태양의 열과 광을 그대로 이용하는 태양에너지의 직접적 활용은 아직도 미미한 수준이다. 그러나 대기와 육지, 바다에 흡수된 태양에너지에 의한 물과 공기의 순환이동에 따라 생성되는 수력, 풍력, 파력과 식물들의 광합성작용으로 얻어지는 바이오매스에서 생산되는 막대한 에탄올의 양을 감안하면 태양에너지의 전력 생산과 전체 에너지소비에 대한 기여도는 괄목할 수준으로 올라간다. 또 수 억 년간 태양에너지에 의하여 생성 축적된 바이오매스등 유기물질이 지각변동으로 높은 압력과 온도의 지층에 매몰되어 석유, 석탄, 가스등으로 변화되었다는 소위 화석에너지의 유기물질 기원설을 수용한다면 태양에너지의 실제 기여도는 80-90%가 된다 한다.

좁고 깊은 골짜기에 댐을 쌓아 인공호수를 만들고 댐 아래쪽에 장치한 발전기로 유도한 물의 힘으로 발전기를 돌리는 것이 수력발전이다. 현재 가동 중인 세계최대 수력발전소는 2008년에 준공된 양자강 중류의 산샤댐 발전소로 발전용량이 2030만 KW이며, 후버댐 발전소(208만 KW)의 10배, 수풍댐발전소(60만 KW)의 34배 수준이다. 수력발전이 전 세계와 미국의 2008년도 전력생산에 기여하는 비율은 각각 16%, 7%라 한다. 수력발전은 건설비용이 많이 들지만 연료비가 들지 않고 탄소배출이 없는 청정 재생에너지이고, 댐의 수위 조절에 의한 홍수방지와 식수, 농업 산업용수 공급등 다목적 효용성 때문에 각국이 경제 진흥을 위해 개발하고자 한다. 그러나 수몰지역 주민의 생업터전 상실과 대량소개, 수몰 산림과 녹지의 유기물질과 각종 폐기물에서 발생하는 메탄가스의 공기오염, 수몰지역과 하류지역의 대규모 생태계 교란, 댐에 막힌 물속의 토사유입에 의한 홍수조절기능의 약화, 댐붕괴에 의한 하류지역의 막대한 재해가능성 때문에 환경운동가들의 집요한 반대운동에 봉착하는 경우가 많다.

풍력의 잠재적 가능성은 방대하다. 앞 칼럼에 인용한 대로 2008년도 전 세계 총에너지와 전력 소비량이 각각 474 EJ, 60 EJ로 집계되지만, 연간 풍력에너지의 잠재총량이 2250 EJ로 알려져 있어 풍력옹호자들은 풍력만으로도 전 세계의 에너지와 전력수요를 해결할 수 있다 장담한다. 그러나 단위면적당 풍력에너지의 양이 높지 않기에 넓은 면적이 필요하고 많은 시설이 필요하다. 2008년도 풍력에 의한 전 세계 전력공급은 0.5% 정도로 미미하다. 리버모어와 트레이시 사이의 I-580 알타몬트 고개 양쪽 산야에 줄줄이 서 있는 5천에 가까운 발전용 풍차들의 장관이 보인다. 이 풍차들 전체가 평균 13만 KW의 전력을 생산한다. 풍력발전기의 효율은 풍속이 빠를수록 높아진다. 육지에서 떨어진 해상에 강한 바람이 부는 스코틀랜드 북쪽바다, 덴마크와 스웨덴 사이의 바다에 강한 해풍을 이용하는 발전용 풍차들이 들어서 있다. 이러한 지상, 해상풍차들에 의한 발전용량의 증가추세가 가속되고 있다.

상공일수록 빨라지는 풍속을 이용하는 두 가지 방법이 주목을 끌고 있다. 하나는 500m 상공에서 초속 9m의 바람으로 1000KW 전력을 생산하는 공중 부유장치로서 구글(Google)사의 후원으로 마카니(Makani)사가 2년 내로 1호기를 띄울 것이라 한다. 지상과 긴 줄로 연결된 글라이더를 500m 상공에 띄우고 풍력발전기들을 장착하여 생산된 전기를 연결용 줄 속에 내함된 전선을 통해 지상으로 내려 보내는 방식이다. 둘째 방법은 이태리의 카이트젠(Kitegen)사가 개발하고 있다. 800-1000m 상공에 거대한 연을 띄워 바람에 대한 저항이 가장 커질 때 연이 상승함에 따라서 지상의 발전기에 감긴 연줄이 발전기를 돌리도록 설계된 것으로 연줄이 상승한도에 다다르면 보조연줄로 연의 바람에 대한 저항이 최소로 되도록 조정하여 하강시킨다. 이러한 연을 두개 혹은 여러 개 띄워 순서대로 상승과 하강을 반복하여 발전기를 연속 회전시키는 방식으로 아직도 풀어야 할 문제가 많은 것 같다. 두 방식에 의한 상업용 풍력발전기의 출현은 상당한 시일이 걸릴 전망이다.

(공학박사)