산과 바다가 있는 풍경

신세계에 도전하는 인류..'인공태양'이라 불리는 '핵융합'

- 록히드마틴, 초소형핵융합로 상용화 계획..선진 7개국, 대형 실험로 건설 중

- '효율성·안전성' 두 마리 토끼 가능.."성공하면 에너지 판도 바뀔 것"

[이데일리 이승현 기자]

국가핵융합연구소 제공

◇궁극의 에너지 대안, 태양의 원리에서 찾다

◇초대형 프로젝트 ‘ITER’..핵융합 발전 ‘가능성’ 모색

무한정, 무공해, 무소음! 수소에너지의 장점들입니다. 이러한 장점을 가진 수소에너지 개발이 완료되었을 때, 지구의 에너지 활용은 얼마나 개선될까요? 당장 도로에서 들려오는 시끄러운 소음이 사라질 것이며, 건물 밖으로 나가면 언제든지 신선한 공기를 맡을 수 있을 것입니다. 

핵융합발전의 원료이자 9화에서 간략하게 살펴봤던 전혀 새로운 에너지, 이번 화에서는 수소에너지에 관해서 더 자세하게 알아보겠습니다. 

수소는 인류에게 꼭 필요한 원소 중 하나입니다. 왜냐하면 바로 수소에 포함된 물(H2O) 때문이지요. 물이 없으면 생명이 없듯, 수소와 산소가 없었다면 인류도 존재하지 않았을 것입니다. 

수소 1킬로그램을 산소와 결합하면 3만 5천 킬로칼로리의 에너지가 방출됩니다. 같은 질량의 다른 연료인 프로판, 부탄, 휘발유, 등유 등과 비교하면 3배에 가까운 에너지입니다. 

여기 새삼 놀라운 사실이 하나 더 있는데요. 다른 연료들이 이산화탄소를 발생시켜 환경 오염에 큰 영향을 미치는 것과 달리 수소 연료는 무공해라는 점입니다. 수소에너지를 사용하는 과정에서 발생되는 물질은 수소와 산소를 결합했으니 우리가 익히 알고 있는 H2O, 즉 물이 생성됩니다. 

일상에서 우리가 흔히 듣게 되는 소음, 그 중 하나는 바로 자동차 엔진 소리입니다. 엔진 소리는 석유연료가 연소하는 과정에서 발생하는데요. 수소 연료전지는 연소반응을 통해 에너지를 얻는 원리가 아니므로 소음이 적습니다.

게다가 수소는 우리 주변에서 쉽게 찾을 수 있습니다. 수소에너지를 활용하게 되면 어디에 묻혀 있는지 모를 원유를 찾고, 원유가 있는 나라가 에너지 강대국으로 성장하는 일도 사라질 것입니다. 아직은 천연가스에서 수소를 대량생산하고 있지만, 원활한 기술 개발이 이루어진다면 무한정이라는 수식도 과장은 아닐 것입니다.  

대한민국은 2004년을 수소 에너지와 수소 연료 전지 개발 원년으로 삼고 지속적인 투자를 이어오고 있습니다. 

그러기 위해서는 우선 순수한 수소를 확보하는 것이 중요합니다. 열화학사이클법, 광화학반응, 반도체와 태양 에너지를 이용하는 방법, 전기 분해, 방사선 등 다각도에서 접근하는 중입니다. 미생물을 이용해 수소를 생성하는 방법도 연구 중이라 하니, 인류가 수소 에너지에 거는 기대가 얼마나 큰지 알 수 있습니다. 

순수한 수소를 확보하고 나면, 수소를 산소와 함께 직접 연소하여 열을 발생시키거나 연료전지(Fuel Cell)를 이용하는 두 가지 방법으로 이용할 수 있습니다. 그중 연료전지는 수소자동차 개발의 핵심입니다. 수소와 산소 수용액 사이에 산화와 환원 반응을 얻는 것인데요. 실용화 가능성이 높은 기술로 알려졌습니다. 

지속 가능한 에너지인 태양, 풍력, 해양 에너지와 더불어 재생 가능한 에너지인 바이오 에너지까지. 그 활용과 장단점에 관하여 알아보고 있습니다. 그리고 대미를 장식하게 될 ‘전혀 새로운 에너지’에 관해 알아볼 차례인데요. 

말 그대로 그 동안 에너지원으로 활용하지 못하였던 물질 또는 늦게 발견된 에너지원이 바로 전혀 새로운 에너지에 속합니다. 이제는 많은 사람들이 신재생에너지에 관심을 두고 있기 때문에 곧이곧대로 '전혀 새로운' 에너지가 아닌 것들도 있겠지만 말이지요. ^^;

우선 우리에게 가장 익숙한 수소 에너지부터 살펴볼까요? 혹자는 수소가 우주의 탄생 과정에서 가장 먼저 만들어졌다고 말합니다. 또 우주에서 가장 많이 존재하는 원소라고도 하는데요. 지구에도 엄청난 양의 수소가 존재합니다. 탄소, 질소 다음으로 많지요. 

과학시간에 봤던 주기율표를 기억하시는 분들이라면 수소의 원소기호인 H가 가장 먼저 등장하는 것을 기억하실 텐데요. 순수한 수소는 가연성이 큰 기체입니다. 밀도가 작아서 한때는 공중에 열기구를 띄우는 데에 사용하기도 했습니다. 사소한 마찰에도 연소하는 특성 때문에 지금은 거의 사용하지 않지만요. 수소는 대부분 물이나 석유에 포함되어 있습니다. 

탄소 또는 산소와 결합한 형태이지요. 이러한 수소 화합물을 분리시키는 것과 안전하게 저장하는 것이 전혀 새로운 에너지, 수소 에너지의 활용의 포인트입니다.

원자력 역시 잘 알려진 전혀 새로운 에너지 중 하나입니다. 활용의 안정성만 보장된다면 높은 가능성을 가지고 있는 에너지이기도 합니다. 

하지만 최근 세계적인 이슈가 된 원자로 안전 문제를 감안하면 극복해야 할 기술적인 한계가 많습니다. 또 원자력발전의 연료가 되는 우라늄, 플루토늄의 가격도 상당한 부담이 됩니다. 이에 원자력 발전에 새롭게 떠오른 활용 방식으로 핵융합발전 기술이 주목받고 있는 상황입니다. 

핵융합 발전은 기존의 원자력 발전 방식과 함께 논의되지만, 그 원리는 상반된 형태입니다. 쉽게 설명하면 기존의 원자력 발전은 원자 핵을 분열하는 원리이고 핵융합은 말 그대로 서로 융합하는 원리입니다.

핵융합에서 사용하는 연료 역시 앞서 언급한 수소인데요. 우라늄, 플루토늄보다 가격이 훨씬 저렴한 것은 굳이 언급하지 않아도 쉽게 예측할 수 있습니다. 그러나 가격 대비 성능은 뛰어납니다. 원자력 발전의 4.5배라고 하니, 달리 설명할 필요가 없겠죠? 다만 아직까지 상용화에 성공하지 못했다는 점이 아쉬울 뿐입니다.

대한민국은 1980년대부터 핵융합 개발을 위한 기초 연구를 시작했습니다. 2007년에 이르러서는 순수 우리 기술로 초전도 자석을 이용한 플라즈마 생성장치(KSTAR)를 완성했는데요. 플라즈마 생성장치는 핵융합 발전에서 아주 중요한 장치로 통합니다. 

2012년 말에는 플라즈마를 17초 간 안정적으로 유지해 장기 운전 기반을 닦는 데에 성공하기도 했습니다. 미국, 일본이 10초를 유지했고 중국에서 성능이 낮은 전류로 30초 간 유지했다는 사실을 감안하면 놀라운 결과입니다.

17초라는 길지 않은 시간에 핵융합 발전 전문가들이 촉각을 곤두세울 만큼 새로운 연료나 에너지원을 찾아내고 개발하는 일은 절대 쉬운 일이 아닙니다. 이전까지 살펴본 다른 신재생에너지도 마찬가지였죠. 개발 자체가 현재의 기술로는 한계를 가질 수밖에 없는 현실입니다. 

하지만 그렇다고 해서 신재생에너지 개발을 포기할 수는 없습니다. 21세기에 에너지 개발을 멈추는 것은 아무런 대책 없이 미래를 맞이하는 것과 같기 때문입니다.

재생 가능한 에너지, '바이오 에너지'란 무엇일까요? '바이오 에너지'는 생명을 의미 하는 ‘BIO’와 ‘ENERGY’가 결합된 말로, 앞서 소개해드렸던 태양, 풍력, 해양 에너지와는 상당한 차이점을 가지고 있습니다. '바이오 에너지'는 말 그대로 살아 있는 생물을 활용하여 만든 에너지입니다. 녹색 식물을 이용한 바이오 에너지! 오늘은 '바이오 에너지'의 생성 원리와 장단점에 대해서 알아보도록 할까요?

바이오 에너지는 크게 '바이오 에탄올'과 '바이오 디젤'로 나눌 수 있습니다. 오늘은 먼저 '바이오 에탄올'에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 바이오 에탄올은 곡물에서 당(糖)을 추출해서 만듭니다. 사탕수수, 밀, 옥수수, 감자, 보리, 고구마 등 녹말이 함유된 작물들을 이용하는 것이 대표적입니다. 

이밖에도 관목으로 사용하는 카사바나 농경지에서 흔히 볼 수 있는 볏짚에서도 바이오 에탄올을 생성할 수 있다고 합니다. 곡물에서 추출하는 당(糖)이란 일반적으로 우리에게 잘 알려진 포도당을 의미합니다. 산소가 없는 상태에서 포도당을 미생물로 발효하여 에탄올을 얻습니다. 

술을 만드는 과정을 생각하면 보다 이해하기가 쉬운 데요. 실제로 포도주나 양조 맥주 발효 과정을 떠올려보면 그 과정이 유사합니다. 발효 과정을 거쳐 알코올을 생성하고, 술을 만들 듯이 에탄올을 생성하는 것입니다. 

발효 후에는 술과 마찬가지로 에탄올이 물에 섞인 수용액 형태가 됩니다. 농도는 25% 내외라고 하는데요. 도수로 비교를 해보면 소주보다는 높고, 양주보다는 낮은 편입니다. 마시면 안되겠지만 말이죠^^ 

25%의 에탄올 수용액을 바이오 에너지, 즉 바이오 에탄올로 활용하려면 나머지 75%정도의 수분을 제거해야 합니다. 증류가 필요한데요. 

높은 온도로 가열해서 증류를 거치면 에탄올 농도를 96%까지 높일 수 있습니다. 그렇다면 농축한 증류 에탄올을 자동차의 연료로 곧바로 사용해도 될까요? 정답은 ‘예’입니다만, 일반적으로는 원유에서 생산한 휘발유의 옥탄값을 증가시키는 첨가제로 사용하고 있습니다. 

앞서 소개하여드렸 듯 바이오 에탄올은 재생 가능한 에너지입니다. 그만큼 앞으로의 전망도 밝은 편이지요. 사탕수수가 많이 생산되는 브라질에서는 차량의 70% 정도가 바이오 에탄올을 연료 첨가제로 사용할 정도라고 합니다. 

하지만 사탕수수의 생산 원가가 비싼 나라에서는 아직 꿈 같은 이야기입니다. 그럼에도 불구하고 바이오 에탄올을 첨가하면 휘발유만 사용할 때보다 일산화탄소 배출량이 줄어듭니다. 

대한민국에 맞는 바이오 에탄올 작물을 찾아내고 에탄올 발효, 증류하는 과정에서 소모되는 에너지의 양을 줄일 필요가 있습니다. 

화석 연료는 사용이 편리하지만, 한번 사용하고 나면 다시는 쓸 수 없다는 단점이 있습니다. 그런 면에서 재배가 가능한 식물을 이용한 '바이오 에너지'는 아주 매력적인 에너지원입니다. 그리고 바이오 에너지는 '재생 가능한 에너지'에 속합니다. 

'신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법'을 살펴보면 태양광, 태양열, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지 이상 여덟 개 분야를 재생 가능한 에너지원이라고 규정하고 있습니다. 

에너조이는 그 중 태양, 풍력, 해양 에너지를 '지속 가능한 에너지'로 분류하여 알아보았습니다. 이 세 가지 에너지는 재생성보다는 그 지속성에 초점을 맞춰야 하기 때문입니다.

대표적으로 재생 가능한 에너지원에는 생물자원과 폐기물이 있습니다. 이 중에서 생물자원을 에너지원으로 활용하면 석유와 마찬가지로 이산화탄소가 배출됩니다. 하지만 그렇게 배출된 이산화탄소가 다시 생물자원에 흡수됩니다. 여기서 말하는 생물자원이 바로 녹색 식물이기 때문입니다.

녹색 식물을 활용한 재생 에너지는 현재 우리가 사용하고 있는 석유와 크게 다르지 않습니다. 그래서 이산화탄소 배출이 불가한데요. 하지만 재생 에너지를 개발하기 위해 더 많은 녹색 식물을 경작하게 되면 에너지 사용 시 발생된 이산화탄소를 식물이 다시 흡수하기 때문에 훨씬 이롭습니다. 

이른바 '탄소중립'이라는 개념입니다. 같은 양의 이산화탄소가 흡수, 배출의 순환 과정을 거치기 때문에 화석 연료를 사용할 때처럼 이산화탄소가 계속 증가하지는 않는다는 것입니다. 이러한 장점은 지구 온난화의 위협으로부터 부담을 줄일 수 있습니다.

폐기물의 경우 다양한 형태의 폐기물을 에너지로 재활용합니다. 이 같은 에너지는 다양한 폐기물을 통해 얻을 수 있는데요. 

대표적으로 자동차 폐윤활유에서 액체연료, 자동차 폐타이어에서 가스연료, 에너지 함량이 높은 폐기물을 소각해 에너지를 얻는 시설 등을 꼽을 수 있습니다. 또 음식물쓰레기나 축분, 동물체에서 메탄가스를 얻는 방법도 있습니다.  두 가지 방법 모두 현재 더 월등한 기술 수준을 필요로 하고 있습니다. 

녹색 식물 재생 에너지는 식량이냐, 에너지냐의 문제와 식물을 기르는 데에 드는 비용 문제를 동시에 안고 있습니다. 폐기물 역시 폐기물을 확보하기 위해 식량 문제에 간접적인 영향을 미칩니다. 또 폐기물을 에너지화하는 과정에서 발생하는 환경오염 문제도 간과할 수는 없습니다.

'재생'이라는 단어와 '에너지'라는 단어가 합쳐졌을 때, 참으로 많은 뜻을 내포하게 됩니다. '재생'은 다시 살리고, 회복시키는 것입니다. '재생 에너지'는 에너지를 활용하며 환경에 미쳤던 영향들을 다시 회복시키고, 사용 가능한 에너지로 다시 살리는 것입니다. 이와 같은 사실이 바로 우리가 재생에너지에 대해 더 많은 연구와 개발을 지속하여야 하는 이유입니다. 

지난 신재생에너지 5화에서는 풍력 에너지에 대해서 알아보았습니다. 6화에서 다룰 신재생에너지는 해양 에너지입니다. 바다는 우리에게 훌륭한 에너지원일 뿐만 아니라 자원의 보고로써 무수히 많은 자원과 발전 가능성을 지니고 있습니다. 

삼면이 바다로 둘러싸인 우리에게는 이러한 가능성과 잠재성이 매우 흥미롭게 느껴질 수 밖에 없는 데요. 본격적으로 해양 에너지에 대해서 알아보기에 앞서, 바다를 이용한 해양 에너지 활용 방식은 크게 세 가지 방법으로 구분할 수 있습니다. 조류(潮流) 발전, 조력(潮力) 발전, 파력(波力) 발전이 그것입니다.

조류 발전은 해류의 흐름을 이용합니다. 물살이 빠른 곳에 발전기를 설치하여 전기를 생산하는 것인데요. 조류발전은 물살을 일으키기 위해 따로 댐을 건설할 필요가 없고, 선박이나 어류의 이동을 방해하지 않습니다.

조력(潮力) 발전은 조수간만의 차이를 이용합니다. 수위 차가 발생하는 하구(河口)나 만(灣)에 방조제를 쌓아 해수의 수위 차를 이용하는 방법입니다. 

이것은 댐을 이용하는 수력발전과 유사한 원리입니다. 수위 차는 밀물, 썰물을 가리지 않고 발생하기 때문에 조력 발전을 다시 썰물 발전과 밀물 발전으로 나눌 수 있습니다. 

두 개의 효율을 따져보자면 물론 밀물 때가 썰물 때보다 효율이 낮습니다. 한편 조력 발전의 유례는 중세 유럽에서부터 찾아볼 수 있습니다. 풍차와 마찬가지로 곡물을 빻는 에너지를 활용하였던 것입니다. - 

마지막으로 파력(波力) 발전은 파도의 힘을 이용합니다. 파도를 효율적으로 이용하기 위해서는 앞서 소개한 다른 발전보다 더 특별한 기술이 요구됩니다. 이를 작동원리에 따라 구분해보면 가동물체형, 진동수주형, 월파형 파력 발전으로 나눌 수 있습니다. 하지만 해양 에너지의 가능성이 아무리 크다고 해도 무턱대고 모두 개발하고 활용할 수 있는 것은 아닙니다. 

기원이 가장 오래된 조력발전의 경우 해양 생태계에 끼치는 영향 때문에 일부에서는 개발에 회의적인 입장을 표하고 있습니다. 반면, 조류발전은 2009년에 전남 진도에 국내 첫 조류발전소를 준공하여 성과를 기대하고 있는 중입니다. 파력발전은 2012년 현재 포항시에서 시험가동 중이지만, 현재까지는 시험 단계에 그치고 있습니다. 

이렇듯 해양 에너지에 대한 가능성과 잠재성에도 불구하고 풍력 에너지와 마찬가지로 기술 및 개발비용 등을 이유로 미래 에너지의 구체적인 대안이 되기에는 한계가 있는 것이 사실입니다.

지금까지 에너조이는 태양, 풍력, 해양이라는 지속 가능한 에너지에 관해서 알아보았습니다. 기술의 한계로 아직까지 괄목할만한 성장은 없지만, 지속 가능한 에너지에 대한 인류의 열망이 지속되는 한 언젠가는 반드시 지속 가능한 에너지로써 태양, 풍력, 해양 에너지를 활용할 수 있는 날이 오지 않을까요? 지속 가능한 에너지 개발을 위해 우리의 지속적인 관심과 연구가 필요한 때입니다.

우리에게 꼭 필요한 신재생에너지! 지난 화에서 다루었던 태양에너지에 이어 이번 포스팅에서는 풍력에너지를 주제로 이야기를 시작해보려 합니다. 풍력에너지는 무엇이며 장단점은 어떤 것들이 있을까요? 우리는 풍력에너지에 대해 얼마나 알고 있을까요?

지구를 둘러싸고 있는 대기는 매우 불안정한 기체입니다. 우리 눈에는 잘 보이지 않지만, 시시각각 변화하며 끊임없이 이동하고 있습니다. 시시각각 변화하며 이동하는 대기를 우리는 어떻게 감지할 수 있을까요? 눈에 보이지는 않지만 우리는 바람을 통해 이 같은 움직임을 느낄 수 있습니다. 우리가 느끼는 바람은 대기가 대류권에서 지형의 특성에 민감하게 반응하며 나타나는 자연현상입니다. 

불안정한 대류권에서 생성된 바람은 엄청난 에너지를 가지고 있습니다. 태풍이나 토네이도의 엄청난 파괴력도 이와 같은 에너지에서 비롯된 것이지요. 인류는 바람의 힘 즉, 풍력을 두려운 자연재해의 가해자에서 인류에게 유익한 주요 에너지원으로 활용하기 위해 오래전부터 노력해왔습니다.

네덜란드를 상징하는 풍차가 그 대표적인 예라고 할 수 있습니다. 풍차의 기원은 10세기경 페르시아에서 발견할 수 있다고 하는 데요. 당시의 풍차는 지표면과 수평하게 날개를 세웠고, 맷돌을 가동하는 데에 이용되었습니다. 칭키즈 칸이 페르시아의 물방아 목수를 데려가 아시아에 풍차를 전파했고, 네덜란드에 풍차가 전파되었던 것도 십자군 전쟁 때문이었다고 하니 참 아이러니한 일이 아닐 수 없습니다.

현대적인 풍력 발전기는 아시다시피 지표면에 수직으로 서 있습니다. 주로 제방이나 산간 오지에서 발견할 수 있는데요. 설치도 다른 발전기에 비해 어렵지 않다고 합니다. 최근의 기술 개발로 풍력 발전 단가도 충분히 낮아졌습니다. 대규모 풍력 발전 시설을 운영하고 있는 미국이나 독일은 풍력을 원자력이나 화력과 비슷한 수준으로 개선하기도 했습니다. 

그렇다면 풍력으로부터 어떻게 에너지를 얻을 수 있는 것일까요? 풍력 발전으로 얻는 에너지의 양은 일반적으로 풍속과 회전 날개 직경에 의해 결정됩니다. 날개가 10미터에 이르는 초대형 풍력 발전기는 그만큼 큰 용량을 발전합니다.

바람을 이용한 에너지는 지속해서 생산할 수 있고 환경에 부담을 주지 않는다는 큰 장점이 있습니다. 하지만 대한민국에서의 활용은 어떨까요? 지리적, 지형적 특성 때문에 풍력에너지를 전력 생산의 핵심 수단으로 이용하기는 어려운 상황입니다. 하지만 이러한 단점에도 불구하고 적재적소에 풍력발전기를 최대한 설치해서 에너지 보조 수단으로 이용하려는 연구와 움직임은 계속되고 있습니다.

바람에서 얻어지는 에너지가 인류에게 무해하고 지속 가능한 에너지원인 것은 사실이지만, 일각에서는 대한민국에서 풍력에너지는 그다지 큰 도움이 되지 못하고 있을뿐더러 앞으로도 그 영향력을 발휘하기에는 한계가 있다고 말합니다.

그러나 우리가 풍력에너지를 지속가능한 에너지라 믿는 한 풍력에너지를 활용하기 위한 연구는 계속될 것입니다. 우리에게 지리적, 지형적 제약은 충분히 극복 가능한 약점이기 때문입니다. 그리고 언젠가는 그 에너지를 자유자재로 활용할 수 있는 날이 올지도 모르는 일입니다. 이제껏 그래왔 듯 말이지요.

여러분이 생각하시는 풍력 에너지! 그 가능성은 과연 어디까지일까요? 

[신재생에너지] ④ 태양 에너지 활용

세상 속 에너지의/세상의 에너지

태양은 지구에서 일어나는 대부분의 자연현상을 만들어내는 에너지의 원천입니다. 원시적인 인류는 태양의 중요성을 직관적으로 깨달았고, 태양을 숭배하는 종교나 의식을 만들기도 했습니다. 이러한 이유로 우리가 알고 있는 대부분의 신화나 설화에서 태양을 의인화하거나 신격화 한 예를 찾아볼 수 있는 것이지요

햇빛은 태양에서 일어나는 핵융합 반응에서 방출하는 전자기 복사파입니다. 태양에서는 라디오 주파수나 감마선을 포함, 다양한 전자기파가 방출된다고 하는데요. 실제 지표면에 도달하는 파장은 자외선보다 긴 파장입니다. 자외선보다 짧은 파장의 전자기파는 대기의 상층부에 흡수되거나 산란됩니다. 

그러므로 우리가 이용할 수 있는 전자기파는 적외선과 가시광선, 두 영역으로 나뉩니다. 그리고 영역마다 활용법을 달리합니다. 적외선 영역은 태양열(Solar Heat)로, 가시광선 영역은 태양광(Sunlight)으로 활용하는 것입다. 더 쉽게 설명하면 햇볕과 햇빛을 나눠서 활용한다고 할 수 있습니다. 햇볕과 햇빛, 태양열과 태양광에너지는 태양이 핵융합 반응을 멈추지 않는 한 지속해서 사용할 수 있겠죠?

태양열 에너지는 햇볕의 온기를 직접 이용하는 방식으로 활용하고 있습니다. 온기는 집열기에 모으고 다시 축열기에 저장합니다. 이를 온수 제조, 난방 또는 발전에 이용하는 것입니다. 아직까지도 햇볕의 온기를 저장하는 열매로는 비열이 큰 물을 주로 사용합니다. 겨울철에 물이 얼지 않도록 부동액을 첨가해주기도 합니다. 주택이나 소형 건물에 설치된 태양열 집진기를 많이 보셨을 텐데요. 이것은 1980년대부터 선보이기 시작한 시설입니다. 하지만 아직까지도 그 사용량이 크게 늘어나지 않은 까닭은 집열과 축열의 효율이 낮기 때문입니다

태양광 에너지는 가시광선이나 자외선으로 직접 전기를 변환하여 생산됩니다. 실리콘이나 갈륨-비소 등으로 만든 반도체 접합면에 햇빛을 쏘이면 외부 회로를 통해 N-형 반도체에서 P-형 반도체로 흐르는 전류가 발생합니다. 이를 ‘태양광전지’라고 부릅니다. 태양광 전지 역시 이미 전자계산기나 시계, 등대, 인공위성 등에서 널리 활용되고 있습니다. 그러나 발전 효율 개선 등 높고 안정적인 효율과 더불어 저렴한 시설비, 혹은 소재 개발도 우리의 과제로 남아있습니다. 

[신재생에너지] ③ 지속 가능한 에너지의 장점

불을 이용해 맹수로부터 개인과 집단을 보호하고 음식을 익히거나 추위를 견디지 않았다면, 인류의 흥망성쇠는 지금과 많이 달라졌을 것입니다. 

비교적 연소가 쉽고 장시간 보존할 수 있는 숯과 같은 연료는 신석기시대 말부터 사용한 것으로 추측되고 있습니다. 덕분에 불의 용도가 점차 다양해졌음은 설명할 필요도 없을 정도입니다. 

인류가 열 에너지를 자유자재로 사용하기 시작하면서 에너지를 발생시킬 수 있는 연료에 대한 관심이 지속적으로 이어지게 되는데요. 

인류는 약 50만 년 전부터 불을 사용했습니다. 그 쓰임은 다르지만, 마른 나뭇가지나 낙엽을 태워 만든 불을 연료로 사용하였을 것입니다. 

불을 이용해 맹수로부터 개인과 집단을 보호하고 음식을 익히거나 추위를 견디지 않았다면, 인류의 흥망성쇠는 지금과 많이 달라졌을 것입니다. 

비교적 연소가 쉽고 장시간 보존할 수 있는 숯과 같은 연료는 신석기시대 말부터 사용한 것으로 추측되고 있습니다. 덕분에 불의 용도가 점차 다양해졌음은 설명할 필요도 없을 정도입니다. 인류가 열 에너지를 자유자재로 사용하기 시작하면서 에너지를 발생시킬 수 있는 연료에 대한 관심이 지속적으로 이어지게 되는데요. 

나무만큼 구하기 쉽고 나무보다 화력이 좋은 연료가 등장한 것은 18세기 무렵입니다. 석탄은 18세기 이전부터 존재했지만, 채굴하고 운반할 수 있는 기술이 생기기 전까지는 그저 평범한 돌과 다르지 않았습니다. 

석탄을 주요 에너지원으로 사용하면서 인류는 다시 한번 비약적으로 발전합니다. 불과 300년 전의 일입니다. 그 발전을 토대로 더 좋은 에너지원을 찾아 나섰습니다. 300년이 지나 지금은 석유를 주요 에너지원으로 사용하고 있습니다. 

석탄으로 이룩한 발전과는 비교도 안 될 만큼 위대한 발전도 이룩했지요. 지속가능한 에너지에 대하여 논하기 앞서, ‘불’과 ‘연료’의 역사를 되짚어본 것은 신재생에너지가 나아가야 할 길이 숨어 있기 때문입니다. 

만약 18세기 이전부터 석탄 채굴과 운반이 원활해졌다면 어땠을까요? 훨씬 더 오래 전에 석탄을 주요 연료로 사용했을 것입니다. 신재생에너지 개발도 이와 마찬가지로 보다 고도화된 기술을 요구합니다. 

이제는 채굴이나 운반 같은 1차적인 기술이 아니라 고도의 과학으로 완성된 신기술이어야 합니다. 충분한 기술만 갖추게 된다면, 자연에서 제공하는 에너지만으로도 지금과 같이 윤택한 삶을 누릴 수 있습니다. 그렇게 되면 에너지에 관한 인류의 고민도 잠시 사라지겠지요.

그러나 지속가능한 에너지, 신재생에너지를 발견하고 효율적으로 이용하기 위해서 앞으로 더 많은 연구가 필요한 것도 사실입니다. 가장 가까이에 있는 태양에너지 조차도 아직 마음 먹은 것처럼 잘 활용하지 못하고 있기 때문입니다. 

석유만큼 훌륭한 효율성을 가지고 있는 태양 에너지 발전 방안이 생긴다면, 그야말로 가장 이상적일 것입니다. 왜냐하면 태양에너지는 환경에 악영향을 끼칠 가능성이 현저히 낮기 때문입니다. 태양 외에도 자연에서 개발할 수 있는 에너지들을 통틀어 우리는 ‘지속 가능한 에너지’라 표현합니다. 과연 지속 가능한 에너지에는 어떤 종류가 있을까요? 다음 화부터는 지속 가능한 에너지에 대해서 알아보겠습니다. 

인류는 약 50만 년 전부터 불을 사용했습니다. 그 쓰임은 다르지만, 마른 나뭇가지나 낙엽을 태워 만든 불을 연료로 사용하였을 것입니다. 불을 이용해 맹수로부터 개인과 집단을 보호하고 음식을 익히거나 추위를 견디지 않았다면, 인류의 흥망성쇠는 지금과 많이 달라졌을 것입니다.