인간은 이산화탄소를 만든다. 이산화탄소는 (정정: 인지 능력에 해롭다고 가끔 주장되는) 물질이다. 하지만 식물은 이산화탄소를 다시 산소로 바꾼다. 그리고 식물은 집을 꾸미는 하나뿐인 진정한 방법이다. 그러니 식물을 잔뜩 들이면 이산화탄소를 억제하고 억제하며 뇌를 계속 잘 굴릴 수 있지 않을까?

이론적으로는 가능하다. 실제로도 아마 간신히 가능할 것이다. 하지만 쉽지는 않을 것이다.

사람은 하루에 약 1킬로그램의 이산화탄소를 배출한다. 이는 시간당 약 5.7×10²³개 분자, 즉 0.948몰에 해당한다. (고등학교에서 배웠겠지만 몰은 10²³ 같은 거듭제곱을 여기저기 쓰지 않으려고 만든 어마어마하게 큰 수다.) 간단하게 시간당 1몰이라고 하자.

한편 식물은 광합성을 통해 이산화탄소를 산소로 바꾼다. 즉 (물 6분자) + (이산화탄소 6분자) + (에너지) → (포도당 1분자) + (산소 6분자)라는 화학 반응이다. 이 반응으로 이산화탄소 1몰을 포도당과 산소로 바꾸는 데 물리적으로 필요한 최소 에너지는 약 477킬로줄이다.

그러면 이미 하한선이 나왔다. 들어오는 모든 에너지를 완벽한 효율로 광합성에 쏟아붓는 마법 같은 식물이 있다고 치자. 그러면 시간당 약 477킬로줄이 필요하고, 이는 연속 전력으로 132.5와트에 해당한다.¹ 백열전구 두 개가 쓰는 전력보다 조금 더 많은 정도라, 그리 나쁘지 않아 보인다.

하지만 당신에게는 마법 식물이 없다. 실제 식물은 두 단계로 이루어진 물리적 과정을 통해 광합성을 하는데, 각 단계마다 네 개의 전자가 광자 하나씩을 흡수한다. 즉 이산화탄소 분자 하나당 광자가 여덟 개 필요하다는 뜻이다. 조명 효율을 최대로 끌어올리고 싶다면 각 광자에 전자를 들뜨게 하는 데 필요한 최소 에너지인 약 1.8eV를 정확히 주면 된다. 이는 파장이 680nm인 순수한 적색광에 해당하며, 연속 전력으로는 386와트다.² 엽록체를 이용하는 어떤 물리적 시스템도 이보다 적은 에너지로 당신이 배출한 CO₂를 중화할 수 없다. 좀 높은 편이지만 그래도 감당할 만하다.

하지만 집에서 키우는 식물이 자신에게 닿는 모든 광자를 붙잡아 광합성으로 돌릴 수 있는 건 아니다. 실제로는 광자의 약 30%가 식물 표면에서 반사되거나 식물을 통과해 버리거나, 엽록체가 아닌 다른 부위에 흡수된다. 그러면 필요 전력은 551와트로 올라간다.³

그리고 또 다른 문제가 있다. 식물이 포도당을 만든 뒤에는 어떻게 될까? 일부는 식물을 더 키우는 데 쓰여 환경에서 탄소를 영구적으로 격리한다. 하지만 상당량은 식물이 그냥 살아가는 데 쓰려고 태워 버리고, 그 탄소는 다시 공기 중으로 돌아간다. 이렇게 연소되는 정확한 양은 종과 조건에 따라 다르지만, 40% 정도 손실된다고 보는 것이 합리적이며,⁴ 그러면 필요 전력은 918와트까지 올라간다.⁵

그렇게 나빠 보이진 않는다. 하지만 918와트짜리 순수 적색광과 같은 방에서 사는 게 어떤 느낌일지 생각해 봤는가? 복사 전력으로 치면 백열전구 약 765개가 내는 빛과 같다.⁶ 요즘 LED 식물등은 효율이 약 50%라서 실제로는 약 1836와트를 써야 한다. 식물을 실제로 볼 수 있기를 바란다면, 방으로 새어 나가는 빛을 감안해 그보다 더 높게 잡아야 한다. 그리고 붉은 삶(Red Life) 대신 일반적인 파장의 빛을 쓰고 싶다면, LED 전구의 발광 효율도 떨어지고 식물이 빛을 포획하는 효율도 떨어진다. 현실적으로는 5,000~10,000와트 정도를 이야기하는 셈이며, 그 대부분은 열로 방 안을 채우게 된다. 전기 히터 다섯 대를 최대로 틀어 놓고 계속 쐬는 걸 상상해 보라.

하지만 태닝 부스에서 사는 것도 괜찮다고 할지 모른다. 아니면 식물을 완벽하게 반사되는 챔버 안에 둘 수도 있다. 혹은 집에 유리 천장이 있고 무한한 공짜 햇빛과 공짜 냉난방이 있다고 할 수도 있다. 좋다. 그런데 당신의 오랜 친구, 광합성 광자속 밀도(photosynthetic photon flux density)는 잊지 않았는가?

식물은 무한한 빛을 흡수할 수 없다. 엽록체는 더 많은 광자를 흡수하기 전에 ‘리셋’할 시간이 필요하다. 당신이 키우는 고사리는 잎 표면적 1제곱미터당 약 52와트의 에너지밖에 흡수하지 못한다.⁷ 그러니 빛을 얼마나 많이 만들 수 있든, 당신이 만든 이산화탄소를 중화하려면 최소한 918 / 52 = 17.6제곱미터의 고사리 잎이 필요하다. 4.2미터 정사각형 벽 하나를 고사리로 빈틈없이 채운 모습을 상상해 보라. 틈이나 줄기, 흙, 벽이 조금이라도 보인다면 그보다 더 커져야 한다. 그게 절대적인 최소치다.

그래도 아직 괜찮아 보인다고? 좋다. 하지만 마지막 장벽 하나를 생각해 보라: 식물은 물리 법칙을 따른다[출처 필요]. 공기 중에서 탄소를 제거했다면 그 탄소를 어딘가에 둬야 한다. 공기 중으로 다시 돌아가는 것 말고 탄소가 갈 수 있는 유일한 곳은 식물 자체 안이다.

당신이 하루에 배출하는 1kg의 이산화탄소는 원소 탄소 273그램에 해당한다. 식물이 그걸 숨길 수 있는 유일한 방법은 식물을 더 만드는 것이다. 하지만 건조된 식물 물질은 탄소가 약 50%뿐이고, 건조 중량 1그램당 식물은 5~10그램의 물을 함유한다(종에 따라 크게 다르다). 그러니 당신이 만든 탄소를 모두 격리하려면 매일 대략 다음과 같이 식물을 키워야 한다.

(이산화탄소 1kg)
× (0.273kg 원소 탄소 / kg 이산화탄소)
× (2kg 건조 식물 / kg 원소 탄소)
× (8.5kg 실제 식물 / kg 건조 식물)
= 실제 식물 4.6kg

당신의 정원은 매일 그만큼 자라야 한다. 한 달이면 140kg이다. 그걸 전부 가지치기해서 바깥에 버려야 한다. 그렇지 않으면 당신의 정원은 실제로 아무것도 격리하고 있는 게 아니다.

결론:

1. 실내에 산업용 농장을 지어라.
2. 무게를 재라.
3. 2주를 기다려라.
4. 다시 무게를 재라.
5. 늘어난 무게를 당신 체중으로 나눠라.
6. 그게 당신이 환경에서 제거하고 있는 CO₂의 비율이다.
7. 창문을 열어라.