서울에서 부산까지, 가장 적은 에너지로 가려면?

퇴근길 광화문 사거리, 신호 대기 중인 승용차 한 대에는 사람이 딱 한 명 타고 있습니다. 바로 옆 차로에는 좌석이 절반도 안 찬 시내버스가 서 있습니다. 둘 중 “승객 한 명을 1 km 옮기는 데” 에너지를 더 많이 쓰는 쪽은 어디일까요?

직관적으로는 버스라고 답하기 어렵습니다. 버스는 대중교통이고, 대중교통은 친환경이라고 배웠으니까요. 그런데 그 직관은 버스에 사람이 몇 명 타고 있는지를 빼먹은 직관입니다. 이 글은 그 빠진 숫자, 즉 점유율(vehicle occupancy — 정원 대비 실제 탑승 인원의 비율)을 계산에 넣었을 때 이동수단의 순위가 어떻게 뒤집히는지 추적합니다.

이 질문은 거리를 얼마로 잡아도 그대로 유효합니다. 예를 들어 서울에서 부산까지, 직선거리로 약 325 km를 이동해야 한다면^[25] 어떨까요 — 자전거와 KTX, 나 홀로 탄 승용차, 비행기 중 가장 적은 에너지로 데려다주는 쪽은 어디일까요? 이 답은 [OUTPUT]에서 실제 숫자로 확인합니다.

측정 단위는 에너지 강도(energy intensity) — 승객 한 명을 1 km 옮기는 데 드는 에너지량, 단위로는 MJ(메가줄)/인·km를 씁니다. 걷기부터 자전거, 오토바이, 승용차(가솔린·전기), 승합차, 버스, 기차, 비행기, 배, 그리고 마지막으로 로켓까지 열한 가지 수단을 같은 잣대로 줄 세웁니다. 결과는 한 가지 순위표가 아니라, 가정을 바꿀 때마다 계속 뒤집히는 스펙트럼입니다.

INPUT

1. 도로수단의 연료 에너지 원단위

가솔린과 경유는 부피(리터)당 에너지량이 정해져 있습니다. 이 값을 저위발열량(LHV, Lower Heating Value — 연료가 탈 때 실제로 쓸 수 있는 열에너지량, 수증기 잠열은 제외한 값)이라 부릅니다. 국내 에너지 통계는 가솔린 34.2 MJ/L, 경유 38.6 MJ/L를 표준값으로 씁니다.^[1] 국제 기준인 IPCC 가이드라인의 연소 배출계수도 이와 함께 참조합니다.^[2]

$$LHV_{\text{gas}} = 34.2 \; \text{MJ/L}, \qquad LHV_{\text{diesel}} = 38.6 \; \text{MJ/L}$$

여기에 연비(단위 거리를 가는 데 드는 연료량의 역수)를 대입하면 “차량 한 대가 1 km를 가는 데 드는 에너지”, 즉 차량-km 원단위가 나옵니다. 승용차 연비는 국내 인증연비 통계가 보통 15~16 km/L대를 보고합니다.^[3] 다만 인증연비는 실험실 주행 사이클 기준이라, 실제 도로 위 연비와는 항상 격차가 있습니다. ICCT(국제청정교통위원회)가 여러 해에 걸쳐 추적한 “실도로-인증연비 격차” 연구는 이 격차가 통상 15~20%에 이른다고 보고합니다.^[4] 이 글은 그 격차를 반영해 실도로 종합연비 중심값으로 12.5 km/L를 채택합니다. 공격적으로 잡으면 16 km/L, 보수적으로 잡으면 10 km/L까지 낮아질 수 있는 값입니다.

125cc급 오토바이는 제조사 공인연비가 40~68 km/L에 이르지만^[5], 실주행 조건(급가속·정차 반복)을 감안해 보수적인 35 km/L를 채택합니다. 12인승 디젤 승합차는 제조사 공인연비 기준 8.5 km/L를 씁니다.^[6]

시내버스는 사정이 다릅니다. 제조사 공인연비는 디젤 기준 4 km/L 안팎이지만, 서울시 시내버스의 실제 운행 연비를 다룬 조사는 정차·재출발이 잦은 도심 노선의 실주행 연비가 약 2 km/L(=50 L/100km)에 그친다고 보고합니다.^[7] 노선 한 편당 평균 정류장 정차 횟수가 76회에 달하고, 교차로·횡단보도까지 더하면 최대 200회까지 가다 서기를 반복하기 때문입니다.^[7] 이 글은 인증연비가 아니라 이 실주행 값을 채택합니다 — 뒤에 나올 “텅 빈 버스” 반전이 성립하려면 버스가 실제로 얼마나 비효율적으로 운행되는지를 정직하게 반영해야 하기 때문입니다.

2. 정원과 승차인원

수단별 정원(명)은 승용차 5, 승합차 12, 시내버스 90(좌석+입석, 대형 시내버스 표준 제원 기준)^[8], 기차 900(KTX급 대형 편성 기준), 비행기 180(단거리 협동체 표준), 배 300(연안 여객선 기준), 로켓 유인미션 4명을 채택합니다.

한국의 승용차 평균 승차인원은 국가교통DB의 여객통행 관련 통계에서 일반적으로 1.4~1.6명 범위로 인용됩니다.^[9] 이 글은 중심값 1.5명을 씁니다. 반대로 심야·한산 시간대의 텅 빈 시내버스는 3명 탑승을 가정합니다.

3. 인력수단(도보·자전거)의 대사에너지

걷기와 자전거는 연료를 태우지 않지만 사람의 몸이 음식에서 얻은 화학에너지를 씁니다. 이를 대사에너지(metabolic energy)라 부르고, 총 대사비용(gross cost — 걷는 데 드는 순수 추가 에너지뿐 아니라 가만히 있어도 소모되는 기초대사량까지 포함한 값)으로 측정합니다.

도보의 총 대사비용에 관한 체계적 문헌고찰·메타분석은 성인의 걷기 총 대사비용(GCoW)을 체중 1 kg당, 이동 거리 1 m당 약 3.4 J로 보고합니다.^[10] 70 kg 성인 기준으로 환산하면:

$$e_{\text{walk}} = 3.4 \; \text{J/kg·m} \times 70 \; \text{kg} \times 1{,}000 \; \text{m/km} = 238{,}000 \; \text{J/km} \approx 0.24 \; \text{MJ/km}$$

자전거 통근에 관한 연구는 평균 대사당량(MET, Metabolic Equivalent of Task — 안정 시 대사량 대비 몇 배의 에너지를 쓰는지 나타내는 단위, 1 MET ≈ 체중 1 kg당 시간당 1 kcal)을 6.8로 보고합니다.^[11] 도심 평균 주행속도를 시속 15 km로 가정하면:

$$e_{\text{bike}} = 6.8 \; \text{MET} \times 70 \; \text{kg} \times 4.184 \; \text{kJ/kcal} \div 15 \; \text{km/h} \approx 0.13 \; \text{MJ/km}$$

4. 전기 승용차(EV)

국내 판매 전기 승용차의 환경부 인증 전비는 차종에 따라 4.0~6.5 km/kWh 범위이며, 중형 세단급 중심값은 약 5.0 km/kWh입니다.^[12] 이를 최종에너지(site energy — 실제로 소비하는 지점에서 측정한 에너지, 발전 단계의 손실은 미포함) 기준으로 환산하면:

$$e_{\text{EV,site}} = \frac{3.6 \; \text{MJ/kWh}}{5.0 \; \text{km/kWh}} = 0.72 \; \text{MJ/km}$$

단위 정직성 노트: 가솔린차의 MJ은 연료가 가진 화학에너지(1차에너지, primary energy) 그 자체입니다. 반면 EV의 0.72 MJ/km는 콘센트에서 나온 전기(최종에너지)일 뿐, 그 전기를 만드는 데 발전소가 태운 연료의 에너지는 포함하지 않습니다. 국내 화력발전 평균 열효율을 약 37%로 잡으면^[13], 1차에너지 기준 EV 에너지 원단위는:

$$e_{\text{EV,primary}} = \frac{0.72}{0.37} \approx 1.95 \; \text{MJ/km}$$

즉 “발전 손실까지 정직하게 계산하면” EV의 에너지 우위는 상당히 줄어듭니다. 이 글의 주 계산은 최종에너지 기준(0.72 MJ/km)을 씁니다 — 소비자가 실제로 지불하는 에너지 단위와 일치하기 때문입니다. 다만 이 환산 격차는 반드시 기억해 둘 값입니다.

5. 철도·항공·해운

이 세 수단은 반대 방향으로 접근합니다. 차량 연비에서 시작하는 대신, 문헌이 이미 보고하는 "기준 승차율에서의 인·km당 에너지"에서 출발해 차량 전체 에너지를 역산합니다.

전철·고속철의 국제 에너지원단위 비교 문헌은 한국·일본·유럽처럼 조밀한 전철망을 가진 국가의 값이 전 세계 평균(약 0.5 MJ/pkm)보다 낮은 0.2~0.3 MJ/pkm 범위에 있다고 보고합니다.^[14] 이 글은 중심값 0.25 MJ/pkm을, 기준 승차율은 정원의 34%를 채택합니다.

단거리 항공의 경우, 세계 항공업계 평균 연비는 연료 1 L당 약 34 승객-km라는 값이 자주 인용됩니다.^[15] 항공유 발열량을 약 34.4 MJ/L로 잡으면 세계 평균은 약 1.0 MJ/pkm이 되지만, 단거리 노선은 이착륙 구간이 전체 비행에서 차지하는 비중이 커 연비가 상대적으로 나쁩니다. 이 글은 단거리·이코노미·탑승률 80% 기준으로 1.7 MJ/pkm을 채택합니다.^[15] 항공기 평균 탑승률 80%는 국제항공운송협회(IATA)가 최근 발표하는 세계 평균과 궤를 같이합니다.^[16]

연안 여객선은 IMO(국제해사기구) 4차 온실가스 연구가 제시하는 선종별 편차가 큰 범위 안에서, 기준 승차율 50%일 때 중심값 0.5 MJ/pkm을 채택합니다.^[17]

6. CO₂ 배출계수

화석연료를 직접 태우는 수단의 킬로그램당 배출계수(연료가 가진 에너지 1 MJ당 나오는 CO₂ 질량)는 가솔린 67.5 gCO₂/MJ, 경유 69.4 gCO₂/MJ, 항공유 73.5 gCO₂/MJ로 채택합니다.^[2] 연안 여객선은 선박용 중유·경유 계열 연료를 쓰는데, IPCC가 제시하는 선박연료 기본 배출계수는 도로용 경유보다 약간 높은 편이라 이 글은 74 gCO₂/MJ을 채택합니다.^[2]

전기 기반 수단(전철, EV)의 배출은 그리드(전력망) 배출계수를 따릅니다. 한국의 2023년 확정 국가 전력배출계수는 0.4173 kgCO₂/kWh(≈ 115.9 gCO₂/MJ)입니다.^[18] 다만 이 글의 재생에너지 슬라이더는 "그리드가 완전히 석탄 화력뿐이라면"이라는 극단 시나리오를 0%로 두고, 거기서부터 저탄소 전원(재생+원자력) 비율만큼 배출을 낮추는 방식으로 단순화합니다. 국내 유연탄(bituminous coal) 화력발전의 배출계수는 IPCC 기본 발열량 기준 배출계수(약 94.6 kgCO₂/GJ)^[2]를 화력발전 평균 열효율(약 37~38%)로 나누어 역산하면 약 0.90 kgCO₂/kWh(≈ 250 gCO₂/MJ)가 나옵니다. 이 값을 “석탄 100%” 기준선으로 삼고, 재생에너지 슬라이더 기본값은 한국의 현재 저탄소 전원(원자력+신재생) 비중과 비슷한 35%로 둡니다.^[19]

$$EF_{\text{grid,eff}}(r) = 250 \times (1 - r) \; \text{gCO}_2/\text{MJ}$$

인력수단(도보·자전거)은 화석연료가 아니라 식품 열량을 씁니다. 채식·일반식·육식위주 식단의 1,000 kcal당 온실가스 배출계수는 영국의 식단별 배출량을 추적한 동료심사 연구를 따라 각각 1.9 / 2.8 / 3.6 kgCO₂e/1000kcal로 채택합니다.^[20] 이 값이 얼마나 결과를 흔드는지는 [OUTPUT]에서 다시 다룹니다 — 다만 이 변수는 "무엇을 먹느냐"라는 개인의 선택에 관한 것이라, 이 글은 숫자만 제시하고 판단은 독자에게 남겨 둡니다.

7. 로켓(극단값)

로켓은 다른 열 가지 수단과 성격이 완전히 다릅니다. 지구 저궤도(LEO, 고도 약 400 km)에 진입하려면 수평 방향으로 초속 약 7.67 km(궤도속도, $v = \sqrt{GM/(R+h)}$로 계산)를 내야 합니다.^[21] 추진제는 케로신 계열 연료 RP-1과 액체산소(LOX)를 씁니다. Falcon 9급 발사체는 추진제 총량 약 505,000 kg을 싣고, LEO에 약 22,800 kg의 화물을 올립니다.^[22] RP-1/LOX의 화학양론적 혼합비(약 1:2.56)로 계산하면 추진제 중 연료(RP-1) 질량 비중은 약 0.28이고, 케로신 계열 연료의 발열량은 약 43 MJ/kg입니다.^[23]

FORMULA

1단계 — 승용차·오토바이·승합차: 점유율이 전부를 바꾼다

차량 한 대가 1 km 가는 데 드는 에너지(vehicleEnergyPerKm)는 연료 원단위를 연비로 나눈 값입니다.

$$\text{vehicleEnergyPerKm}_{\text{car}} = \frac{LHV_{\text{gas}}}{fe_{\text{car}}} = \frac{34.2}{12.5} \approx 2.74 \; \text{MJ/km}$$

$$\text{vehicleEnergyPerKm}_{\text{moto}} = \frac{34.2}{35} \approx 0.98 \; \text{MJ/km}, \qquad \text{vehicleEnergyPerKm}_{\text{van}} = \frac{38.6}{8.5} \approx 4.54 \; \text{MJ/km}$$

12인승 승합차에 정원의 절반인 6명이 탔다고 가정하면:

$$e_{\text{van,6인}} = \frac{4.54}{6} \approx 0.76 \; \text{MJ/인·km}$$

승용차 5인 만석(0.55)보다는 높고 오토바이(0.98)보다는 낮은 자리입니다 — 아래 그림의 막대그래프에도 이 값으로 표시했습니다.

이 차량-km 원단위를 실제 탑승 인원으로 나누면 비로소 “승객 1인당” 원단위, 즉 이 글의 척추 지표인 $e_{\text{mode}}$가 나옵니다.

$$e_{\text{mode}} = \frac{\text{vehicleEnergyPerKm}}{\max(1, \; \text{탑승인원})}$$

승용차에 혼자 탔을 때:

$$e_{\text{car,1인}} = \frac{2.74}{1} = 2.74 \; \text{MJ/인·km}$$

같은 차에 정원(5인)을 꽉 채워 탔을 때:

$$e_{\text{car,5인}} = \frac{2.74}{5} = 0.55 \; \text{MJ/인·km}$$

같은 차, 같은 연료, 같은 도로. 달라진 것은 옆자리에 몇 명이 앉아 있느냐뿐인데, 에너지 원단위는 5.0배 차이가 납니다. 자동차 자체의 성능이나 연비 기술은 이 반전과 아무 관계가 없습니다.

2단계 — 텅 빈 버스가 승용차보다 나쁠 수 있다

시내버스도 같은 방식으로 계산합니다.

$$\text{vehicleEnergyPerKm}_{\text{bus}} = LHV_{\text{diesel}} \times \frac{50\text{L}}{100\text{km}} = 38.6 \times 0.5 \approx 19.3 \; \text{MJ/km}$$

만원 버스(정원 90명 만석)의 승객 1인당 원단위:

$$e_{\text{bus,만원}} = \frac{19.3}{90} \approx 0.21 \; \text{MJ/인·km}$$

이 값은 걷기(0.24)보다도 낮습니다 — 만원 버스는 실제로 가장 효율적인 이동수단 중 하나입니다. 그러나 같은 버스에 승객이 3명만 타고 있다면:

$$e_{\text{bus,텅빔}} = \frac{19.3}{3} \approx 6.43 \; \text{MJ/인·km}$$

$$\frac{e_{\text{bus,텅빔}}}{e_{\text{car,1인}}} = \frac{6.43}{2.74} \approx 2.35$$

텅 빈 버스는 나 홀로 승용차보다 2.35배 더 많은 에너지를 승객 1인당 씁니다. "버스=친환경, 승용차=비효율"이라는 통설은 버스가 항상 붐빈다는 전제 위에서만 성립합니다. 이 결과를 "대중교통 정책이 잘못됐다"는 뜻으로 읽어서는 안 됩니다 — 정류장·시간대별 승차율은 버스회사와 지자체가 통제할 수 있는 변수가 아니고, 애초에 버스가 있어야 사람들이 승용차 대신 탈 선택지가 생깁니다. 이 계산이 보여주는 것은 "수단"이 아니라 "그 수단이 얼마나 채워져 있는가"가 순위를 결정한다는 사실뿐입니다.

3단계 — 도보 vs 자전거: 걷는 것도 공짜가 아니다

[INPUT]에서 구한 값을 나란히 놓습니다.

$$e_{\text{walk}} = 0.24 \; \text{MJ/km}, \qquad e_{\text{bike}} = 0.13 \; \text{MJ/km}$$

$$\frac{e_{\text{bike}}}{e_{\text{walk}}} = \frac{0.13}{0.24} \approx 0.54$$

자전거가 도보의 약 54% 에너지만 씁니다. 바퀴가 접지 마찰을 굴림 마찰로 바꾸고, 몸의 상하 움직임(걸을 때마다 무게중심이 오르내리는 데 드는 에너지)을 없애기 때문입니다. "걷는 건 에너지가 안 든다"는 생각은 틀렸습니다 — 걷기도 자전거보다 더 많은 화학에너지(즉 음식)를 씁니다. 다만 두 값 모두 자동차·버스·기차 어떤 수단보다도 한 자릿수 이상 낮다는 점은 변하지 않습니다.

4단계 — 전기차: 그리드가 얼마나 더러운가에 달렸다

한국 평균 승차인원(1.5명)으로 나누면:

$$e_{\text{EV,1.5인}} = \frac{0.72}{1.5} = 0.48 \; \text{MJ/인·km}$$

에너지만 보면 EV(0.48)는 같은 조건의 가솔린차(1.83, 아래 참고)보다 확실히 낮습니다. CO₂는 다릅니다. 여기서부터는 승차인원 조건을 걷어내고 "자동차 자체의 청정도"만 비교하기 위해 두 차 모두 1인 탑승으로 통일합니다. 그리드가 재생에너지 35%(기본값)일 때:

$$EF_{\text{grid,eff}} = 250 \times (1 - 0.35) = 162.5 \; \text{gCO}_2/\text{MJ}$$

$$CO_{2,\text{EV,1인,10km}} = 0.72 \times 10 \times \frac{162.5}{1000} \approx 1.17 \; \text{kgCO}_2\text{e}$$

같은 10 km를 재생에너지 0%(석탄 100% 그리드) 상황에서 계산하면:

$$EF_{\text{grid,eff}}(r=0) = 250 \; \text{gCO}_2/\text{MJ} \quad \Rightarrow \quad CO_{2,\text{EV,석탄망}} = 0.72 \times 10 \times \frac{250}{1000} = 1.80 \; \text{kgCO}_2\text{e}$$

같은 10 km를 나 홀로 탄 평균 가솔린 승용차(2.74 MJ/km, 67.5 gCO₂/MJ)로 계산하면:

$$CO_{2,\text{gas,1인,10km}} = 2.74 \times 10 \times \frac{67.5}{1000} \approx 1.85 \; \text{kgCO}_2\text{e}$$

1.80과 1.85 — 거의 같습니다. 석탄 발전 비중이 높은 그리드에서 충전한 EV는, 전기모터 자체의 높은 효율(약 85~90%, 내연기관은 25~30% 안팎)에도 불구하고 CO₂ 배출량이 평균 가솔린 승용차와 사실상 같아집니다. "전기차=무공해차"라는 이름표는 그 전기가 어디서 왔는지를 빼먹은 이름표입니다.

5단계 — 철도·항공·해운: 반대 방향 역산

$$\text{vehicleEnergyPerKm}_{\text{rail}} = e_{\text{train,pkm}} \times \text{cap}_{\text{train}} \times \text{loadFactor}_{\text{ref}} = 0.25 \times 900 \times 0.34 \approx 76.5 \; \text{MJ/km}$$

$$\text{vehicleEnergyPerKm}_{\text{air}} = 1.7 \times 180 \times 0.8 \approx 244.8 \; \text{MJ/km}$$

$$\text{vehicleEnergyPerKm}_{\text{ship}} = 0.5 \times 300 \times 0.5 = 75 \; \text{MJ/km}$$

이렇게 역산한 차량 전체 에너지를 다시 실제 탑승률로 나누면 기준값(0.25 / 1.7 / 0.5 MJ/pkm)이 그대로 복원됩니다 — 검산이 맞아떨어집니다. 흥미로운 지점은 항공입니다. 단거리 이코노미 항공(1.7 MJ/pkm)은 나 홀로 탄 승용차(2.74)와 정확히 같은 값은 아니지만 같은 자릿수(1~3 MJ/pkm)에 있습니다. 비행기를 혼자 타는 사람은 없지만, 승용차는 혼자 타는 사람이 대부분입니다. 그 결과 "혼자 차를 모는 일"과 "비행기로 이동하는 일"의 승객 1인당 에너지 소모가 서로 겹칩니다.

6단계 — 로켓: km당 지표가 무너지는 지점

물리적으로 가능한 최소 비에너지(specific energy — 질량 1 kg을 궤도에 올리는 데 필요한 에너지량. 궤도속도 확보 + 위치에너지 두 항으로 구성)는:

$$E_{\text{specific,min}} = \frac{1}{2}v_{\text{orbit}}^2 + gh = \frac{1}{2}(7{,}670)^2 + 9.5 \times 400{,}000 \approx 29.4 + 3.8 = 33.2 \; \text{MJ/kg}$$

실제 화학에너지 기준으로는:

$$E_{\text{chem/kg}} = \frac{m_{\text{prop}} \times f_{\text{fuel}} \times E_{\text{RP1}}}{m_{\text{payload}}} = \frac{505{,}000 \times 0.28 \times 43}{22{,}800} \approx 267 \; \text{MJ/kg}$$

이론값(33.2)과 실제값(267)의 차이는 약 8배 — 로켓 방정식의 비선형성(추진제 자체를 밀어 올리는 데 드는 에너지), 중력손실, 다단 분리 비효율이 쌓인 결과입니다. 유인 미션 승무원 4명이 탄 캡슐의 총 발사질량을 약 12,500 kg으로 잡으면^[24], 1인당 할당 질량은 3,125 kg입니다:

$$E_{\text{1인}} = 267 \times 3{,}125 \approx 834{,}375 \; \text{MJ/인}$$

이 에너지를 "1인 승용차로 갈 수 있는 거리"로 환산하면:

$$D_{\text{환산}} = \frac{834{,}375}{2.74} \approx 304{,}516 \; \text{km}$$

지구 둘레(40,075 km)의 약 7.6바퀴입니다. 그런데 이 숫자를 "km당 에너지"로 억지로 바꾸려 하면 지표가 무너집니다. 수직 고도(400 km)를 기준 삼으면 267 ÷ 400 ≈ 0.67 MJ/kg·km로, 오토바이(0.98)보다도 낮게 나옵니다. 궤도 둘레(40,075 km)를 기준 삼으면 267 ÷ 40,075 ≈ 0.007 MJ/kg·km로, 사실상 0에 수렴합니다. 셋 다 같은 로켓, 같은 267 MJ/kg인데, 어떤 거리로 나누느냐에 따라 "자전거급으로 효율적"부터 "거의 공짜"까지 결론이 널뜁니다. 이것이 이 글에서 유일하게 km당 지표 자체를 채택하지 않은 이유입니다 — 로켓은 "1인당 총에너지"로 비교하는 편이 정직합니다.

7단계 — 특정 거리로 수단을 줄 세우기: 서울↔부산

지금까지는 "10 km를 갈 때"라는 공통 기준으로 수단을 비교했습니다. 이번에는 반대로 실제 여정 하나를 고정하고, 그 여정에 각 수단의 에너지 강도($e_{\text{mode}}$)를 그대로 대입해 순위를 매겨 보겠습니다. 거리는 서울시청과 부산시청의 좌표(위도·경도)로 계산한 대권거리(great-circle distance — 지구 곡률을 반영한 두 지점 사이 최단 직선거리) 약 325 km를 씁니다.^[25]

다만 실제로 이 거리를 이동하려면 수단마다 실제 경로 길이가 다릅니다. 경부고속도로 실주행 거리는 약 418 km, 경부선 철도 영업거리는 약 441.7 km로, 직선거리보다 25~35% 더 깁니다.^[25] 이 글은 "수단 간 에너지 강도 자체"를 비교하는 것이 목적이므로 실제 경로 차이는 무시하고 모든 수단에 같은 325 km를 대입하는 단순화를 택합니다 — 실제 승용차·기차 여정의 총에너지는 이 값보다 다소 더 클 것입니다.

이 거리대에서는 시내버스 대신 고속버스가 실제로 투입되는 수단입니다. 그래서 [INPUT]에서 다룬 시내버스(실주행 연비 2 km/L)와는 별도로, 고속버스의 에너지 강도를 새로 구합니다. 45인승 고속형 대형버스^[26]는 고속도로 정속 주행 조건에서 리터당 약 4.0 km(업계 자료 기준 3.5~4.2 km/L 범위)의 연비를 냅니다.^[26] 이를 차량-km 원단위로 바꾸면:

$$\text{vehicleEnergyPerKm}_{\text{고속버스}} = \frac{LHV_{\text{diesel}}}{fe_{\text{고속버스}}} = \frac{38.6}{4.0} \approx 9.65 \; \text{MJ/km}$$

고속버스의 공식 평균 좌석이용률 통계는 따로 공표되어 있지 않아, 이 글은 이미 채택한 전철 기준 승차율(34%)과 여객선 기준 승차율(50%) 사이의 중심값인 60%를 채택합니다(needs-assumption).^[27] 45석 중 60%인 27석이 찼다고 가정하면:

$$e_{\text{고속버스}} = \frac{9.65}{45 \times 0.60} = \frac{9.65}{27} \approx 0.357 \; \text{MJ/인·km}$$

이 값은 시내버스(만원 0.21, 텅빔 6.43 — 2단계 참고)와는 완전히 다른 차량 등급을 다룬 결과이므로 앞선 계산과 모순되지 않습니다. 오히려 "버스"라는 한 단어 안에 시내버스와 고속버스라는, 승차율도 연비도 전혀 다른 두 차종이 섞여 있다는 사실을 한 번 더 보여줄 뿐입니다.

위 계산기에서 버스는 “인원” 슬라이더에 반응하지 않습니다. 시내버스의 승차율은 개별 승객이 아니라 시간대와 노선이 결정하는 값이라, 인원 입력과 억지로 연결하면 오히려 오해를 부르기 때문입니다. 대신 2단계에서 다룬 정원(90명) 대비 대표 승차율 약 30%(27명)를 고정값으로 반영해 0.71 MJ/인·km를 계산기 안에서 씁니다.^[28] 실제 값은 이 대표값 하나가 아니라, 앞서 표로 정리한 만원(0.21)부터 텅 빔(6.43)까지의 범위 전체를 오갑니다 — 계산기가 보여주는 버스 값은 어디까지나 "평균적인 하루"를 가정한 대표치일 뿐입니다.

이번에는 반대로 물어보겠습니다. 거리를 하나 정해 두고, 그 거리를 이동하는 데 어떤 수단이 가장 적은 에너지를 쓰는지 순위로 매기면 어떻게 될까요. 기본값은 앞서 다룬 서울-부산 325 km입니다.

OUTPUT

정리하면 다음과 같습니다(10 km 이동, 중심 가정 기준).

제목으로 돌아가 보겠습니다. 서울에서 부산까지 약 325 km, 혼자·보통 도로 조건으로 계산하면 다음과 같습니다 — 자전거 약 42 MJ, KTX(기준 승차율 34%) 약 81 MJ, 나 홀로 탄 승용차 약 891 MJ, 단거리 항공(탑승률 80% 기준) 약 553 MJ. 가장 적은 에너지로 가는 수단만 묻는다면 답은 자전거입니다. 다만 그 답에는 325 km를 시속 15 km로 꼬박 페달을 밟는다는 조건이 숨어 있습니다 — 쉬지 않고 달려도 약 21시간 40분이 걸립니다. 위 계산기에 이 325 km를 기본값으로 넣어 두었으니, 동행 인원과 도로 상태를 바꿔 가며 순위 자체가 다시 섞이는 과정을 확인할 수 있습니다. 예를 들어 혼자 갈 때 6위였던 전기차는 넷이 나눠 타는 순간 2위로 뛰어오릅니다 — 자동차 기술이 아니라 옆자리가 다시 한 번 순위를 뒤집는 셈입니다.

다섯 가지가 특히 반직관적입니다.

하나. 혼자 모는 승용차는, 그 엄청난 연료를 태우는 비행기보다도 1인당 에너지를 더 씁니다. 나 홀로 승용차가 2.74 MJ/인·km, 단거리 비행기가 1.70 MJ/인·km이니 혼자 운전하는 쪽이 약 1.6배 더 듭니다. 비행기 한 대가 한 번에 삼키는 연료는 승용차와 비교조차 되지 않지만, 그 연료를 150명 남짓이 나눠 지기 때문입니다. 반대로 혼자 탄 승용차는 자동차 한 대 분의 연료를 한 사람이 오롯이 짊어집니다. 서울에서 부산까지도 나 홀로 운전(약 891 MJ)이 같은 거리를 나는 비행(약 553 MJ)보다 에너지를 더 씁니다. "한 방울이라도 아끼려면 비행기보다 자동차"라는 직관은, 적어도 혼자 탈 때는 성립하지 않습니다. 이 비교는 단거리·표준 탑승률 기준입니다만, 우리가 일상에서 가장 자주 고르는 '혼자 차 몰기’가 실은 이 목록에서 손꼽히게 에너지를 많이 쓰는 이동 방식이라는 사실은 달라지지 않습니다.

둘. 같은 승용차인데 승차인원만 5배 차이 나면 에너지 원단위도 정확히 5배 차이가 납니다. 자동차 기술이 할 수 있는 어떤 개선보다, 옆자리를 채우는 쪽이 훨씬 강력한 변수입니다.

셋. 텅 빈 시내버스는 나 홀로 탄 승용차보다 에너지를 2.35배 더 씁니다. 버스라는 이름이 효율을 보장하지 않습니다. 다만 이 결과를 "그러니 버스를 줄이자"는 결론으로 성급하게 옮기지는 않겠습니다 — 승차율은 버스가 있고 없고의 문제가 아니라 시간대와 노선의 문제이고, 애초에 버스라는 대안이 있어야 사람들이 승용차 대신 탈 수 있으니까요.

넷. 석탄 발전 비중이 높은 전력망에서 충전한 전기차는 평균 가솔린 승용차와 CO₂ 배출량이 사실상 같아집니다(1.80 대 1.85 kgCO₂e, 10 km 기준). 전기차의 청정함은 자동차 자체가 아니라 발전소가 결정합니다.

다섯. 육식 위주 식단을 기준으로 계산하면 도보의 식품-탄소 배출(10 km당 약 2.07 kgCO₂e)이 재생 35% 그리드의 전기차(약 1.17 kgCO₂e)보다 커집니다. 자전거도 육식위주 식단이면(약 1.12 kgCO₂e) 전기차와 거의 같아집니다. "무동력 이동수단은 무조건 무탄소"라는 말은 그 사람이 무엇을 먹고 그 힘을 냈는지를 빼먹은 말입니다 — 다만 이건 식단 선택이라는 지극히 개인적인 변수 하나에 결과 전체가 걸려 있는 계산이니, 결론은 독자의 몫으로 남겨 둡니다.

마지막으로 로켓. 궤도에 오르는 데 드는 에너지는 1인당 약 83만 4,375 MJ, 승용차로 환산하면 지구를 7.6바퀴 돌 수 있는 양입니다. 그런데 이걸 억지로 "km당 에너지"로 표현하면 기준 거리를 뭐로 잡느냐에 따라 오토바이보다 낮은 값도, 거의 0에 가까운 값도 나옵니다. 결국 이 글이 진짜로 하고 싶었던 말은 "어떤 수단이 가장 효율적인가"가 아니라, "지표를 어떻게 고르느냐가 답을 미리 정해 놓는다"는 것이었을지도 모릅니다. 이 계산 전체를 한 문장으로 줄이면 이렇습니다 — 이동수단 자체에는 등수가 없고, 등수는 그 수단에 몇 명이 타고 있었는지, 그 전기가 어디서 왔는지, 그 힘을 낸 사람이 무엇을 먹었는지에만 붙습니다. 광화문 사거리에서 봤던 그 버스에 실제로 몇 명이 타고 있었는지는, 이 글도 끝내 확인하지 못했습니다.