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강원도 산이나 제주도 바닷가에서 돌고 있는 거대한 날개를 본 적 있나요? 이 구조물은 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 풍력발전기예요.

바람이 전기가 될 때까지 에너지의 형태는 총 3번 바뀌어요. 가장 처음의 형태는 바람의 운동에너지예요. 바람이 불어 풍력발전기의 날개를 돌리면 바람의 운동에너지가 기계의 운동에너지로 바뀌어요. 기계의 운동에너지는 날개와 연결돼 있는 발전기를 작동시키고, 발전기는 기계의 운동에너지를 전기에너지로 바꾼답니다. 이 과정에서 환경을 오염시키지 않고, 바람이 고갈될 염려가 없기 때문에 풍력발전은 청정에너지로 각광받고 있지요.

혹시 풍력발전기의 날개 개수가 늘면 전기를 더 많이 만들 수 있을까요? 그렇지 않아요. 날개가 많아지면 바람을 받는 면적과 발전량은 늘어나지만, 오히려 발전 효율은 떨어져요. 날개가 너무 무거워져서 지지탑이 무게를 지탱하기가 힘들고, 바람이 많이 부는 날엔 꺾일 위험도 있거든요. 보통 50m 길이의 날개 하나의 무게는 약 10t(톤)이에요. 지지탑이 견뎌야 하는 날개의 무게가 어마어마하죠? 따라서 대부분의 풍력발전기는 안전하면서도 발전 효율을 최대로 할 수 있도록 날개의 수가 3개로 정해져 있답니다.

바람을 불어 전구의 불을 켜라!

‘풍력발전기 만들기’로 초소형 풍력발전기를 만들어 보세요. 설명서를 따라 회전날개와 모터, LED 전구, 병마개를 연결하면 되죠. 전구와 이어진 전선을 연결할 땐 빨간색 전선이 왼쪽 금속 고리에, 검정색 전선은 오른쪽 금속 고리에 가도록 해야 돼요. 각각의 부품은 나사로 고정하는데, 드라이버를 힘주어 돌리다 자칫 다칠 수 있으니 어른의 도움을 받으면 좋아요. 집에 있는 페트병을 깨끗이 씻은 뒤, LED 전구가 페트병 안쪽에 위치하도록 입구에 끼워 맞추면 풍력발전기 완성!

완성된 풍력발전기 날개에 ‘후~,’하고 바람을 불어 보세요. 날개가 돌아가며 페트병 안쪽의 전구에 불이 들어올 거예요. 건전지 없이 바람만으로 전구에 불을 켠 거예요!

하지만 불이 들어온 것도 잠시, 짧은 숨에 날개가 멈추고 전구의 불도 금방 꺼져버렸어요. 전구 불을 밝게 오랫동안 켜기 위해선 날개가 계속 돌아갈 수 있도록 바람을 지속적으로 불어 줘야 해요. 바람의 세기에 따라 날개의 움직임과 LED 전구의 밝기가 어떻게 달라지는지 직접 확인해 보세요!