○주거의 기본 소재
일본의 주택 대부분은 단열성이 낮아 겨울에 아무리 난방을 해도 열이 빠져나가고, 창문에는 결로가 발생한다. 이 상태로 난방을 계속하면 전력을 낭비하게 된다. 따라서 단열재를 사용하여 열이 새어나가는 부분을 없앤다. 여기에 복층 유리와 24시간 기계 환기를 추가하면, 여름과 겨울 모두 24시간 냉난방을 사용하면서도 적은 전력량으로 해결할 수 있다.
또한, 빌딩, 아파트, 주거지에서 사용되는 콘크리트는 그 제조 과정에서 이산화탄소를 대량으로 방출하여 지구 온난화에 큰 영향을 미치므로, 사용량을 줄일 필요가 있다.
이러한 문제를 포함하여, 충분한 집에서 살 수 없는 빈곤, 난민 문제 등에 즉시 대응하면서, 지금부터라도 건설을 시작할 수 있고, 세계적으로 지속 가능한 주택의 형태를 생각할 때, 기본 소재는 조생오동나무, 대나무, 짚, 흙, 점토, 돌, 석회, 물이 된다.
짚은 쌀이나 밀 등의 줄기를 건조시킨 것이다. 쌀은 일본에서 인도에 이르는 아시아권에서 많이 재배된다. 밀은 아프리카, 유럽, 아시아, 러시아, 호주, 캐나다, 아르헨티나 등 전 세계적으로 재배되고 있다. 따라서 짚은 어디서든 구할 수 있으며, 이를 묶어 약 50cm 너비의 블록으로 만들어 단열재로 사용하고, 주택의 기둥과 기둥 사이에 쌓아 올린다. 그런 짚벽의 안쪽과 바깥쪽에 흙을 발라 흙벽을 만든다. 이러한 집은 스트로베일 하우스라고 불린다. 베일은 건초나 짚을 압축하여 블록 모양으로 만드는 베일러라는 농업 기계에 의해 만들어진다.
기둥은 조생오동나무를 사용한다. 이는 일반적인 오동나무보다 성장 속도가 빨라 5년 만에 높이 15m, 지름 40cm 정도로 자란다. 강도도 있어 기둥이나 가구에 사용할 수 있다. 또한, 한 번 심으면 벌목 후에도 다시 싹이 나와 5년마다 벌목할 수 있으며, 이 과정이 30~40년 동안 지속된다. 온난한 기후와 산성이나 알칼리성이 너무 강하지 않은 토양이라면 어디서든 재배할 수 있다.
또한 모래, 점토, 짚 등에 물을 섞어 흙벽이나 벽돌벽을 만드는 코브와 어도비라는 건축 방법도 예로부터 각 대륙에서 볼 수 있다. 짚과 같은 섬유질을 혼합하면 길게 늘어난 짚이 흙과 흙을 연결해 코브의 인장 강도를 높인다.
이러한 흙벽은 바람과 비에 노출되어 약해질 수 있기 때문에, 기름을 섞은 회반죽 등을 추가로 바깥쪽에 발라 방수성과 내구성을 높인다.
스트로베일은 약 50cm 두께의 벽, 코브 등은 약 60cm 정도의 흙벽이지만, 주택 내부에 얇은 벽이 필요할 경우 일본 전통 가옥에서 볼 수 있는 대나무 골조에 흙을 붙이는 방법도 사용할 수 있다.
대나무는 주로 온난하고 습한 아시아 동부와 남부, 아프리카, 남아메리카 적도 부근 국가들에서 자란다.
다음 수치는 열전도율이며, 숫자가 작을수록 열을 전달하기 어려워 단열 성능이 높다는 것을 의미한다. 짚은 단열 성능이 높다.
약 0.016 W/(m·K) 글라스울 16K(주원료는 유리)
약 0.05 - 0.09 W/(m·K) 짚
약 0.5 - 0.8 W/(m·K) 흙벽
약 0.1 - 0.2 W/(m·K) 천연 목재
약 1.7 - 2.3 W/(m·K) 콘크리트
짚 외에도 벼과 식물인 억새나 건초도 사용할 수 있다. 억새의 경우 0.041W/(m·K), 잔디 건초의 경우 0.037W/(m·K)의 열전도율을 보인다. 억새에는 치가야, 스게, 스스키, 요시, 카리야스, 카루카야, 시마가야 등의 종류가 있으며, 일본에서는 억새지붕으로 잘 알려져 있다.
즉, 짚은 매년 세계 각지에서 수확할 수 있는 자원이며, 지자체가 사용 가능한 소재의 양을 파악하면서 진행하면 자원의 고갈에 직면하는 일이 없어진다. 다만 흙은 생성되는 데 수백 년의 시간이 걸리기 때문에, 조생오동나무와 짚처럼 짧은 기간 내에 여러 번 수확할 수 있으며, 흙의 사용량이 비교적 적은 스트로베일 하우스가 코브 하우스보다 우선순위가 높아진다.
이러한 주거는 재사용이 가능한 소재로, 수리를 반복하면서 오랜 기간 사용할 것을 전제로 한다. 또한 사용 후에는 자연으로 돌아갈 수 있는 소재를 사용한다.
스트로베일, 코브, 어도비는 각 대륙에서 오래전부터 사용되어 온 방법으로, 지속 가능한 주거의 기본으로서 전 세계에 적용하기 쉽다.
또한 일본처럼 비가 많이 내리고 습도가 높은 지역에서는, 곰팡이에 의한 짚의 부패 대책이 필요하므로 다음 사항을 검토해야 한다.
- 빗물을 확실히 처리할 수 있는 지붕을 사용하고, 처마나 창문의 빗물받이를 적절한 길이로 하여 빗물로부터 벽을 보호한다.
- 주거의 토대를 높게 만들어, 지면에서 튀어오르는 빗물로부터 벽을 보호한다.
- 지면에서 올라오는 습기가 벽 내부로 들어가지 않도록 한다.
- 외벽 통기 공법을 사용하여, 외벽재와 단열재 사이에 공기가 흐를 수 있는 길을 만들어 습기를 방출하고 건조시켜 결로를 방지한다.
그리고 주거와 지면의 접촉면은 콘크리트 기초가 아닌 초석 위에 기둥을 직접 세우는 석바닥 구조를 제1 후보로 고려한다. 이는 콘크리트 사용률을 줄이는 의미와 지진의 힘을 분산시키는 목적이 있다. 콘크리트 기초와 주거가 고정되어 있으면 지진의 흔들림이 직접적으로 주거에 전달된다. 하지만 석바닥 구조의 경우 초석 위에 기둥이 얹혀 있는 상태이기 때문에, 그 초석 위에서 기둥이 미끄러지며 흔들림을 완화한다. 다만 석바닥 구조는 어디에나 사용할 수 있는 것은 아니므로, 이를 제1 우선으로 두면서도 그때그때 콘크리트 기초나 다른 방법이 적합한지 검토한다.
그리고 이러한 기초는 빗물이 지면에서 튀어 올라 흙벽에 닿지 않는 높이로 설정된다.
○발전과 축전
발전과 축전도 지속 가능하면서 구조가 간단한 것이 좋다. प्프라우트 빌리지에서는 우선 다음의 전력 설비 조합을 우선시한다.
먼저, 주된 전력은 도쿄공업대학교의 야베 타카시 교수님이 개발한 마그네슘 배터리이다. 이는 마그네슘의 얇은 판이 배터리가 되어 저장할 수 있으며, 휴대도 가능하다. 이 마그네슘을 음극에 두고, 양극에는 탄소계 재료를 소금물에 담그어 전기를 얻을 수 있다.
이것은 스마트폰 등에 사용되는 리튬 이온 배터리의 8.5배 이상의 전력량을 제공하며, 수소 연료와 비교해 점화 위험이 적다. 또한 기존 배터리로는 드론의 비행 시간이 30분이 한계였으나, 2시간 동안 비행할 수 있고, 골프장 카트도 2시간 정도 움직일 수 있다.
마그네슘은 바닷물에 약 1800조 톤이 포함되어 있어 풍부하며, 이는 매년 사용되는 석유 100억 톤의 10만 년 분량에 해당하는 양이다. 고갈 가능성이 매우 낮고, 전 세계 어디서나 이용할 수 있다. 또한 사용 후 남은 산화 마그네슘을 1000℃ 이상으로 열처리하여 다시 마그네슘 배터리로 사용할 수 있다.
같은 교수는 전력을 사용하지 않고 거울로 태양광을 모은 후, 그것을 레이저 빛으로 변환하여 산화 마그네슘에照射하고, 산소를 분리하여 다시 마그네슘으로 재사용할 수 있는 장치와, 바닷물에서 마그네슘과 소금을 추출하는 담수화 장치도 개발하고 있다.
실험에서 사용된 마그네슘 배터리는 너비 16.3cm, 깊이 23.7cm, 높이 9.7cm로, 주입 후 무게 약 2킬로그램이며, 출력은 최대 250W이다. 냉장고(450L) 250W를 1시간 동안 작동시킬 수 있을 정도다. 이를 5개, 10개 연결하면 더 큰 전력이 필요한 기기에도 전력을 공급할 수 있다. 마그네슘 배터리 16kg를 탑재한 차량은 500km를 이동할 수 있다고 설명하고 있다.
바닷물을 담수화할 때 소금과 쓴물이(염화 마그네슘)가 남는데, 이 염화 마그네슘에 레이저 광선을 비추면 마그네슘이 생긴다. 또한 마그네슘은 사막의 모래 등에도 풍부하게 포함되어 있다고 한다. 10t의 바닷물에서 마그네슘 13kg을 추출할 수 있다고 하며, 이는 1개월분의 표준 가구 전력에 해당한다.
이 마그네슘 배터리를 생활의 기반으로 삼으면, 전 세계 바다에서 마그네슘 배터리를 생산할 수 있으며, 고갈에 대한 걱정도 적고, 저장 및 이동이 가능하여, 조건이 나쁜 외진 지역에서도 전기를 사용할 수 있게 된다.
이 마그네슘을 생산하는 담수화 장치에는 전력이 필요하다. 그래서 전 세계의 강이나 작은 시냇물에서 소수력 발전을 통해 전력을 생산한다. 낙차와 수량이 전력 생산에 영향을 미치지만, 일본의 예시에서는 기후현 이토시로반바 청류발전소의 수차 1개로 약 150세대 분인 125kW의 전력이, 낙차 111m라는 조건에서 생산되고 있다.
이 소수력 발전에 추가하여 바다나 강 등에서의 조류 발전도 사용한다. 바다의 파도는 항상 움직이고 있기 때문에, 조류 발전은 낮과 밤에 관계없이 안정적으로 전기를 공급할 수 있으며, 구조가 단순하여 대규모 설비가 필요하지 않다는 것이 큰 이유다.
그리고 여기에 소규모 및 중규모 풍력 발전을 추가하면, 바람이 불 때 전력량이 추가된다. 풍력 발전도 여러 종류가 개발되어 있으며, 수직축형 풍력 발전을 사용하면 옆으로 회전하여 전방위적인 바람에 대응할 수 있다. प्프라우트 빌리지에서는 각 지자체가 제조와 관리를 할 수 있도록 소규모 및 중규모의 에너지 시설을 각지에 구축하고, 분산형 에너지를 생산하는 것을 우선시하기 때문에 대규모 풍력 발전은 첫 번째 우선 사항이 되지 않는다.
지금까지 설명한 마그네슘 전지, 소수력 발전, 조류 발전, 풍력 발전은 모두 발전 과정에서 이산화탄소 등을 배출하지 않기 때문에 온난화 문제 해결에 기여하며, 안정적이고 지속 가능한 발전 방법이 된다. 또한 이 외의 다른 에너지원도 동시에 사용하여 자연 에너지의 다양화를 목표로 한다.
그 중 하나는 진공관 태양열 온수기를 사용하여 태양열로 물을 만들어 목욕탕이나 주방에서 사용하는 것이다. 이는 태양의 열을 모으는 집열부와 물을 저장하는 저장부가 일체형으로 된 것이다. 일본에서라면 여름은 60~90℃, 겨울은 40℃ 전후의 온도가 된다.
동시에 태양열 집열 패널의 사용도 검토한다. 이는 태양열로 데워진 패널 내의 공기 50℃ 전후가 공기를 운반하는 관을 통해 집안을 따뜻하게 만드는 난방이 된다.
이들은 태양열을 이용하기 때문에 온수기와 집열 패널의 설치 시 방향과 각도가 중요하다. 일본의 경우, 진남이 가장 효과적이며 이를 100%로 했을 때, 진동과 진서에서도 80% 정도 확보할 수 있다. 또한 지붕의 각도는 20~30도가 이상적이다. 이를 지붕이나 땅에 놓는다. 지붕에 놓을 경우에는 지붕의 모양도 이에 맞추어 집열면을 크게 만든다.
이 태양열 온수기와 태양열 집열 패널은 열을 열로 이용하기 때문에 구조가 간단해진다.
다음으로 전선이 없는 장소의 조명 등에는 식물 발전이나 초소형 수력 발전의 이용을 검토한다. 식물 발전은 두 개의 전극을 땅속에 꽂아 미약한 전력을 얻을 수 있는 것이다. 그러나 그 전력은 매우 작아서 하나에서 1.5볼트 전후의 전압이 된다. 이를 100개 연결하여 가정용 전원 100볼트를 초과하는 발전이 달성된 실험도 있다. 이때 전극의 조합은 마그네슘과 비장탄이 첫 번째 후보가 되며, 희귀 금속 등 매장 자원은 사용하지 않는다.
또한 길이 1m의 휴대 가능한 초소형 수력 발전도 개발되어, 작은 개울에서도 고저차 1m로 발전할 수 있으며, 매초 10리터의 물 흐름으로 5W의 발전이 가능하다.
핀란드에서는 모래 배터리도 사용되고 있다. 이것은 태양광이나 풍력으로 얻은 전기를 열로 변환해 모래에 저장하는 방식이다. 단열 탱크는 폭 4미터, 높이 7미터 크기로, 100톤의 모래가 들어 있다. 이 열은 주변 지역에 공급되어, 건물의 난방이나 온수풀 등으로 사용된다. 500도 이상으로 가열된 모래는 수개월 동안 에너지를 저장할 수 있다. 수십 년의 수명을 가지며, 모래는 건조하고 가연성 쓰레기가 섞여 있지 않으면 어떤 모래라도 사용할 수 있어 일본에서도 실현 가능하다.
핀란드에서는 3만 5천 명이 거주하는 지역에 열을 공급하기 위해서는, 높이 25미터, 직경 40미터의 모래로 채운 저장 탱크가 필요하다고 계산된다.
이 모래 배터리는 구조가 간단하여, 파이프, 밸브, 팬, 전기 발열체로 구성되며 건설 비용도 낮다.
미국에서도 모래 배터리가 개발되고 있는데, 여기서는 규사를 1200℃까지 가열하고, 이 모래를 단열 콘크리트로 만든 저장고에 저장한다. 이 모래를 전기로 변환할 경우, 물을 가열하여 나오는 증기의 힘으로 날개가 많이 달린 터빈이라는 물레방아를 돌린다. 이 터빈은 발전기와 연결되어 전기가 생성된다. 열에서 전기를 만드는 경우에는 이 시설이 필요하다.
여기까지가 प्프라우트 빌리지에서의 발전 및 축전 방법이다. 다음으로, 이미 존재하는 발전 방법과 그것을 사용하지 않는 이유를 살펴보자.
그 중 하나가 수소이다. 수소를 연료로 사용할 때는 이산화탄소를 배출하지 않지만, 제조 과정에서 이산화탄소가 배출된다. 예를 들어 천연가스, 석유, 석탄 등의 화석연료에서 수소를 생산하는 방법은 이산화탄소를 대량으로 배출하며, 결국 자원의 고갈에 직면하게 되므로 선택지가 될 수 없다.
또한 태양광이나 풍력 등 자연 에너지에서 전기를 사용하여 물을 전기분해하고 수소를 얻는 방법도 있다. 이 방법은 이산화탄소 배출량은 낮지만, 물을 대량으로 사용하므로 이미 지구온난화 등으로 발생한 물 부족이 더욱 가속화될 수 있다.
또한 이 물 전해에서, 이리듐과 같은 희귀금속을 사용한다. 이 사용량이 현재 상태로 계속된다면 2050년에는 매장량의 두 배 이상이 사용될 것으로 예상되며, 고갈될 것으로 예측되므로 지속 가능한 선택지가 되지 않는다.
또한 바이오매스 발전을 통해 가스, 전기, 수소를 생성하는 방법도 있다. 바이오매스는 인간이나 가축의 배설물, 짚이나 볏짚 등의 농업 잔여물, 음식물 쓰레기, 목재 등 생물 유래의 것들이다. 예를 들어 가정용 바이오가스 화장실에 소의 소변을 넣어 두면, 소변에는 메탄균이 포함되어 있으며, 여기에 인간의 배설물이나 음식물, 잡초 등을 넣으면 메탄균에 의해 발효가 일어나 바이오가스가 발생한다. 이 가스의 주요 성분은 60%가 메탄, 40%가 이산화탄소이다. 메탄가스는 지구 온난화의 주요 원인 중 하나로 작용하고 있어 전 세계에서의 사용은 어려워진다.
수소 저장에는 고압 압축, -253℃로 냉각한 액체 수소, 수소 흡착 합금 등이 있으며, 이를 운송하기 위한 설비가 필요하다. 이 경우, 설비도 대규모이고 복잡해지기 때문에 대상에서 제외된다.
또 다른 문제로는 태양광 발전의 태양광 패널이 유해 물질을 포함하고 있으며, 최종 처리에서 이를 땅에 묻는 방식으로 처리되므로 지속 가능한 방법이 아니다.
지열 발전은 조사, 굴착, 파이프라인 등 건설에 시간이 너무 많이 소요되고, 사용할 수 있는 장소가 제한되어 있기 때문에 제외된다.
그리고 원자력 발전은 대참사로 이어질 수 있으며, 그 연료인 우라늄은 유한하여 결국 고갈될 것이기 때문에 제외된다. 화력 발전은 화석 연료가 결국 고갈되고, 이산화탄소 배출량이 많기 때문에 제외된다. 또한 전기 자동차, 전동 자전거, 스마트폰에 사용되는 리튬 배터리는 리튬과 코발트 등 매장 자원을 사용하기 때문에 지속 가능하지 않으며, 이것도 사용하지 않게 된다.
여기까지를 요약하면, 마그네슘 배터리, 소수력 발전, 조류 발전, 소규모 및 중소규모 풍력 발전이 주요 축이 되고, 여기에 태양열 온수기, 태양열 집열 패널, 식물 발전, 초소형 수력 발전, 모래 배터리 등을 상황에 맞게 검토해 나간다.
이렇게 바다와 강, 땅에서 최대한 전기를 만들고, 그것을 공유한다. 여기에 주거지의 단열화를 추가하여 소비 전력도 낮춘다. 이렇게 고갈 자원을 사용하지 않고 자연 에너지만으로 생활을 영위한다. 화폐 사회에서는 경제 활동이 이루어지고, 그 경쟁을 위해 매일 엄청난 전력을 소비한다. 이 경제 활동이 없어지면, 필요한 전력량은 대폭 줄어들고, 이산화탄소 배출량도 대폭 줄어들어 지구 온난화에 대한 강력한 대책이 된다.
○가정 배수
자연과 조화를 이룬 자립형 주택을 구축하기 위해서는 가정 배수 문제도 해결해야 한다. 가정에서 나오는 주요 배수는 세탁기, 주방, 세면소, 목욕탕, 화장실에서 나오는데, 우선 배수는 기본적으로 주택 근처에 파 놓은 구멍을 통해 지중으로 침투시키는 자연 침투식 배수가 된다. 쉽게 말하면, 구멍 안에 자갈이나 모래를 깔고, 그곳에서 배수를 지중으로 스며들게 하는 방식이다.
배수에는 토관(도자기 관)을 사용한다. 이는 점토를 1000℃ 이상의 고온에서 구워 만든 것이다. 강도, 내식성, 내화학성에 뛰어나며, 기능 수명이 길고 자연에 되돌릴 수 있는 소재이다.
그리고 반드시 무공해 세제, 비누, 치약을 사용해야 한다. 에센셜 오일로 만든 비누나 샴푸는 석유계 원료나 화학 물질을 사용하지 않아서 배수 후 완전히 분해된다. 또한 소독용 에탄올도 사용할 수 있다. 이에는 살균 성분이 있어 피부 표면의 세균 번식을 억제할 수 있다. 에탄올은 사탕수수 등의 식물에서 만들어지는 천연 자원으로, 직접 지하로 환원할 수 있으며 계획적으로 재배할 수도 있다. 식기나 의류에는 70도 이상의 열탕도 사용할 수 있다. 열탕은 살균과 기름 제거 특성이 있어 오염물질과 냄새를 모두 제거한다. 그 후에는 자연 유래 세제를 사용한다.
치약에 대해서도 시판되는 치약은 대부분의 성분이 화학 물질이기 때문에 완전히 분해되지 않으므로 사용하지 않는다. 치약에는 자일리톨이나 불소 등의 사용을 검토할 수 있다. 그리고 칫솔과 치실로 이를 닦는다. 칫솔만으로는 이의 50% 정도만 닦을 수 있으며, 이와 이 사이의 음식물 찌꺼기나 오염물질은 얇은 실의 치실로 닦는다. 최소한 매 끼니 후 이 두 가지를 하지 않으면 많은 사람들이 충치가 생길 것이다.
이렇게 모든 화학 물질을 사용하지 않고, 배수를 지하로 침투시켜 토양을 오염시키는 것을 피한다.
○바이오가스 화장실
화장실 배설물 처리는 수세식 바이오가스 화장실을 사용한다. 이것은 바이오매스 발전에서 가스, 전기, 수소 중 하나를 추출하여 사용한다. 주택에는 빗물 탱크를 설치하여 수세식 화장실, 목욕, 온수 공급, 세탁에 사용한다. 향후 물 자원의 고갈 문제를 고려하여 강이나 호수에서 물을 사용하는 양을 줄이는 의미도 있다.
그리고 대나무 등 식물을 소재로 한 자연 분해되는 화장지 를 사용한다.
또한 주의 사항으로, 바이오가스 화장실의 정화조에서 메탄가스가 만약 새어나온다면, 그것이 화장실 등 실내로 고이는 것을 방지하기 위해 그 위치나 설비에 신경 쓴다. 전기 회로의 불꽃에 의해 화재가 발생하고 폭발한 사건도 있다.
또한 지진 등 재해 시에 문제되는 것 중 하나는 화장실의 유무이다. 수세식 화장실은 전기가 없어도 작동하지만, 단수라면 물을 흘릴 수 없으므로 수동으로 배설물을 변기에 옮길 수 있도록 해두면 재해 시 화장실 부족 문제를 해결할 수 있다.
바이오가스 화장실을 사용할 수 없는 경우, 바이오 화장실을 고려한다. 이 변기통 안에는 대나무 파우더나 톱밥 등이 채워져 있으며, 배설물을 대나무 파우더로 섞어 분해하고 퇴비화한다. 바이오 화장실은 물을 사용하지 않으며, 오물 수거도 필요 없다. 내부의 대나무 파우더는 보충하거나 교환해야 한다. 바이오 화장실은 대변과 소변을 분리하는 방식을 채택한다. 그 이유는 수분이 많으면 발효가 진행되지 않으며, 소변에서 냄새가 나기 때문이다. 그리고 변기통은 태양열을 사용해 데워져 분해를 촉진한다.
또한, 유아용이나 요양용 종이 기저귀는 숲을 벌목하여 만들어진다. 사용 후 젖은 기저귀를 태우기 위해 더 강한 화력도 필요하게 되어, 그만큼 많은 이산화탄소가 배출된다. 따라서 천 기저귀가 첫 번째 선택지가 된다. 화학섬유로 만든 기저귀를 사용하면 가려움증을 유발할 수 있으므로, 자연 소재를 사용한다. 모든 주택에는 유아나 고령자, 요양이 필요한 사람들이 드나들기 때문에, 모든 주택에 천 기저귀용 소형 세탁기와 세척 장소를 갖춘다. 그 배수도 자연 침투식 배수 방법을 사용한다.
그리고 쓰레기 처리에 대해 말하자면, 먼저 प्프라우트 빌리지와 같은 자급자족 사회에서는 슈퍼마켓이나 편의점이 없고, 상품을 포장하는 비닐봉지, 페트병, 캔, 병 등의 자연 분해되지 않는 용기나 포장 쓰레기가 없다. 즉, 남는 것은 생쓰레기와 자연 분해되는 용기뿐이다. 이 처리도 첫 번째로 바이오가스 화장실에서 분해되어 에너지로 전환된다. 만약 이것을 사용할 수 없다면 컴포스트를 사용하고, 원리는 바이오 화장실과 같아서 대나무 파우더나 톱밥 등과 혼합하여 미생물이 분해한다.
이렇게 가정 배수, 배설물, 식재료의 나머지는 모두 주택에서 처리하는 것이 기본이 된다. 배수는 자가 처리로 땅에 환원되어 바다와 강은 맑고 마실 수 있는 상태를 유지하며, 수중 생물들도 본래의 풍부한 상태로 돌아간다.
○3D 프린터
3D 프린터는 사탕수수, 옥수수, 감자 등 전분에서 만들어진 PLA 필라멘트를 사용하면 자연 환경에서 분해됩니다. प्프라우트 빌리지의 거주자들은 3D 프린터를 사용하여 지역 자원으로 생활 용품을 무료로 제작할 수 있습니다.
3D 프린터는 컴퓨터 화면에 그린 3D 이미지를 그대로 입체적으로 형성할 수 있습니다. 따라서 디자이너가 설계한 데이터는 온라인에서 공유되며, 주민들은 원하는 디자인을 선택하거나 자신만의 디자인을 할 수 있습니다. 3D 프린터와 제작 품목의 설계 규칙은 다음과 같은 방식으로 이루어집니다.
- 생활용품의 소재의 첫 번째 우선순위는 전 세계 어디에서나 채취할 수 있는 원료를 사용하는 것입니다.
- 전분에서 만들어진 PLA 필라멘트나 튼튼하고 안정적으로 자라는 대나무와 목재 등, 자연으로 돌아갈 수 있는 원료로 여러 번 채취할 수 있는 식물 자원이 소재의 첫 번째 후보입니다.
- 재활용할 수 있는 소재를 사용하는 것입니다.
- 자연 환경에 오염이 없도록 해야 합니다.
- 동물에서 유래한 가죽 등은 사용하지 않습니다.
- 3D 프린터에서 3D 프린터가 만들어낼 수 있는 설계입니다. 이는 다른 지역의 지자체 구축이나 재난 시 복구 지원을 신속하게 할 수 있도록 하기 위해서입니다.
이와 같은 규칙을 따르며, 제조관에서는 제품의 수리와 폐가전 제품을 원료로 되돌려 재활용하는 작업도 이루어집니다.
○전로, 용융로
금속은 공공 인프라, 주거, 가전 제품의 재료가 되지만, 광물 자원에서 금속과 유리를 만드는 데 필요한 것이 용융로입니다. 이는 소형에서 중형 용융로와 타타라가 기본이 됩니다. 타타라는 점토로 만들어진 낮은 사각형 형태의 로로, 고대로부터 전해지는 원시적인 방법입니다. 불을 지피는 재료는 목탄이나 대나무 숯이 됩니다.
지자체에서의 제품 제조 수는 화폐 사회와 비교하면 줄어들지만, 여전히 목탄을 사용하므로 이산화탄소가 배출됩니다. 각 지역에서 실행된 총합이 얼마나 되는지에 따라 사용 가능 여부가 달라집니다. 그러므로 소형에서 중형의 전로도 검토합니다. 지자체의 재생 가능 에너지 만으로 전로를 가동할 수 있다면, 이쪽이 우선이 됩니다.
이렇게 해서 철, 구리, 알루미늄, 유리 등이 만들어집니다. 주민들이 필요한 만큼만 만들고, 여기에서 금속의 재활용도 이루어집니다. 이는 고온을 다루기 때문에, 시설로서 가능하다면 대기 중으로 방출되는 열을 모래 전지에 저장하거나, 대나무의 기름 제거 등에 사용할 수 있습니다.
○소규모 반도체 공장
주변의 가전 제품이나 전자 기기에는 거의 모두 반도체가 사용되고 있습니다. 반도체는 작은 부품으로, 전파를 송출해 통신을 하거나, 스피커의 음량을 크게 하거나, 모터를 제어하거나, 계산이나 타이머를 설정하는 데 필요한 부품입니다.
반도체는 수천억 원, 수조 원이 드는 공장에서 생산되는 경우가 많습니다. 그러나 모든 것을 자급자족하는 사회에서는 이것도 지자체에서 필요한 분량을 생산하여 소비하는 지역 생산 지역 소비가 됩니다. 따라서 3D 프린터처럼 소형화된 것이 모인 소규모 공장이 됩니다.
반도체 외에도 저항기, 커패시터, 변압기, 다이오드, 트랜지스터 등의 부품이 실린 인쇄 회로 기판은 3D 프린터로 제작하는 것이 전제로 됩니다.
이러한 흐름으로 광물에서 금속 소재를 얻고, 소규모 공장에서 만든 반도체와 인쇄 회로 기판을 제품에 조립합니다. 대규모 공장이 아니라 소규모 공장에서, 가능한 한 지역 자원으로 완료됩니다. 이렇게 함으로써 필요한 최소한의 제조 수와 환경 부담을 최대한 낮춘 제품 생산이 실현됩니다. 또한, 이를 통해 주요 부품을 누군가가 독점하지 않고 모두가 사용할 수 있는 상태가 됩니다. 이것은 지자체의 제조관에서 만들어집니다.
○콘크리트의 제한적 사용
화폐 사회에서는 전 세계의 도로 포장에 아스팔트와 콘크리트 두 가지가 사용됩니다. 일부 마을에서는 경관 향상을 위해 석판 도로를 사용하는 곳도 있으며, 이 경우에도 콘크리트가 사용될 수 있습니다. 또한 터널이나 지하철 벽에도 콘크리트가 사용됩니다.
아스팔트는 원유에서 만들어지기 때문에 제조 과정에서 이산화탄소가 배출됩니다. 콘크리트의 경우, 흙 등을 단단하게 만드는 시멘트 재료에 석회석이 사용되며, 이를 900℃ 이상의 고온에서 태우면 생석회가 되어 이산화탄소가 배출됩니다. 또한 태우기 위해 석유나 석탄 등의 화석 연료를 사용하고, 이중으로 이산화탄소가 배출됩니다. 일부 통계에 따르면, 시멘트 제조에서 배출되는 이산화탄소는 전 세계적으로 8%, 일본에서는 4%에 달한다고 합니다.
콘크리트를 사용하는 이유는, 자동차와 같은 무거운 물체가 다니기 때문에 도로에는 강도가 필요하고, 매끄럽게 주행할 수 있어 차량 측의 에너지 소비를 줄일 수 있기 때문입니다. 또한 빌딩이나 아파트와 같은 큰 건축물에는 강도가 필요하고, 저렴하게 구할 수 있게 되었다는 측면도 있습니다.
일상 생활의 다양한 곳에서 대량의 콘크리트가 사용되고 있습니다. 그리고 그 과도한 사용으로, 이에 적합한 모래와 자갈이 전 세계적으로 고갈 위기에 직면하고 있으며, 국가 간 모래를 둘러싼 쟁탈전도 일어나고 있습니다. 그로 인해 모래 채굴을 제한하는 지역도 생기고 있습니다. 시멘트 재료인 석회석도 매장량은 풍부하다고 여겨지지만, 그것도 한정된 자원으로 과도하게 사용하면 결국에는 고갈될 것입니다.
이 과도한 사용의 근본적인 이유는 돈을 벌기 위해서이며, 이는 국가, 기업, 개인 모두 마찬가지입니다. 콘크리트는 생활에 필수적인 것이 되었지만, 이산화탄소 배출량을 억제하고 기후 변화에도 대응해야 합니다. 그러므로 콘크리트를 생활의 어느 부분에 사용할지를 제한하고, 전체 사용량을 줄여야 합니다.
예를 들어, प्프라우트 빌리지에서는 빌딩이나 아파트와 같은 콘크리트로 만든 건축물을 만들지 않기 때문에 그만큼 사용량을 줄일 수 있습니다. 또한 주택의 기초도 먼저는 돌로 만든 기초가 최우선이므로, 콘크리트 기초의 사용량은 줄어듭니다. 기둥은 빠르게 자라는 참나무로, 벽은 짚으로 만들어지므로 콘크리트는 사용되지 않습니다.
주민의 이동 방법도, 지자체 내에서는 시속 20km의 자동차로 이동하고, 중장거리의 지자체 간에는 기차를 이용합니다. 따라서 고속도로에서의 콘크리트 사용도 없어집니다.
하지만 기차 선로에는 콘크리트가 필요하고, 강도가 필요한 터널이나 다리에도 콘크리트가 사용됩니다. 지자체 내 도로도 콘크리트를 사용할 필요가 있지만, 화폐 사회의 도시처럼 도로를 그물망처럼 넓게 만들 필요는 없으며, 필요한 최소한의 사용으로 제한됩니다. 이 도로는 석재로 포장하는 것을 최우선으로 하며, 이렇게 함으로써 콘크리트 사용량을 더 줄일 수 있고, 지자체의 경관도 좋아집니다. 그 외에는 제방이나 필요하다면 댐 등에 사용됩니다.
이와 같이 전체적인 콘크리트 사용량을 줄이고, 화폐 사회가 아닌 사회가 되면 방출되는 이산화탄소를 대폭 줄일 수 있게 됩니다.
콘크리트용 석회석은 전 세계에서 채취할 수 있지만, 아스팔트용 석유는 제한적입니다. 석유는 고갈이 임박했기 때문에, 도로 포장은 콘크리트가 첫 번째 선택지가 됩니다.
그리고 이미 만들어진 콘크리트를 재활용하는 기술도 개발되었으므로, 그것을 사용할 수 있다면 그것이 첫 번째 우선이 됩니다.
또한 일본에는 대형 건설 기계가 없었던 메이지 시대에 만들어진 인조석(長七타타키)도 존재합니다. 이는 만항 건축이나 용수로와 같은 대규모 공사에 사용되었습니다. 인조석은 화강암이 풍화되어 만들어진 진사토 10과 석회 1의 비율로 섞은 것입니다. 진사토를 구할 수 없는 장소에서는 적합한 점토나 화산재토 등을 사용할 경우도 있었습니다.
인조석은 물 속에서 굳어지는 성질이 있어, 반죽한 흙과 자연석을 조합하여, 제방이나 수문 등의 골조 외부에 두꺼운 보호층을 형성하여 사용되었습니다. 이 경우 자연석 사이에 반죽한 흙을 약 10cm 정도 넣고, 돌과 돌은 서로 접촉하지 않도록 하며, 그리고 막대기 등을 사용해 위에서 눌러 압축합니다. 이로 인해 많은 인력이 필요하게 됩니다.
그리고 이 인조석은 자연으로 되돌릴 수 있는 것으로 평가되기도 합니다. 따라서 강도 면에서 지자체의 도로 등에 사용할 수 있다면, 이것도 선택지로 고려될 수 있습니다.
더 나아가 이것이 발전하여, 흙 100, 모래 40, 소석회 30, 미네랄수를 혼합하여 굳히는 방법도 있으며, 이를 벽으로 사용해 만든 집도 존재합니다.
이 경우, 흙의 종류에 따라 이를 굳히는 경화제도 달라집니다. 모래가 많이 포함된 흙의 경우, 경화제로 시멘트를 사용하고, 끈적거리는 흙에는 소석회를 사용합니다. 소석회는 생석회에 물을 더해 만들어집니다. 흙의 특성에 따라 혼합할 재료와 비율이 달라지며, 흙이 굳는 방식도 달라집니다.
앞으로 석회석을 사용하지 않고 콘크리트처럼 흙을 굳히는 방법이 나온다면, 그것이 선택지가 될 수도 있습니다. 하지만 현 시점에서는 콘크리트 사용을 제한하고, 화폐 사회를 탈피함으로써 이산화탄소 배출을 최대한 억제할 수 있습니다.
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