에너지 분야에서 어떤 새로운 발전이 있었는가?
풍력:
◼ 인류는 오랫동안 풍력을 이용하여 범선의 추진력을 얻고 맷돌을 돌리고 물을 길어 올렸다. 그런데 최근 몇 년 동안 전 세계에서 풍력에 대한 관심이 고조되고 있다. 전 세계에서 첨단 기술을 이용하여 만든 풍력 발전기를 통해 무공해 재생 에너지를 발생시켜 3500만 명에게 전기를 공급하고 있다. 덴마크에서는 전기의 20퍼센트를 이미 풍력만을 이용해서 만들어 내고 있다. 독일, 스페인, 인도에서는 매우 빠른 속도로 풍력 도입을 추진하고 있으며, 인도는 풍력을 이용한 전기 생산 용량이 세계에서 다섯 번째로 크다고 주장하고 있다. 현재 미국에는 전기를 생산하는 풍력 발전기가 1만 3000개나 있다. 또한 일부 분석가들의 주장에 따르면, 미국에 있는 모든 적절한 장소에 풍력 발전기를 설치하면 현재 필요한 전기의 20퍼센트 이상을 풍력을 이용해 생산할 수 있다.
태양:
◼ 인간이 만든 광전지는 햇빛이 전지에 들어 있는 전자를 자극하면 햇빛을 전기로 바꾼다. 전 세계에서 거의 5억 와트의 전기가 이러한 방식으로 생산되며, 태양 전지 시장은 해마다 30퍼센트씩 확장되고 있다. 하지만 현재 광전지는 비교적 효율이 떨어지며, 광전지를 통해 생산된 전기는 화석 연료를 통해 생산된 전기와 비교할 때 값이 비싸다. 게다가 광전지의 제조 과정에서 황화카드뮴이나 갈륨비소와 같은 독성 화학 물질이 사용된다. 그러한 화학 물질은 여러 세기 동안 없어지지 않고 환경에 남아 있기 때문에 “다 쓴 광전지에 들어 있는 그러한 물질을 폐기하고 재활용하는 일이 크게 문제시될 가능성이 있다”고 「생물 과학」지는 지적한다.
지열 에너지:
◼ 지각에 구멍을 뚫고 섭씨 4000도 정도 될 것으로 예상되는 뜨거운 중심핵을 향해 파 들어가면, 1킬로미터 파 들어갈 때마다 온도가 평균 30도씩 올라간다. 하지만 온천이나 화산의 갈라진 틈에서 가까운 곳에 사는 사람들은 지구의 열을 더 쉽게 이용할 수 있다. 58개 나라에서는 지각의 열점에서 나오는 뜨거운 물이나 수증기를 이용하여 난방을 하거나 전기를 생산하고 있다. 아이슬란드에서는 필요한 에너지의 절반 정도를 지열을 이용해서 얻고 있다. 지표 아래로 몇 킬로미터밖에 떨어져 있지 않은 곳에는 어마어마하게 큰 뜨겁고 건조한 암반이 묻혀 있는데, 오스트레일리아와 같은 나라들에서는 이러한 암반에 갇혀 있는 에너지를 이용하는 방안을 고려하고 있다. 「오스트레일리언 지오그래픽」지에서는 이렇게 보도한다. “열이 갇혀 있는 그곳으로 펌프로 물을 내려 보냈다가 많은 압력을 받아 지표로 돌아오는 뜨거운 물을 이용해 터빈을 돌리면, 수십 년 동안, 심지어 수 세기 동안 동력을 발생시킬 수 있다고 일부 연구가들은 생각한다.”
수력:
◼ 전 세계에 필요한 에너지 가운데 수력 발전소를 통해 공급되는 에너지가 이미 6퍼센트를 넘어선 상태이다. 「국제 에너지 전망 2003」에 따르면, 향후 20년 동안 “재생 에너지원의 증가는 대부분 개발도상국, 특히 아시아에 있는 개발도상국의 대규모 수력 발전 계획을 통해 이루어질 것이다.” 하지만 「생물 과학」지는 이렇게 경고한다. “물을 가두어 놓게 되면 종종 저지대에 있는 비옥하고 소중한 충적지가 물에 잠긴다. 게다가 댐은 생태계에 있는 기존의 동식물과 미생물에 변화를 일으킨다.”
수소:
◼ 수소는 색깔이 없고 냄새가 나지 않는 가연성 기체이며 우주에 가장 많이 존재하는 원소이다. 지구 상에서 수소는 동식물 조직의 필수적인 부분으로서, 화석 연료의 성분이며 물의 두 가지 구성 성분 가운데 하나이다. 또한 수소는 화석 연료보다 더 깨끗하고 효율적으로 연소된다.
「사이언스 뉴스 온라인」이라는 잡지에 따르면, 물은 “전기를 통하게 해서 수소와 산소로 분리시킬 수 있다.” 이러한 방법을 사용하면 많은 양의 수소를 만들어 낼 수 있지만, 동 지의 지적에 따르면 “간편해 보이는 이러한 방법은 아직 경제성이 떨어진다.” 전 세계적으로 이미 약 4500만 톤의 수소가 주로 비료용과 세제용으로 공장에서 생산되고 있다. 하지만 이러한 수소를 얻는 과정에서 화석 연료가 개입되어 유독성 기체인 일산화탄소와 온실 효과를 일으키는 이산화탄소가 방출된다.
그러나 많은 사람들은 수소를 대체 연료 가운데 가장 전망이 밝은 것으로 보고 있으며, 수소가 앞으로 에너지에 대한 인류의 필요를 충족시켜 줄 수 있다고 생각한다. 이러한 낙관적인 견해가 생기게 된 것은, 최근에 연료 전지라고 알려져 있는 장치의 성능이 비약적으로 좋아졌기 때문이다.
연료 전지:
◼ 연료 전지란 수소를 연소시키지 않고 엄격한 통제 아래 화학 반응을 일으켜 산소와 결합시킴으로 전기를 만들어 내는 기구를 말한다. 수소가 많이 함유되어 있는 화석 연료가 아니라 순수한 수소를 사용할 경우, 이러한 화학 반응의 부산물은 열과 물뿐이다.
1839년에 영국의 판사이자 물리학자인 윌리엄 그로브 경이 최초의 연료 전지를 개발했다. 하지만 연료 전지는 제작 단가가 비싸고 연료와 부품을 구하기가 쉽지 않았다. 그러다 보니 이 기술은 동면 상태에 있게 되었고 20세기 중반에 이르러서야 미국의 우주선에 전원을 공급하기 위한 연료 전지가 개발되었다. 요즈음에도 우주선 기내에 전력을 공급하는 데는 여전히 연료 전지가 사용되고 있지만, 이 전지를 보다 현실적인 용도로 사용하기 위해 기술 개발이 이루어지고 있다.
요즈음에는 자동차의 내연 기관을 대체하고 상업용·가정용 건물에 전기를 공급하며 휴대 전화나 컴퓨터와 같은 소형 전기 기구에 전력을 공급하기 위한 연료 전지가 개발되고 있다. 그렇지만 이 기사를 집필할 당시에도 기존의 고정형 연료 전지 발전기에서 전력을 생산하는 데는 화석 연료를 사용하여 전력을 생산할 때의 네 배나 되는 비용이 들었다. 그런데도 이 신기술을 개발하는 데 수억 달러 규모의 투자가 이루어지고 있다.
청정에너지원을 도입할 경우, 환경적인 측면에서 분명히 유익을 얻게 됩니다. 하지만 대규모로 청정에너지를 도입하는 데 따르는 비용이 여전히 장애 요인으로 작용하고 있는 것 같습니다. 「국제 에너지 전망 2003」에 실린 보고에서는 이렇게 알려 줍니다. “앞으로 에너지 수요 증가의 상당 부분은 화석 연료(석유, 천연가스, 석탄) 분야에서 이루어질 전망이다. 화석 연료의 가격이 비교적 낮은 수준을 유지하다 보니, 다른 연료를 사용해 에너지를 만들어 내는 비용은 경쟁력이 없어질 것으로 예상되기 때문이다.”
[9면 삽화]
연료 전지 차량, 2004년
[자료 제공]
Mercedes-Benz USA
[8면 사진 자료 제공]
DOE Photo