇습니다.

이미 잔디깎기와 진공청소기를 대체하는 로봇들이 나오고 있으며, 집에 있는 컴퓨터에서 보내주는 지시에 따라 주변을 돌아다니며 나무를 손질하고 정원에 물을 주거나 잡초를 제거할 수 있는 정도의 로봇이 나온다면 잔디밭도 빠르게 정원으로 대체될 것입니다.

이 경우에는 초기 설치비용에 정기적인 로봇 수리비용 (개나 고양이가 공격해서 고장난 경우)만 내면 되거든요.

로봇이 온실이나 정원에서 채소를 수확해서 가져오면 그냥 냉장고에 넣는거죠.

아콜로지는 거대한 고층빌딩으로 만들어도 기본 원리는 똑같습니다.

사실 아콜로지라는 개념 자체가 독자적으로 자급자족할 수 있는 거주시설을 말하죠.

여기에는 돔으로 덮힌 달, 화성 도시에서부터 예전에 언급한 거대 회전형 거주시설, 모든 작물이 실내에서 자라는 고층빌딩에서부터 숲 속의 작은 오두막까지 모든 것들을 포함하는 개념입니다.

외부와 교역을 할 수도 있지만 되도록이면 최소한으로 줄여야 합니다.

대부분의 소비를 자체 생산품으로 충당하니까요.

만일 핵융합 기술이 있다면 모든 것을 건물 내에서 해결할 수 있습니다.

이런 건물이라면 깊은 지하에서 높은 하늘까지 뻗어 있겠죠.

이런 건물의 크기를 좌우하는 핵심 요소는 두 가지가 있습니다.

하나는 심리적 요소로, 대다수의 거주민은 창 밖을 보고 싶어할 것이므로 수경재배와 공장은 되도록 건물 안쪽에 배치해야 합니다.

만일 식량을 재배하는데 햇빛이 필요하다면 건물 바깥쪽에 수경재배시설을 배치해야겠죠.

핵융합 발전소가 있는 경우에는 그냥 실내에 적색 빛을 쬐어서 광합성을 최대화할 수 있습니다.

또다른 문제는 엘리베이터 난제입니다.

엘리베이터 덕분에 높은 빌딩을 지을 수 있지만 동시에 빌딩의 높이가 제한되죠.

층을 하나 올릴 때마다 더 많은 엘리베이터가 필요합니다.

건물 높이를 2배로 높이면 거주자의 수도 2배가 되고, 그러면 엘리베이터 개수를 2배보다 약간 더 늘려야 합니다.

추가 층마다 이동시간이 늘어나기 때문이죠.

각각의 승강기통은 층마다 똑같은 면적을 차지하므로 엘리베이터 수가 2배 늘어나면 낭비되는 면적도 2배 늘어납니다.

높은 빌딩일수록 이런 문제가 심각해지죠.

이와 유사한 문제를 도시의 도로들이 겪고 있죠.

수학을 필요로 하는 꽤 흥미로운 문제이긴 합니다만, 아콜로지의 경우에는 이 문제를 피해갈 수 있습니다.

아콜로지는 자급자족 시설이므로 교통량이 적으며 면적당 인구 수도 훨씬 적습니다.

이미 언급한 것처럼 1명당 필요한 수경재배 면적은 93 ~ 186 평방미터로 대부분의 시간에는 엘리베이터가 필요하지 않습니다.

면적은 한 가정이 편하게 생활할 정도지만요.

또 층수를 많이 추가해도 문제가 안 됩니다.

건물 1층이 더 이상 주요 목적지가 아니고 거주자 1명당 공간이 훨씬 많으니까요.

그렇다고 해서 엘리베이터 난제가 해결되지는 않지만 그 심각성은 많이 줄어듭니다.

이보다 더 건물을 높이 지을 필요는 별로 없을 것입니다.

옆으로 확장하면 되니까요.

인간의 주거면적, 근로면적, 쇼핑면적은 그렇게 많이 공간을 차지하지 않습니다.

초고층 빌딩이 많은 홍콩이나 뉴욕조차도 인구 밀집도가 높은 도시 40위 안에 들지 않습니다.

가장 인구밀도가 높은 마닐라의 경우에도 초고층 빌딩이 50개 밖에 없으며 건물 대다수가 낮은 층수임에도 불구하고 실제 차지하는 토지면적은 그리 크지 않습니다.

교외지역에 살지 않는 사람이면 농장이 얼마나 넓은지를 잘 모릅니다.

대형 농장의 경우 도시보다 넓을 수도 있습니다.

TV로만 대도시를 접했거나 쇼핑을 하러 도심지로 가는 사람이라면 세계에서 가장 큰 대도시라도 건물 중 극소수만 층수가 4층 이상이며, 또 그 중 극소수만이 초고층 빌딩이라는 사실을 잊어버리곤 합니다.

오늘날의 인구를 먹여살리기 위해서는 하나의 대륙이 필요할 수도 있지만 1~2층짜리 소형주택에 전 인구를 문제없이 수용할 수 있습니다.

심지어 총면적을 늘리지 않고도 말이죠.

교외지역의 인구밀도는 2.6 km2당 14,000명으로 이건 약간 좁은 정도가 아니라 한 가족당 4분의 1 에이커(1000 제곱미터 = 400평)가 됩니다.

이 정도만 되어도 인류 전체를 500,000 km2에 수용할 수 있죠.

꽤 넓은 면적인 것 같지만 대략 스페인 면적 밖에 안 됩니다.

따라서 단위면적 건설비용이 매우 저렴해져서 실내 식량생산을 고려해볼 수준은 되어야 인구 대다수를 고층빌딩에 수용할 수 있을 것입니다.

만일 경제적으로 실내 식량재배를 할 수 있게 된다면, 빽빽한 빌딩숲의 개념은 버려도 됩니다.

그 때가 되면 주거공간이 엄청나게 저렴해질 테니까요.

또 재배구역과 주거공간을 겹칠 수도 있을 것입니다.

물고기를 기르는 수조로 물을 재활용하고 식량을 생산하거나, 햇빛이 들어오는 복도 양쪽에 식용 식물을 키우면 됩니다.

창문에 달 커튼을 과일 덩굴로 만드는 것도 대안이 될 수 있겠군요.

현재는 이런 게 별 실용성이 없습니다.

시간과 노동력이 많이 소모되거든요.

또 우리의 목적은 되도록 넓은 곳에서 사는 데 있습니다.

이 채널은 디스토피아를 추구하지 않습니다.

일단 아콜로지가 거주자 1명당 천 입방미터를 배정한다고 가정합시다.

여기에는 거주공간 뿐 아니라 상점, 농장 엘레베이터, 창고, 공공시설, 사무실, 공장 등이 포합됩니다.

당신은 이 모든 것들을 하나의 건물에 넣는 동시에 많은 여유공간을 주고자 합니다.

이제 아콜로지 한 개에 거주하는 인구가 5,000명이라고 가정합니다.

우연한 숫자는 아닙니다.

제가 사는 오하이오 주에서는 마을이 5천 명을 넘으면 시로 승격됩니다.

우주 식민지를 얘기할 때 저희가 자주 사용하는 숫자이기도 하죠.

인구가 이 정도 되면 어느 분야든지 간에 전문가 1명 이상은 현지에서 찾을 수 있을 겁니다.

또 이론적으로 보면 마을 사람들 전부와 알고 지내면서 싫어하는 사람들은 피해다닐 수 있는 인구 규모이기도 하죠.

학교의 경우 한 반에 학생수가 3~4명, 한 학년에 3천 ~ 4천 명이 채 안될 것입니다.

5천 명은 최적의 공동체 규모입니다.

독립성을 많이 유지할 수 있으면서도 이웃과의 인간관계와 교역으로 이익을 크게 볼 수 있죠.

인구 수를 더 늘리거나 줄일 수도 있지만 5천 명은 딱 맞아떨어지면서 수학적으로도 편리한 숫자입니다.

그렇다면 공간이 얼마나 필요할까요?

5천 명의 사람들이 주거, 노동, 창고, 여가 식량 재배를 모두 합해 1인당 평균 천 평방미터(300평)를 필요로 한다면, 총 필요면적은 약 4.6 km2이 됩니다.

천 에이커나 500 헥타르가 약간 안 되죠.(약 140만 평)

만일 이 면적을 100층짜리 원통형 건물로 변환한다면, 원 모양을 가질 각 층의 면적은 약 5만 평방미터가 되고 반지름은 122미터가 됩니다.

이건 바닥면적 부문에서 세계기록 보유자인 중국의 센추리 글로벌 센터보다 3배가 많은 면적입니다.

펜타곤과 비교하면 8배, 두바이에 있는 154층짜리 부르즈 칼리파 타워와 비교하면 15배가 넓은 면적이죠.

이 건물들에서는 5천명보다 훨씬 더 많은 사람들이 거주하고 사무를 볼 수 있지만, 아콜로지의 경우 이 면적에 모든 시설들이 포함되어 있음을 염두해야 합니다.

여기에는 공원, 상점, 공장, 농장도 들어갑니다.

사실 원통형 건물은 창문 면적에 있어 이상적인 설계구조가 아닙니다.

사실 그 반대입니다.

건물 외부 표면적을 최소화하는 형태이기 때문이죠.

하지만 해당 건물의 경우 층 각각의 가장자리 길이가 760미터이므로, 여기에 100층을 곱하면 총 76,200m의 창문길이가 나옵니다.

인구가 5천명이면 1인당 창문길이가 15m죠.

꽤 많은 편입니다.

사람들이 누군가와 같이 사는 걸 선호한다는 사실을 고려하면 더욱 그렇습니다.

미국 해안선의 경우 3만 미터가 약간 안 되기 때문에, 모든 사람들이 해안가에만 살고 있고 1.6km당 한 개씩 배치해도 북미 전체 인구인 5억 명을 수용할 수 있습니다.

원한다면 나머지 면적은 숲으로 덮히도록 내버려 둬도 됩니다.

만일 이 아콜로지를 북미대륙 전역에 2.6 km2당 1개씩 놓으면 아콜로지가 해당 길이의 6~7분의 1 정도의 지름을 가지며 해당 면적의 몇 퍼센트 밖에 차지하지 않으므로 아콜로지를 천만 개 만들면 북미대륙에만 500억 명을 수용할 수 있습니다.

물론 툰드라 지역도 포함이 되지만 아콜로지는 툰드라나 사막, 해양, 심지어는 달에서도 잘 작동합니다.

물론 달의 경우에는 건물 냉각이 힘들겠죠.

만일 핵융합 발전이나 태양에너지 발전기술이 있다면 핵심적인 변수는 폐열 밖에 없습니다.

공간이나 식량, 개발가능한 숲의 크기는 중요한 사항이 아닙니다.

엘리베이터 난제만 제외한다면 수 킬로미터 지하까지 뻗어있으면서 대기권까지 닿는 초고층 건물을 짓는데 아무런 제약도 없습니다.

하지만 5천명이 들어가는 아콜로지보다 더 큰 것들은 건물 내부에 환기시스템, 냉각시스템, 운송시스템을 필요로 합니다.

마치 사람의 혈액순환계나 신경계처럼요.

이런 아콜로지는 되도록이면 해안가에 짓는 편이 좋을 수도 있습니다.

경치가 좋은 것 외에도 건물 냉각에 많은 물을 써야 하거든요.

마치 발전소처럼 말입니다.

물론 아콜로지라면 지하 어딘가에 발전소가 있겠죠.

만일 냉각이 올바로 이루어진다면, 이는 주변 환경에 유익한 영향을 줄 것입니다.

저렴한 전력원과 자동화기술이 있으면 많은 일들을 할 수 있으며, 현지 생태계를 개선할 수도 있습니다.

자연광에 광합성 전용 적색광을 추가하고 관수시스템과 비료를 제공하면 숲이 더 높고 풍성하게 자라겠죠.

사실 이 채널에서 다루는 다른 주제들과 비교한다면 농업은 지루한 주제입니다.

바로 이 때문에 과학소설이나 미래예측에서 농업에 관한 설정은 쏙 빠져있죠.

판타지 소설도 사정은 마찬가지입니다.

그렇지만 어디서 식량을 구할 것인가, 단위 면적당 얼마나 많은 식량을 생산할 수 있는가, 여기에 얼마나 노동력이 필요한가는 매우 중요한 문제입니다.

로봇이 좋은 방안이긴 하지만 유전자 조작도 고려할 만합니다.

적외선이나 녹색광에서도 자라는 식물을 만드는 것이죠.

유전자 조작은 로봇기술처럼 매우 논쟁적인 주제로, 어떤 사람들은 이를 수용하지만 어떤 사람들은 이를 극도로 싫어합니다.

여기서는 이런 방안이 있다는 것만 알아두죠.

대다수의 가축은 비효율적인 초식동물입니다.

풀을 밟고 망가트리는 양이 먹는 양과 맞먹죠.

따라서 가축 또는 그 먹이를 유전자 개조하면 생산량을 두 배 늘릴 수 있습니다.

저는 아콜로지가 매우 광범위한 개념임을 계속해서 강조하고자 하며 매우 다양한 주제와 분야를 망라하고 있습니다.

때문에 당신의 목적과 능력, 의도에 따라 필요한 것들을 고를 수 있죠.

이미 거대한 기후조절 창고들이 존재하며, 이 시설에서는 한 쪽 끝에 양배추 묘목을 심고 다른 쪽 끝에서는 다 자란 양배추를 수확합니다.

마치 느린 컨베이어 벨트처럼 작동하죠.

이런 개념을 가축까지 확장하는 것은 제 생각에 그리 어려운 일이 아닙니다.

여기서 한걸음 더 나아가 오폐수로 물고기를 기르거나 소가 방출하는 메탄가스로 비료 또는 플라스틱을 생산할 수도 있습니다.