인구 2배 많은 도시는 주유소 15% 적고, 범죄 15% 많다

우리와 거의 비슷한 재료로 이뤄진 생쥐는 겨우 2, 3년밖에 못 사는 데, 코끼리는 어떻게 75년까지 사는 걸까. 우리는 왜 1000만 년을 살지 못하고 기껏해야 120년밖에 살지 못할까.


이는 저선형 스케일 때문이다. 고전적인 선형 사고방식은 ‘크기가 2배면 먹는 것도 2배’(초선형 스케일)라는 인식이 지배적이었다. 하지만 저선형 스케일에 따르면 다른 동물보다 몸집이 2배 큰(세포수 2배) 동물은 매일 추가로 소비해야 하는 먹이와 에너지의 양이 100%가 아니라 75%에 불과하다. 에너지를 전체 4분이 3 정도만 쓰기 때문에 몸집이 큰 동물은 작은 동물보다 더 효율적이다.

계의 크기가 증가함에 따라 에너지가 체계적으로 절약되는 현상을 ‘규모의 경제’라고 부른다. 이 체계적인 규칙성은 정확한 수학 공식을 따른다. ‘대사율은 지수가 4분의 3에 아주 가까운 거듭제곱 법칙에 따라 증가한다’는 것이다.

예를 들어 코끼리는 쥐보다 약 1만 배 더 무겁다(10⁴). 4분의 3 스케일링 법칙을 적용하면 세포 수가 1만 배 더 많음에도 코끼리가 쥐보다 대사율(살아있기 위해 필요한 에너지 양)이 고작 1000배(10³) 더 높을 뿐이다. 코끼리 세포가 쥐 세포보다 에너지를 약 10분의 1만큼만 쓰면서 활동한다는 뜻이다.

이에 따라 대사 과정에 따른 세포 손상률도 줄어드는 것이 코끼리의 수명이 더 긴 근본적인 이유이고 이는 노화와 사망을 이해할 기본 틀을 제공하는 셈이다.


특이한 건 본질적으로 모든 생리학적인 양과 생활사 사건에 이 스케일링 법칙은 유효하다는 점이다. 어떤 포유동물의 크기를 알면 이 법칙을 이용해 심장 박동 수가 얼마인지, 수명은 얼마인지 등을 모두 알 수 있다. 포유동물의 크기가 2배가 되면 심장 박동수는 약 25% 줄어들고 수명도 25% 늘어난다.

도시도 이 법칙의 예외가 아니다. 다만 지수가 0.75가 아니라 0.85다. 어떤 도시가 다른 도시보다 2배 크다면 주유소 같은 기반시설은 약 85%만 증가한다. 인구 1000만 명 도시가 인구 500만 명 도시에 비해 주유소가 15% 정도 덜 필요해 ‘규모의 경제’에 충실히 따른다는 것이다.

하지만 임금, 부, 특허 건수, 에이즈 환자 수, 범죄 건수, 독감 환자 등 사회경제적 양들은 초선형 스케일을 따라 1.15 지수 값을 보인다. 그것이 긍정적이든 부정적이든 원래 값보다 15%씩 증가하는 것이다. 이는 도시에 사람들이 모여드는 이유이자 떠나는 이유이기도 하다.

기업은 저선형 스케일 법칙을 따른다. 기업의 규모 확대 지수는 0.9로, 초기에는 빠르게 성장하다가 성숙함에 따라 서서히 성장 속도가 느려지고 살아남는다면 GDP에 비례해 성장이 멈춰 도시보다 생물의 흐름과 비슷하다. 미국에서 같은 시기에 상장된 기업 중 절반은 10년 이내 사라지며 100년은커녕 50년까지 가는 기업이 극소수라는 점이 이를 증명한다.

동물이나 기업과 달리, 도시는 놀랄만한 회복력을 지닌다. 70년 전 원자폭탄이 투하된 두 도시가 다시 번창할 때까지 30년밖에 걸리지 않았다는 사례에서 보듯 도시는 생명의 젖줄이다.

가장 가난하면서 가장 개발이 덜 된 브룬디조차 도시화율이 10%를 넘었고 2050년엔 20억 명 이상이 더 도시로 이주해 도시화율이 75%를 넘을 것으로 예상된다.

저자는 앞으로 35년간 매주 평균 약 150만 명이 도시로 가는 흐름이 지속할 것이라고 내다봤다. 가장 놀라운 도시화 사업이 진행되는 곳은 중국으로, 앞으로 20~25년에 걸쳐 인구 100만 명이 넘는 신도시 300개가 건설된다고 예측했다.

도시화에 따른 인류의 에너지 소비량을 고려하면 우리는 자연 세계가 구축한 생태적 평형에서 얼마나 멀리 벗어나 있는지 가늠할 수 있다. 지구에 사는 실제 유효인구는 73억 명이지만 우리는 30배 더 많은 것처럼 행동하기 때문.

인류의 평균 유효 대사율은 현재 3000W(와트) 정도지만, 미국은 그 값의 4배인 1만 1000W를 쓴다. 세계 인구가 미국에 상응하는 생활 수준을 누린다면 유효 인구는 1조 명을 넘을 것이라는 게 저자의 판단이다. 이는 결국 환경오염이나 자원과 에너지 문제, 지구 온난화 등 지구의 지속가능한 숙제와 직결돼 있다.

저자는 “오늘날의 많은 문제는 과거의 ‘잘게 나눠 쪼개어 분석하는’ 방식으로는 한계가 있어 한 분야의 전문가가 해결하기 힘든 상황에 직면했다”며 “‘스케일’을 통한 통합적 개념으로 초국가적 협력이 필요하다”고 강조했다.

◇스케일=제프리 웨스트 지음. 이한음 옮김. 김영사 펴냄. 664쪽/3만원.