미래의 친환경 에너지

미래의 친환경 에너지

길을 가다 보면 전기는 국산이지만 연료는 수입입니다. 라는 문구가 붙은 전기 기구를 보게 되는 경우가 있다. 인류가 생활하기에 꼭 필요한 전기는 그 수요가 높아지면서 기존 화석 연료의 사용량도 증가하고 있다. 대부분의 에너지 자원을 수입하는 우리나라는 특히 에너지 자원의 확보와 사용에 각별한 관심을 쏟지 않을 수 없다.

이제부터라도 전 세계가 유한한 화석 연료 사용을 줄이고 태양과 지구가 주는 미래의 친환경 에너지 자원을 찾아 이요할 필요가 있다. 그래야만 인류를 비롯한 지구계 생명체가 공존하며 사아갈 수 있기 때문이다.

 

인류는 산업화 과정을 겪으면서 생활은 편리해졌지만 인구 증가와 더불어 에너지 사용량도 급격히 증가하였다. 화석 연료는 무한하지 않아 사용량을 줄이더라도 언젠가는 고갈될 것이다. 전 세계는 지금 재생 가능하면서 지구를 보존하는 에너지 자원을 찾기 위해 노력하고 있다. 예를 들면 태양빛을 이용한 에너지 생산 방식이 있다. 또한 태양빛으로 인해 2차적으로 발생하는 바람과 파도 및 태양과 달 등 천체의 인력으로 발생하는 조석과 지구 내부의 열을 이용하는 방법들은 미래의 친환경 에너지 자원으로 각광받고 있다.

지구 환경의 상호 작용에서 얻을 수 있는 미래의 친환경 에너지 자원에 대해 알아보자.

 

▶ 태양 에너지

태양은 에너지를 우주에 방출하는 거대한 에너지원이다. 지구는 태양으로부터 기표면 1㎡당 약 340W의 에너지를 받게 되는데, 이를 지구 전체에서 받는 양으로 환산하면 전 인류가 1년간 소비하는 에너지의 약 7000배에 달하는 것이다. 이런 무한한 햇빛을 활용하면 상상할 수 없을 정도의 에너지를 저장할 수 있다.

태양 에너지를 활용하는 방법에는 크게 태양열을 이용하는 것과 햇빛, 즉 태양광을 이용하는 것이 있다.

먼저 태양열을 이용하는 경우는 태양열로 직접 물을 끊이거나 데워 난방이다 온수로 이용하거나, 그 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 것 등이 있다. 태양열 활용 기술에서는 많은 양이 태양열을 받을 수 있는 장치와 받은 태양열을 모을 수 있는 장치의 개발이 중요하다.

태양광을 이용하는 기술로는 태양광 발전이 있다. 이는 태양 전지를 이용하여 태양빛을 직접 전기 에너지로 바꾸어 사용하는 것이다. 태양광 발전은 발전 시설뿐만 아니라 태양 전지 자동차, 태양 진지 휴대 전화나 휴대용 컴퓨터와 같이 다양하게 이용될 수 있다.

지구로 쏟아지는 무한한 태양빛은 환경 오염을 일으키지 않는 청정 에너지라는 측면에서 각광로 받고 있지만, 이를 이용하기 위해서는 일단 발전을 하기에 일조량이 충분히 많은 지역이어야 한다는 조건이 있다. 태양광 발전은 하루 중에서도 발전할 수 있는 시간이 제한되며, 계절에 따른 제약도 있다. 현재까지는 발전 시설비가 높다는 단점이 있다.

 

▷ 풍력 에너지

국토의 1/4이 해수면보다 낮은 네덜란드는 풍차를 사용해 양수기를 돌려, 육지로 차오르는 바닷물을 퍼냈다. 풍차는 바람을 이용한 것으로 일종의 풍력발전이다. 이처럼 바람의 운동 에너지를 회전력으로 전환시켜 전기 에너지를 만드는 것을 풍력 발전이라고 한다.

즉, 발전기와 연결된 날개가 바람의 힘으로 돌아가면 발전기에서 전기를 생산하게 된다.

지구에 부는 바람이 가진 풍력 에너지는 전 세계 에너지 소비량의 200배가 넘는 방대한 잠재력을 지니고 있는 것으로 알려져 있다. 설비가 비교적 간단하고 비용이 저렴하며 환경 오염을 일으키지 않는 장점이 있지만, 바람의 세기나 방향이 항상 변하므로 정확한 예측이 어렵다는 단점도 있다. 최근에는 발전기 조절 기술이 발달하여 적은 바람으로도 더 많은 양의 전기 에너지를 만들 수 있게 되었다.

 

조력 에너지와 파력 에너지

조력 에너지는 태양, 달 등의 천체의 인력에 의해 나타나는 밀물과 썰물의 흐름을 이용한 것으로, 이 에너지를 얻는 방식에는 조류 발전과 조력 발전이 있다. 두 방식 모두 바닷물 속에 터빈을 설치하고, 흐르는 조류에 의해 터빈을 돌려 전기 에너지를 얻는다. 다만, 조류 발전은 조류가 빠른 곳에 터빈만 설치하는데 비해, 조력 발전은 바다를 제방으로 막아서 바닷물을 가두어 두었다가 흘려 ㅂ내면서 낙차를 이용하여 터빈을 돌리낟. 자원의 고갈 염려가 없는 조력 발전의 경우 환경적으로는 제방 안쪽에 바닷물이 갇혀 있게 되므로 갯벌이 사라지고, 염분의 농도 변화, 먹이 사슬의 변화 등 해양 생태계에 혼란을 줄 수도 있다.

파력 에너지는 바람에 의한 파도의 움직임을 이용한 것이다. 파도의 상하좌우 운동을 전기 에너지로 변환시키는 방식으로, 바다에 부표나 원통형 실린더를 띄워 놓고 여기에 발전기를 설치하면 파도가 칠 때 발전기가 돌아가면서 전기를 생산하게 된다.

 

▶ 지열 에너지

지구는 내부로 깊어질수록 온도가 높아지는데, 지구 내부의 열에너지를 지열 에너지라고 한다. 지하에 고온의 열원이 있을 경우 이 열원에서 나오는 지열을 이용하면 온수, 난방, 발전 등에 사용할 수 있다. 지열 에너지를 이용한 지열 발전은 지열로 물을 끓여 발생하는 증기로 터빈을 돌려 전기를 얻는 것이다. 지열 발전소는 판의 경계나 열점, 화산 지대와 같이 지하에서 마구마가 상승하여 지열이 많이 발생하는 곳에 세울 수 있다. 아이슬란드나 필리핀, 뉴질랜드와 같은 곳에서는 국가 전체 전력 소비량의 1/4정도를 지열 발전으로 충당하지만, 우리나라는 판의 경계 지역이 아니므로 지열 발전소를 세우기 어렵다.