태양광 발전이 지구 온난화를 야기할 수 있다?

갑자기 뻘 상상이 떠오르는 바람에 이글루스 과학 밸리 지식인님들에게 물어보고 싶은게 있습니다...

태양 에너지는 우리가 일반적으로 생각하기로 가장 청정하면서도 반 영구적으로 사용할 수 있는 에너지 입니다.

그만큼 태양광 발전 시스템에 대한 연구도 많이 진행되고 있고 그 결과로 속속 높은 효율을 가지는 태양전지나

기존의 태양전지로도 효율을 높일 수 있는 여러 아키텍쳐들이 개발되고 있습니다.

그 중에서도 지구 표면을 벗어나 우주 공간에서 태양광 발전을 수행함으로써

지구 대기에 의해 손실되지 않은 태양빛을 이용해 일정한 면적으로 지상에서보다 더 많은 전력을 생성하는

발전 시스템이 현재도 활발히 연구되고 있고 일본에서는 그 시스템에 대한 실제 시험까지 진행한다고 합니다.

그런데 이 시스템을 위해서는 필연적으로 지구 궤도의 인공위성에서 발전을 수행할 것입니다.

이제 아래 상황을 살펴보면....



이런 경우에는 지구를 지나쳐 나갈 태양빛을 인공위성이 받아들여 발전을 할 것입니다.

이 에너지가 지구로 전송되어 사용된다면 원래는 지구가 흡수하지 않을 에너지가 지구로 유입되는 셈입니다.

그런데 지구는 유입되는 태양 에너지와 평형을 이루기 위해 일정량의 적외선 복사를 하는데

추가로 에너지가 유입된다면 그 에너지와 평형을 이루기 위해 당연히 적외선 복사가 늘어날 것입니다.

물체의 복사량은 그 온도에 비례하므로 복사가 늘어난다는 것은 지구의 온도가 높아진다는 결론에 이릅니다.

이것은... 지구 온난화를 의미하게 되는데요...


물론, 이러한 태양광 발전을 통해 생성되는 에너지가 전체 지구계의 에너지에 비해서 충분히 크지 못할 것이어서

실제로 지구의 온도가 우리의 생존에 위협이 될 만큼 높아지기는 힘들거라 생각합니다만...

위의 얘기가 그 양은 차치하고 일리가 있기는 있는 걸까요...?

제가 갑자기 떠올리긴 했습니다만 어딘가 놓친게 있는 것 같은데 그게 어딘지 영 파악이 안되서 말입니다;

저 시스템을 연구하시는 전문가들께서 이정도 영향이야 다 분석해서 '이상 없음!'이 나왔으리라고 믿고는 있습니다 ^^;

by 아일턴 | 2009/01/25 23:35 | 우주 저 너머로 | 트랙백 | 덧글(10)

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Commented by 에톤 at 2009/01/26 01:05
고등학교 수준의 물리 지식밖엔 없지만
복사 에너지는 온도의 4제곱에 비례하니 괜찮지 않을까요?
Commented by 아일턴 at 2009/01/26 11:42
네에..역시 간단히 계산을 해보니 1도 높이기 위해서 천문학적인 에너지가 필요하군요...
인류가 지금보다 두 배 더 많은 에너지를 위의 시스템을 이용한다고 해도
걱정할 필요는 없을 것 같습니다 ^^; 정말로 쓸데없는 생각이었어요 하핫;
Commented by Spearhead at 2009/01/26 17:46
단순히 태양에너지를 지구로 반사하는게 아니라 우주공간에서 그걸 받아서 자체발전을 한 다음에 생기는 에너지(전기겠죠)를 지구로 송신하는것이니 별 상관없지 않을까 싶습니다;
Commented by shaind at 2009/01/26 20:22
열역학 제 2법칙에 따라 열이야말로 모든 에너지의 종착역이기 때문에 결국 추가적인 태양열로 지구를 데우는 셈이 되는 거죠.
Commented by shaind at 2009/01/26 20:24
윗분들 말씀대로 온도사승법칙으로 계산해보면 지금 인류가 사용하는 에너지 총량은 실제로 지구 온도를 0.01도 올릴까 말까 하는 수준입니다. 그러니 그런 걸 걱정할 필요는 없죠. 그리고 잠재된 에너지를 끌어내서 열로 바꿔버린다는 점 때문에, 지구를 데운다는 이야기는 화석연료나 원자력에도 적용이 가능합니다.
Commented by Constant at 2009/01/27 09:56
지구 온난화 문제를 지구 자체에 대한 단순한 흑체복사-온도로 이해하려는 것은 문제가 있어 보입니다. 지구의 평균온도는 수백도 이상이고, 또한 차가운 껍질로 뒤덮혀져 있지요.

실제로 우리가 관심을 가지는 것은 대류권 중에서도 아래부분의 대기이고, 또한 사람이 살고 있는 일부분에 집중되어 있습니다. 이런 한정된 공간에 추가로 에너지가 유입되는 건 로컬에 영향을 미치기는 미칠겁니다.

하지만, 저도 솔라팜 프로젝트 근처에서 일해볼 일이 있었습니다만, 우주에 짓기전에 한세기정도는 지구에 지을만큼 짓고 볼 일일 것 같습니다. 지금의 박막태양전지류로는 우주에 올릴 일도, 우주에 올릴 에너지도 없습니다.
Commented by 실피드 at 2009/01/28 21:41
질문은 짧게 하셨지만 설명해야 할 부분이 꽤 많습니다. 하나씩 이야기해보죠 ^^

1. 지구 밖에서 하는 태양열 발전 & 송전 시스템이 지구에 미치는 영향
아직 실용화 단계는 아닙니다만, spearhead님 말씀대로 우주에서 발전한 후에 무선송전시스템(전파로 바꿔서 지상으로 송신합니다)을 통해서 전파의 형태로 보냅니다. 물론 받아들이는 수신기의 효율을 감안하면 일부는 열로 전환된다고 볼 수 있습니다만, 전기로 변환되는 부분에 있어서는 이용되기 전까지는 열의 형태로 바뀌지 않습니다.

2. 외부에서 에너지가 들어오면 내부 에너지가 높아져서 복사 에너지 양도 많아진다. 이것이 지구 온난화 아닌가?
온난화는 '기후'에 관련된 개념인데, 평균적인 기상을 이야기 합니다. 온난화 현상이 나타나려면, 들어오는 에너지와 나가는 에너지가 불균형 (나가는 에너지가 더 작아야 함)을 이루어야 하는데 복사 에너지뿐만 아니라 대기권에서 나타나는 기상현상 (구름, 강수, 바람)들이 지표의 열을 대기 상층부로 대류현상을 통해서 직접 이동시킵니다. 이 부분이 온난화 위기설을 주장하는 분들이 많이 간과하는 부분이기도 합니다.

위에 Constant님의 설명도 조금 정정해드리고 싶은데.. 지구 상의 평균 온도는 약 섭씨 14도입니다. ^^;
Commented by 아일턴 at 2009/01/28 22:54
많은 분들의 답변 정말 감사합니다 ^^
애초에 에너지 평형과 복사 법칙에 지구 온난화라는 개념이 끼어드는게 적절치 않았네요.
Commented by 성큼이 at 2009/01/29 23:39
온도가 올라가는 건 맞습니다.
덧붙여서 원자력 발전이나, 혹시 가능해진다면 핵융합 발전같은 것도 지구 온도를 높이죠...
저런 게 대규모로 일어난다면 열 방출 혹은 에너지 유입 차단을 위한 아이디어들도 필요해집니다.
물론 머나먼 훗날의 이야기라서 딱히 저희 세대가 고민하지 않아도 됩니다 [...]

Commented by 몽몽이 at 2009/01/31 18:47
음. 하지만 태양광 발전 위성 자체가 태양광을 막을 것이고,
태양광 발전의 에너지 효율은 100%보다 한참 낮으므로,
결국 그냥 태양광 받는 것보다 지구를 덜 데우겠지요.

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