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기술이야기
 
작성일 : 05-03-15 20:39
대체에너지
 글쓴이 : 오규찬
조회 : 12,292  
대체 에너지
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대체 에너지란 석유, 석탄, 천연 가스와 같은 연료에서 얻을 수 있는 에너지를 대신할 수 있는 에너지를 말하는 것으로, 태양, 생물체, 해양, 풍력, 지열 그리고 핵융합 에너지 등이 있다. 석탄이나 석유와 같은 화석 연료는 한번 사용하면 다시 사용할 수없는 것에 비해, 대체 에너지는 재생이 가능하고, 대기 오염, 산성비, 지구 온난화 문제를 해결하는 데 기여할 수 있다는 장점이 있다. 우리가 안고 있는 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지에는 어떤 것이 있을까?


태양에너지

「돌담에 속삭이는 햇발같이 풀 아래 웃음짓는 샘물같이 내 마음 고요히 고운 봄 길 위에 오늘 하루 하늘을 우러르고 싶다.」 김영랑이 지은 시 '돌담에 속삭이는 햇발' 에서 나오는 귀절이다. 이 시에서처럼 태양이 주는 따사로움은 우리에게 영원한 편안함을 준다. 태양이 있었기에 지구의 모든 생태계가 존재할 수 있었듯이 태양은 모든 생명의 모체나 다름없다. 인류의 미래의 꿈도 바로 태양 에너지에서 찾을 수 있다. 태양 에너지 이용은 열을 이총하는 방법과 빛을 이용하는 방법이 있다. 오늘날 가장 손쉽게 태양 에너지를 이용하는 수단은 태양열을 이총한 가정 난방과 온수 생산이다. 거울을 이응해 태양열을 집중시켜 물을 증기로 만들고 발전기를 들리는 태양열 발전도 이미 실용화되고 있다. 한편, 햇빛에 의해 작동되는 계산기, 장난감, 고속 도로 옆의 가로등 등에는 반도체를 사용즉 태양빛을 직접 전기로 바꾸는 태양 전지가 들어 있다. 수많은 태양 전지를 서로 연결돼 태양광 발전소를 세울 수 있는데, 태양광 발전소에서 생산된 전기는 인공 위성, 등대, 섬에서의 전원으로 이용되고 있다.




생물체 에너지(bio - mass)

생물체 에너지란 인류가 가장 오랫동안 이용해 온 에너지로서 식물 및 동물의 잔해인 바이오매스에 저장된 태양 에너지로부터 얻어지는 에너지를 말한다. 가장 흔한 유형의 바이오매스에는 통나무 튬밥, 대패밥, 볏짚, 쌀겨, 옥수수 줄기 그리고 수중 식물 등이 있다. 생물체 에너지는 세 가지 방법 중 하나로 방출된다. 가장 단순한 방법은 바이오매스를 직접 태우는 방법이다. 생활 쓰레기 중에 들어있는 바이오매스를 태워 에너지도 얻고 쓰레기의 양도 줄일 수 있다. 1985년 처음으로 서울 목동에 건설 된 열병합 발전소의 폐기물 소각로에서는 하루 150톤의 쓰레기를 처리해 난방용 전기를 공급하고 있다. 그러나, 소각로의 경우에 인체에 유해한 가스가 발생할 가능성이 있어 세심한 주의가 필요하다. 두번째 방법은 식물체나 동물체를 공기가 없는 곳에서 썩히는 방법이다. 이 때 박테리아의 작용으로 전체 성분의 66%가 메탄 가스로 전환되는데, 이렇게 만들어진 메탄 가스는 가정의 조리용, 난방용 그리고 조명용 연료로 사용될 수 있다. 바이오매스를 에너지로 바꾸는 또 다른 방법은 발효이다. 바이오매스에 효모를 첨가해 발효시키면 알코올이 생성된다. 밀, 옥수수 및 다른 곡물을 발효시켜 빚어 낸 술도 알코올이 주성분이다. 알코올과 가솔린을 혼합하여 가솔린이라는 연료를 만들면 엔진을 개조하지 않아도 자동차의 연료로 사용할 수 있다.


풍력

풍력은 공기의 흐름인 바람에 의해 생기는 에너지이다. 고대부터 사람들은 항해를 하거나 풍차를 돌려 곡식을 빻고 물을 퍼올리는데 풍력을 이용했다. 최근에는 전기를 생산하는데 풍력을 이용하기 시작했다. 효율적으로 전기를 얻을 수 있으려면 초당 5m 이상의 바람이 지속적으로 불어야 가능하므로, 대체로 사막이나 바다에 접해 있는 지역이 풍력 발전소를 건설 할만한 곳이 많다. 우리 나라의 경우 바람이 많은 제주도 한림읍과 대관령에 풍력발전소를 세워 시험 중에 있다.


지열

지열은 지구 내부의 열로부터 발생하는 재생 에너지이다. 지구핵은 바위와 마그마로 구성된 맨틀로 둘러싸여 있고, 온도는 3000 - 5000 ℃정도로 추정된다. 지열 에너지가 외부로 드러난 모습 이 화산, 온천, 간헐천 등인데 105℃ 이상의 지열원은 전력 생산에 이용될 수 있다.


해양 에너지

조수간만의 차나 파도로부터 에너지를 얻을 수 있다. 조력 발전은 밀물과 썰물 때의 물의 높이를 발전에 이용한 것이다. 즉, 밀물일 때 수문을 통해서 바닷물이 저수지로 들어온 후 수문을 닫고, 썰물일 때 바닷물의 높이가 낮아지면 저수지의 물을 바다로 보내면서 수차를 돌려 전기를 일으키는 방식이다. 조력 발전소를 건설하려면 조수간만의 차가 최소한 4.5m이상이 되어야 한다. 우리 나라 서 해안은 좋은 입지 조건을 갖추고 있어 2000년대에 조력 발전소(서해안 가로림만)를 건설할 예정이다. 한편, 바다의 표면에 부는 바람에 의해 생기는 해수 파동의 운동 에너지를 이용하는 파력 발전, 바다 표면과 수심이 깊은 곳의 온도차를 이용해 액체 암모니아를 기화시키고 그 증기로 터빈 발전기를 돌리는 해양 온도차 발전에 대해서도 많은 연구가 이루어지고 있다.


핵융합 에너지

미래에 대한 가장 큰 희망 중 하나는 별에 있다. 태양을 포함하여 별을 빛나게 하는 에너지는 핵융합이라고 하는 반응으로부터 나온다. 핵융합 에너지는 가벼운 원자핵들이 서로 합쳐져 무거운 핵을 만들 때 나오는 에너지를 말한다. 핵융합 반응을 인공적으로 일으키는 것은 쉽지 않다. 원자핵은 모두 양전기를 띄고 있어 서로 가까이 가면 반발력이 작용하므로 온도를 약 1억℃ 정도로 높여야 하고, 원자핵 알갱이가 너무 작아 용기 안에, 가두어 둘 수 없기 때문이다. 그러나 이러한 몇 가지 기술적인 문제만 해결되면 핵융합 에너지에 관한 인류의 꿈은 바로 실현될 수 있을 것이다.

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