친환경화: 지속 가능하고 재생 가능한 에너지의 다음 단계

지난 10년 동안 기술 발전의 급속한 발전을 경험하면서 기후 변화의 영향에 맞서기 위한 점점 더 많은 아이디어와 시도가 나타나기 시작했습니다. 예를 들어, 학계와 산업계에서는 화석 연료의 활용성이 점점 낮아지고 있다는 사실을 점점 더 인식하게 되었고, 이에 따라 더욱 지속 가능하고 재생 가능한 다양한 대체 에너지 솔루션을 마련하려고 노력하고 있습니다. 여러분이 생각하는 것처럼 그러한 노력은 결코 쉬운 과정이 아니었을 것입니다. 그러나 결과는 결국 그만한 가치가 있습니다. 두 개의 서로 다른 그룹이 에너지 생성과 관련하여 잠재적으로 삶을 변화시킬 수 있는 발명품을 성공적으로 만들었습니다. 자세한 내용은 아래에서 읽어보실 수 있습니다.

참고로, 진행하기 전에 지속 가능한 에너지와 재생 가능 에너지에 대한 아이디어는 일부 유사점을 공유하지만 핵심에서는 실제로 서로 다르다는 점을 명심하는 것이 중요합니다. 지속 가능한 에너지는 미래 세대에 부정적인 영향을 주지 않고 생성되고 사용될 수 있는 모든 형태의 에너지입니다. 반면, 재생에너지는 사용해도 고갈되지 않거나, 사용한 후에도 쉽게 재생될 수 있는 에너지를 말합니다. 두 가지 유형 모두 환경 친화적이지만, 지속 가능한 에너지는 제대로 보존하거나 모니터링하지 않으면 완전히 고갈될 수 있습니다.

Google의 연 구동 풍력 발전소

세계에서 가장 인기 있는 검색 엔진의 제작자가 지속 가능한 에너지의 새로운 원천을 제공합니다. 2013년 풍력 연구 전문 스타트업인 Makani Power를 인수한 이후 Google X는 적절한 이름의 최신 프로젝트를 진행해 왔습니다. 프로젝트 마카니. 프로젝트 마카니(Project Makani)는 일반적인 풍력 터빈보다 더 많은 전력을 생산할 수 있는 7.3m 길이의 대형 에너지 연입니다. Google X의 대표인 Astro Teller는 "[만약] 이것이 설계된 대로 작동한다면 재생 가능 에너지로의 전 세계적 전환을 의미 있게 가속화할 것"이라고 믿습니다.

Project Makani에는 네 가지 주요 구성 요소가 있습니다. 첫 번째는 연으로, 모양이 비행기와 비슷하고 8개의 로터가 있습니다. 이 로터는 연을 지상에서 최적의 작동 고도까지 끌어올리는 데 도움이 됩니다. 올바른 높이에서는 로터가 꺼지고 로터를 가로지르는 바람으로 인해 생성된 항력이 회전 에너지를 생성하기 시작합니다. 이 에너지는 전기로 변환됩니다. 연은 지상국에 연결되어 있는 밧줄 때문에 동심원 모양으로 날아갑니다.

다음 구성 요소는 테더 자체입니다. 밧줄은 연을 땅에 고정하는 것 외에도 생성된 전기를 지상국으로 전달하는 동시에 통신 정보를 연에 전달합니다. 밧줄은 탄소 섬유로 감싼 전도성 알루미늄 와이어로 만들어져 유연하면서도 튼튼합니다.

다음은 지상국입니다. 연이 비행하는 동안 테더링 지점 역할을 하고 연을 사용하지 않을 때는 휴식 장소 역할을 합니다. 또한 이 부품은 기존 풍력 터빈보다 공간을 적게 차지하면서 휴대가 가능하기 때문에 바람이 가장 강한 곳으로 이동할 수 있습니다.

Project Makani의 마지막 부분은 컴퓨터 시스템입니다. 이는 연이 경로를 따라 이동하도록 유지하는 GPS 및 기타 센서로 구성됩니다. 이 센서는 연이 강하고 지속적인 바람이 있는 지역에 있는지 확인합니다.

Google X의 마카니 연에 대한 최적의 조건은 지상에서 약 140m(459.3피트)~310m(1017.1피트) 사이의 고도와 약 11.5m/s(37.7피트/초)의 풍속입니다(실제로 연 생성이 시작될 수 있음). 풍속이 최소 4m/s(13.1ft/s)일 때 전력 공급). 연이 이러한 최적의 조건에 있을 때 회전 반경은 145m(475.7피트)입니다.

프로젝트 마카니(Project Makani)는 더 실용적이고 지상에 가까운 바람보다 일반적으로 더 강하고 더 일정한 더 높은 바람에 도달할 수 있기 때문에 기존 풍력 터빈의 대체품으로 제안됩니다. 불행하게도 기존 풍력발전기와는 다르게, 공공 도로나 전선과 가까운 곳에는 설치할 수 없으며, 연 사이의 충돌을 피하기 위해 서로 더 멀리 배치해야 합니다.

프로젝트 마카니(Project Makani)는 캘리포니아주 페스카데로(Pescadero)에서 처음 테스트되었습니다., 매우 예측할 수 없고 믿을 수 없을 만큼 강한 바람이 부는 지역입니다. Google X는 매우 준비된 상태로 출시되었으며 테스트에서 최소 100개의 연이 충돌하기를 '원'했습니다. 그러나 기록된 XNUMX시간이 넘는 비행 시간 동안 그들은 단 한 마리의 연도 충돌시키지 못했습니다. 구글은 이것이 그다지 좋은 일이 아니라고 믿었습니다. 예를 들어, Teller는 결과에 대해 오히려 "상충"되었다고 인정했습니다. “우리는 그것이 무너지는 것을 보고 싶지 않았지만 어떻게든 실패한 것 같은 느낌도 들었습니다. 우리가 실패하지 않았기 때문에 실패했을 수도 있다고 믿는 사람들에게는 마법이 있습니다.” Google을 포함한 사람들이 실제로 실패와 실수를 통해 더 많은 것을 배울 수 있다는 점을 고려하면 이 발언은 아마도 더 의미가 있을 것입니다.

태양 에너지 변환 박테리아

두 번째 발명은 하버드 대학교 인문학부, 하버드 의과대학, Wyss 생물학 영감 공학 연구소 간의 협력으로 탄생한 것입니다. "바이오닉 잎". 이 새로운 발명품은 몇 가지 새로운 변경 사항과 함께 이전에 발견된 기술과 아이디어를 사용합니다. 바이오닉 잎의 주요 목적은 태양광 발전과 '박테리아'의 도움을 받아 수소와 이산화탄소를 이소프로판올로 바꾸는 것입니다. 랄스토니아 유트로파 – 이소프로판올은 에탄올과 마찬가지로 액체 연료로 사용할 수 있으므로 원하는 결과입니다.

처음에 이 발명은 하버드 대학의 Daniel Nocera가 전기를 사용하여 물을 수소와 산소로 분리하는 코발트-인산염 촉매 개발에 성공한 데서 비롯되었습니다. 그러나 수소가 아직 대체 연료로 자리잡지 못했기 때문에 Nocera는 새로운 접근 방식을 찾기 위해 Harvard Medical School의 Pamela Silver 및 Joseph Torella와 협력하기로 결정했습니다.

결국 팀은 유전자 변형 버전을 사용한다는 앞서 언급한 아이디어를 내놓았습니다. 랄스토니아 유트로파 수소와 이산화탄소를 이소프로판올로 변환할 수 있는 것입니다. 연구 과정에서 다양한 유형의 박테리아를 사용하여 의약품을 포함한 다양한 제품을 만들 수도 있다는 사실도 발견되었습니다.

그 후 Nocera와 Silver는 액체 연료를 생산하기 위한 새로운 촉매, 박테리아 및 태양 전지를 갖춘 생물 반응기를 구축하는 데 성공했습니다. 촉매는 오염도가 높은 물이라도 분해할 수 있습니다. 박테리아는 화석 연료 소비로 인한 폐기물을 사용할 수 있습니다. 그리고 태양전지는 태양이 있는 한 끊임없는 전력 흐름을 받습니다. 모두 합쳐지면 온실가스를 거의 발생시키지 않는 보다 친환경적인 형태의 연료가 탄생합니다.

그래서, 이 발명품이 어떻게 작동하는지 실제로는 매우 간단합니다. 첫째, 과학자들은 생물반응기의 환경에 박테리아가 원치 않는 제품을 생산하기 위해 소비할 수 있는 영양소가 없는지 확인해야 합니다. 이 조건이 확립되면 태양전지와 촉매는 물을 수소와 산소로 분리하기 시작할 수 있습니다. 다음으로, 병을 흔들어 박테리아가 정상적인 성장 단계에서 자극되도록 합니다. 이는 박테리아가 새로 생성된 수소를 먹도록 유도하고 최종적으로 이소프로판올은 박테리아의 폐기물로 배출됩니다.

Torella는 자신의 프로젝트 및 기타 유형의 지속 가능한 자원에 대해 다음과 같이 말했습니다. “석유와 가스는 연료, 플라스틱, 비료 또는 이와 함께 생산되는 수많은 기타 화학 물질의 지속 가능한 공급원이 아닙니다. 석유와 가스 다음으로 좋은 대답은 생물학입니다. 생물학은 인간이 석유에서 소비하는 것보다 광합성을 통해 연간 100배 더 많은 탄소를 생산합니다.”