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친환경 재생 에너지로서의 태양 에너지
태양과 지구는 약 1억 5천만 km 정도 떨어져 있고 우주 공간의 입자가 매운 낮은 진공상태이기 때문에 태양에서 지구까지 도착하는 에너지는 대부분이 전자기파 형태로 방사되는 복사에너지로 보인다. 따라서 태양 에너지라고 말하는 것은 바로 이 태양 복사에너지를 말하는 것이다. 그리고 이 에너지의 근본적인 시작점은 태양 내부에서 일어나는 수소 원자 간의 핵융합 반응에 의해서 전달되는 에너지인 것이다. 이 핵융합 반응에 의해 전달되는 에너지는 지구의 대기의 순환과 물의 생성을 주관하며 생물체들의 생명의 근간이 되고 있다. 이런 태양에너지는 우선 석유나 석탄처럼 고갈될 염려가 없고 에너지로 전환하는 과정에서 환경적으로 부정적인 요인들이 나오지 않으며 사용 가능한 에너지의 범위가 넓기 때문에 재생 가능 에너지로 보고 있다.
대기와 물의 순환을 일으키는 요인 (다양한 형태의 태양 에너지)
태양 에너지는 지구의 대기와 물을 순환시키는 힘의 원천이다. 태양에서 지구에 도착한 태양 빛의 30%는 우주로 반사되어 나가고 나머지는 지구의 육지, 바다, 대기에 흡수되는데 이렇게 받는 에너지를 복사에너지라고 한다. 이 복사에너지를 받아 공기의 온도가 상승되고 순환운동을 일으키는데 지역별로 받는 에너지의 양이 다르기 때문에 열적 불균형이 발생할 수밖에 없다. 이로 인해 적도 지방과 극지방의 온도차가 생겨 공기의 흐름이 저위도에서 고위도 지방으로 향하게 되는 것이다. 여기에 지구의 자전의 운동력까지 합쳐지면 대기의 순환의 모습이 더 복잡해지는데 이런 열적인 순환이 바로 대기 대순환이다. 또한 복사 에너지로 가열되어 수증기가 된 물은 따뜻해진 공기와 함께 움직이는데 저위도에서 고위도로 이동할수록 온도가 낮아지기 때문에 수증기는 구름의 형태를 띠게 되고 점점 더 무겁게 모여지면 비를 내리는 것이다. 이러한 과정을 물의 순환이라고 하는데 이런 대기의 순환과 물의 순환으로 인해 바람이 생기게 되고 파도가 일어나게 되면서 에너지를 얻을 수 있는 원동력이 된다. 또한 이런 순환 외에 생물들의 광합성 작용이나 생명활동에 있어서 필요한 에너지원이 되는 자연현상의 근본적인 원인은 모두 태양 에너지의 힘이라고 볼 수 있다.
기술적 활용
태양에너지를 직접적으로 받아 에너지화시키는 방법으로 우리는 태양광발전과 태양열 집광장치 등의 기술력을 발전시켜 왔다. 이러한 기술력은 태양열을 이용해 전기 에너지를 만들어 내는 것이다. 태양열 집광장치의 원리는 렌즈나 거울을 사용해서 퍼져 있는 태양의 빛을 작은 곳으로 집중시켜 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 것이다. 빛이 가지고 있는 입자성 때문에 금속 등의 물질에 닿았을 때 전자를 방출시키는 성질이 있는데 이것을 광전자라 한다. 태양광발전은 이러한 광전 효과를 이용해서 빛 에너지를 바로 전기에너지로 전환시키는 방식으로 사용된다. 이런 태양광 발전은 2050년 정도가 되면 세계 최대 전기 공급원이 될 것으로 예상할 정도로 상용화되는 속도가 빠른 추세이다.
태양 에너지를 사용하는데 풀어야 할 과제
우선 태양 에너지에 대한 개발이 빠르게 지속됨에 따라 초기의 문제점으로 제시되었던 고가의 설치비는 차츰 해결되고 있는 추세다. 실제로 태양열 집광장치에 대한 가격이 10년 전의 반도 안 되는 가격으로 이제는 설치가 가능해졌다. 하지만 문제는 또 산적해 있다. 바로 지리적인 위치와 시간 변화, 토지 등이 사용할 수 있는 태양 에너지의 양을 제한하고 있어서 이다. 지리학적으로 더 많은 양의 일상량을 갖으려면 적도에서 멀리 떨어진 지역에서 태양 에너지를 더 많이 얻을 수 있고 밤에는 복사에너지가 거의 없기 때문에 얻을 수 있는 에너지가 적어진다. 또한 지구에서 사용되는 에너지의 양만큼의 일사량을 받으려면 캘리포니아주의 면적만큼을 모두 사용하고도 모자랄 수 있다는 연구 결과나 나온 것처럼 효율적으로 일사량을 받을 수 있는 지역에 그만큼의 토지를 확보할 수 있지 않기 때문에 우리가 모을 수 있는 태양 에너지의 양은 한계가 있게 되는 것이다. 이런 문제를 해결하기 위해 우리는 태양 에너지를 얻기 위해 가장 좋은 장소로 지붕을 생각할 수 있다. 지붕은 태양 에너지를 모으기 최적화된 공간이고 지붕에서 수집한 태양 에너지를 가지고 전기 에너지로 활용하게 된다면 이런 문제는 꽤 해결될 수 있어 보인다. 단 모든 사람들이 태양에너지의 사용에 긍정적인 자세여야 가능한 일이라 어느 기업이나 나라만의 힘만 가지고는 태양 에너지의 보급화가 빠르게 진행되기 어려울 수 있다. 하지만 기술력의 개발이 지속적으로 일어나 설치비가 더 보편화되어 경제성과 효율성이 충족된다면 충분히 가능성이 있다고 보인다.
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