신재생에너지의 미래

태양 에너지

태양 에너지는 지구상의 모든 에너지의 원천입니다.

인류는 오랫동안 태양 에너지를 활용해 왔으며, 가장 오래된 방법 중 하나는 남향으로 집을 짓는 것입니다. 남향으로 집을 지으면 겨울에는 더 많은 햇빛을 받아 따뜻하게 지낼 수 있고, 여름에는 더 적은 햇빛을 받아 시원하게 지낼 수 있습니다. 이는 건축의 기본이 되는 요소로 오늘날에도 집을 지을 때 가장 먼저 고려하는 사항입니다. 나중에 우리는 태양 에너지를 더 직접적으로 사용할 수 있는 방법을 발견했습니다. 바로 태양열 난방입니다. 태양열 히터를 통해 물을 가열하여 온수를 생산하는 장치로, 온수 생산뿐만 아니라 난방에도 활용할 수 있습니다. 태양열을 이용해 물을 끓이고 그 증기를 이용해 전기를 생산하는 기술로 발전했습니다. 이는 화석 에너지를 직접 대체하기 위해 태양 에너지를 활용하는 방법입니다.

태양 에너지를 직접 전기로 변환하는 방법도 있습니다.

태양 에너지가 실리콘 셀에 닿으면 셀 내부에서 전자가 방출되어 전류가 생성됩니다. 이 직류 에너지는 인버터를 통과하여 교류로 변환되어 우리가 일상 생활에서 사용할 수 있는 교류 전기가 생산됩니다. 최근 몇 년 동안 태양광 발전은 전기를 많이 사용하는 기업부터 가정, 우주의 인공위성에 이르기까지 모든 곳에서 점점 더 많이 활용되고 있습니다.

이러한 태양광 발전 장치의 장점은 한 번 설치하면 유지 관리가 거의 필요 없고 공해가 없으며 수명이 매우 길다는 것입니다.

물론 단점도 있습니다. 장비의 초기 비용이 기존 전기 생산 시설보다 훨씬 비싸기 때문에 지금까지는 사용이 제한적이었습니다. 하지만 지속적인 기술 개발로 설치 비용을 낮추기 위한 노력이 계속되고 있고, 실제 설치 비용도 낮아지고 있어 점차 화석 연료를 대체할 주요 에너지원으로 자리 잡을 것입니다.

풍력 에너지(바람)

바람 에너지를 이용해 전기를 생산하는 풍력발전은 바람의 운동에너지가 프로펠러에 부딪히면 회전력을 만들어 발전기를 구동시켜 전기를 생산하는 원리를 이용합니다.

태양광 발전과 마찬가지로 풍력 발전은 유지 보수가 적고 비용이 저렴하며 매우 환경 친화적이라는 장점이 있습니다. 물론 풍력 발전에는 바람이 항상 일정하게 불지 않고 언제, 어디서, 얼마나 불지 예측하기 어렵다는 단점이 있지만, 기술이 점점 더 이를 보완하고 있습니다. 발전기 제어 기술의 발전 덕분에 일정한 바람을 통해 생산할 수 있는 전기 에너지의 양이 증가하고 있으며, 많은 국가에서 전체 전력 생산량에서 풍력 발전의 비중을 늘리려고 노력하고 있습니다. 그러나 풍력만으로는 안정적인 전력 공급이 불가능하기 때문에 추가적인 대체 에너지원이나 에너지 저장이 필요하며, 이러한 다른 에너지원이나 에너지 저장 자체는 새로운 비용이 발생하기 때문에 경제적으로 실현 가능하지 않습니다.

지열 에너지

대부분의 지열 자원은 온천, 간헐천, 끓는 진흙탕, 후마롤(화산 가스와 뜨거운 지하수가 나오는 통로)이 쉽게 이용되는 화산 활동 지역에서 발견됩니다.

고대 로마인들은 온천을 온수 목욕과 가정 난방에 사용했으며 아이슬란드, 터키, 일본 등 세계 지열 지대에 있는 국가들은 오늘날에도 비슷한 방식으로 지열 에너지를 사용하고 있습니다. 지열 에너지의 가장 큰 잠재력은 전기를 생산하는 것으로, 1904년 이탈리아의 라데렐로가 최초로 지열 에너지를 이용해 전기를 생산했습니다. 20세기 후반에는 이탈리아, 뉴질랜드, 일본, 아이슬란드, 멕시코, 미국, 소련 및 기타 여러 나라에서 지열 발전소가 건설되어 가동되었습니다.

지열 자원 중 가장 유용한 것은 지표면 아래의 지층이나 저수지에 있는 온수와 증기로, 온도는 섭씨 80도에서 180도 사이입니다.

섭씨 180도 이상의 열과 증기는 발전용으로 개발하기 가장 쉬우며, 현재 지열 발전소를 운영할 때 효과적으로 활용되고 있습니다. 이러한 발전소에서는 뜨거운 물이 증기로 바뀌어 터빈을 돌리고, 그 기계적 에너지가 발전기에 의해 전기 에너지로 변환됩니다. 지표면 아래의 뜨겁고 건조한 지층도 물을 주입하여 가열한 다음 증기로 변환하는 문제만 완전히 해결된다면 지열 에너지의 원천으로 널리 활용될 수 있습니다. 지열 에너지는 무공해 에너지이며, 유가가 상승함에 따라 지열 자원 개발에 대한 관심이 높아지고 있습니다.