◈ STEP 1


□ 돌풍을 이용한 풍력발전
터빈은 더욱 강해지고 가벼워지며 커지고 있다.


콜로라도주 남쪽 고원지대의 꼭대기에 눈으로 뒤덮인 로키산맥을 배경으로 미풍에 의해 46미터 크기의 회전날개를 돌리고 있는 4개의 시험용 터빈이 서있다.


“만약 당신이 상용 풍력 발전 지대에 앉아 있다면 여기에 그 터빈을 설치하지는 않을 겁니다.”라고 미 동력자원청 재생 에너지 연구소의 수석 엔지니어 샌디 버터필드는 말한다.


“하지만 이곳은 시속 100마일의 돌풍을 얻을 수 있기 때문에 시험 장소로는 완벽합니다. 이 돌풍들은 우리에게 어떤 터빈 모델이 적당한지 금방 알려줍니다."


1991년에 미국정부는 풍력 자원 조사를 바탕으로 캔사스, 노스 다코타, 텍사스 이 세 주가 국가 전체의 전력 필요량을 충족시키기에 충분한 풍력을 가지고 있다고 결론을 내렸다.


풍력 에너지의 가격은 지난 20년 동안의 연구 성과를 바탕으로 상승한 터빈 효율 덕분에 85%나 떨어졌다. 미국 여러 곳에서 전기 소비자들은 풍력으로 생성된 동력을 선택하여 구매할 수 있다.


종종 구매자들은 석탄과 같은 에너지보다 풍력 에너지 비용의 인상요인이 낮다고 믿으며 가격을 몇 년씩 억제시키기도 한다. 이러한 믿음은 벌써 보상을 받기 시작하고 있다.


예를 들어 텍사스와 콜로라도의 풍력 구매자들은 올 초 더 낮은 전기 사용료를 지불했다. 화석 연료의 가격이 상승할수록 비용절감의 폭은 더욱 커질 것이다.


더욱 강력하면서도 가벼운 터빈 날개 개발을 위한 과거 수십 년간의 노력은 더욱 크고 강력한 터빈을 만들 수 있게 하고 있다.


최근의 터빈 날개 기술은 특정 환경의 바람 조건을 위해 터빈의 디자인을 맞추고 있다. 예를 들어 고원지대의 터빈은 허리케인이 많은 걸프만을 위한 터빈과는 다른 방법으로 만들어진다.


풍력 기술의 가장 기본적인 장애인 ‘바람의 변덕’은 더욱 정확한 기상 예측을 통해 대부분 극복되어 왔으며 상업적 규모의 풍력 개발이 가능할지 의심스럼게 하는 지역 이기주의(Nimby) 역시 우리 지역에 유치하려는 핌비(Pimby)로 변화하기 시작하고 있다.


중서부의 농부들은 터빈 1대당 연간 2,000 달러에서 4,000 달러의 비용을 지불하는 전기 업체에게 임대할 3만평 규모의 부지로 선정받기 위해 아우성이다.


또한 일부 풍력 기술 개발자들은 놀랍게도 하늘을 염두에 두고 있다. 스카이 윈드파워사는 땅과 전기 전도체로 연결되어 4.6km 상공에서 자동 회전하는 하늘을 나는 전기발전기(그림 참조)를 개발 중이다.


이 모델은 땅에 붙잡아 매는 것과 유지하는 측면의 과제를 해결해야 할 것이다. 하지만 미풍이 지구상에 가장 풍부한 에너지 자원이라는 점에 대해서는 아무도 이견을 갖지 않는다.


○ 풍력
에너지 잠재 규모 : 1조 4백억 kWh 1
이산화탄소 방출량 : 960 MMT 2
전기 수요 충족률 : 20%


○ 하늘을 나는 풍차
더욱 강력한 바람을 잡기위해 초기 디자인을 활용한다.


높이 올라갈수록 바람의 속도도 높아진다는 컨셉이 캘리포니아에 기반을 두고 있는 스카이윈드파워사의 하늘을 나는 전기 발전기 디자인에 기본적인 영감을 주었다.


제트 기류 속에 매달려 있는 4개 또는 8개의 회전날개들은 땅위에 설치된 같은 크기의 회전날개를 가진 터빈에 비해 두 배의 전기를 생산할 수 있다.
이 업체의 추정에 따르면 회전날개 그룹은 미래에 200 평방 마일을 뒤덮으며 5백만 인구 규모의 도시에 동력을 공급하는데 충분한 전기를 생산할 수 있게 될 것이다.

◈ STEP 2


□ 체증 해결
필요한 곳에서 에너지를 만든다


기존의 전기공급망은 생산자에서 사용자로 에너지의 흐름을 일방적으로 전달하도록 설계되었다.


더 나은 시스템은 가정이나 사무실 주변에 위치한 바람이나 태양열과 같은 동력 자원을 활용한 “분산 생성”이다.


이런 자원들은 한가한 시간이나 피크타임에도 최고의 효율을 유지할 수 있는 매우 복잡한 디지털 시스템 및 통제 메커니즘과 연결되어 있다.


○ 그리드 다시 생각하기
잠재 에너지 규모 : 5천2백만 kWk
이산화탄소 방출량 : 495 MMT
전기 수요 충족률 : 10%


○ 사례연구
자가발전 공장


토니엘리스워스가 엘리스 바이크라는 그의 맞춤 자전거 회사를 위해 샌디에고에 새로운 공장을 지을 계획을 세우기 시작했을 때 그는 돈을 적게 들이면서 친환경을 실현할수 있는 것에 중점을 두었다.


지열 시스템이 빌딩을 온냉방하며 전기는 옥상의 태양열 셀에 의해 공급된다. 이때 잉여 에너지는 인근의 전력회사로 공급되어 일반 소비자에게 판매된다.


“이보다 더 똑똑한 방법은 없어요.”라고 엘리스워스는 말한다. “동력 시설을 짓고 외산 에너지를 사는 것보다 훨씬 더 좋습니다.” 그는 잉여 전기의 판매로 태양열 시스템을 구입하는데 들어간 금액을 제외한 2만8천달러의 투자비를 4년 이내에 상쇄할 것으로 기대하고 있다.


또한 그의 공장은 기업을 운영하면서 생기는 스트레스를 더는데도 도움이 된다. “전기 계량기가 뒤로 가는 것을 바라보면서 힘든 시간을 극복해 보세요.” 그는 말한다. “항상 당신의 얼굴을 미소 짓게 할 겁니다.”


미국은 에너지 르네상스 시대에 대해 준비가 되어 있다. 그들은 이미 외산 석유에서 눈을 돌려 깨끗하고 재생 가능한 에너지로 화석 연료를 대체할 기술을 가지고 있다.


그러나 미국의 단점은 아직도 석유 소비량이 지구의 하루 생산량 중 1/4, 세계의 불안정한 국가들에서 수입하는 양의 1/3을 차지하는 8천4백만 배럴의 오일에 달한다는 점이다.


그 사이 대기 속 이산화탄소 량의 증가는 영구 동토층을 녹게 만들고 빙산의 붕괴 원인이 되고 있으며 기상학자들은 현재수준으로 이산화탄소의 방출이 계속된다면 다음 세대에는 선례가 없을 정도로 환경이 황폐해 질것이라고 경고하고 있다.


여기엔 특효약이 없다. 다만 12명의 에너지 전문가들과 과학자들의 연구를 통해 모아진 새로운 기술들을 통해 2025년까지 현재의 절반가량 에너지 소비를 줄일 수 있게 되고 전기 생산을 위해 석탄, 천연 가스 등과 같은 화석 연료를 거의 사용하지 않아도 된다는 점이다.


게다가 이 방법이 꼭 맞는다고 할 수는 없지만 재생이 가능한 에너지의 원천인 원자력과 수소 전기 동력은 우리의 가정과 경제를 따뜻하게 하기 위해 온실 가스를 배출하는 연료에 대한 의존도를 없앨 수 있게 해준다.


어쩌면 당신은 20년 후쯤 풍차 농장 사이를 날고 있는 비행기 좌석에 앉아 창밖을 바라보게 될 지도 모르겠다. 하지만 장담할 수 있는 것은 연구자들과 기업들이 경쟁적으로 재생 가능한 에너지 원천을 동력화하기 위한 가장 좋은 방법을 찾아낼 것이라는 점이다.


이 새로운 에너지 시대를 위해 해결해야할 가장 큰 문제는 더 이상 기술적인 것은 아니다. 오히려 정치적이고 관료적인 문제들이다.


만약 이런 문제들을 극복할 수 있다면 돌아올 대가는 아주 클 것이다. 무역 적자를 절감하게 될 것이고 국가의 안전을 강화할 수 있을 것이며 또한 수백만의 국내 일거리를 창출하게 될 것이다. 환경적인 문제를 극감시킬 것이고 국가를 더욱 경쟁력 있고 자급자족할 수 있게 할 수 있을 것이다.

◈ STEP 3


□ 고출력 하이브리드 차량 설계
초경량 부품들과 플러그가 자동차 연비를 높인다!


영화배우들이 아카데미시상식에 자신의 값비싼 자동차를 몰고 오는 것을 더 이상 부러워하지 말자.


미군이 최근 연료 절감과 이동 거리 개선을 위해 새로운 하이브리드 험비 트럭을 개발 중이라고 발표했을 때 하이브리드 기술이 이미 일반화되었다는 것을 느낄 수 있었을 것이다.


하이브리드 차량들은 연소 엔진을 빠져 나가는 에너지(사용되지 않고 있는 휴지 동력)를 되찾는 기계조합인 전기 트레인과 통합시킴으로써 효율을 향상시키고 엔진 무게를 낮추어 연비를 높인다.


게다가 현재 하이브리드 차량이 상용되는 동안 휘발유의 사용과 이산화탄소 방출량을 급격하게 낮출 수 있는 차세대 차량을 위해 준비 중이다. 이런 차량을 플러그인 하이브리드 차량(PHEVs)이라고 부른다. 이 차량들은 전기 사용률이 낮은 이점을 살리기 위해 야간에 집에서 재충전된다.


“미국의 휘발유 의존도는 매우 높습니다.”라고 U. C. 버클리대학교의 학과장이자 어프로프리에이트 에너지 연구소장인 다니엘 카멘은 말한다. “만약 현재의 미국 차량들이 하룻밤새에 PHEV로 바뀐다면 휘발유 소비량은 70~90%까지 떨어질 것입니다.”


이 차량들을 위한 전기 동력은 석탄 연료와 동일한 파워를 내지만 이산화탄소 방출면에서는 절반 이상 하락할 것이다. 만약 재생 가능한 에너지 자원에 의해 동력이 생산되고 바이오디젤이나 에탄올(오른쪽 페이지)을 연료로 사용하면 이 계획은 기하급수적으로 좋아질것이다.


이 기술은 분명히 하룻밤 새에 이루어지진 않을 것이다.


닷지 스프린터의 화물용 밴에 적용할 플러그인 차량의 시제품을 개발하고 있는 다임러 크라이슬러를 제외한 대부분의 자동차 생산자들은 천천히 플러그인 하이브리드 차량 시장에 진입하고 있다.


하지만 부속품 변환 세트는 연비가 낮은 푸르이스 기종을 갖고 있는 미국 에너지청 차관 데이비드 케이 갈멘같은 사람들을 유혹하며 시장을 강타할 것이다. “대부분의 미국인들처럼 저도 출퇴근을 위해 하루에 65km 운전을 합니다. 만약 전기 자동차를 가질 수만 있다면 휘발유 차량은 원하지 않겠죠.”


“이것이 유일한 대안은 아닐 것입니다” 콜로라도의 천연자원 정책연구소인 로키 마운틴 연구소의 공동 설립자 아모리 로빈스는 말한다. “강철을 대체하는 매우 단단하면서 경량인 합성물질을 사용함으로써 대략 두 배 이상의 하이브리드 효율을 높일 수 있고, 연료 효율 측면에서도 효과적이고 실천적인 접근입니다.”


더구나 어떤 때는 간단한 부분 개량이 큰 효과를 낼 수도 있다.


연방 재생 에너지 연구소의 최근 연구에서 만약 미국의 모든 승용차와 트럭이 환기가 되는 좌석을 가진다면 연간 8300만kl의 냉방용 가솔린 소비를 7.5%까지 떨어질 수 있다는 것을 알아냈다. 훌륭한 아이디어이다.


○ 연비 효율
휘발유 대체 : 효과 하루 794,500kl
이산화탄소 방출율 : 890 MMT
수송 연료 충당률 : 19%


○ 고효율하이브리드 자동차
차를 타기전에 플러그를 꼽자!


오늘날의 하이브리드 자동차는 1갤런당 88km나 달리지만 만약 플러그인 기술이 확대 적용되면 이는 휘발유 낭비일 뿐이다.


전력 사용률이 낮은 시간에 집에 있는 소켓에 플러그를 꼽는 자동차들이 양산되면서 자동차용 에너지의 대부분이 휘발유에서 전기로 전이될 것이기 때문이다. 더구나 이러한 자동차들은 더욱 조용하고 깨끗하게 달린다. 가장 좋은 것은 이 기술이 지금도 사용될 수 있다는 점이다.


○ 사례연구
연비 : 300mpg의 사륜마차


1940년대 후반, 앤드류 프랭크는 1936년식 포드 자동차에 캐딜락 V12 엔진을 장착한 고속 주행 마니아였다.


1990년대에 데이비스에 있는 캘리포니아 대학교의 기계 엔지니어링 교수였던 그는 큰 엔진을 떼어내고 그의 SUV차에 플러그인 전기 모터로 움직이는 작은 엔진을 달았고 이는 다른 동력기관없이 68mpg(miles per gallon)의 성능을 보인 그의 첫 플러그인 하이브리드 차였다.


프랭크는 현재 미 에너지국의 ‘새로운 자동차 경주대회(Clean-vehicle competition)’를 위해 학생팀을 이끌고 있다.


‘챌린지 X’라는 팀명을 가지고 있는 이 그룹은 300mpg 플러그인 하이브리드를 에탄올 가솔린 엔진과 태양열 전기 모터와 함께 장착하고 있다.

“우리는 지난 해에 하이브리드로 변환한 포드 엑스플로어러를 개발했는데 이 차량은 스내핑할 때 차축이 울릴 정도의 큰 회전력을 가지고 있었습니다. 나는 거기서 6명의 학생들과 함께 높은 속도를 낼 수 있었습니다.”

◈ STEP 4


□ 더 효과적인 에탄올 제조
흰개미 친구들의 협조가 필수적이다.


포드사의 초창기 모델인 T에 사용된 최고의 연료 에탄올이 다시 떠오르고 있다.


금년에 미국 자동차 생산자들은 두기지 이상의 연료를 사용할 수 있는자동차를 대량 생산한다. 또한 에탄올 주유소의 숫자도 30% 증가한 약 1,000개로 늘어날 것이다.


현재 미국에서 생산되고 있는 대부분의 에탄올은 옥수수알에서 추출되는데 이는 비료로부터 휘발유까지 농장용 기계를 위한 모든 종류의 화석 연료를 대체할 수 있다.


에탄올을 새로운 연료로 여기는 버클리의 다니엘 카멘은 더 나은 방법이 있다고 말한다.


“에탄올을 통해 휘발유의 소비와 세계 온난화를 감소시키기 위해서는 옥수수 대신 스위치그레스(다년생 식물)나 나무 조각 또는 옥수수대나 가축에서 나오는 농업 폐기물로부터 만들어진 셀룰로오스 함유 에탄올로 바꿔야 합니다.”


DOE(미국에너지국)의 조인트 게놈 연구소의 에디 루빈 국장은 다음과 같이 말한다.


“오늘날 연료를 생산하는데 필요한 효소의 단가는 높습니다. 하지만 흰개미들은 그들의 내장 속에 식물 셀룰로오스를 탄수화물로 바꿀수 있는 병원균을 가지고 있습니다. 우리는 궁극적으로 생물공학적으로 새로운 유기체를 만들어 효소를 분비할 수 있도록 이 병원균 DNA를 배열하고 있습니다. 그리고 반드시 값싼 연료로 자동차를 움직일 수 있도록 할 것입니다.”


○ 생물연료
휘발유 대체효과 : 하루 158,900kl
이산화탄소 방출량 : 500 MMT
수송 연료 충당률 : 30%


○ 목초(牧草) 가스
식물에서 얻는 동력


흰 개미 내장에서 얻어지는 효소는 셀룰로오스(합성 섬유소)를 설탕으로 변환시킨다. 이 설탕을 효모와 함께 발효시키면 에탄올이 된다.

◈ STEP 5


□ 태양열에 스위치를 달자!
값싸고 효율적인 자재들로 인해 태양열에너지 이용이 급증하고 있다.


내년 초 로스엔젤리스 근처의 사막에 12개의 거대한 오목렌즈가 세워지게 된다. 각각의 직경이 11미터인 이 스털링 접시는 전자 작용에 의해 태양을 쫓아 태양 광선을 열 집전기에 반사시키게 되고 이렇게 모아진 태양열은 수소를 705。C 까지 가열시키는 스털링 엔진을 통해 전자 발생기를 작동하게 한다.


모자브 사막의 550만평 부지에 2만개의 태양열 판넬이 설치되는 이 거대한 태양에너지 공장이 완공되면 27만8000가구에 필요한 전기를 생산쪾공급하게 된다.


태양은 매 시간마다 전 세계가 1년 동안 사용하기에 충분한 열 에너지를 지구표면에 전달한다. 우리는 오랜 세월동안 산재되어 있는 태양열을 채집하여 난방에 이용하고 있지만 태양열을 전기에너지로 바꾸는 것은 좀 더 복잡한 과정이 필요하다.


오늘날의 가장 효과적인 태양열 전기 기술인 스털링 태양열 접시는 태양열 에너지의 약 30%를 전기로 바꿀 수 있다. (모자브 사막의 태양열 농장은 현재 미국에 존재하고 있는 모든 태양열 농장에서 만들어내는 전기보다 더 많은 양의 전기를 만들어 낼 것이다.)


대부분의 사람들은 태양열이라 하면 가정집 뜰에서 볼 수 있는 천정이 납작한 판넬로 만들어진 태양열 전지를 떠올린다. 하지만 태양열 전지는 태양열의 15%만 전기로 바꿀 수 있을 뿐이다.


그러나 이 태양열 전지들도 압력이 높은 전기 그리드 방출 해주거나 햇살이 비치는 표면을 에너지 집적 장치로 바꾸어 주면 소비에 충분한 에너지를 생산할 능력을 가질 수 있다.


광전지 기술은 이미 태양열 직접 배낭을 통해 휴대폰 및 MP3 플레이어를 충전하는데 사용되기 시작하고 있다. 그리 멀지 않은 미래에 우리들은 셔츠나 점퍼 등에 이런 장치들을 장착하게 될 것이다.


마침내는 태양열 집적용 페인트로 자동차 표면을 도색해 하이브리드 자동차의 동력을 높이게 될 수도 있을 것이며 아마도 언젠가는 국토를 횡단하는 태양열 동력 비행기까지도 운항할 수 있을 것이다.


이런 잠재력은 더 많은 태양에너지를 모을 수 있게 하는 기술의 연구와 필의 필요한 비용을 낮춤으로써 실현될 것이다.


펜실베니아 주립대학의 연구진들은 티타니아 나노튜브와 천연 염료에서 태양열 셀을 만들고 있다.


호주의 뉴사우스웨일즈 대학교의 연구진들은 나노규모의 양자 점(quantum dot)들을 실리콘 산화물에 심는 방법을 통해 태양열 스펙트럼에서 더 넓은 범위의 에너지를 모으기 위해 애쓰고 있다.

그들은 양자 점들의 크기를 바꿈으로써 태양열 셀들의 흡수 스펙트럼을 확장할 수 있기를 기대하며 에너지 축적 효율도 50%까지 향상되기를 기대한다.

한편 박막이라고 불리는 기술 개발자들은 현재의 유기 반도체로 만들어진 레이어와 함께 사용되는 값비싼 실리콘 표면을 몇 마이크로미터 두께로 바꾸는데 역점을 두고 있다.


이런 투명한 막들은 지붕이나 측면, 심지어는 커튼에도 부착될 수 있으며 에너지를 획득 장치로 진화하여 전기료를 아낄 수 있게 된다.


다른 전기관련 사업가들은 좀 더 큰 규모를 생각하고 있다. 나사의 과학자들은 태양 에너지를 우주에서 수집하여 가정으로 극초단파빔을[사진 참조] 쏘아 내는 목표를 가지고 있다. 물론 아직 먼 훗날의 일이지만 이들의 헌신적인 연구는 이를 가능하게 할 것이다.


○ 태양열 에너지
잠재 에너지 규모 : 520백억 킬로와트
이산화탄소 발생량 : 500 MMT
전기 수요 충족률 : 10%


○ 태양열 발전 위성
우주 공간에 떠다니는 태양열 집열기들은 마침내 우리가 필요로 하는 모든 에너지를 충족시켜 줄 수 있을 것이다


천만에, 2025년까지는 불가능! 하지만 우주공간에 떠 있는 거대한 태양열 패널들이 전기로 변환가능한 지구의 안테나로 전송할 수 있을 것이다. 이 방법은 운행 중인 비행기가 새들과 부딪히지 않는 것처럼 생각보다 안전하다. 정지위성은 판넬들을 항상 태양을 향하게 유지할 수 있다. 가장 힘든 기술은 이 장치를 궤도 속으로 올려놓는 일이다.

◈ STEP 6


□ 수소
핵심: 깨끗한 에너지로의 변환


잠재력은 무궁무진하지만 수소 경제로의 전환은 쉽지 않을 것이다.


순수한 수소는 천연자원이 아니다. 오늘날 가장 값 싸게 수소를 만드는 방법은 천연가스에서 추출하는 것으로, 이산화탄소 배출량을 전혀 감소시키지 못한다.


여전히 수소연료 셀들은 내연기관 엔진보다 효율성이 두 배 이상 높다. 아이슬란드에서는 재생이 가능한 에너지인 지열을 통해 수소 경제를 실현해 나가고 있다.


미국에서는 풍력에 의해 만들어진 수소가 생산될 것이다. 또는 연구자들은 햇빛을 수소로 바로 전환시키는 유기체를 유전학적으로 만들 수 있을 것이다. 이를 통해 언젠가는 수소에 기반한 수소경제사회를 이룰 수 있을 것이다.


○ 수소 동력
잠재 에너지 규모 : 알려지지 않음
이산화탄소 발생량 : 알려지지 않음
전기 수요 충족률 : 알려지지 않음

◈ STEP 7


□ 조류를 활용한 전기 동력의 생성
조류 터빈, 동력 생성기에 의해 바다의 모습이 변하고 있다.


최근 전력 산업을 위한 해양 에너지 연구에 따르면 미국은 해안의 조수간만을 통해 최소한의 환경적 피해를 주면서 개발할 수 있는 약 2,100 테라 와트의 수력자원을 보유하고 있다고 한다. 이 정도 에너지는 현재 존재하는 모든 수력발전용 댐에서 생산해 내는 양과 동일하다.


유럽은 대부분의 재생 에너지 무대에서 활동을 준비하고 있다. 이번 여름 포르투갈에서는 ‘펠라미스’라고 불리는[사진 참조] 해안 파동에너지 변환기를 설치중이다.


뱀같이 생긴 강철 튜브의 체인들이 반쯤 물에 잠긴 채 4.8킬로미터에 걸쳐 해안에 부유하게 될 예정인데 2008년까지 120미터 길이의 튜브로 된 이 시스템은 약 15,000 가정에 전력을 공급하게 될 것이다.


풍력에 비해 수력이 갖는 장점에는 사람들의 눈에 잘 띄지 않는다는 점과 (풍경을 버린다는 이유로 버몬트와 메사추세추 주의 풍력 프로젝트는 잠정 중단되어 왔다.) 전류가 풍력에 의해 만들어진 것에 비해 약 10배에서 40배까지 많은 에너지 밀도를 가진다는 사실이다.


“기술적인 측면에서 보면 이런 유체동력 시스템들은 풍력 시스템에 비해 빨리 노화된다”고 비영리 전력연구재단의 로저 비다드는 말한다.


조수 터빈을 위한 기술 개발은 매우 빠르게 진행되고 있다. (풍차 터빈은 기본적으로 보다 밀도가 높은 환경에서 작동된다.) 뉴욕 이스트 강의 2.5미터 아래에 위치하여 조류에 의해 작동되는 6대의 터빈은 올 여름부터 전기 생산을 시작할 것이다.


느리게 회전하는 프로펠러들이 올해에만 52만5천 kWh(1kWh는 전구 1개가 수명을 다할 때까지의 전력을 말함)의 전력을 생산하게 될 것이며 향후 18개월간 조력의 힘에 따라 8,000 가정의 전력을 감당할 2천6백만 kWh를 추가로 생산할 충분한 수량의 터빈이 증설될 수 있을 것이다.


물론 이 양이 뉴욕시의 에너지 소비량에 비해 턱없이 부족하지만 전문가들은 전력의 양이 아니라 기술이 의미가 있는 것이라고 한다.


이 시설은 세계 최초의 전력 생산 조수 터빈 농장이며 지속적이고 환경오염이 없는 에너지 자원으로 이끌 모델이 될 것이다.


조수의 간만이 댐 기반 수력발전기의 동력원이 되는 비와 눈 녹은 물보다 더 예측 가능하다고 주장한 버지니아기술의 해양학자인 조지 헤거만은 이것을 ‘달 동력’이라고 부른다.


“바람은 불거나 또는 불지 않을 수 있지만 달과 조수의 움직임은 항상 예측 가능합니다.”


○ 해양 동력
잠재 에너지 규모 : 105억 kWh
이산화탄소 발생량 : 95MMT
전기 수요 충족률 : 2%


○ 해류 발전기
포르투갈에 설치된 해류 발전기


이 120미터의 길이의 튜브 시스템은 만조 시에 유압기관을 통해 물을 방출하는데 수압을 받은 모터는 전기 발전기를 작동시켜 바다 속의 케이블을 통해 연안으로 전송한다.

◈ STEP 8


□ 깊숙이 땅파기
좀 더 많은 지역에서 천연온천을 팔 수 있게 됐다


지열 에너지 협회의 이사인 칼 과웰은 “텍사스 동쪽의 버려진 유정에서 퍼 올려지는 뜨거운 물로부터 5,000메가와트의 지열 에너지를 얻고 있다”고 한다.


“여기의 모든 에너지가 낭비되고 있어요” “우리가 이 지열을 사용할 능력이 실제 사용되고 있는 기술보다 훨씬 더 빠르게 확장되고 있습니다”


지구 내부의 열을 전기 에너지로 변환하거나 또는 빌딩 난방에 사용하기 위해 지열 에너지를 이용한다.


하와이, 알레스카와 미 서부의 주들은 지열 자원을 주목해 오고 있으며 조만간 새로운 형태의 에너지 시설들은 71。C 정도의 지열 저수지로부터 전기를 생산할 능력을 가지게 될 것이다.


텍사스, 알칸사스, 조지아와 웨스트 버지니아에 있는 저온 온천들을 탐사하고 있는 업체들은 지열을 통한 미국의 전기 생산 능력이 앞으로 4, 5년 후쯤에는 두 배가 될 것으로 기대하고 있다.


이 확장은 여기에서 그치지 않을 것이다. 과학자들은 뜨겁게 가열된 결정암에 물을 퍼 넣는 “hot-dry-rock” 열 채집 프로세스[그림 참조]를 사용할 인공 지열 저수지를 만들고 있다.


이 뜨거운 바위의 열려진 틈새를 흐르면서 달궈진 물은 다시 우물을 통해 지표면으로 뽑아 올려지게 되고 이 물이 다시 지하로 밀어 넣어지기 전에 에너지 생산을 위한 열이 수집된다.


○ 지열 동력
잠재 에너지 규모 : 2천4백만 kWh
이산화탄소 발생량 : 290MMT
전기 수요 충족률 : 5%


○ 지열 동력
파워펌프 지구로부터 에너지 빼앗기


모든 사람들이 스스로 당을 파서 온천을 만들 수 있다면 누구도 천연온천을 필요로 하지 않게 될것이다.


새로 등장한 지열 프로세스인 “hot-dry-rock”은 물을 지하 깊숙이 주입하여 뜨거운 화강암 주위에서 스며 나오게 한다. 이렇게 뜨거워진 물은 열 변환기를 거쳐 땅위로 퍼 올려지고 다시 한 번 지하로 주입된다. 이 과정에서 모아진 에너지가 전기 발전기를 작동시킨다.

◈ STEP 9


□ 폐기물로부터 얻는 가스에너지
열+쓰레기=에너지


장작을 태워 동굴을 따뜻하게 하고 음식을 익혀먹기 시작한 구석기 시대 이래로 우리는 그동안 다양한 폐기물을 태워왔다.


이런 자원들은 탈 때 화석 연료처럼 이산화탄소를 방출한다. 하지만 석탄과 천연 가스가 수백만 년 전부터 페기물들의 이산화탄소는 이들이 만들어질 때부터 보유하고 있던것 일뿐 새로 생성되는 것은 아니다.


“새로운 세대의 기술들 중 가스화가 가장 잠재력이 클지 모른다”고 DOE 국립생화학에너지 센터의 리차드 베인은 말한다.


가스화 시스템은 저 산소 환경의 열을 이용하여 농업 쓰레기나 다른 폐기물을 보일러용 난방연료 또는 터빈에서 천연가스로 바꿀 수 있는 수소-일산화탄소 혼합물로 변환시킨다.


이 변환은 10%까지 효율을 높일 수 있으며 방출되는 가스는 2차 전력 생성을 위한 스팀 터빈을 작동시키는데 사용할 수 있다. 이 프로세스에서 얻어지는 폐기물 열은 난방을 위해 사용될 수도 있고 쓰레기의 양을 급격히 떨어뜨리는데도 도움이 된다.


○ 폐기물 에너지
잠재 에너지 규모 : 9천만 kWh
이산화탄소 발생량 : 800 메가 MMT
전기 수요 충족률 : 17%


○ 사례연구
전기 생산하는 목장


버몬트에 있는 오우디트 가족의 ‘푸른 상록 농장’에는 1,500 마리의 소가 1년 동안 180만 kWh의 전기를 생산하는데 충분한 수천 개의 대변을 배출한다.


농장주들은 미국의 첫 번째 생산자-소비자 직접 연결 재생 에너지 프로그램의 일환 ‘무기 미생물 소화작용’이라 불리는 프로세스를 통해 황소의 대변을 전기로 바꿔 버몬트 주민들에게 공급하고 있다.


오우디트 가족은 소의 퇴비를 밀폐된 저장탱크에 넣는다. 이 탱크는 박테리아를 이용하여 쓰레기를 전기 발생용 터빈을 돌릴수 있는 가스로 분해시킨다. (비료는 자연적으로 이산화탄소보다 20배 이상 분해되기 쉬운 온실가스인 메탄을 발생시킨다.)


이후 분해과정에서 발생한 열을 통해 물을 가열하여 ‘E.coli’와 같은 병원균을 파괴하고 나면 이들은 안전하게 다룰 수 있는 풍부한 합성물을 얻게 된다.


메리 오우디트가 말하기를 가장 좋은 점은 악취가 나지 않는 다는 사실이며 이웃들이 이에 만족하고 있다고 한다.

◈ STEP 10


□ 「네가와트」사용하기
좋은 점: 돈 절약. 더 좋은 점: 환경 보호


1970년대의 에너지 효율을 높이는 방법이란 전등을 끄는 것이었다. “The Home Energy Diet”의 저자 폴 셰클은 오늘날 효율을 더 높이기 위해서는 기술의 이점을 적용하면 된다고 말한다.


기술 진보를 통해 미국은 30년 전보다 1달러당 47% 더 적은 에너지를 이용하고 있다. 불운하게도 공급측 비효율성으로 인해 우리가 만드는 많은 양의 에너지가 가정과 사무실에 도달하는 도중 분실된다.


이 문제를 위해 소비자들이 할 수 있는 일은 별로 없지만 가정에서 쉽게 전기 소비를 줄이는 노력을 할 수 있다. 이를 '네가와트(Negawatts)'라 부른다고 로키 산맥 연구소의 아모리 로빈스는 말한다. "당신이 아끼는 에너지보다 더 싸고 깨끗한 에너지는 없습니다."


○ 개인 효율
잠재 에너지 규모 : 1조 8천8백50억 kWh
이산화탄소 발생량 : 1,800 MMT
전기 소비 충족률 : 36%

○ 에너지 감사 받기
선행 비용 : 0달러 ~ 400달러
대가 : 돈을 아낄 수 있는 숨겨진 기회를 발견하게 될 것입니다. 그리고 분명히 몇 달 이내에 투자한 비용을 보상받을 겁니다.
실행방법 : 계량기와 적외선 카메라를 가지고 당신의 집을 점검하게 될 주정부 에너지사무소의 공인된 가정 에너지 조사원에게 문의 할 수 있다. 어떤 주에서는 전기 시설기관에서 무료로 조사자를 파견하기도 한다.


○ 전구 교체하기
선행 비용 : 질 좋은 전등 구입비 9달러
대가 : 전등 에너지 소비량 66% 절감

실행방법 : 더 작고, 밝고, 컴팩트한 형광등으로 낡은 전구를 교체하면 국가 전체 평균 중 1킬kWh당 9.78%를 당신이 지불한다고 가정할 때 형광등의 교체 시까지 7년 동안 50달러를 절약하게 해 줄 것입니다. 이는 25개의 전구를 가지고 있는 가정의 경우 1,250달러를 절감하는 셈입니다.


○ 도깨비 에너지 파악하기
선행 비용 : 전력원당 7달러
대가 : 전기료 5% 절감
실행방법 : 유휴 장비에 의해 낭비되는 유령 에너지는 가정 전력 소비의 5%까지 차지할 수 있습니다. 사용하지 않는 기구의 전원을 끄거나, 외출할 때 온도를 자동으로 조절해 주는 장치를 설치하여 사용하지 않는 에너지의 낭비를 제거하십시오.


○ 세탁기 깨끗이 청소하기
선행 비용 : 없음
대가 : 옷이 덜 상하며 전기료 절감
실행방법 : 더운 물의 사용은 가정용 에너지 사용을 11%까지 상승시킵니다.
새로운 세제 개발이후 차가운 물에서도 세탁이 잘 되므로 에너지 절감을 쉽게 할 수 있습니다. 또한 가능하다면 빨랫줄을 사용하고, 새 세탁기를 찾고 있다면 고효율이면서 앞에서 빨래를 넣을 수 있는 모델을 고르시기 바랍니다. 로 없지만 가정에서 쉽게 전기 소비를 줄이는 노력은 할 수 있다. 이를 ‘네가와트(Negawatts)’라 부른다고 로키 산맥 연구소의 아모리 로빈스는 말한다. “당신이 아끼는 에너지보다 더 싸고 깨끗한 에너지는 없습니다.”


○ 고효율 제품사기
선행 비용 : 동종 제품에 비해 약간 더 비싼 편
대가 : 평균 약 30%의 전력 절감
실행방법 : 30%에서 50% 더 적은 전력을 사용하는 에너지 효율 제품을 구입하시기 바랍니다. 또한 올바르지 못한 제품을 구입했는지 생각해 보십시오. 20년 된 중고 냉장고를 통해 여섯 병짜리 맥주 한 세트를 냉장하는데 1년 분량의 맥주를 살 수 있는 100달러를 더 내야 합니다.

http://popsci.hankooki.com/news/view.asp?news1_id=2636&cate=12&cate_seq=&page=1&news2_id=5304

<출처> 파퓰러 사이언스, 2006/07/14

Posted by TopARA

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