에너지 소개

[spectro]

화석에너지, 핵에너지, 대체에너지 및 신에너지들에 대한     간략한 소개

        현재 사용되고 있거나 개발 연구 중인 에너지에 대하여 간단하게 살펴보기로 하자. 석탄, 석유 및 천연가스를 화석연료라고 하며 지금 가장 많이 사용되고 있다. 석탄은 산업혁명 이전부터 연료로 사용되고 있었지만 산업혁명의 영향으로 질이 좋고 풍부한 연료가 필요해지자 더 많은 석탄이 채굴되어 이용되게 되었다. 최초로 산업혁명이 시작된 영국의 경우에서처럼 공장설비에 필요한 철광석과 연료인 석탄이 풍부한 곳에 공업지대가 세워졌으며 이로 인하여  인구의 이동 및 집중이 일어나게 되었다. 인구의 도시 집중은 사회의 급격한 변화와 아울러 전체적으로 부가 증가하였지만  분배의 불균형 등의 많은 부작용을 낳았으며 또한 공장지대에서 나오는 석탄연기에 의하여 스모그 현상이 발생하여 주민들의 건강에 악영향을 미치게 되었다.

        이 때부터 춥고 습윤한 겨울 날씨에 발생하는 스모그를 런던스모그로 부르게 되었다. 석탄연기는 2차 세계 대전 후 석유가 보편화되자 사라졌지만 대신에 자동차 등의 내연기관에서 방출되는 산화질소들에 의한 광화학스모그(일명, LA스모그)가 나타났다. 전통사회의 주요한 교통수단은 승합마차였지만 인간과 물자의 원활하고 빠른 수송의 필요성이 대두하여 석탄을 태워 동력을 얻는 기관차, 기선들이 발명되었다. 일례를 들면 대포를 운반하기 위하여 그때까지 동원되던 말 대신  기관차를 이용하게 되었다.

        석유는 고대와 중세시대에 주로 전쟁용과 조명 및 약용으로 사용되었지만 20세기에 접어들어 윤활유, 조명용 기름, 기타 에너지의 수요기 증대하여 석유의 수요가 창출되었고 석유발굴이 추진되었다. 채유된 원유의 분별증류에서 얻어진 휘발유를 연료로 사용하는 자동차가 만들어졌으며 미국의 헨리 포드에 의하여 자동차가 대중화되어 자동차시대가 개막되었다. 자동차의 보급으로 고속도로의 신설, 확충, 보수 등이 이루어지게 되어 석유에서 얻어지는 아스팔트의 수요 또한 급증하였다. 한편 라이트 형제(오빌 라이트:1871_～1948, 윌버 라이트:1867_～1912)에 의해 고안된 비행기가 등장하여 장거리 여행에 필수적인 수단이 되고 있다.

        우리나라의 경우를 살펴보기로 하자. 1960년대 이전에는 기차, 기선이 주 된 운송수단이었지만 경제개발이 시작되어 산업구조가 변하기 시작한 60년대 이후 고속도로들이 신설되어 자동차가 보편화되었으며 섬과 육지, 섬들 사이에도 다리가 건설되어 배 대신 자동차로 여행이 가능하게 되었다. 오히려 지금은 자동차가 너무 많아져서 교통체증이 만성화되었고 또한 운전자들의 의식문제 등으로 교통사고가 크게 증가하여 사망자가 많이 나오는 등의 문제도 생기고 있다. 석유와 같이 산출되기도 하며 따로 산출되기도 하는 가스는 열효율이 높고 비교적 이산화탄소의 배출량이 적은 등의 여러 장점을 가지고 있다. 따라서 도시 가정집의 난방에 주로 사용되고 있다. 최근에는 LPG자동차, 버스 등이 점차로 보편화되고 있는 추세에 있다.

        화석연료를 연소하면 이산화탄소가 발생하며 공기의 공급이 불충분한 경우 특히 고체연료인 석탄이 연소할 때 나오는 일산화탄소는 극히 몸에 해롭다. 이산화탄소는 공기보다 무겁기 때문에 주로 지표 근처에 많이 분포하고 따라서 공기의 흐름이 원활하면 큰 문제가 되지 않는다. 이산화탄소가 만약 땅 속에서 분출되고 동굴 밑바닥에 쌓이게 되면 네 다리로 다니는 개, 당나귀 등의 키가 작은 동물들에게는 치명적이다.

        이런 예로 이탈리아 남부 나폴리 근처 화산지대에 있는 개의 동굴이 유명하다. <개의 동굴>, 이탈리아어로 말하면 <크로타 델 카네> crota del cane는 나폴리시 근처의 아냐노호반에 있다. 이 호수는 주위가 약 3km이고, 사화산의 화구에 물이 고여서 된 것이다. 동굴에 들어가면 개는 약 3분, 고양이는 4분, 토끼는 75초 만에 죽는다는 것이 알려져 있다. 사형수들과 전쟁포로, 그리고 오스만터키가 지중해에서 해적으로 악명을 떨칠 때는 터키 포로들을 처형하는 장소로 이용되었다고 전해지고 있다.

        동굴 속의 지면에 가까운 공기를 분석하였더니 약 70%의 이산화탄소, 약 6.7%의 산소, 약 23%의 질소로 되어 있음을 알아냈다. 보통의 공기는 이산화탄소를 1% 이하만 포함하고 있다. 동물을 사용한 연구에 의하면 이산화탄소를 25% 포함한 공기 속에서는 죽지만, 10% 이하라면 장시간 호흡하지 않는 한 해를 입지 않는 다는 것이 알려져 있다. 이산화탄소는 공기의 1.5배 정도 무거우므로 상승하지 않고 동물 밑바닥 근처에 고인다. 이것은 지구 내부에서 화학변화가 끊임없이 일어나는 동안에 만들어진다. 다량의 이산화탄소가 화산을 통해서 지구 표면으로 내보내어진다. <개의 동굴> 근처는 화산지역으로서 지하에서 다량의 이산화탄소가 만들어져 암반의 깨어진 틈을 통해서 동굴 속에 세차게 뿜어져 나왔던 것이다. 또한 이산화탄소는 온실효과로 인한 지구온난화를 일으키는 주범으로 지목되고 있다.

         1896년 프랑스의 물리학자인 H. 베크렐(1852_～1908)이 발견한 우라늄 염은 검은 종이로 싸두어도 감광지에 형광현상을 일으키는 현상에서 알려지게 되었다. 자세히 조사해본 결과 라듐 염에서 엑스선과 유사한 방사선이 방출된다는 사실이 밝혀졌다. 어떤 물질들에 태양빛을 쪼이면 물질이 파르스름한 빛을 낸다. 그런데 어두운 곳으로 옮기면 이 형광은 없어진다. 그러나 다른 어떤 물질들은 태양빛에 노출시키면 형광물질과는 달리 어두운 곳에서도 짧은 시간동안 빛을 낸다. 이것을 인광물질이라고 한다. 형광과 인광은 여러모로 비슷하다.

방사선의 방출

        방사선에는 양전기를 가지는 알파(α)선과 음전기를 띤 베타(β)선 및 전기장과 자기장의 영향을 받지 않는 감마(γ)선으로 나누어진다. 알파선은 헬륨원자핵의 흐름이며 베타선은 전자의 흐름이고 감마선은 파장이 엑스선보다 더 짧은 전자기파의 일종이다. 그 후 여러 과학자들에 의해 방사능이 연구되어 원자핵반응에는 알파붕괴, 베타붕괴 등이 있다는 것이 알려졌다. 원자핵에는 양전하를 가지고 있는 양성자와 전하가 없는 중성자가 강한 핵력으로 결합되어 원자핵을 안전하게 유지하고 있으나 라돈, 라듐, 우라늄 등의 무거운 핵들은 불안정하여 붕괴가 일어난다.

        2개의 중성자와 2개의 양성자가 결합된 알파입자는 특별히 안정하다. 이 알파입자가  방출되는 반응을 알파붕괴라고 한다. 알파입자는 원자핵 주위의 높은 에너지 장벽을 터널효과에 의하여 빠져나온다는 이론이 러시아의 물리학자인 G. A. 가모브¹⁾(1904_～1968)에 의해 발표되었다. 알파붕괴에 의해 만들어진 원자핵의 원자번호는 2만큼 질량수는 4만큼 감소한다. 예를 들면 우라늄238이 알파입자를 반출하고 토륨234로 변환되는 과정이다.

₉₂U²³⁸ → ₉₀Th²³⁴ +₂He⁴(α)

또한 원자핵에 중성자의 비율이 지나치게 높으면 중성자가 양성자와 전자 및 중성미자(neutrino)로 변환되어 전자와 중성미자가 핵 밖으로 방출된다. 이 반응이 베타붕괴이다. 베타붕괴는 이탈리아의 물리학자인 E. 페르미²⁾(1901_～1954)에 의하여 이론으로 정립되었다. 베타붕괴에 의하여 만들어지는 원자핵의 원지번호는 1만큼 커지며 질량수는 변함이 없다. 배타붕괴에 의하여 토륨234가 프로탁티늄234로 변환된다.

₉₀Th²³⁴ → ₉₀Pa²³⁴ +_-1e⁰(β)

원자핵이 알파붕괴 또는 베타붕괴를 일으키면 흔히 핵이 들뜨게 되므로 여분의 에너지를 파장이 짧은 감마선의 형태로 방출된다.

        원자핵이 붕괴되어 원래 농도의 1/2이 되는 데 필요한 시간을 반감기라고 한다. 원자핵의 붕괴는 1차 반응이므로 반감기 t_1/2는 다음 식으로 표시되며 농도와는 무관한 값이다.

t_1/2 = ln 2/k = 0.693/k

여기에서 k는 반응속도상수이다.

중요한 핵의 반감기는 다음과 같다.

우라늄238: 45억년

악티늄217: 100분의 1.8초

코발트60: 5.3년

라듐226: 1602년

반감기는 원자핵에 따라 일정하며 물리적, 화학적인 영향을 받지 않으므로 고고학이나 고생물학에서 연대측정에 사용된다.

        

원자핵의 붕괴

        원자핵반응 연구는 윌슨이 발명한 안개상자를 사용하여 이루어졌다. 수증기로 포화된 상자의 밑면을 아래로 내리면 물방울이 생기는데 이 물방울들은 이온 근처에서 아주 많이 생성된다는 원리를 이용하여 핵반응 시 만들어지는 이온들의 궤적을 쉽게 볼 수 있는 장치가 안개상자이다.

        다양한 핵반응이 이루어지고 있는 중에 1938년 말에 독일의 O. 한(1879~1968)과 F. 슈트라스만(1902~1980)에 의하여 우라늄의 핵분열이 발견되었다. 그들은 우라늄에 중성자를 쏘면 우라늄이 바륨과 크립톤으로  분열되고, 여기서 두세 개의 중성자가 나와서 이것이 연쇄반응을 일으킨다는 놀라운 사실을 발견했다.

        불행히도 곧 2차 세계 대전이 발발하여 우라늄의 핵분열이 우선 군사무기로 사용되는 연구가 먼저 진행되었다. 이것이 잘 알려진 맨해튼 계획(Manhattan Project)이며 미국의 J. R. 오펜하이머³⁾(1904_～1967)와 E. 페르미 등에 의해 추진되어 원자폭탄이 생산되어 일본에 투하된 사실은 잘 알려져 있다. 전쟁이 끝난 후 평화적인 이용이 활발하게 진행되어 원자로를 이용한 핵발전소 건설이 이루어지고 있다. 핵에너지는 온실효과로 인한 지구온난화의 원인을 제공하는 이산화탄소 등의 방출이 없고 에너지 효율이 좋다는 등의 장점도 있지만 방사능의 유출 및 폐기물 처리 등의 문제를 가지고 있다.

        핵에너지 개발, 핵 발전 등으로 방사성 폐기물의 양이 증가하고 있으며 이 들 폐기물은 주로 바다나 땅 속에 폐기되고 있다. 영국에서는 1976년에 12만 톤의 방사능 고형 폐기물이 땅 속에 버려졌는데 그 중에는 플루토늄이 포함되어 있었고 또한 다른 핵폐기물은 컨테이너에 넣어 북대서양의 4,500km깊이의 바다에 침강시켰다. 일단 폐기물이 바다에 버려지면 현재로서는 안전하다고 할 수 있으나 장차 어떤 결과가 나타날지에 유의할 필요가 있다. 즉 바닷물의 부식작용과 파도에 의해 컨테이너가 파괴되면 폐기물이 빠져 나오게 되는데 이 때 방사성 물질은 처리할 수 없으므로 일부분은 해양 생태계로 들어가게 될 것이다. 또 폐기물 중에서 관을 통해 해안에 버려진 것은 해저에 쌓이거나 광물입자에 흡착된다.

        일단 해양 생태계로 유입되면 파도에 의하여 핵물질이 흡착된 입자가 물보라나 에어로졸 상태로 공기 중으로 방출되어 호흡을 통해 생물의 몸속으로 들어가기도 하며 또는 침전물의 화학적 작용에 의하여 방출된 방사성 입자가 물속에서 부유하거나 해수에 의해 해변으로 밀려가기도 한다. 이런 경우에 모두 해양오염경로로 먹이 연쇄나 먹이망으로 연결되며 그 결과로 사람, 어패류 그리고 식물에 섭취된다. 방사능 물질은 ‘생물농축’이 되기 때문에 해양 생태계에 심각한 문제를 야기하며 그 중에서도 특히 스트론튬90(⁹⁰Sr), 세슘137(¹³⁷Cs), 코발트60(⁶⁰Co), 플루토늄238, 239(²³⁸Pu, ²³⁹Pu), 루테늄106(¹⁰⁶Ru) 등이 특히 위험하다.

        방사능유출로 인하여 아주 큰 곤충이 생기거나 공룡이 다시 나타나든가  하는 일은 영화에서만 가능한 현상이다. 매튜 브로데릭(닥터 니코 타토포로스), 장 르노(필립페 로체), 마리아 피틸로(오드리 티몬즈) 등이 출연한 1998년 개봉작 ‘고질라’는 남태평양에 실시된 핵실험의 결과로 거대한 괴수 고질라가 나타난다는 줄거리이며 인기를 끌었다.

        태양에서 가벼운 핵들의 융합에 의하여 막대한 에너지가 방출된다는 사실은 알려져 있지만 지구에서 핵융합 반응을 일으켜 에너지를 얻는 핵융합 방법은 기술적으로 대단히 어렵고 아직 연구단계이며 실용화 단계에는 이르지 못하였다. 핵융합 반응은 수억 도의 고온에서 일어나야 사용가능한 에너지를 계속하여 만들 수 있으므로 고온을 만드는 방법과 고온에서 존재하는 원자핵과 전자들이 분리되어 있는 상태인 플라즈마를 모으는 방법이 개발되어야 한다. 핵융합 반응은 그야말로 환경오염이 없는 청정에너지를 얻을 수 있는 방법이므로 빨리 실용화되면 큰 도움이 될 것이다. 1989년에 상온에서도 핵융합이 가능하다는 실험결과가 발표되었지만 아직 가부가 결정되지는 않은 상태이다. 빌 킬머, 엘리자베스 슈 등이 출연한 영화 ‘세인트’에서 다루어지긴 했지만.

        앞에서 설명한 화석에너지와 핵에너지는 환경에 악영향을 미칠 수 있으므로 환경에의 영향이 없거나 아주 작은 에너지들이 개발되었다. 이들 에너지는 크게 대체에너지와 신에너지로 나누어진다. 대체에너지에는 수력, 지열, 풍력, 해양에너지가 속하며 신에너지에는 태양에너지, 연료전지, MHD, 바이오매스, 핵융합에너지가 속한다. 대체에너지와 신에너지는 현재에는 경쟁력이 화석연료에 비해 많이 부족하지만 멀지 않은 장래에 화석연료가 고갈되거나 땅 속 깊이 있는 연료를 채굴하여 이용하는 시점이 오면 상당한 경쟁력을 가질 것으로 예상된다. 따라서 지금부터 연구개발해야 해야 하고 또 실제로 많은 노력이 기울여지고 있으며 상당한 성과를 거두고 있다.

        지각은 육지에서 깊이가 약 35km에서 65km인데 내려갈수록 온도가 증가한다. 깊이에 따른 온도 상승은 100m 당 약 3℃이다. 지열은 재생이 불가능한 에너지이지만 지구 자체의 에너지이므로 굴착하는 깊이에 따라 잠재력은 거의 무한하다고 할 수 있다. 지열에너지는 온천 등의 관광 자원이나 난방 열원 등으로는 많이 개발되었지만 에너지원으로는 그다지 개발되지 않았고 아직까지는 지열을 직업 이용하는 방식이 주된 에너지원이지만 장차 지열 발전이 직접 이용 방식보다 더 중요해질 전망이다.

        바다보다 낮은 땅이라는 뜻의 네덜란드에 바람의 힘을 이용하여 바닷물을 밖으로 퍼내는 풍차가 많이 있다. 풍차의 경우에서 보듯이 바람의 힘을 이용하는 기술은 오래전부터 개발되어 사용되고 있다. 최근에는 풍력에너지를 이용하여 발전하는 기술이 개발되어 실용화되고 있다.

        수력발전은 하천의 수위차 즉 위치에너지의 차이를 운동에너지로 변환하여 발전하는 방법이다. 유역변경식, 수로식 발전도 있긴 하지만 강이나 호수에 댐을 건설해서 발전하는 방법이 많이 사용되고 있다. 수력 발전의 장점은 가동과 정지가 용이하고 운영비가 적게 들며 기계 수명이 반영구적이다는 점이다. 우리나라에는 1983년 섬진강에 수력발전소가 건설된 이래, 팔당, 청평, 소양강, 충주, 안동, 합천, 보성강, 양양, 무주 등에 수력 발전소를 건설하여 가동 중이다.

        조력발전은 조수의 흐름을 이용하여 발전한다. 따라서 간만의 차가 큰 지역 황해, 영국해협, 아이리시 바다의 연안 등의 한정된 장소에만 적용할 수 있다. 간만의 차가 13.5m인 프랑스 서북에 위치한 브레타뉴 지구의 랑스강 하구에서 대규모의 발전을 하고 있다. 현재 실용화된 방법에 의하면 간만의 차이가 큰 하구나 만의 입구에 방조제를 만들고 수차 발전기와 수문을 설치하여 바닷물을 저장할 수 있는 저수지를 만든 후 수문을 조작하여 저수지와 바다와의 수위차를 발생시켜 발전을 한다. 우리나라에도 조력 발전을 위한 조사와 연구가 활발히 진행되고 있다. 

        태양은 막대한 양의 에너지를 만드는 무한정의 에너지원이긴 하지만 일사량이 가장 많은 시간에도 에너지 밀도가 1㎾/㎡ 정도로 매우 낮고 기상, 지형 등의 자연 조건에 구애받는 등의 제약으로 아직은 경제성이 낮다. 태양열 온수장치, 태양열 발전소 및 태양전지 등이 개발되어 이용되고 있으며 많은 연구가 이루어지고 있다.

        태양열 발전소는 포물면경을 이용하여 열에너지를 모아 물을 가열하여 만들어진 증기로 터빈을 돌려 발전을 하게 된다. 1973년경부터 연구개발이 시작되어 82년 미국에서 1,000 kW급이 실용화되었다. 현재 30만 kW에 달하는 발전시설이 운전 중이며 수천 kW급 발전소가 연구개발 또는 건설 중에 있다. 

        지붕에 태양열을 흡수할 수 있는 검은 색의 수열관을 설치하여 가정에 온수를 공급하는 장치가 사용되고 있다. 이 온수장치는 여러 개를 연결시킬 수도 있어 다량의 온수를 만드는 것도 가능하다. 특히 더운 지방이나 여름에 잘 운용되고 겨울에는 물을 데우는 것을 돕게 된다.

        태양전지는 일종의 반도체이며 재료로서는 Si, GaAs, CdTe, CdS, InP, 등과 복합재료들이 사용되고 있다. 태양에너지를 흡수하면 전자 또는 홀에 의해 전기가 흐르게 된다. 전자계산기, 손목시계, 인공위성의 전원으로서 이용되고 있다. 무공해 에너지원으로 소음과 열이 발생하지 않지만 큰 발전량을 얻기 위해서는 큰 태양 전지판이 필요하다는 결점이 있다. 우리나라에서는 전남 하화도에 25kW급, 최남단 마라도에 30kW급 시스템이  설치되어 섬 주민들에게 전력을 공급하고 있다.

        전자 또는 홀이 이동하면 전기가 흐른다. 금속 등의 도체에는 결정에 자유전자가 존재하므로 전기를 통할 수 있지만 절연체에는 전자들이 원자 또는 분자에 속박되어 전기가 흐르지 않는다. 반도체는 열이나 빛 등의 에너지가 공급되거나 불순물을 소량 첨가하면(doping) 이동할 수 있는 전자나 홀이 생성되어 전기를 흐르게 한다. 순수한 실리콘 과 게르마늄을 진성 반도체,  가전자가 하나 많은 원소들 즉, 인, 비소, 안티몬이 첨가되면 n형 반도체, 가전자가 하나 적은 원소들 즉, 갈륨, 인듐이 첨가되면 p형 반도체이다, 반도체의 일반적인 비저항은 실온에서 10³~10¹⁰ Ω·cm 정도이다. 온도가 올라가면 비저항이 감소한다.

        연료전지는 연료를 산화시켜 직접 전기를 만드는 장치이다. 연료전지는 두 가지 측면에서 일반적인 전지와 다르다. 첫째는 연료와 산소가 계속하여 전지에 공급된다. 둘째로 전극은 백금과 같이 전기화학 반응에 불활성인 전극을 사용한다. 전극은 용액에 전자를 제공해 주는 전도체 역할을 한다.  수소와 산소를 사용하는 연료전지에 대해 알아보자. 수소는 양극에서 산화되고 산소는 음극에서 환원된다. 전체 반응은 연소의 경우와 동일하나 화학에너지가 모두 열로 변환되지 않고 약 40에서 55%는 전기에너지로 변화된다.

2H₂ + O₂ → 2H₂O

        MHD(magneto hydro dynamic)발전은 21세기에 원자력발전, 연료전지발전과 함께 전력계통에 투입되어 이용될 것으로 전망되는 고효율의 신발전 방식 기술 중의 한 분야이다. 자장 속을 유체가 운동을 하면 자장의 방향 및 유체의 운동방향과 각각 직각이 되는 방향으로 전류가 발생하는 패러데이의 전자유도법칙을 응용한 것으로, 전기전도성 유체(이온화된 가스 또는 액체금속)를 강한 자장이 걸린 유체관 속으로 고속으로 통과시켜 작동가스에 생기는 초전력으로 전기에너지를 얻는 발전방식이다.

        MHD발전은 작동유체에 따라 연소MHD발전(작동유체가 화석연료 등의 고온 연소가스), 액체금속MHD발전 (작동유체가 나트륨, 칼륨 등의 금속), 비평형MHD발전(작동유체가 헬륨, 아르곤 등의 희유가스)으로 분류할 수 있다. MHD발전은 석탄과 같은 화석연료를 사용하며, 증기터빈 발전과의 복합발전이 가능하여 발전 효율 면에서나 용량 면에서 기존의 화력발전소를 대체할 수 있는 새로운 발전기술로서 미래의 전력공급의 중요한 역할을 담당할 것으로 전망하고 있다.

        살아 있는 생물체의 유기물량(건조 중량 또는 탄소량으로 표시)이 바이오매스 (biomass)이며 생물체량 또는 생물량이라고도 한다.  일반적으로 열대다우림, 열대계절림, 온대상록수림의 순으로 바이오매스가 감소하고 있다고 추정되고 있다.

바이오매스 에너지 생성 과정

        현재 가장 많이 사용되고 있는 화석연료들은 멀지 않은 장래에 고갈될 것으로 예상되고 있고 또한 환경에 악영향을 유발하므로 바이오매스를 에너지원으로 이용하는 기술의 개발이 요구되고 있고  1978년 말부터 시작된 제2차 석유파동을 계기로 세계 각국에서는 바이오매스 이용에 관한 연구가 활발해졌다. 일본에서는 호주에 자생하는 유칼립투스의 잎에서 채취한 기름이 휘발유를 대신하여 자동차의 연료가 될 수 있다는 가능성이 입증되었다. 주조법과 같은 발효법으로 사탕수수나 카사바로부터 알코올을 뽑아 가솔린에 혼합해서 만드는 가소올(gasohol)의 연구도 활발하여 브라질이나 미국에서는 이미 일부 실용화되고 있으며, 알코올만으로 달리는 자동차도 있다. 생물에서 나온 폐기물이나 음식 쓰레기를 열분해하거나 발효시켜 메탄. 에탄올 및 수소기체를 만들어 연료로 이용하는 방법이 연구 개발되고 있다. 메탄은 가장 가벼운 포화탄화수소이며 분자식은 CH₄이다. 색과 냄새가 없으며 도시가스로 많이 사용되고 있다. 음식물 쓰레기를 발효하면 대량으로 생산할 수 있으며 미국에서는 케르프라는 다시마를 대량 재배하여 메탄을 만드는 방법을 연구하고 있다. 지구온난화, 산성비, 오존층 파괴, 스모그 등의 환경문제가 심각해지면서 세계유수 기업들이 친환경산업에 뛰어들고 있다. 바다에서 대량으로 케르프를 재배하여 발효시켜 메탄가스를 얻는 사업 또한 활발히 이루어지고 있다. 그 중 하나가 메탄 하이드레이트 채굴 및 이용이다.

        바다의 미생물이 부패하여 생성된 메탄가스가 해저 또는 유빙 아래서 높은 압력과 낮은 온도에서 물과 결합하여 드라이아이스 형태의 고체상 격자구조로 형성된 연료로, 차세대 대체연료로 주목받고 있다. 녹게 되면 물과 함께 천연가스로 사용할 수 있는 메탄이 발생한다. 이를 천연가스로 환산할 때 지구에는 총 250조㎥에 달하는 양이 매장되어 있는 것으로 추정된다. 그러나 깊은 바다 밑에 매장되어 있어 채취에 따른 기술적 어려움과 경제성 등으로 인해 실용화 여부는 아직 알 수 없으며, 또한 이 물질에서 발생하는 메탄은 이산화탄소보다 지구 온실효과에 훨씬 많은 영향을 미치기 때문에 과학자들의 경고성 목소리가 그치지 않고 있다. 아직까지는 메탄을 분리하여 포집할 수 있는 기술이 개발되지 않고 있다. 우리나라에도 울릉도, 독도 주변 해저에 많이 매장되어 있으므로 개발 기술이 만들어지면 에너지 공급에 아주 큰 도움이 될 것이다.  특히 독도 근해의 하이드레이트 층에 우리나라 에서 30년 동안 쓰고도 남을 양의 천연가스가 존재한다고 한다.

메탄 하이드레이트

바이오매스 이용에 특히 관심이 깊은 나라는 동남아시아나 아프리카 등지의 석유가 산출되지 않는  개발도상국들로서, 석유를 구입할 외화가 부족하므로 바이오매스를 이용한 에너지 개발이 주요당면과제로 되어 있다.

[하유진]

태양전지가 일종의 반도체라는것....