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“여봐라~! 어서 에너지 왕국의 후계자를 찾도록 하라!”
난 에너지 왕국을 다스려 온 석유 왕으로, 지금 애타게 후계자를 찾고 있다네. 100년 동안 전세계에 에너지를 공급하며 열심히 일했지만 이제 기운이 쇠하여 퇴임을 앞두고 있지. 내 목소리에 근심이 어린 것 같다고? 그건 마땅한 후계자가 없어 걱정이 태산이라 그렇다네. 내가 후계자들을 보는 눈이 까다롭다고 하는데…. 하지만 에너지 왕국을 책임질 후계자를 아무나 고를 수는 없지 않은가? 어이쿠 골치야~. 대체 누굴 골라야 하지?
세상을 확~ 바꾼 화석연료
먼저 에너지 왕국의 후계자는 내 형님인 석탄과 나의 업적을 뛰어넘을 능력이 있어야 하네. 석탄 형님과 내가 어떤 업적을 남겼는지 궁금하다고? 우린 세상을 바꾼 에너지원이었지. 에너지를 단지‘일할 수 있는 능력’이라고만 생각하면 좀 섭섭하다네. 어떤 에너지를 쓰느냐에 따라 사람들의 삶이 달라지고 사회와 경제 구조가 바뀔 수 있거든.
산업혁명을 일으킨 석탄
석탄은 오래 전에 살았던 식물이 열과 압력을 받아 만들어진 고체 화석연료를 말한다네.석탄 형님은 영국에서 일어난 산업혁명의 주역으로 세상을 바꾸어 놓았지. 18세기에 일어난 산업혁명은 농업사회를 공업사회로 변화시켰어. 당시 산업이 발달하는 데 중요한 역할을 한 운송수단과 공장의 기계들은 증기기관으로 만들었지. 바로 이 증기기관을 움직인 힘이 석탄! 증기기관은 석탄을 때서 얻은 에너지로 힘차게 움직이며 산업혁명을 이끌었다네.
세상을 움직이는 석유
석유는 생물이 땅 속에서 변질되어 만들어진 액체 화석연료야. 난 석탄 형님의 에너지 왕국을 이어받아 에너지원이자 각종 공업 원료로 활약을 해 왔어. 석유는 석탄보다 불을 붙이고 끄기 쉽고 재도 거의 남지 않아 이용하기가 더 편리하지. 그래서 점차 석유가 석탄을 대체하기 시작했어. 현재 세계 곳곳을 잇는 운송수단과 공장의 기계들이 석유의 힘으로 움직이고 있다고. 또 화학공업이 발전하면서 석유를 이용해 합성섬유, 합성고무, 염료, 의약품, 비료 등 생활에 필요한 여러 가지 물품을 만들 수 있었지. 석유가 생활의 필수품이 된 거란다.
석유 때문에 못살아!
하지만 난 안타깝게도 문제를 일으키기도 했다네. 나 같은 화석연료는 탈 때 공기를 오염시키는 물질과 지구온난화를 부추기는 이산화탄소를 내보내거든. 게다가 앞으로 40년 뒤에 석유가 바닥날 거란 사실도 큰 문제야. 석유 생산국은 석유를 더 많이 생산하지 않으려고 하는데 석유는 점점 더 많은 곳에 쓰이고 있으니 석유값이 하루가 다르게 오를 수밖에! 석유값이 오르면 석유로 만드는 물건값도 덩달아 오르니 사람들이 살기가 힘들어지지.
휴~. 사람들이 석유를 차지하려고 다투는 모습을 보면 한숨이 절로 나온다고. 그래서 후계자를 찾는 명을 내리기로 했다네.
후보➊ 자연의 힘
무한한 에너지, 태양
마마~, 제가 명을 받들어 자연에서 뛰어난 후계자들을 찾았나이다! 석탄과 석유 같은 화석연료를 대신해 쓸 수 있는 에너지를 신·재생에너지
라고 부르지요. 신·재생에너지 중에서도 태양광과 태양열 형제만 있다면 에너지 왕국의 미래는 걱정 없을 겁니다. 에너지 왕국에 영원히 쨍~하고 해 뜰날을 책임질 후계자랍니다.
1시간 동안 지구로 들어오는 태양에너지는 세계에서 1년 동안 필요한 에너지양과 같을 만큼 어마어마하지요. 이 엄청난 태양에너지는 태양이 사라지지 않는 한 영원히 계속되겠죠? 게다가 태양에너지는 대기오염을 일으키거나 폐기물을 내놓지도 않으니 후계자로 딱이죠! 아직까지 태양에너지를 이용하기 위해 필요한 시설들이 좀 비싸고 효율이 떨어지는 게 사실이지만, 날로 성능이 좋아지고 있으니 곧 마마의 마음에 쏙 들만 한 연구 결과가 나올 겁니다.
뜨끈뜨끈 태양열
먼저 태양열! 따뜻한 태양의 열에너지로 전기를 만드는 걸 태양열 발전이라 하죠. 돋보기로 햇빛을 한 곳에 모으면 종이를 태울 수 있는 것처
럼 태양열을 한 곳에 모아 물을 데우고 전기를 만드는 거랍니다. 사막처럼 뜨거운 햇볕이 내리쬐는 곳에 거대한 거울처럼 생긴 태양 추적반사경을 설치해 태양열을 모아요. 이렇게 얻은 열로 물을 데워 수증기를 얻고, 이 수증기로 발전기를 돌려 전기를 만들어요. 또 접시처럼 생긴 소규모의 집광 집열기로 태양열을 모아 전기를 만들 수도 있죠.
번쩍번쩍 태양광
태양열에 이어 동생 태양광도 만만치 않은 후보죠. 눈부신 태양빛으로 전기를 만드는 게 태양광 발전이랍니다. 태양광 발전을 하려면 태양빛을 전기에너지로 바꾸는 태양전지가 꼭 필요해요. 반도체물질로 만들어진 태양전지에 빛이 들어오면 전자가 나와 전기가 흐른답니다. 건물이나 가로등에 손바닥만 한 태양전지를 판에 붙여 놓은 태양광 모듈을 적당한 크기로 연결하면 필요한 전기를 직접 생산할 수 있지요. 아주 얇게 만든 태양전지를 유리창에 붙여 전기를 얻을 수도 있어요. 위성은 태양전지로 우주의 강한 태양빛을 모아 에너지를 얻는답니다.
후보➋ 자연의 힘
시~원한 에너지, 바람
자연에서 찾은 또 하나의 뛰어난 후보로 바람도 추천하겠습니다! 바람은 옛날부터 풍차를 돌려 물을 퍼내고 곡식을 찧던 경험이 있습니다. 바람의 힘으로 바람개비를 돌려 전기를 얻는 풍력 발전기 하나면 무려 500가구가 쓸 전기에너지를 만들 수 있어요.
풍력 발전기는 바람이 많기로 유명한 제주도나 산간 지역에 세우면 최고죠. 바람은 고갈될 걱정이 없고 공해가 없답니다. 그리고 태양열 발전에 비해 에너지를 생산하는 비용이 7분의 1수준으로 저렴한 것도 눈에 띄는 장점입니다. 특히 바다에 풍력 발전기를 세우면 한쪽 방향으로 일정하게 부는 질 좋은 바람을 이용해 에너지를 얻을 수 있어요. 그럼 바람개비가 돌 때 생기는 소음 때문에 발생하는 민원도 없겠죠?
한 가지 아쉬운 건 바람이 부는 속도가 적어도 초속 7m이상인 곳에서만 풍력 발전이 가능하다는 겁니다. 최근에는 바람이 부는 속도가 초속 5m이하에서도 발전이 가능한 풍력 발전기가 개발되고 있으니, 머지않아 더 많은 곳에서 바람을 이용해 에너지를 얻을 수 있을 겁니다.
후보➌ 자연의 힘
에너지가 샘솟는 물
마지막으로 자연에서 찾은 후계자 중 석유 왕 마마의 기운을 퐁퐁 솟아나게 할 만한 후보를 말씀드리겠습니다. 그건 바로 지구를 아름다운 푸른 별로 만들어 주는 물! 지구의 70%가 바다 아니겠습니까? 달은 바닷물을 당겨서 밀물과 썰물을 만들지요. 또 철썩이는 파도와 빠르게 흐르는 바닷물의 흐름도 있고요. 이런 바닷물의 움직임을 이용해 터빈을 돌리면 전기를 얻을 수 있죠.
그러나 바다를 막으면 생태계에 피해가 갈 수도 있어 걱정이 좀 되는 건 사실입니다. 그래서 조력 발전시설을 만들기 전에 생태계에 피해가 없도록 철저히 연구하고 적절한 시설을 갖추는 게 먼저랍니다. 그런데…, 거대한 수력 발전소가 환경을 해칠까 걱정이시라구요? 마음 푹~ 놓으십시오. 작은 규모로 물을 이용하는 소수력 발전을 하면 생태계에 피해를 주지 않으면서 이산화탄소가 전혀 나오지 않는 청정에너지를 얻을 수 있답니다. 소수력 발전은 하수처리장이나 논밭에 있는 수로에 흐르는 물이 떨어지는 힘으로 발전기를 돌려 에너지를 얻을 수 있거든요. 경남 고성 삼천포 화력발전소에는 화력발전을 할 때 냉각수로 쓴 바닷물과 조수 간만의 차를 이용하는 해양소수력 발전기가 있답니다.
후보➍ 변신의 힘
에너지로 변신한 곡식
마마, 자연의 힘도 좋지만 우리 주변에서 얼마든지 에너지로 변신할 수 있는 것들이야말로 에너지 왕국의 미래를 이끌 주역이 아닐까요? 그러니 이제 제가 찾은 후계자들을 만나 보십시오.
우리가 먹는 콩, 옥수수 같은 곡식과 해초를 비롯해 목재, 미생물 같은 생물자원이 에너지로 변신한다는 걸 아십니까? 바이오연료로 불리는 이 후보는 생물을 키워 계속 얻을 수 있으니 고갈될 염려가 없습니다. 게다가 화석연료보다 일산화탄소, 황 화합물 같은 오염물질의 배출이 적답니다. 그리고 바이오연료를 사용하면 주유소 등 현재의 시설을 거의 그대로 활용할 수 있다는 점도 큰 장점이지요.
단, 바이오연료를 만드느라 사람들이 먹을 곡식이 부족해지면 식량난이 일어날 수 있어요. 또 바이오연료의 원료로 쓸 식물을 재배하려고 소중한 삼림을 불태워 없애지 않도록 해야 합니다. 이런 점만 해결된다면 분명 유용한 에너지원이 될 거랍니다.
폐식용유가 변신한 바이오디젤
바이오연료는 크게 바이오디젤과 바이오에탄올로 나뉘죠. 바이오디젤은 기름기를 가진 작물에서 얻어 내요. 콩이나 유채, 해바라기씨 등에서 얻은 기름에 메탄올을 반응시켜 만드는데, 그냥 버리면 환경을 오염시키는 폐식용유를 사용하면 콩 같은 식량을 원료로 사용하지 않아도 된답니다. 폐식용유에 수산화나트륨과 촉매를 넣어 처리하면 경유 대신 자동차 연료로 사용할 수 있는 바이오디젤을 만들 수 있어요.
바이오에탄올공정
바이오에탄올은 식물성 원료를 발효시킨 뒤 증류해서 만든다. 탄수화물이 풍부한 옥수수, 밀, 보리, 사탕수수 등의 식물이 바이오에탄올의 원료다.
➊ 제분 옥수수를 갈아 미세한 가루로 만든다.
➋ 액화 옥수수 가루와 물을 섞어 걸쭉하게 만든다. 여기에 알파아밀라아제 효소를 넣어 가열한다.
➌ 당화작용 옥수수반죽을 식힌 뒤 글루코아밀라아제 효소를 넣는다. 이 과정에서 녹말이 포도당으로 변한다.
➍ 발효 효모를 넣어 당을 발효시키면 에탄올과 이산화탄소가 생성된다. 옥수수 반죽은 40~50시간이 지나면 맥주처럼 된다.
➎ 증류 맥주 같은 상태의 옥수수를 증류해 알코올 농도를 10%에서 95%로 높인다. 남은 옥수수 반죽 찌꺼기 등은 부산물 처리장치로 보내진다.
➏ 탈수 알코올 분자는 통과하고 물 분자는 통과하지 못하는 필터로 걸러 물기를 제거해 무수에탄올을 얻는다.
➐ 이렇게 얻은 에탄올에휘발유와 첨가제를 넣어 연료로 사용한다.
맥주가 변신한 바이오에탄올
바이오에탄올은 옥수수, 사탕수수, 사탕무 등으로 만들어요. 보리를 발효시켜 알코올 성분을 가진 맥주를 만드는 것과 같죠. 미생물이 작물에 들어 있는 녹말을 발효시키면 알코올 성분이 만들어지는데 이것을 농축해서 바이오에탄올을 생산하거든요. 바이오에탄올은 보통 가솔린과 섞어서 휘발유 대신 쓰고 있어요.
후보➎ 변신의 힘
악취에서 태어난 에너지
크으~, 냄새가 나도 좀 참으십시오! 제가 에너지 왕국의 미래에 중요한 역할을 할 또 다른 후보를 찾아왔답니다. 생각도 못했던 곳에서 제가 찾아 낸 후보들을 보시면 깜짝 놀라실 겁니다. 이미 에너지 왕국을 위해 힘쓰고 있다는 이 주인공은 바로 쓰레기장의 폐기물! 현재 쓰이는 신·재생 에너지 중 70%가 바로 이 쓰레기랍니다. 엄청나게 쏟아져 나오는 가정과 산업용 폐기물들을 이용하면 쓰레기를 재활용하고 에너지까지 얻는 일석이조의 효과를 볼 수 있죠.
예를 들어 종이, 나무, 플라스틱 등 불에 타는 폐기물을 고체 연료로 만들면 보일러의 연료로 쓸 수 있지요. 폐기물을 태워 얻은 열로 에너지를 생산할수 있거든요. 또 자동차의 폐윤활유를 모아 정제하면 재생 기름을 얻을 수 있고, 고무, 타이어, 플라스틱을 열분해 해도 기름을 만들 수 있어요. 쓰레기의 변신이 정말 놀랍지 않습니까?
하지만 이건 절대 잊으시면 안 됩니다. 쓰레기를 태울 때 나오는 다이옥신 같은 오염물질을 처리하는 시설을 반드시 갖춰야 한다는 사실!
하나 더! 악취가 너무 심해 머리가 어질어질 아프긴 하지만 똥과 음식 쓰레기도 후계자 후보로 빼놓으시면 안 됩니다. 한국에서 하루에 쏟아지는 똥과 음식 쓰레기는 무려 15만톤이 넘습니다. 이를 미생물을 이용해 산소가 없는 상태에서 발효시키면 메탄가스를 얻을 수 있습니다. 환경문제를 일으키는 가축의 똥을 이용해 메탄가스를 얻는 발전 시설을 갖추면 축산 농가는 연간 1400억 원이 넘는 소득을 올릴 수 있다고 합니다. 농촌도 살리고 에너지도 얻고, 정말 꿩 먹고 알 먹는 알짜배기 에너지원이라고 생각되옵니다.
가축똥에서메탄가스를얻기까지
산소가 없는 상태에서 활동하는 혐기성 미생물로 가축의 똥을 분해하면 메탄가스가 나온다. 이 메탄가스로 전기를 만들 수 있다.
후보➏ 새로운 힘
깨끗한 미래 에너지, 수소
마지막으로 에너지 계에 혜성처럼 나타난 신에너지, 수소를 후보로 추천하겠습니다.
수소와 산소를 반응시키면 물이 되는데, 이 과정에서 전기가 나오죠. 에너지를 얻는 과정에서 나오는 배출물이 물밖에 없으니 환경을 오염시킬 리가 없습니다. 물을 분해해서 얼마든지 수소를 만들 수 있으니 고갈될 염려도 없죠. 게다가 수소는 석유처럼 이용할 곳이 무궁무진합니다. 연료뿐만 아니라 마가린 같은 식품과 반도체 등을 만들 때도 쓰이거든요.
이렇게 깨끗한 에너지인 수소를 이용하는 자동차에 대한 연구도 활발히 진행 중입니다. 엔진에서 수소를 직접 연소시키는 수소연료자동차와 연료전지에 수소를 충전해서 쓰는 수소연료전지자동차가 있지요. 수소연료전지는 다른 후보들이 먼저 열을 내서 발전기를 돌려야 전기를 만들 수 있는 것과 달리, 곧바로 전기에너지를 내기 때문에 에너지 효율이 높죠. 그리고 대기오염 물질, 진동, 소음을 만들어 내지 않아요.
하지만 에너지원으로 사용될 수소를 만들 때 화석연료를 쓴다는 문제가 있습니다. 현재는 물을 전기분해해서 수소를 얻으려면 많은 비용이 들거든요. 그래서 화석연료를 쓰지 않으면서 적은 에너지로 값싸게 수소를 만드는 방법을 연구해야 합니다. 또 수소는 산소와 섞여 폭발하기 쉽기 때문에 안전하게 저장하고 운반하는 새로운 기술이 필요하단 것 또한 잊으시면 안 됩니다.
현대기아차는 2010년 생산을 목표로 수소연료전지자동차를 개발하는 중이며, BMW 등의 자동차 업체도 활발하게 수소연료자동차를 연구하고 있다.
후계자는 바로?
허허. 신하들이 추천한 에너지 왕국의 후계자들을 보니 정말 든든하도다. 누구 하나 빼놓을 수가 없다는 생각이 드는군. 안 그래도 지구가 자꾸 더워지고 태풍과 가뭄 등 기상이변이 늘어나는 게 나 때문인 것 같아 마음이 무겁고 답답했는데 앓던 이가 빠진 듯 기분이 좋아졌다네. 앞으로 퇴임할 때까지 꼼꼼히 후보들을 살펴서 후계자를 정해야겠군. 그럼 내가 후계자를 정하는 기준이 뭐냐고?
1 난 환경을 괴롭히지 않는 후계자를 뽑을 생각이라네. 화석연료처럼 지구를 덥게 만드는 온실 가스나 자연을 오염시키는 공해 물질을 내놓으면 안 되지. 아무리 저렴하고 계속 쓸 수 있는 에너지라도 지구를 못살게 군다면 바로 탈락!
2 또 하나! 무한해야 하네. 내가 퇴임을 앞두고 전세계가 에너지 왕국의 미래를 걱정을 하는 걸 보니 정말 가슴이 답답했다고. 언젠가 또 새로운 후계자를 뽑느라 고민할 걸 생각하면 아찔하다네. 그래서 후손들이 지속적으로 쓸 수 있는 에너지원이란 것도 필수 조건!
3 그리고 사람들의 삶을 풍요롭게 하는 것도 후계자로서 중요한 조건이지. 각 지역의조건과 환경에 맞게 신·재생에너지를 생산하면서 많은 사람들이 일거리를 얻고 경제가 쑥쑥 성장할 수 있으면 좋겠네. 나를 두고 다투는 일은 이제 그만!
마지막으로 내 바람이 하나 더 있다면 사람들이 에너지의 소중함을 느끼고 절약했으면 좋겠네. 사람들이 날 아껴 썼더라면 내가 좀 더 오랫동안 에너지 왕국을 이끌 수 있었을 텐데 많이 아쉽거든. 지금이라도 늦지 않았으니 날 아끼고 사랑해 주게나. 그럼 좀 더 여러분과 함께 할 수 있을 거야. 자, 이제 난 계속해서 후계자를 고민하러 이만 가 보도록 하겠네. 안녕~!
난 에너지 왕국을 다스려 온 석유 왕으로, 지금 애타게 후계자를 찾고 있다네. 100년 동안 전세계에 에너지를 공급하며 열심히 일했지만 이제 기운이 쇠하여 퇴임을 앞두고 있지. 내 목소리에 근심이 어린 것 같다고? 그건 마땅한 후계자가 없어 걱정이 태산이라 그렇다네. 내가 후계자들을 보는 눈이 까다롭다고 하는데…. 하지만 에너지 왕국을 책임질 후계자를 아무나 고를 수는 없지 않은가? 어이쿠 골치야~. 대체 누굴 골라야 하지?
세상을 확~ 바꾼 화석연료
먼저 에너지 왕국의 후계자는 내 형님인 석탄과 나의 업적을 뛰어넘을 능력이 있어야 하네. 석탄 형님과 내가 어떤 업적을 남겼는지 궁금하다고? 우린 세상을 바꾼 에너지원이었지. 에너지를 단지‘일할 수 있는 능력’이라고만 생각하면 좀 섭섭하다네. 어떤 에너지를 쓰느냐에 따라 사람들의 삶이 달라지고 사회와 경제 구조가 바뀔 수 있거든.
산업혁명을 일으킨 석탄
석탄은 오래 전에 살았던 식물이 열과 압력을 받아 만들어진 고체 화석연료를 말한다네.석탄 형님은 영국에서 일어난 산업혁명의 주역으로 세상을 바꾸어 놓았지. 18세기에 일어난 산업혁명은 농업사회를 공업사회로 변화시켰어. 당시 산업이 발달하는 데 중요한 역할을 한 운송수단과 공장의 기계들은 증기기관으로 만들었지. 바로 이 증기기관을 움직인 힘이 석탄! 증기기관은 석탄을 때서 얻은 에너지로 힘차게 움직이며 산업혁명을 이끌었다네.
세상을 움직이는 석유
석유는 생물이 땅 속에서 변질되어 만들어진 액체 화석연료야. 난 석탄 형님의 에너지 왕국을 이어받아 에너지원이자 각종 공업 원료로 활약을 해 왔어. 석유는 석탄보다 불을 붙이고 끄기 쉽고 재도 거의 남지 않아 이용하기가 더 편리하지. 그래서 점차 석유가 석탄을 대체하기 시작했어. 현재 세계 곳곳을 잇는 운송수단과 공장의 기계들이 석유의 힘으로 움직이고 있다고. 또 화학공업이 발전하면서 석유를 이용해 합성섬유, 합성고무, 염료, 의약품, 비료 등 생활에 필요한 여러 가지 물품을 만들 수 있었지. 석유가 생활의 필수품이 된 거란다.
석유 때문에 못살아!
하지만 난 안타깝게도 문제를 일으키기도 했다네. 나 같은 화석연료는 탈 때 공기를 오염시키는 물질과 지구온난화를 부추기는 이산화탄소를 내보내거든. 게다가 앞으로 40년 뒤에 석유가 바닥날 거란 사실도 큰 문제야. 석유 생산국은 석유를 더 많이 생산하지 않으려고 하는데 석유는 점점 더 많은 곳에 쓰이고 있으니 석유값이 하루가 다르게 오를 수밖에! 석유값이 오르면 석유로 만드는 물건값도 덩달아 오르니 사람들이 살기가 힘들어지지.
휴~. 사람들이 석유를 차지하려고 다투는 모습을 보면 한숨이 절로 나온다고. 그래서 후계자를 찾는 명을 내리기로 했다네.
후보➊ 자연의 힘
무한한 에너지, 태양
마마~, 제가 명을 받들어 자연에서 뛰어난 후계자들을 찾았나이다! 석탄과 석유 같은 화석연료를 대신해 쓸 수 있는 에너지를 신·재생에너지
라고 부르지요. 신·재생에너지 중에서도 태양광과 태양열 형제만 있다면 에너지 왕국의 미래는 걱정 없을 겁니다. 에너지 왕국에 영원히 쨍~하고 해 뜰날을 책임질 후계자랍니다.
1시간 동안 지구로 들어오는 태양에너지는 세계에서 1년 동안 필요한 에너지양과 같을 만큼 어마어마하지요. 이 엄청난 태양에너지는 태양이 사라지지 않는 한 영원히 계속되겠죠? 게다가 태양에너지는 대기오염을 일으키거나 폐기물을 내놓지도 않으니 후계자로 딱이죠! 아직까지 태양에너지를 이용하기 위해 필요한 시설들이 좀 비싸고 효율이 떨어지는 게 사실이지만, 날로 성능이 좋아지고 있으니 곧 마마의 마음에 쏙 들만 한 연구 결과가 나올 겁니다.
뜨끈뜨끈 태양열
먼저 태양열! 따뜻한 태양의 열에너지로 전기를 만드는 걸 태양열 발전이라 하죠. 돋보기로 햇빛을 한 곳에 모으면 종이를 태울 수 있는 것처
럼 태양열을 한 곳에 모아 물을 데우고 전기를 만드는 거랍니다. 사막처럼 뜨거운 햇볕이 내리쬐는 곳에 거대한 거울처럼 생긴 태양 추적반사경을 설치해 태양열을 모아요. 이렇게 얻은 열로 물을 데워 수증기를 얻고, 이 수증기로 발전기를 돌려 전기를 만들어요. 또 접시처럼 생긴 소규모의 집광 집열기로 태양열을 모아 전기를 만들 수도 있죠.
번쩍번쩍 태양광
태양열에 이어 동생 태양광도 만만치 않은 후보죠. 눈부신 태양빛으로 전기를 만드는 게 태양광 발전이랍니다. 태양광 발전을 하려면 태양빛을 전기에너지로 바꾸는 태양전지가 꼭 필요해요. 반도체물질로 만들어진 태양전지에 빛이 들어오면 전자가 나와 전기가 흐른답니다. 건물이나 가로등에 손바닥만 한 태양전지를 판에 붙여 놓은 태양광 모듈을 적당한 크기로 연결하면 필요한 전기를 직접 생산할 수 있지요. 아주 얇게 만든 태양전지를 유리창에 붙여 전기를 얻을 수도 있어요. 위성은 태양전지로 우주의 강한 태양빛을 모아 에너지를 얻는답니다.
후보➋ 자연의 힘
시~원한 에너지, 바람
자연에서 찾은 또 하나의 뛰어난 후보로 바람도 추천하겠습니다! 바람은 옛날부터 풍차를 돌려 물을 퍼내고 곡식을 찧던 경험이 있습니다. 바람의 힘으로 바람개비를 돌려 전기를 얻는 풍력 발전기 하나면 무려 500가구가 쓸 전기에너지를 만들 수 있어요.
풍력 발전기는 바람이 많기로 유명한 제주도나 산간 지역에 세우면 최고죠. 바람은 고갈될 걱정이 없고 공해가 없답니다. 그리고 태양열 발전에 비해 에너지를 생산하는 비용이 7분의 1수준으로 저렴한 것도 눈에 띄는 장점입니다. 특히 바다에 풍력 발전기를 세우면 한쪽 방향으로 일정하게 부는 질 좋은 바람을 이용해 에너지를 얻을 수 있어요. 그럼 바람개비가 돌 때 생기는 소음 때문에 발생하는 민원도 없겠죠?
한 가지 아쉬운 건 바람이 부는 속도가 적어도 초속 7m이상인 곳에서만 풍력 발전이 가능하다는 겁니다. 최근에는 바람이 부는 속도가 초속 5m이하에서도 발전이 가능한 풍력 발전기가 개발되고 있으니, 머지않아 더 많은 곳에서 바람을 이용해 에너지를 얻을 수 있을 겁니다.
후보➌ 자연의 힘
에너지가 샘솟는 물
마지막으로 자연에서 찾은 후계자 중 석유 왕 마마의 기운을 퐁퐁 솟아나게 할 만한 후보를 말씀드리겠습니다. 그건 바로 지구를 아름다운 푸른 별로 만들어 주는 물! 지구의 70%가 바다 아니겠습니까? 달은 바닷물을 당겨서 밀물과 썰물을 만들지요. 또 철썩이는 파도와 빠르게 흐르는 바닷물의 흐름도 있고요. 이런 바닷물의 움직임을 이용해 터빈을 돌리면 전기를 얻을 수 있죠.
그러나 바다를 막으면 생태계에 피해가 갈 수도 있어 걱정이 좀 되는 건 사실입니다. 그래서 조력 발전시설을 만들기 전에 생태계에 피해가 없도록 철저히 연구하고 적절한 시설을 갖추는 게 먼저랍니다. 그런데…, 거대한 수력 발전소가 환경을 해칠까 걱정이시라구요? 마음 푹~ 놓으십시오. 작은 규모로 물을 이용하는 소수력 발전을 하면 생태계에 피해를 주지 않으면서 이산화탄소가 전혀 나오지 않는 청정에너지를 얻을 수 있답니다. 소수력 발전은 하수처리장이나 논밭에 있는 수로에 흐르는 물이 떨어지는 힘으로 발전기를 돌려 에너지를 얻을 수 있거든요. 경남 고성 삼천포 화력발전소에는 화력발전을 할 때 냉각수로 쓴 바닷물과 조수 간만의 차를 이용하는 해양소수력 발전기가 있답니다.
후보➍ 변신의 힘
에너지로 변신한 곡식
마마, 자연의 힘도 좋지만 우리 주변에서 얼마든지 에너지로 변신할 수 있는 것들이야말로 에너지 왕국의 미래를 이끌 주역이 아닐까요? 그러니 이제 제가 찾은 후계자들을 만나 보십시오.
우리가 먹는 콩, 옥수수 같은 곡식과 해초를 비롯해 목재, 미생물 같은 생물자원이 에너지로 변신한다는 걸 아십니까? 바이오연료로 불리는 이 후보는 생물을 키워 계속 얻을 수 있으니 고갈될 염려가 없습니다. 게다가 화석연료보다 일산화탄소, 황 화합물 같은 오염물질의 배출이 적답니다. 그리고 바이오연료를 사용하면 주유소 등 현재의 시설을 거의 그대로 활용할 수 있다는 점도 큰 장점이지요.
단, 바이오연료를 만드느라 사람들이 먹을 곡식이 부족해지면 식량난이 일어날 수 있어요. 또 바이오연료의 원료로 쓸 식물을 재배하려고 소중한 삼림을 불태워 없애지 않도록 해야 합니다. 이런 점만 해결된다면 분명 유용한 에너지원이 될 거랍니다.
폐식용유가 변신한 바이오디젤
바이오연료는 크게 바이오디젤과 바이오에탄올로 나뉘죠. 바이오디젤은 기름기를 가진 작물에서 얻어 내요. 콩이나 유채, 해바라기씨 등에서 얻은 기름에 메탄올을 반응시켜 만드는데, 그냥 버리면 환경을 오염시키는 폐식용유를 사용하면 콩 같은 식량을 원료로 사용하지 않아도 된답니다. 폐식용유에 수산화나트륨과 촉매를 넣어 처리하면 경유 대신 자동차 연료로 사용할 수 있는 바이오디젤을 만들 수 있어요.
바이오에탄올공정
바이오에탄올은 식물성 원료를 발효시킨 뒤 증류해서 만든다. 탄수화물이 풍부한 옥수수, 밀, 보리, 사탕수수 등의 식물이 바이오에탄올의 원료다.
➊ 제분 옥수수를 갈아 미세한 가루로 만든다.
➋ 액화 옥수수 가루와 물을 섞어 걸쭉하게 만든다. 여기에 알파아밀라아제 효소를 넣어 가열한다.
➌ 당화작용 옥수수반죽을 식힌 뒤 글루코아밀라아제 효소를 넣는다. 이 과정에서 녹말이 포도당으로 변한다.
➍ 발효 효모를 넣어 당을 발효시키면 에탄올과 이산화탄소가 생성된다. 옥수수 반죽은 40~50시간이 지나면 맥주처럼 된다.
➎ 증류 맥주 같은 상태의 옥수수를 증류해 알코올 농도를 10%에서 95%로 높인다. 남은 옥수수 반죽 찌꺼기 등은 부산물 처리장치로 보내진다.
➏ 탈수 알코올 분자는 통과하고 물 분자는 통과하지 못하는 필터로 걸러 물기를 제거해 무수에탄올을 얻는다.
➐ 이렇게 얻은 에탄올에휘발유와 첨가제를 넣어 연료로 사용한다.
맥주가 변신한 바이오에탄올
바이오에탄올은 옥수수, 사탕수수, 사탕무 등으로 만들어요. 보리를 발효시켜 알코올 성분을 가진 맥주를 만드는 것과 같죠. 미생물이 작물에 들어 있는 녹말을 발효시키면 알코올 성분이 만들어지는데 이것을 농축해서 바이오에탄올을 생산하거든요. 바이오에탄올은 보통 가솔린과 섞어서 휘발유 대신 쓰고 있어요.
후보➎ 변신의 힘
악취에서 태어난 에너지
크으~, 냄새가 나도 좀 참으십시오! 제가 에너지 왕국의 미래에 중요한 역할을 할 또 다른 후보를 찾아왔답니다. 생각도 못했던 곳에서 제가 찾아 낸 후보들을 보시면 깜짝 놀라실 겁니다. 이미 에너지 왕국을 위해 힘쓰고 있다는 이 주인공은 바로 쓰레기장의 폐기물! 현재 쓰이는 신·재생 에너지 중 70%가 바로 이 쓰레기랍니다. 엄청나게 쏟아져 나오는 가정과 산업용 폐기물들을 이용하면 쓰레기를 재활용하고 에너지까지 얻는 일석이조의 효과를 볼 수 있죠.
예를 들어 종이, 나무, 플라스틱 등 불에 타는 폐기물을 고체 연료로 만들면 보일러의 연료로 쓸 수 있지요. 폐기물을 태워 얻은 열로 에너지를 생산할수 있거든요. 또 자동차의 폐윤활유를 모아 정제하면 재생 기름을 얻을 수 있고, 고무, 타이어, 플라스틱을 열분해 해도 기름을 만들 수 있어요. 쓰레기의 변신이 정말 놀랍지 않습니까?
하지만 이건 절대 잊으시면 안 됩니다. 쓰레기를 태울 때 나오는 다이옥신 같은 오염물질을 처리하는 시설을 반드시 갖춰야 한다는 사실!
하나 더! 악취가 너무 심해 머리가 어질어질 아프긴 하지만 똥과 음식 쓰레기도 후계자 후보로 빼놓으시면 안 됩니다. 한국에서 하루에 쏟아지는 똥과 음식 쓰레기는 무려 15만톤이 넘습니다. 이를 미생물을 이용해 산소가 없는 상태에서 발효시키면 메탄가스를 얻을 수 있습니다. 환경문제를 일으키는 가축의 똥을 이용해 메탄가스를 얻는 발전 시설을 갖추면 축산 농가는 연간 1400억 원이 넘는 소득을 올릴 수 있다고 합니다. 농촌도 살리고 에너지도 얻고, 정말 꿩 먹고 알 먹는 알짜배기 에너지원이라고 생각되옵니다.
가축똥에서메탄가스를얻기까지
산소가 없는 상태에서 활동하는 혐기성 미생물로 가축의 똥을 분해하면 메탄가스가 나온다. 이 메탄가스로 전기를 만들 수 있다.
후보➏ 새로운 힘
깨끗한 미래 에너지, 수소
마지막으로 에너지 계에 혜성처럼 나타난 신에너지, 수소를 후보로 추천하겠습니다.
수소와 산소를 반응시키면 물이 되는데, 이 과정에서 전기가 나오죠. 에너지를 얻는 과정에서 나오는 배출물이 물밖에 없으니 환경을 오염시킬 리가 없습니다. 물을 분해해서 얼마든지 수소를 만들 수 있으니 고갈될 염려도 없죠. 게다가 수소는 석유처럼 이용할 곳이 무궁무진합니다. 연료뿐만 아니라 마가린 같은 식품과 반도체 등을 만들 때도 쓰이거든요.
이렇게 깨끗한 에너지인 수소를 이용하는 자동차에 대한 연구도 활발히 진행 중입니다. 엔진에서 수소를 직접 연소시키는 수소연료자동차와 연료전지에 수소를 충전해서 쓰는 수소연료전지자동차가 있지요. 수소연료전지는 다른 후보들이 먼저 열을 내서 발전기를 돌려야 전기를 만들 수 있는 것과 달리, 곧바로 전기에너지를 내기 때문에 에너지 효율이 높죠. 그리고 대기오염 물질, 진동, 소음을 만들어 내지 않아요.
하지만 에너지원으로 사용될 수소를 만들 때 화석연료를 쓴다는 문제가 있습니다. 현재는 물을 전기분해해서 수소를 얻으려면 많은 비용이 들거든요. 그래서 화석연료를 쓰지 않으면서 적은 에너지로 값싸게 수소를 만드는 방법을 연구해야 합니다. 또 수소는 산소와 섞여 폭발하기 쉽기 때문에 안전하게 저장하고 운반하는 새로운 기술이 필요하단 것 또한 잊으시면 안 됩니다.
현대기아차는 2010년 생산을 목표로 수소연료전지자동차를 개발하는 중이며, BMW 등의 자동차 업체도 활발하게 수소연료자동차를 연구하고 있다.
후계자는 바로?
허허. 신하들이 추천한 에너지 왕국의 후계자들을 보니 정말 든든하도다. 누구 하나 빼놓을 수가 없다는 생각이 드는군. 안 그래도 지구가 자꾸 더워지고 태풍과 가뭄 등 기상이변이 늘어나는 게 나 때문인 것 같아 마음이 무겁고 답답했는데 앓던 이가 빠진 듯 기분이 좋아졌다네. 앞으로 퇴임할 때까지 꼼꼼히 후보들을 살펴서 후계자를 정해야겠군. 그럼 내가 후계자를 정하는 기준이 뭐냐고?
1 난 환경을 괴롭히지 않는 후계자를 뽑을 생각이라네. 화석연료처럼 지구를 덥게 만드는 온실 가스나 자연을 오염시키는 공해 물질을 내놓으면 안 되지. 아무리 저렴하고 계속 쓸 수 있는 에너지라도 지구를 못살게 군다면 바로 탈락!
2 또 하나! 무한해야 하네. 내가 퇴임을 앞두고 전세계가 에너지 왕국의 미래를 걱정을 하는 걸 보니 정말 가슴이 답답했다고. 언젠가 또 새로운 후계자를 뽑느라 고민할 걸 생각하면 아찔하다네. 그래서 후손들이 지속적으로 쓸 수 있는 에너지원이란 것도 필수 조건!
3 그리고 사람들의 삶을 풍요롭게 하는 것도 후계자로서 중요한 조건이지. 각 지역의조건과 환경에 맞게 신·재생에너지를 생산하면서 많은 사람들이 일거리를 얻고 경제가 쑥쑥 성장할 수 있으면 좋겠네. 나를 두고 다투는 일은 이제 그만!
마지막으로 내 바람이 하나 더 있다면 사람들이 에너지의 소중함을 느끼고 절약했으면 좋겠네. 사람들이 날 아껴 썼더라면 내가 좀 더 오랫동안 에너지 왕국을 이끌 수 있었을 텐데 많이 아쉽거든. 지금이라도 늦지 않았으니 날 아끼고 사랑해 주게나. 그럼 좀 더 여러분과 함께 할 수 있을 거야. 자, 이제 난 계속해서 후계자를 고민하러 이만 가 보도록 하겠네. 안녕~!
