제14장 바람에서 얻는 에너지

바람의 에너지를 이용해서 전기를 얻는 풍 차

옛부터 바람은 햇빛과 더불어 인간이 가장 손쉽게 이용
할 수 있는 에너지원이었다.
바람은 고대부터 배를 움직이는 데 이용되었고, 중세에 서양에서 발명
한 풍차를 통해 곡식을 빻거나 기계를
돌리는 데 이용되었다. 20세기로 들어오면서 풍차는 증기기관과 발동기
등의 동력 기계에게 자리를 내주었지만,
그후 100년이 지난 지금 다시 풍력발전기의 형태로 우리에게 돌아오고
있다.
풍력발전기는 바람이 지닌 에너지를 변환해서 전기를 얻는 장치이다. 지
구 전역에서 불어대는 바람 속 에너지의
일부만을 전기로 바꾸어도 전 세계 모든 사람에게 필요한 전기를 공급
할 수 있는데, 지금 인류는 그 중
아주 조금만 이용하고 있다. 우리나라에도 바람에서 얻을 수 있는 에너
지는 풍부하지만, 현재 우리나라의
바람 이용은 보잘것없다.

1. 풍력 발전기
제주도에 가면 흰색의 날개가 높은 기둥 위에서 돌아가는 모습을 심심찮
게 볼 수 있다. 이것이 바로 풍력발전기인데,
바람이 많이 부는 제주도에서는 앞으로 그곳에서 필요한 전기의 대부분
을 풍력발전으로 공급할 계획이다.
제주도에는 높이가 수십미터 되는 콘크리트 기둥과 길이 십미터가 넘는
날개로 이루어진 대형 풍력발전기만
있지만, 풍력발전기는 큰 것만 있는 것이 아니다. 날개의 길이가 수십
센티미터밖에 안되는 작고 가벼운
휴대용 풍력발전기도 있다. 이렇게 작은 풍력발전기는 발전 용량이 10와
트밖에 안되지만, 바람이 잘 불
경우 절전형 전등 한개는 충분히 켤 수 있다.
가장 큰 풍력발전기는 기둥의 높이가 100미터, 날개의 지름이 80미터에
달하는데, 이것의 발전용량은
2메가와트나 된다. 그래봐야 1000메가와트급 원자력발전소의 발전용량
과 비교하면 500분의 1밖에 안되지만,
이것 하나로 2000가구에 전기를 공급할 수 있다. 유럽이나 미국에서는
이러한 대형 풍력발전기 여러
대를 한 장소에 세운 것을 종종 볼 수 있다. 이러한 곳을 풍력발전 단지
라 하는데, 독일의 어느 단지는
전체 발전용량이 100메가와트에 달하는 곳도 있다. 이러한 곳에서는 10
만 가구에 전기를 공급할 수
있으니, 풍력단지 한 곳에서 작은 도시 전체에서 필요한 전기가 나오는
것이다.

2. 풍력발전기의 종류

풍력발전기는 날개의 회전축이 놓인 방향에 따라 두가지 종류로 구별된
다. 하나는 수평축 발전기로 이것은
날개의 축이 그림과 같이 지면과 평행으로 놓여 있다. 다른 하나는 수직
축 발전기인데, 이것은 수직의
기둥 주위에 불룩한 형태의 커다란 날개가 붙어서 도는 형태를 하고 있
다. 수직축 발전기는 바람을 전기로
바꾸는 효율이 수평축에 비해서 떨어지기 때문에, 수평축 발전기가 널
리 사용되고 있다. 수평축 발전기도
날개의 숫자나 형태가 상당히 다양하다. 날개가 하나 있는 것도 있고,
열 개 가까이 달린 것도 있다.
또한 배의 스크류처럼 넓고 짧은 날개가 달려 있는 것도 있다.
풍력발전기를 세우기 위해서는 먼저 그 지역의 바람의 세기와 성질을 조
사해야 한다. 바람의 세기가 일초에
평균 4미터 이상이면 풍력발전기를 세울 수 있다. 바람은 높이 올라갈수
록 강하게 불기 때문에, 대형
풍력발전기일수록 기둥을 높게 세워야만 많은 전기를 얻을 수 있다. 바
람은 보통 내륙보다는 해안이 더
강하고, 육지보다는 바다가 더 강하다. 그렇기 때문에 풍력발전기는 해
안가에 많이 세워지고, 어떤 경우는
얕은 바다에 세워지기도 한다. 풍력발전기를 바다에 세울 경우 관리하
는 데는 조금 어려움이 있지만, 육지에
세웠을 때보다 더 많은 양의 전기를 얻을 수 있다는 이점이 있다.

3. 풍력발전기와 환경문제
풍력발전기는 소음이나 자연 경관을 손상하는 등의 문제를 일으킬 수 있
다. 일부 환경보호주의자들은 풍력발전기가
자연 경관을 해치고 새의 이동이나 동물의 이동을 방해함으로써 생태계
를 손상한다는 이유로 풍력발전기를
세우는 데 반대하기도 한다. 그러나 풍력발전기의 소음은 풍력발전기로
부터 얼마나 떨어져 있느냐에 따라
다른데, 50미터 정도 떨어진 곳에서는 소음이 기준치 이하인 40데시벨
이하로 줄어든다. 대형 풍력발전기의
경우는 높이가 높고 주택가로부터도 상당히 떨어진 곳에 세워지기 때문
에, 소음이 문제되는 경우는 없다.

풍력 발전기가 원래의 자연 경관을 변형하기는 하지만 생태계를 훼손하
는 정도는 크지 않다. 일부 환경주의자들이
우려하듯이 새나 동물의 이동을 방해하는 것도 아니다. 풍력발전기가 여
러개 세워진다 해도 이것들의 간격이
넓기 때문에 그 사이로 동물이 아무런 위험 없이 얼마든지 지나갈 수 있
다. 그리고 풍력발전기로 인한
약간의 생태계 손상은 원자력발전소나 탄광의 생태계 훼손과 비교하면
아주 적다. 산이나 바닷가에 풍력발전기가
세워질 경우 발전기 하나가 차지하는 면적은 수십 제곱미터도 안되기 때
문에 손상을 입을 것은 나무 몇그루
정도이기 때문이다. 반면에 탄광의 경우에는 산의 상당 부분이 훼손되
고, 원자력 발전소도 넓은 땅과 바다가
훼손된다. 게다가 원자력 발전소의 경우에는 방사능 오염으로 인한 훼손
도 발생할 수 있다.
풍력발전은 아주 깨끗한 에너지 생산 방식이다. 풍력발전으로 1kWh의 전
기를 생산하기 위해서는 보통
이산화탄소가 19그램, 이산화황이 0.01그램이 방출된다. 석탄으로 발전
할 때는 전기 1kWh에 이산화탄소가
약 1000그램 방출된다. 깨끗하다고 하는 원자력발전소에서는 전기 1kWh
생산할 때마다 이산화탄소가
35그램 정도 나온다. 풍력발전은 어떤 발전방식보다도 오염을 덜 일으키
는 발전방식인 것이다.
우리나라에는 바람이 강한 해안과 바다가 넓게 펼쳐져 있다. 산간지역에
도 바람이 강한 곳이 많다. 이러한
지역에 풍력발전기를 세우면 많은 양의 전기를 얻을 수 있다. 에너지를
대부분 수입하는 우리나라의 경우
풍력발전을 널리 보급하는 것은 에너지의 안정적인 수급을 위해서 매우
긴요하다.

자료제공 : 에너지대안센터