대체에너지 생성 원리와 쓰임새

에코에너지

우리말 논술 / ⑮ 새로운 에너지를 찾아라

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미래의 에너지, 수소 연료전지

<에코 에너지>(2001)

저자 : 피터 호프만. ‘수소와 연료전지 소식(The Hydrogen & Fuel Cell Letter)’의 발행인이자 편집자.‘맥그로-힐 월드 뉴스(McGraw-Hill World News)’의 워싱턴 통신원 역임. 저서로는 <석유의 종말(The end of oil)>(2005) 등이 있다.

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수소는 대략 열두 가지 공법에 의해 상업적으로 생산된다. 그 대부분은 탄화수소에서 수소를 추출하는 공정을 포함한다. 가장 널리 사용되며 가장 저렴한 공법은 ‘수증기 개질 공법(steam reforming)'으로 천연가스를 수증기와 반응시켜 수소를 방출하게 하는 방법이다. 물에 전기를 흐르게 하여 수소와 산소로 분해하는 물 전기분해는 전기료가 싸고 높은 순도가 요구되는 경우 사용된다.

수소는 고압가스 형태로 수소화물이라고 알려진 특정 합금 내부에 저장할 수 있으며, 그리고 최근 개발 방법으로 극미 탄소 섬유 안과 표면에 저장할 수 있다. 수소는 극저온 액체 연료로서 성능과 속도, 효율성 면에서 보다 개선되고 환경적으로도 ‘깨끗한’ 항공기 설계의 전망을 밝게 해 주고 있다. 아직 연구 초기 단계에 있지만, 금속 수소는 초강력 연료로, 그리고 여러 종류의 전기 및 전자 기술 분야에서 무저항 전도체로 이용될 전망이다.(중략)

학식이 있는 사람들도 착각을 하는데, 수소는 에너지 ‘자원’이 아니다. 즉, 수소는 자연계에 대량으로 존재하나, 천연가스나 원유와 같은 1차 에너지가 아니다. 수소는 에너지 매개체이자 사용에 적합한 형태로 바꾸어 제조해야 하는 2차 형태의 에너지이다(역시 사용 가능한 형태로는 많이 존재하지 않는 전기처럼). 수소는 여러 1차 에너지원으로부터 생산이 가능하다는 장점 때문에, 단기간이지만 세계 에너지 가격을 마음대로 주무를 수 있었던 OPEC와 유사한 수소 카르텔이 형성될 가능성은 낮다.

내용 & 생각거리

수소는 화석연료를 대체할 에너지원으로 주목받고 있다. 에너지원으로서 수소는 대기오염 물질을 거의 생성하지 않고, 고갈될 위험이 없다는 장점이 있다. 그러나 수소를 에너지원으로 사용하려면 해결해야 할 문제도 있다. 어떤 점이 문제이며, 그것을 해결하기 위한 방안은 무엇일지 생각해 보자.

대체에너지

대체에너지의 물리적 원리와 적용 사례

<대체에너지>(2004)

저자 : 윤천석. 한남대학교 기계공학과 교수로 삼성종합기술원 에너지연구소 전문연구원, 삼성항공 항공우주연구소 엔진연구소 선임연구원, LG전자 생활시스템 연구소 선임연구원 역임했다.

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대부분의 재생에너지는 태양에너지에 직접 또는 간접적으로 연관된다. 태양광 발전은 태양전지에 입사되는 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서 태양전지 셀로 구성된 모듈과 축전지 및 전력 변환장치로 구성된다. 태양열 이용기술은 태양으로부터 방사되는 복사에너지를 직접 획득하여 필요한 곳에 이용하는 것으로, 태양열의 흡수·저장·열 변환 등을 통해 건물의 조명, 냉·난방 및 급탕, 산업 공정열, 농수산 분야, 전기 발전 등에 활용한다.(중략) 또한 태양열은 바람을 움직이게 하며, 바람에너지는 풍력터빈에 의해 획득된다. 풍력 에너지는 풍향, 풍속의 변동에 의해 안정한 에너지의 공급에 어려움이 있지만, 잠재적으로 자원이 광범위하게 존재하고 청정한 에너지이다. (중략) 바람과 태양열은 물을 증발하게 하여, 이 수증기가 비나 눈으로 변환되어 강이나 시냇가에 흘러내린다. 이 에너지는 수력발전소의 터빈을 구동시켜 전기로 이용된다. 비나 눈과 함께 햇빛은 광합성을 통하여 식물을 성장하게 한다. 이러한 식물들로 이뤄진 유기물질인 바이오매스는 전기, 수송용 연료, 화학약품을 생산하는데 사용될 수 있다.

내용 & 생각거리

대체에너지는 기존의 화석연료를 대체한다는 의미에서 명명된 것으로, 오염 물질을 발생시키지 않고, 자원 고갈의 위험이 없는 에너지를 의미한다. 이 책에는 여러 종류의 대체에너지가 소개돼 있다. 각 에너지의 특징 및 장·단점을 정리해 보자.