‘프랑스’의 산업용 태양 ‘에너지’ 개척

「깨어라!」 ‘프랑스’ 통신원 기

지난 세기 중엽까지만 해도 인류는 인간이 필요로 하는 대부분의 동력을 충당하기 위해 나무를 불태워 사용했다. 그러나 공업 시대가 도래함에 따라, 점증하는 기계들을 가동하기 위해 점점 더 많은 ‘에너지’가 요구되었다. 그래서 석탄이 대규모로 사용되기 시작했다. 사실상, 1910년까지는 인류가 필요로 하는 동력의 4분의 3이 석탄에 의해 충당되었다.

1859년경에 광유(석유)라는 또 다른 형태의 화석 연료가 사용되기 시작했다. 그것은 석탄보다도 공업용으로서의 용도가 더 크다. 내연 기관의 발명으로 자동차와 ‘트럭’ 및 항공기와 같은 모든 종류의 자동차량의 개발이 증진되었다.

공업용 석탄과 유류의 사용량 증가는 지구를 오염시키는 데 하나의 결정적인 역할을 해 왔다. 그 이유는 이들 연료가 완전 연소되지 않기 때문이다. 이들 연료는 고체 입자들은 물론 대량의 농축된 ‘가스’—일산화탄소와 산화질소 및 산화유황—를 대기 가운데로 배출한다.

다른 여러 공업 국가에서와 같이, ‘프랑스’에서도 환경 오염이 증가하고 있다. ‘파리’의 ‘루우브르’ 박물관의 복구 작업 도중 대기 오염으로 인한 부식으로 석조물이 크게 손상되었음이 밝혀졌다. 어떤 석조물은 본래보다 7‘센티미터’나 두께가 얇아졌다. 현재 매년 금세기 초보다 100배나 빠른 속도인 3‘밀리미터’의 비율로 석조물이 먹혀 들어가고 있다!

근년에 와서 핵 ‘에너지’가 기름의 가능성 있는 대체 연료로 소개되어 왔다. 하지만, 그것의 공업용 사용은 많은 문제들을 수반한다. 하나의 예로, 우발 사고를 초래할 수 있는 방사능 오염의 위험이 있다. 게다가, 생태계를 해칠 잠재적인 위험마저 있다. 핵 발전소 수가 점점 많아짐에 따라, 강과 호수들이 열 오염으로 인해 황폐되지는 않을까 하는 우려가 있다. 이는 핵 발전소의 기계들을 냉각시키기 위해, 핵 발전소가 인근의 강이나 호수로부터 차가운 물을 대량으로 끌어들이기 때문이다. 데워진 물은 다시 수원으로 되돌려 보내진다. 강이나 호수의 온도가 올라가면, 물속의 산소 함량이 줄어든다. 이러한 상태는 물고기를 죽일 뿐만 아니라 조류(藻類)의 성장을 촉진한다. 이 조류가 부식할 때 또한 산소를 소모시킨다.

이러한 불안한 사실들은 오염없는 ‘에너지’ 자원을 개발해야 할 필요성을 강조한다. 태양 자체는 이러한 요구를 정확하게 충족시켜 준다. 태양 ‘에너지’가 간헐적이고 약해지는 단점이 있기는 하지만 지구의 전체 표면에 넉넉히 배분되어 있기 때문에 평방 ‘킬로미터’당 육지와 바다는 매일 수백만 ‘킬로와트’를 공급받는다. 이러한 형태의 ‘에너지’는 자연 가운데 풍부하다. 이 사실은 ‘프랑스’를 포함하여 많은 나라들이 왜 태양 ‘에너지’를 공업용으로 이용하기 위해 개척을 서둘러 왔는지 그 이유를 설명해 준다.

태양 ‘에너지’를 개발함

1774년 10월에 영국의 화학자 ‘요셉 프리스틀리’가 ‘파리’를 방문하던 중 ‘프랑스’의 화학자 ‘앙트완느 라아브워제이’에게 그가 하나의 강력한 ‘렌즈’를 사용하여 집중한 태양열로써 산화 제2수은을 가열했던 하나의 실험에 대해 이야기해 주었다. ‘라아브워제이’는 그것을 다시 실험한 다음에 대기(大氣)는 주로 현저한 두 종류의 ‘가스’ 혼합체라고 결론지었다. 그는 그 두 종류의 ‘가스’를 “생명 공기”(산소)와 “비생명 공기”(질소)라고 불렀다. 이렇게 하여 일찌기 18세기에도 태양열을 이용하여 높은 온도를 산출하는 것이 가능했다.

수십년 동안 ‘프랑스 국립 과학 연구소’(C.N.R.S.)의 연구가들은 ‘라아브워제이’의 발자취를 따라왔다. 1946년에 ‘파리’ 외각에 있는 ‘무위돈’에서 처음으로 태양로가 가동되었고, 다른 여러 가지 실험들을 고온(섭씨 3,000도)으로 하게 되었다.

하지만, 1949년 이래로 ‘프랑스’의 ‘피레네’에 있는 ‘몽 루이’에서 실시된 간단한 노(爐) 표본들에 대한 연구 결과로 마침내 ‘오델로’ 태양로가 개발되었다. 오랜 기간 개량하고 조정한 후에, 드디어 그것은 1970년에 가동되었다. 현재 ‘프랑스’에는 해발 1,600‘미터’ 고도에 있는 ‘몽 루이’ 부근의 ‘퐁-로뮤-오델로-비아’에 하나의 큰 태양로가 있다. 이 아름다운 산간 지역에는 햇볕이 의외로 많이 쪼인다. 이로 인해 그 1,000‘킬로와트’의 노가 섭씨 3,800도까지 온도를 올릴 수 있다.

태양열을 포착하기 위해 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. 이를 테면, 판유리들을 사용하는 방법이 있다. 이는, 온상의 원리를 이용하여, 물의 비등점인 섭씨 100도에 달하는 온도를 쉽게 산출할 수 있다. 이 방법은 주로 가정용 목적으로, 이를 테면, 집을 난방한다든지 물을 데우고 증류하는 데 사용된다. 만약 보다 더 높은 온도가 필요하면, 태양의 직사광선을 적당한 광학 기구를 사용하여 집중하지 않으면 안된다.

모든 광선의 수렴(收斂)되는 곳(초점)에서 더 높은 온도를 얻고자 하면 할수록, 집중력이 그만큼 더 강력해야 한다. 동일한 광원에서 나오는 수만개의 반사 광선을 하나의 좁은 지점으로 집중하는 일은 지구가 회전하고 있기 때문에 결코 쉬운 일이 아니다. 하지만, ‘오델로’ 태양로의 경우 그 어려움이 극복되었다. 이 태양로는 그 초점에 20,000개의 상(像)이 겹치게 하였다. 이 놀라운 결과는 오랜 연구의 열매이다.

태양로

기본적으로 ‘오델로’ 태양로는 다음과 같은 각각 다른 세 요소로 구성되어 있다. (1) 평면 거울 (2) 하나의 거대한 포물면 반사기 (3) 초점을 수용하고 있는 하나의 탑. 본지에 나와 있는 도해에서 지적된 바와 같이, 태양 광선은 수십개의 평면 거울의 표면을 강타한 다음 포물면 반사기로 투사된다. 다시 이 포물면 반사기는 그 광선을 그 포물면 반사기를 마주보고 있는 탑 안의 초점으로 집중시킨다.

63장의 이동식 평면 거울은, 각각 180장의 판유리로 되어 있는데, 8개의 계단에 배열된다. 각각 면적이 45평방 ‘미터’인 그 거울들을 포물면 반사기로 향해 가는 광선에 그늘이 생기는 것을 피하기 위해, 한장씩 건너 띄워 줄을 맞추어 배열된다. 지구의 자전 때문에, 하늘의 태양의 위치는 끊임없이 변한다. 하지만, 각 평면 거울이 광학 전자 추적기에 의해 조종되어 항상 이동하는 태양을 따라 방향을 바꿀 수 있다. 거울들의 복잡한 방향 이동은 유압 ‘잭’에 의해 조절된다.

40‘미터’ 높이와 54‘미터’ 폭의 거대한 ‘콘크리이트’ 구조의 건물에 지지되고 있는 고정식 포물면 반사기에는 9,500장의 거울이 있으며, 각 거울의 크기는 45‘센티미터’이다. 이 거대한 거울의 각 면은 기술적으로 곡선을 만들고 방향을 정하고 조정되어야 한다. 그렇게 해서 초점에 최대의 광선 집중을 하게 한다. 이미 언급한 바와 같이, 포물면 반사기는 63장의 이동식 평면 거울에 의해 태양열을 받는다.

포물면 반사기에서 반사되는 모든 광선은 초점에 집중된다. 초점은 반사기에서 18‘미터’ 떨어진 곳에 위치한 하나의 탑 안에 들어 있다. 그 초점의 직경은 40‘센티미터’쯤 된다. 이 타원형의 초점에 집중되는 ‘에너지’는 1,000‘킬로와트’에 달한다. 이 고도의 집중으로 온도를 섭씨 3,800도까지 올리는 것이 가능하다. 바로 열 밀도가 높은 이곳에 여러 가지 실험 기구들을 설치한다.

태양로의 장점들

태양로는 다른 형태의 노(爐)보다 장점이 상당히 많다. 「프랑스 국립 과학 연구소」가 발행한 한 간행물에서 발췌한 다음과 같은 말은 그것의 주요 특성들 중 하나를 강조한다. “기본 연구에서 태양로는 상황이 최고로 좋은 상태에서 섭씨 1,000도 내지 3,800도의 고온을 요하는 실험을 할 수 있는 하나의 예외적인 수단이 된다.” 이것은 고주파 전기로에서 흔히 있는 바와 같이 처리물을 도가니에서 녹여 버리는 것이 아니라 태양로가 그 처리물에 열광선을 집중시킴으로써 고온 처리를 가능케 하기 때문이다.

‘오델로’ 태양로는 내화성 산화물 즉 매우 높은 온도(섭씨 2,000도 이상)에서 녹는 산화물 뿐만 아니라 특별한 내화성 합금도 쉽게 녹일 수 있게 한다.

태양로는 또한 사용하기가 매우 편리하다. 신속하게 그리고 간편하게 작동시킬 수 있다. 더우기, 그들은 물질을 진공 처리하기 위한 어떤 가온 시설에서 발생하는 전자 충격과 같은 단점이 없다. 마침내 결코 묵과할 수 없다는 것이 있다. 그것은 ‘오델로’에서 얻을 수 있는 열 ‘에너지’는 경상비를 들이지 않고 실용적으로 얻을 수 있다는 것이다.

태양 발전소

태양 ‘에너지’ 부면에 있어서 하나의 이정표가 1976년 11월 19일에 세워졌다. 그 때 사상 처음으로 태양열 동력 발전소가 「‘프랑스’ 전국 전력 기구」에 전기를 공급했다.

간략히 말해서, 이 실험용 태양 발전소는 다음과 같이 작동한다. ‘오델로’ 단지의 초점에 설치한 ‘보일러’에서 “길로-더엄”(gilo-therm)이라는 일종의 열 액체의 온도를 섭씨 335도까지 올리는 것이다. 한개의 저장소와 세개의 교체기에 의해 이 액체는 섭씨 270도의 증기를 공급한다. 그러면 이 증기는 ‘터어빈’ 교류 발전기를 돌린다. 그리고 이 발전기는 전기를 산출한다.

‘프랑스’ 남부에 있는 ‘마르세이유’ 부근에서 각기 다른 여러 형태의 거울에 대한 시험이 행해지고 있다. 이 분야에서 개척을 한 다음 ‘프랑스’는 1‘메가와트’ 출력의 원형로(原型爐) 한대를 설립할 것을 고려중이며, 1980년에는 10‘메가와트’ 출력의 것을 목표로 삼고 있다.

태양 ‘에너지’의 장래 응용

불어 신문인 ‘르 몽드’지는 다음과 같은 말로 태양 ‘에너지’를 공업용으로 응용할 수 있는 분야가 광대함을 강조했다. “어디에서나 구할 수 있고 값싼 태양 ‘에너지’는 저개발 국가들에게 아주 적합한 것 같다. ··· 그것은 격리된 지역에서 물을 퍼올리는 데 적합할 것 같다. ‘라틴 아메리카’와 ‘아프리카’의 여러 마을에서 필요로 하는 물이 이제 대부분 국내에서 만들 수 있는, 간편하고 신뢰성 있는 [태양] 기구들을 사용하는 양수기에 의해 충당되고 있다. 그리고 이 기구들은, 대부분의 경우와 같이, ‘디젤’ 기관에 의존하고 있는 기구들과 맞서 점차적으로 경쟁하게 될 것이다.”

‘프랑스’는 ‘브라질’, ‘이란’, ‘이집트’ 및 ‘알제리아’와 태양 ‘에너지’ 개발 협력 협정을 맺었다. 「엑스프레스」지에 지적된 바와 같이, “우선은, 남부 지역의 나라들이 유리한 입장에 있다. 왜냐 하면, 태양 ‘에너지’가 안개가 많이 끼는 북쪽 공업 지역을 정복하기 전에, 제일 먼저 응용되고 그 경쟁력을 발전시킬 수 있는 곳이 바로 이곳들이기 때문이다.”

‘사우디아라비아’와 같은 ‘아랍’ 국가들은 태양 ‘에너지’에 대한 연구에 기꺼이 협조할 것이다. “[‘프랑스’는] 이제 사실상 즉시 가동할 수 있는 태양 ‘에너지’ 발전소를 제공할 수 있는 유일한 나라[이다]”라고 말한, 「신 에너지 자원부」에 ‘프랑스’의 대표자로 참석한 ‘쟝 끌로드 꼴리’ 씨에 따르면, ‘프랑스’가 ‘사우디아라비아’의 기술 요청에 응할 입장에 있다.

새로운 ‘에너지’ 자원을 위한 ‘프랑스’의 1978년도 예산은 대폭적으로 증가했다. 태양 ‘에너지’ 지출비가 두배로 늘어났다. 이러한 노력은 ‘에너지’ 문제를 태양과 바람, 흐르는 물 및 대양의 조수와 같은 무공해 ‘에너지’ 자원을 현명하게 사용함으로써 점차적으로 해결할 수 있음을 보여 준다. 인간은 인간이 점증하는 수요에 ‘에너지’를 충당하기 위해 정말 ‘땅을 망하게 할’ 필요가 없다.—계시 11:18.

[17면 도해]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

태양 광선

포물경 반사기

평면 거울

초점