최근 이란 전쟁의 여파로 국제 유가가 오르면서 주춤했던 ‘셰일’ 산업이 미국에서 다시 활기를 띠고 있대요. 셰일은 진흙이나 입자가 작은 자갈이 오랜 시간 층층이 쌓이면서 땅속에 만들어진 퇴적암입니다. 이 셰일층에 갇혀 있는 천연가스와 석유를 셰일가스, 셰일오일이라고 부르죠. 원래 미국이 셰일가스와 셰일오일을 채굴할 수 있는 기술을 갖고 있는데, 이는 일반 석유나 가스를 채굴하는 것보다 비용이 많이 들어요. 그래서 셰일 산업은 국제 유가가 낮을 땐 수익이 많이 나지 않기 때문에 침체되지만, 유가가 오르면 활기를 띠게 되죠.
전기, 자동차, 스마트폰 등을 사용하는 우리 삶은 다양한 에너지에 의존하고 있어요. 에너지는 무언가를 움직이거나 상태를 바꾸는 능력, 즉 물체가 ‘일을 할 수 있는 힘’을 뜻합니다. 예를 들어 공을 굴리거나, 물을 끓이거나, 자동차를 움직이게 하는 모든 것이 에너지의 작용이에요. 인류는 처음엔 인간의 노동력만을 사용하다가 이어 가축의 힘을 에너지 삼아 일을 하기 시작했고, 어느 순간부터는 기계를 사용하게 됐어요. 새로운 에너지가 등장할 때마다 세상은 완전히 달라졌어요. 이렇게 인류 역사를 바꾼 ‘에너지 혁명’에는 어떤 것들이 있을까요?
가축 힘 빌리자 등장한 위대한 사상가
인류 초기 사회에서는 물건을 나르고, 땅을 갈고, 이동하는 것까지 모두 인간이 직접 했습니다. 이후 인간은 가축의 힘을 이용하기 시작했는데요. 특히 주목받은 가축이 소였어요. 인류가 소를 활용한 시기는 고대 문명의 시작과 맞물려 있기도 해요. 메소포타미아·이집트·인도·중국 등 고대 문명의 발상지에서는 소를 활용하면서 농업 생산력을 크게 높였죠.
중국은 춘추전국 시대(기원전 770~221년)에 본격적으로 소를 이용해 경작을 시작했다고 알려져 있어요. 이를 ‘우경’이라고 부릅니다. 우경은 농업 생산력을 크게 높여 농사짓는 인력을 줄였고, 그 결과 남는 노동력이 수공업으로 이동하면서 수공업 발달을 촉진했어요. 이렇게 만들어진 제품들이 거래되면서 상품 화폐 경제도 발달했죠.
인구가 늘고 생산물이 쌓이면서, 이를 둘러싼 국가 간 경쟁도 치열해졌습니다. 그 결과 춘추전국 시대에는 전쟁이 자주 일어났어요. 사회가 혼란해지자 사람들은 ‘어떻게 살아야 하는가’를 고민하기 시작했고, 그 과정에서 공자·맹자 같은 사상가들이 등장했습니다. 인도의 부처나 그리스의 소크라테스, 플라톤 등도 가축의 힘으로 농사를 짓기 시작한 시대에 등장한 위대한 사상가들이죠.
세계를 연결한 증기
18세기, 석탄을 이용한 증기기관이 등장하면서 인류는 ‘기계가 일하는 시대’를 맞이했어요. 산업혁명 초기에는 물이 흐르는 힘으로 바퀴를 돌리고 그 바퀴가 기계를 움직였어요. 따라서 공장은 물가에 세워야 했죠. 다른 지역에서도 기계를 사용하려면 새로운 동력이 꼭 필요했는데요. ‘증기기관’이 등장한 이후 내륙 곳곳에도 공장이 세워지게 됐답니다.
증기기관은 탄광에서 갱 안의 지하수를 퍼내기 위해 처음 사용됐습니다. 석탄을 태워 물을 끓이고 증기가 피스톤(실린더 안에서 왕복 운동을 하는 부품)을 움직이면 기계가 작동하는 방식이었죠.
하지만 초기 증기기관은 증기가 쉽게 식거나 새어 나가 연료가 많이 낭비된다는 한계가 있었어요. 그러다 1790년대 스코틀랜드의 기술자 제임스 와트가 증기 낭비를 줄일 방법을 생각해냈어요. 증기를 데우는 공간과 식히는 공간을 분리해, 열기를 최대한 유지할 수 있게 만든 것이죠. 흔히 제임스 와트가 증기기관을 발명했다고 알려져 있지만, 사실은 증기기관을 개량한 사람입니다.
이후로는 증기기관차가 등장해 사람·물자가 대규모로 멀리 이동할 수 있게 됐어요. 철도로 유럽 전체가 연결되면서 산업 혁명도 확산했죠. 증기기관으로 움직이는 배인 증기선은 세계 무역 규모를 폭발적으로 성장시켰습니다.
‘가솔린’과 ‘디젤’
19세기 후반에는 ‘내연기관’이 등장하면서 석탄 대신 석유가 중심 에너지로 떠올랐어요. 내연기관은 연료를 엔진 내부에서 태워 피스톤을 움직이는 방식이에요. 증기기관은 강력한 힘을 가지고 있었지만, 아무리 우수한 증기기관도 발생한 열의 90% 정도는 손실됐어요. 쉽게 흩어져 버리는 수증기의 특성 때문이었죠. 증기기관은 크기가 커서 자동차 같은 소형 이동 수단에는 적합하지 않기도 했어요.
이런 이유로 더 작고 효율적인 동력 장치인 내연기관이 개발된 것입니다. 1885년 독일의 기술자 카를 벤츠는 직접 제작한 가솔린(휘발유) 엔진으로 자동차를 만들었는데, 이 원리가 오늘날 대부분의 자동차 엔진에 그대로 사용되고 있어요. 카를 벤츠는 우리가 알고 있는 세계적인 자동차 기업 메르세데스 벤츠의 설립자입니다. 이어 1890년에는 독일의 기술자 루돌프 디젤이 더 저렴한 연료를 사용하는 디젤(경유) 기관을 개발했어요. 가솔린·디젤 등 내연 기관은 자동차와 비행기, 선박의 이동을 폭발적으로 늘렸지요.
보이지 않는 전기가 일으킨 혁명
19세기 말에서 20세기에는 전기가 새로운 에너지로 등장했어요. 그리고 전기로 움직이는 장치인 ‘전동기’가 만들어졌죠. 전동기는 작고 효율적이라 어디서든 사용할 수 있고, 정밀하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있어요. 전동기 이후 가전제품과 컴퓨터, 다양한 전자 기기 등이 등장해 널리 사용됐죠. 눈에 보이지 않는 전기가 현대 사회의 기반을 만든 거예요.
오늘날에도 계속 변화가 일어나고 있어요. 자동차 엔진은 내연기관에서 전동기로 이동하고 있고, 에너지 역시 석유 중심에서 태양광이나 풍력 같은 재생 에너지로 전환되고 있죠. 인간이 하는 일을 인공지능(AI)과 로봇 등이 대신하는 자동화 사회도 점차 현실이 되고 있습니다. 이런 변화는 우리가 겪고 있는 새로운 혁명이라고도 할 수 있어요. 앞으로 우리가 어떤 에너지와 기술을 활용하느냐에 따라 인류의 삶은 다시 한번 크게 달라질 거예요.