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태양열 농축 사이클

전문가 제언: ○ 지구의 대기권 꼭대기에 도달하는 태양 에너지는 약 1,354W/m2(이를 solar constant라 칭함)이며 실제 지구의 표면에 도달하는 에너지는 그 위도, 계절, 시간 그리고 기후조건에 따라 0~1,050W/m2까지 변한다. 지구 전체에서 볼 때 이 양은 막대하여 인류의 에너지 욕구를 해결하기에 충분하나 문제는 그 밀도가 매우 낮아 공업적 사용이 어렵다는 점이다.

○ 본문은 이 밀도가 작은 태양열을 농축시키는 기술에 대한 것이다. 일반적으로 태양열은 반사경을 이용하여 태양열 탑에 에너지를 집중하여 농축한다. 열역학적 이론상으로 태양열의 농축은 태양의 표면온도까지 가능하다. 그 이상이 되면 외부의 일(광의 반사나 회절은 일로 보지 않음)의 투입 없이 낮은 온도(태양의 표면)에서 높은 온도(태양 에너지 탑)로 열을 이전시킨 것으로 열역학 2법칙상 불가능하다.

○ 본문은 이론의 정립 단계의 아직 개발 중인 이중 사이클 태양열 농축 시스템을 논급하고 있으나 어느 시점에 이르면 이의 현실화를 볼 수 있을 것이다. 미국 태양열 발전을 상업화하고 있는 캘리포니아의 Ausra사 사장 David Mills는 91 평방 마일의 거울이 있으면 미국의 동력을 모두 공급할 수 있다고 주장하고 있다. 그러나 재생에너지 사용량 중에 빠르게 발전하는 태양광 발전에 비하여 태양열 에너지 사용의 점유율은 매우 미흡하여 태양열 온수가 가장 많다. 이는 태양열 수집이 매우 자본 집약적인 기술이기 때문이다.

○ 그러나 1968년 피터 Glaser 박사가 처음 제안한 우주 태양광 발전은 매우 흥미로워 본문의 태양열과 다른 태양광 기술이나 여기 소개한다. 집광 판을 단 위성을 지구 상공 36,000 km의 정지 궤도에 띄운다. 여기서 얻은 에너지를 파장이 매우 짧은 마이크로웨이브나 빛의 일종인 레저-광으로 바꾼다. 이들은 직진하는 성질이 있다. 이를 지구로 쏘면 지구에서는 안테나(1MW에 지름 79m의 안테나)로 받아 다시 전기로 전환한다. 그 안전성에 대하여 Collins박사는 "주변에 공항이나 거주 지역은 없어야 하나 송전 마이크로웨이브는 대역폭이 제한되어 있어 전자-렌인지 밖으로 누출되는 에너지 보다 더 약할 것"이라 밝혔다.

저자: Gianfranco Angelino, Costante Invernizzi
자료유형: 학술정보