“태양의 집”이 한 가지 해결책인가?

「깨어라!」 일본 통신원 기

하얀 바탕에 빨간 원이 그려진 일본 국기는 이곳 일본에서 태양이 ‘아마테라스 오오미카미’라는 여신으로 숭배되던 때를 은근히 상기시켜 준다. 최근 일본인들은 다시 한번 하늘에 관심을 기울이게 되었는데 이번에는 값싼 ‘에너지’원을 찾기 위해서이다.

사실상 여러 해 동안 태양 온수기가 일본의 수만개의 지붕에 장치되어 있었다. 그러나 개인 가정보다 더 큰 범위로 태양 ‘에너지’ 사용에 진지한 관심이 기울어지게 된 것은 1973년의 석유 문제와 그에 수반되는 ‘에너지’ 배급의 위협이 있게 된 후부터였다.

이러한 경향에 따라 인구 203,000명 이상이며, ‘후지’ 산 기슭과 해안 사이에 위치한 일본 ‘누마즈’ 시에서 유의할 만한 조처가 취해졌다. 그곳의 관리들과 기술자들은 태양 ‘에너지’를 이용함으로써 그 시의 석유와 전력 소비를 줄이기로 하였다. 그 첫 번째의 실용적인 결실이 새로운 ‘가나오카’ 회관이자 시청 부속 건물인데 적절하게도 ‘타이요 노 이에’ 즉 “태양의 집”이라고 불리우게 되었다. 이 건물은 그 첫해에 그 지붕에 떨어지는 태양 광선을 이용함으로써 ‘누마즈’ 시의 경비를 5,000‘달러’ 절약하게 하였다. 당신은 이러한 ‘태양의 집’이 성공하게 된 자세한 내용을 더 알기 원하는가?

태양 ‘에너지’ 이용

지구는 인간이 사용하는 것보다 2만배나 되는 ‘에너지’를 태양으로부터 받는다고 한다. 그러므로 이러한 ‘에너지’원의 잠재력은 풍부하다. 태양 ‘에너지’를 사용하는 데 주요한 두 가지 난점은 다음과 같다. (1) 그것이 계속적이 아니다(지구가 돌고 구름이 덮어 방해한다), 그리고 (2) 강도가 약하기 때문에 그 ‘에너지’를 이용하려면 넓은 수집 지역이 필요하다.

태양 ‘에너지’를 이용하기 위해 고려되고 있는 장치에는 물 1‘리터’를 20분 내에 끊일 수 있는 간단한 반사 요리기로부터 태양 ‘에너지’를 직접 전기로 바꾸는(일반적으로 ‘실리콘’으로 제조된) 광전지에 이르기까지 여러 가지가 있다. 중앙의 초점에 광선을 집중시키는 3,500개의 작은 거울을 이용하는 남부 ‘프랑스’의 거대한 태양로는 섭씨 2,980도까지 산출한다. 일부 과학자들은 수집기들을 궤도에 설치하여(초단파 형태로) 지상에 있는 거대한 수신기로 보내는 방법을 제안하고 있다. 또 일부 사람들은 미국이 필요로 하는 전기는 태양 ‘에너지’ 수집기를 광대한 사막 지대에 두고 그 ‘에너지’를 사용하여 산출된 증기로 ‘터어빈’을 돌린다면 충당될 수 있다고 생각한다.

그렇다. 태양 ‘에너지’를 이용하는 방법은 많다. 물론 이러한 방법들의 대부분이 대규모적으로 사용될 수 있기 전에 더 많은 시험이 필요한 것은 사실이다. 그러나 “태양의 집”의 장치는 이미 작동하고 있으며, 오염이 없는 태양 ‘에너지’를 사용함으로써 돈을 절약하고 자원을 절약하고 있다. 그것은 아주 성공적이었기 때문에 ‘누마즈’ 시 가옥 건축 및 수리부장보인 ‘교히코 와테나베’는 3년 내에 비슷한 장치가 모든 새로운 정부 건물에 요구될 것이라고 생각하고 있다.

전체적으로 태양 ‘에너지’ 장치가 완전해지기까지 기다리지 않고 ‘누마즈’ 관리들은 이미 개발된 것을 사용하기로 결정하였다. 그 장치는 간단하다. 그러나 효율은 30‘퍼센트’나 된다. 그것은 화창한 날에는 건평이 716평방 ‘미터’인 이층 건물을 덥히거나 차게 하며, 빨래와 차를 만드는 데 필요한 뜨거운 물을 공급하는 데 필요한 ‘에너지’를 모은다. 비가 오거나 흐린 날에는 보조 ‘보일러’가 사용되어야 할지 모른다. 그러나 98‘퍼센트’의 기름을 수입해야 하는 나라에서 난방에 필요한 ‘에너지’의 3분의 2를 태양에서 얻을 수 있다는 것은 주목할 만한 조처이다. 이 “태양의 집”은 태양 ‘에너지’를 어떻게 이용하는가?

지붕에는 224개의 수집기가 늘어서 있는데 모두가 태양 광선을 직접 받을 수 있도록 25도로 기울어져 있다. 각 수집기에는 광선이 통과하도록 유리 덮개가 있다. 물이 내부에 있는 작은 검은 관을 통해 순환하는데 그 안에서 물이 덮혀진다. 이 덮혀진 물은 20‘톤’을 저장할 수 있는 저장 ‘탱크’ 속으로 흘러 가서 거기서 비등점에 이를 수 있다. 이 저장된 물이 지붕의 수집기에 있는 물보다 차거워질 때 작은 ‘펌프’는 그 물을 건물 내부의 ‘래디에이터’를 통해 순환하게 하고 ‘팬’은 그 열을 분배하게 된다. 이 물에는 녹이나 찌꺼기가 생기지 않도록 하는 화학 물질이 들어 있기 때문에 그 물을 마실 수 없다. 그러나 커다란 저장 ‘탱크’ 안에 별개의 5‘톤’짜리 용기를 덮혀서 빨래하고 차를 만들 물을 공급한다.

‘가스’에 의하여 동력이 공급되는 냉장 장치와 같은 원리를 통해 태양 ‘에너지’는 건물을 식힌다. 그러므로 외부가 더우면 더울수록 식히는 데 더 많은 ‘에너지’가 필요하게 된다. 아주 뜨거운 여름에 “태양의 집”으로 걸어 들어가서 내부 온도가 섭씨 25도임을 알게 될 때 태양 ‘에너지’ 사용의 실용적인 방법을 실감하게 된다.

‘누마즈’에 있는 “태양의 집”은 풍부한 태양 ‘에너지’를 사용할 수 있는 실용적인 예이다. 특히 북위 35도와 남위 35도 사이에서 사용할 수 있는 것이다. ‘누마즈’ 관리들은 그들이 올바로 조처를 취했다고 확신하였기 때문에 그 시의 ‘아시타카’ 산 지역에 있는 새로운 요양원에 태양열 냉난방 시설을 하였다.

이 새로운 집의 건평은 “태양의 집”의 두배이기 때문에 그것의 태양 ‘에너지’ 장치 용량은 “태양의 집” 용량의 두배 이상이 된다. 지붕에 있는 522개의 수집기가 그 집의 냉난방 및 차와 목욕물을 데우는 데 필요한 ‘에너지’를 공급한다. 가외로 100평방 ‘미터’의 수집기 지역이 장차 확장에 쓰이도록 마련되어 있기 때문에 이곳 장치의 효율은 37‘퍼센트’이며 ‘에너지’를 후에 사용하도록 저장할 수 있다.

미래의 ‘에너지’ 문제에 대한 해결책인가?

태양 ‘에너지’ 장치를 사용하는 데 어려움이나 불편이 있는가? 그렇다. 2평방 ‘미터’의 수집기와 관을 통해서 물이 균형있게 흐르도록 하는 것이 가장 큰 문제이다. 그러나 이 점은 극복되었다. 그리고 “태양의 집”의 장치는 작동하는 데 비교적 적은 유지 비용이 들었다. 아마 가장 큰 난점은 처음에 드는 비용인데 재래식 ‘가스’ 혹은 기름을 사용하는 장치보다 훨씬 더 많이 든다. 그러나 ‘에너지’의 절약 때문에 그 “태양의 집” 장치에 들어간 부가적인 비용은 7년 후면 다 충당될 것이고 기름값이 계속 상승한다면 더 빨리 충당될 것이다. ‘아시타카’ 요양원의 경우 건축하는 데 부가적인 비용은 61,667‘달러’였다. 그러나 이 경비는 작동한지 4.2년이 지나면 보충될 것으로 추산된다. 그 이유는 무엇인가? 일년에 ‘아시타카’ 요양원에 드는 냉난방 경비는 2,500‘달러’인데, 50명을 수용할 수 있으며 재래식 장치를 사용하는 동일한 시설에는 일년에 경비가 17,333‘달러’나 들기 때문이다.

그러므로 “태양의 집”은 우리에게 어떤 인상을 주었는가? 첫째로 그것은 우리로 하여금 태양 ‘에너지’를 현실적으로 보게 하였다. 태양 ‘에너지’로만 ‘에너지’를 충당하는 것은 아니다. 조명과 사무실 기계 및 태양열 장치와 연결된 ‘펌프’와 ‘팬’에는 전기가 필요하다. 또한 비가 오거나 흐리면 보조 ‘보일러’가 사용되어야 한다. (그것은 독립적인 장치가 아니라 단순히 물을 태양 ‘에너지’ 장치로 데우는 것이다.) 반면에 낮시간의 약 3분의 2에 해당하는 화창한 날에는 다른 환경에서라면 대기 중으로 반사되거나 지붕에 흡수되었을 ‘에너지’가 거의 오염을 일으키지 않는 장치를 통하여 사용된다.

둘째로, 한 도시가 일반적으로 받아들여지는 냉난방 방식을 기꺼이 포기한 사실은 지구의 자원이 사용되고 있는 방식을 평가해 볼 필요가 있음을 깊이 느끼게 하였다. 많은 사람들은 현 추세로 보면 화석 연료가 비교적 짧은 기간내에 바닥이 날 것이라고 두려워하고 있다. 그러나 그러한 연료를 연소시키는 것이 편리하기 때문에 사람들은 ‘에너지’ 소비를 조정하거나 처음에 더 많이 투자해야 할 필요가 있는 새로운 방식을—설령 그러한 것이 장래에 더 나은 전망을 가지고 있을지라도—채택하는 것을 주저한다.

세째로, 태양 ‘에너지’에 의존하는 것은 단순한 것들이나 당연한 것으로 받아들였던 것들에 대한 인식을 높여 주었다. 흥미롭게도 우리에게 “태양의 집”을 구경시켜 준 그 시의 기사는 이러한 건물들이 건설되기 전까지는 태양이 매일 떠 오르는 것에 대해 실제로 깊이 생각해 본 일이 없다고 말하였다. 잠간 생각해 보라. 태양이 빛나지 않는다면 지구상 모든 곳의 온도는 섭씨 영하 240도가 될 것이다.

지붕 위에 있는 수집기가 아니라도 태양 ‘에너지’는 여러 가지 면으로 우리의 생활에 영향을 미친다. 태양 광선을 이용하여 식물은 공기중의 탄산 ‘가스’와 땅속에 있는 물 중의 수소를 우리의 식품인 탄수화물로 변화시킨다. 바람은 간접적인 형태의 태양 ‘에너지’이다. 땅덩어리와 대기가 더워지고 식음으로써 바람이 불게 되기 때문이다. 매일 태양열에 의해 후에 비나 눈으로 떨어지는 다량의 물이 지구에서 증발된다. 그 물이 강이나 저수지에 모아질 때 인간은 풍차나 수력 발전 장치를 통하여 태양의 저장된 ‘에너지’를 사용할 수 있다.

매년 지구는 태양으로부터 70경 ‘킬로와트 아우어’의 ‘에너지’를 받는다. 그러나 그런 엄청난 양이지만 태양이 외부의 각 방향으로 비추기 때문에 그것은 태양이 방출하는 전체량의 아주 미소한 부분이 되는 것이다. 미래에 인간이 거의 무제한으로 공급되는 이러한 ‘에너지’를 어느 정도까지 이용할 수 있는지는 두고 보아야 할 일이다. 그러나, “태양의 집”과 같은 현대적인 건물들을 고려할 때—인류가 그렇게 하기를 원한다면—태양 ‘에너지’를 실용적으로 사용할 수 있음이 분명하다.