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• [시리즈] 한림SA 시리즈(사이언티픽 아메리칸) [20]

출판사 리뷰

▶▷ 지구를 살리는 길, 그 마지막 기회 산업혁명 이후 인류 문명은 땅속에 묻혀 있는 화석 연료에 의존해서 에너지를 확보했다. 처음엔 석탄이었고 다음엔 석유가 그 뒤를 이었다. 하지만 여기엔 두 가지 문제가 있다. 첫째, 석유는 무한하지 않다. 석유는 편리한 자원이 지만 이젠 손쉽게 뽑아내기가 어려워져서 석유 회사들은 새로운 유전을 찾아 점점 오지나 위험한 지역으로 들어가고 있다. 두 번째 문제는 석탄이나 석유를 태우면 엄청난 양의 이산화탄소가 대기 중으로 방출된다는 사실이다. 이산화탄소는 열을 가두는 데 아주 효과적이다. 지... ▶▷ 지구를 살리는 길, 그 마지막 기회 산업혁명 이후 인류 문명은 땅속에 묻혀 있는 화석 연료에 의존해서 에너지를 확보했다. 처음엔 석탄이었고 다음엔 석유가 그 뒤를 이었다. 하지만 여기엔 두 가지 문제가 있다. 첫째, 석유는 무한하지 않다. 석유는 편리한 자원이 지만 이젠 손쉽게 뽑아내기가 어려워져서 석유 회사들은 새로운 유전을 찾아 점점 오지나 위험한 지역으로 들어가고 있다. 두 번째 문제는 석탄이나 석유를 태우면 엄청난 양의 이산화탄소가 대기 중으로 방출된다는 사실이다. 이산화탄소는 열을 가두는 데 아주 효과적이다. 지난 세기 동안 인류는 대기의 온도를 섭씨 약 0.6도 올려놓았다. 별것 아닌 것처럼 들리겠지만, 이 정도의 기온 상승만으로도 극지방의 얼음이 녹는 양이 과거 기록을 갱신하는 수준의 엄청난 영향이 있다. 이런 추세가 계속된다면 해수면은 해안에 위치한 도시들을 삼킬 정도로 높아지고, 극단적인 날씨도 일상적으로 보게 될 것이다. 무언가 하루빨리 대책을 세워야 한다. 이 책에서는 에너지 문제를 살펴보고 아주 쉬운 것부터 아주 복잡한 방법에 이르기까지 어떤 대책들이 있는지 알려 준다. 당연히 모든 아이디어가 다 실현되지는 못한다. 요점은 그게 아니다. 인류의 삶을 지탱하는 에너지원을 바꾸는 것 말고 다른 선택은 불가능하다. 단지 언제 어떻게 하는가가 문제일 뿐이다. 이 변화를 뒤로 미룰수록 고통은 커질 뿐이다. ▶▷ 이 책의 구성 제1장에서는 인류가 현재 갖고 있는 기술적 능력을 지금의 난관을 극복하기 위해서 어떻게 사용할 것인지에 대한 논의다. 인류는 분명히 대기 중 에 탄소를 뿜어내지 않으면서 유한한 자원을 소모하지도 않는 에너지원을 찾아낼 수 있다. 제2장에서는 태양열 발전에 대해서 집중적으로 분석했다. 3장에서는 풍력 발전기를 비롯한 재생 가능 에너지를 만들어내는 방법을 설명했다. 4장에서는 원자력 발전을 살펴보았다. 태양이 에너지를 만드는 방식과 동일한 원리를 구현한 핵융합이 실현될 수 도 있고, 그러면 원자력 발전이 다시금 각광을 받을 수도 있다. 5장에서는 해안 도시에 전력을 공급하는 조력 발전을 포함해서 수력 에너지를 전반적으로 살펴보았다. 6장에서는 지열을 활용하는 방법에 대해서 알아본다. 미국 서부 대부분의 지역은 잠재적으로 지열 발전소 건설 가능성이 있다. 7장에서는 이동 수단을 위한 에너지, 그러니까 자동차용 에너지원을 고찰하였다. 바이오연료가 대안이 될 수도 있다. 식량 생산에 큰 영향을 주지 않는 방법을 찾아낸다면 새로운 자동차 연료 도입에 따라 환경과 경제 모두에 엄청난 변화가 일어날 것이다. 8장에서는 전력을 저장하고 운송하는 시스템 문제에 대해서 집중적으로 살펴보았다. [책 속으로 추가] 아직도 많은 사람들은 수력 발전이라면 엄청난 규모의 후버 댐에서나 가능한 것으로 생각한다. 하지만 모든 종류의 하천에 적용할 수 있는 새로운 기술들이 계속 개발되고 있다. 수중에서 풍차처럼 천천히 회전하는 터빈을 강이나 수로, 또는 물이 흐르는 곳 어디에나 설치할 수 있다. 바다의 조류를 이용해서 전기를 만들어내는 장치도 있다 (5-1) 지표면의 70퍼센트 이상을 덮고 있는 바다는 태양과 달의 중력에 의해 간조와 만조를 되풀이한다. 과학자들은 이 운동에너지의 일부를 이용하는 기술을 몇 가지 만들어냈다. 현재는 여러 기업이 이를 상용화하려 애쓰는 중이다. (5-2) 전력 회사들이 지열 발전에 적극적이지 않았던 이유는 깊이 파내려가야 하는 시추 비용을 포함한 건설비가 매우 높을 수 있기 때문이었다(지열 발전은 지면이 아니라 지하 깊은 곳에서 물을 얻는다). 그러나 일단 가동을 시작하면 연료가 필요 없고, 배출 가스도 거의 없다. 콜로라도 주 골든에 위치한 국립재생가능 에너지연구소의 지열기술부장 제럴드 닉스(Gerald Nix) 는 “발전소가 가동되는 전체 기간의 비용을 계산해보면 지열 발전 비용이 석탄 화력 발전보다 같거나 저렴하다”고 말한다. (6-2) 이런 문제점들이 모두 해결된다면 가정에 설치 가능한 크기의 소형 수소 발전기를 만들 수 있다. 지역 발전 사업자가 풍력이나 태양열로 생산한 전기가 남아돌 때 가정에서는 이 전기를 값싸게 구입한 뒤 물을 전기분해해서 수소를 생산하고, 추후에 전기가 필요할 때 전기를 만들어서 쓰면 된다. 수소의 에너지 밀도는 휘발유보다도 높아서 언젠가는 자동차의 동력으로도 쓰일 수 있게 될 것이다. 그렇게 된다면 오래전부터 기대하던 수소 경제가 비로소 이루어질 것이다. (8-2)

대규모의 풍력, 수력, 태양 에너지 시스템은 전 세계 에너지 수요에 안정적으로 대응할 수 있으므로 기후, 대기, 수질, 환경, 에너지 안보 측면에서 매우 효과적이다. 앞에서도 이야기했듯이, 주된 장애물은 대부분 정치적인 것이지
기술적인 것들이 아니다. 차액지원제도와 인센티브를 적절히 혼합해서 전력 생산자들이 비용을 절감하도록 동기를 부여하고, 화석 연료에 대한 보조금을 폐지하고 지능형 전력망을 확장한다면 WWS는 매우 빠르게 확산될 수 있다. (1‐1)

태양이 단 한 시간 동안 지구에 쏟아 붓는 에너지는 인류가 년1간 사용하는 에너지의 양보다 많다. 만약 이 중 일부라도 액체 연료로 바꿀 수 있다면 교통수단의 연료로 화석 연료를 더 이상 고집할 필요도 없고 이로 인한 문제점들도 사라질 것이다.(1‐2)

미국, 혹은 전 세계가 어떤 에너지원을 선호하건, 생명체에게 훨씬 직접적이기도 하거니와 대체 불가능하다는 점에서 물이 궁극적으로 석유보다 훨씬 중요한 자원이다. 그리고 물이 저렴한 시대는 이제 끝나가고 있다. 이는 충분히
위기 상황이라고 할 만하지만, 아직 대중은 상황의 심각성을 깨닫지 못하고 있다.(1‐3)

인공 잎은 진짜 잎처럼 햇빛을 받아 화학 연료를 만들어낸다. 이 연료는 석유나 천연가스처럼 태울 수 있고, 자동차의 연료로도 쓸 수 있고, 전기나 열을 만들어낼 수도 있다. 게다가 해가 진 뒤에 쓰도록 저장
할 수도 있다. 진짜 잎은 섬유소 연료를 만들어내지만, 루이스 교수의 연구실에서 개발 중인 잎은 물을 원료로 하여 수소 연료를 만들어낸다 (2‐2)

육지와 바다에 풍력 발전기를 마음껏 설치할 수만 있다면 당장이라도 전 세계 전력 수요의 4배가 넘는 전기를 생산할 수 있다. 하늘에 연이나 로봇 항공기를 띄워 고공에서 부는 바람을 이용한다면 현재보다 100배에 이르는 전기를 만들어낼 수 있고, 기후에 미치는 영향은 무시해도 좋을 정도다. (3‐1)

중국은 2008년 한 해만도 6.25기가와트 용량의 발전기를 설치했고 2020년까지 용량을 100기가와트까지 늘리기로 하는 등, 풍력 발전에 미래를 걸기로 한 것 같다. 경제성장을 담당하는 정부 부서인 국가발전개혁위원(NDRC) 산하 에너지연구소의 부소장 리쥔펑은 “풍력 발전은 이제 시작일 뿐”이라고 말한다. 하지만 “풍력은 지난해 중국에서 새로 건설된 전력 용량의 7퍼센트에 지나지 않으며, 이는 미국의 42퍼센트나 유럽의 43퍼센트에 비하면 한참 낮다”고 덧붙였다. 현재 중국에서 풍력 발전이 전체 발전 용량에서 차지하는 비율은 고작 0.4퍼센트다.(3‐2)

국제열핵융합실험로(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER) 는 한마디로 지구에서 태양 에너지를 재현하려는 시도다. ITER은 가동 에 필요한 에너지의 10배에 달하는 500메가와트의 에너지를 우주에서 가장 흔한 원소인 수소를 이용해서 만들어내려고 한다. 이 프로젝트가 성공한다면 에너지의 무한 공급이 가능한 기술이 입증되는 셈이다.(4‐3)

아직도 많은 사람들은 수력 발전이라면 엄청난 규모의 후버 댐에서나 가능한 것으로 생각한다. 하지만 모든 종류의 하천에 적용할 수 있는 새로운 기술들이 계속 개발되고 있다. 수중에서 풍차처럼 천천히 회전하는 터빈을 강이나 수로, 또는 물이 흐르는 곳 어디에나 설치할 수 있다. 바다의 조류를 이용해서 전기를 만들어내는 장치도 있다 (5‐1)

지표면의 70퍼센트 이상을 덮고 있는 바다는 태양과 달의 중력에 의해 간조와 만조를 되풀이한다. 과학자들은 이 운동에너지의 일부를 이용하는 기술을 몇 가지 만들어냈다. 현재는 여러 기업이 이를 상용화하려 애쓰는 중이다. (5‐2)

전력 회사들이 지열 발전에 적극적이지 않았던 이유는 깊이 파내려가야 하는 시추 비용을 포함한 건설비가 매우 높을 수 있기 때문이었다(지열 발전은 지면이 아니라 지하 깊은 곳에서 물을 얻는다). 그러나 일단 가동을 시작하면 연료가 필요 없고, 배출 가스도 거의 없다. 콜로라도 주 골든에 위치한 국립재생가능 에너지연구소의 지열기술부장 제럴드 닉스(Gerald Nix) 는 “발전소가 가동되는 전체 기간의 비용을 계산해보면 지열 발전 비용이 석탄 화력 발전보다 같거나 저렴하다”고 말한다. (6‐2)

이런 문제점들이 모두 해결된다면 가정에 설치 가능한 크기의 소형 수소 발전기를 만들 수 있다. 지역 발전 사업자가 풍력이나 태양열로 생산한 전기가 남아돌 때 가정에서는 이 전기를 값싸게 구입한 뒤 물을 전기분해해서 수소를 생산하고, 추후에 전기가 필요할 때 전기를 만들어서 쓰면 된다. 수소의
에너지 밀도는 휘발유보다도 높아서 언젠가는 자동차의 동력으로도 쓰일 수 있게 될 것이다. 그렇게 된다면 오래전부터 기대하던 수소 경제가 비로소 이루어질 것이다. (8‐2)

들어가며 5
1 지구와 인류를 지속시키는 방법 11
1-1 지속 가능한 에너지를 찾아서 - 2030년 12
1-2 일곱 가지 혁신적 에너지 기술 26
1-3 진퇴양난 : 물과 에너지의 대결 44
1-4 중국의 에너지 역설 58
2 다가오는 태양열 시대 71
2-1 원대한 계획 72
2-2 태양광 발전의 밝은 미래 90
2-3 인공 잎 93
3 바람을 타고 101
3-1 높이가 얼마냐가 문제일 뿐 102
3-2 어느 작은 섬 107
3-3 중국에서도 힘을 얻기 시작한 풍력 발전 118
4 다시 각광받는 원자력 123
4-1 검은 백조에 대비하기 124
4-2 원자력 발전은 살아남을 수 있을까? 136
4-3 아직 갈 길이 남은 핵융합 150
5 넘치는 수자원 161
5-1 수력 다시보기 162
5-2 조류를 전기로 165
5-3 물의 흐름을 전기로 169
5-4 바다와 강이 만나는 곳 177
6 땅속 열을 이용하는 지열 발전 181
6-1 폐수에서 얻는 청정 에너지 182
6-2 새로운 지열 발전 기술 193
7 차량용 동력원 195
7-1 차세대 바이오연료 196
7-2 미래의 교통수단은 어떤 연료를 쓸까 206
8 주문형 에너지 217
8-1 전력 전송 기간망 218
8-2 전력 저장 기술 230
출처 242
저자 소개 245