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지난 5월 3일, 운전하면서 라디오를 듣던 중에 강릉의 낮 최고 기온이 섭씨 33도에 육박했다는 소식을 듣게 됐습니다. 평년 기온에 비해 최소 5도 ~ 최고 11도까지 높은 기록이라고 하더군요. 지구 온난화가 해가 갈수록 점점 가속화되고 있는 것을 몸으로 느낍니다.

지구 온난화의 주범으로는 화석 연료의 연소 결과로 발생하는 온실 가스, 그 중에도 이산화탄소(CO₂)가 지목되는 것이 대세입니다. 영화 "불편한 진실 (Inconvenient Truth)"에서는 우리들이 미처 모르고 있던 사이, 또는 애써 외면하려 하고 있던 사이, 온실 가스로 인한 지구 온난화가 급속도로 진행되고 있다는 증거들을 일목요연하게 노출시킵니다. 남극의 빙붕이 급속도로 녹아내리고 있는 위성 사진도 볼 수 있죠. 남극의 얼음이 녹으면 단지 해수면만 상승할 뿐이 아닙니다. 얼음 표면은 태양광의 90%를 반사하지만, 해수 표면은 10%만을 반사할 뿐이라지요. 따라서 남극의 얼음이 녹으면 지구 온난화가 더욱 가속된다고 합니다. 영화 외적인 얘기로, .tv 국가도메인을 갖고 있는 남태평양의 섬나라 투발루(Tuvalu)를 비롯하여 평균 고도가 매우 낮은 섬나라들은 지구 해수면 상승으로 인해 수년내로 지구상에서 국토가 사라질 위기에 처했다고 하죠.

지구 온난화 및 CO₂ 배출에 관심이 많은 한 명의 공돌이로서 몇분 짬을 내어 간단한 계산을 해봤습니다. 10km 거리를 각각 걸어서, 뛰어서, 자전거로, 자동차로 이동했을 경우 발생하는 CO₂의 양을 중고등학교 수준의 화학으로(-_-) 끄적거려봤습니다. 전문가 / 전공자 여러분들의 태클 얼마든지 환영합니다. ;;

계산의 근거로 삼은 몇 가지 수치적 데이터는 다음과 같습니다.

• 73kg의 체중으로 5 km/h 로 120분간 걸었을 경우의 소모 칼로리: 520kcal
• 73kg의 체중으로 12 km/h 로 50분간 달렸을 경우의 소모 칼로리: 794kcal
• 73kg의 체중으로 20 km/h 로 30분간 자전거를 달렸을 경우의 소모 칼로리: 307kcal
  

- 이상의 데이터는 www.47kg.co.kr 참고

• 시내연비 8km/L의 차량으로 10km를 달렸을 경우의 휘발유 소모량: 1.25L
• 아보가드로 수 (Avogadro number) = 6.022 * 10²³ / mol
• 상온 액체 상태 옥탄(octane)의 밀도 = 0.703 g/ml
• 옥탄(octane)의 분자식 = C₈H₁₈
• 옥탄(octane)의 분자량 = 114.2285 g/mol
• 포도당(glucose)의 분자식 = C₆H₁₂O₆
• 포도당(glucose)의 분자량 = 180.16 g/mol
• 이산화탄소(CO₂)의 분자량 = 44.0095 g/mol
  

이제 계산을 간단히 하기 위한 몇 가지 가정들입니다.

• 휘발유는 100% 옥탄으로 구성되어있다고 가정한다.
• 신체 활동으로 소모되는 칼로리는 100% 탄수화물의 연소로만 발생한다고 가정한다. 이때 탄수화물 1g 연소시 4kcal의 열량이 발생한다고 하자.
• 위에서 연소되는 탄수화물은 100% 포도당으로 구성되어있다고 가정한다.
• 옥탄 및 포도당의 연소시 완전연소를 가정한다. (즉, 분자를 구성하는 모든 탄소는 이산화탄소로만 연소된다)
  

이제.. 본격적인 계산을 해보지요.

1. 10km를 걸었을때: 520kcal 소모

• 520 kcal / (4 kcal/g) = 130g의 포도당 소모
• 포도당 130g / (분자량 180.16 g/mol) = 0.72158 mol
• 포도당 0.72158 mol * ( 6 탄소) = 탄소 4.32948 mol ==> 100% 이산화탄소로 연소
• 이산화탄소 4.32948 mol * (분자량 44.0095 g/mol) = 190.54g 이산화탄소 발생

2. 10km를 달렸을때: 794kcal 소모

• 1번의 결과를 스케일링하면 = 290.94g 이산화탄소 발생
  

3. 10km를 자전거로 달렸을때: 307kcal 소모

• 1, 2번과 마찬가지로 하면 = 112.49g 이산화탄소 발생

4. 10km를 연비 8km/L의 자동차로 달렸을때: 휘발유 1.25L 소모

• 상온에서 액체 상태의 옥탄 1.25L의 질량 = 1.25L * 703g/L = 878.75g
• 옥탄 878.75g / (분자량 114.2285 g/mol) = 7.6929 mol
• 옥탄 7.6929 mol * ( 8 탄소) = 탄소 61.543 mol ==> 100% 이산화탄소로...
• 이산화탄소 61.543 mol * (분자량 44.0095 g/mol) = 2.7085 kg 이산화탄소 발생
  

결론적으로, 걸었을 때의 이산화탄소 발생량을 1 이라고 할 때 상대적 발생량은,

• 걸어서: 1.0000
• 달려서: 1.5269
• 자전거: 0.5904
• 자동차: 14.215
  

인류가 발명한 모든 교통수단 (도보 포함) 가운데 가장 에너지 효율이 좋은 것이 바로 자전거라고 하던데, 정말 그런가봅니다. 자동차는 사람 14명이 걷는 것과 맞먹는 이산화탄소를 발생시키는가보군요.

개인적으로 요즘 주로 애용하는 교통수단은 달리기 & 자동차인데-_-, 매년 날씨가 더워진다고 불평만 할 것이 아니라 자전거 이용률을 훨씬 높여야 겠습니다.

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Posted by saber