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  1. 2008.11.06 :: 지하철 풍력 발전? -- 과학의 ABC를 알려주마
잡스럽게 얘기한다 2008.11.06 14:20
서울 지하철이 환기구를 통해 나가는 바람으로 풍력 발전기를 돌려서 신재생 에너지 생산을 한댄다. 전혀 과학적이지 않은 계획은 물론이고 그 일을 추진하는 회사도 크게 믿음이 가지 않는다. 왜 믿음이 안가냐구? 관련 링크를 보시라.

관련 링크 --> 이글루의 엘프군이 쓰신 글 서명덕 기자님의 글 임춘택님의 글

이 정도만 읽어보면 뭔가 의심스런 기술이라는 느낌이 들 것이다. 해당 풍력 발전기를 발명했다는 아하에너지의 대표께서는 풍력발전기를 이용한 전기자동차를 발명하시기도 했단다. 이 발명을 사례로 이런 식의 발명이 왜 동작하지 않는지 생각해보자. 이 발명을 도식적으로 그려보면 다음과 같다.

사용자 삽입 이미지
차가 앞으로 달리면 차의 가운데로 뚫린 공간으로 공기가 반대로 지나가게 되고 X 위치에 풍력 발전기를 놓으면 전기를 발생시킬 수 있으므로 이를 이용해서 다시 차가 달린다는 것이다. 물론 에너지 보존 법칙 때문에 아무리 발전기의 효율이 높더라도 차가 계속 달릴 수는 없고 일부 에너지만 다시 건지자는 것이 발명의 내용인 것으로 보인다. 그럴 듯 한가?

생각을 해보자. X 의 위치를 뻥 뚫어둔 경우, 발전기를 놓은 경우, 완전히 막은 경우를 비교해보면 어떤가? 뻥 뚫어둔 경우보다 완전히 막은 경우가 더 에너지 낭비가 심할 것이다. 왜냐하면 통로를 통해 들어온 공기는 차를 뒤로 밀려고 하기 때문이다. 그래서 대부분의 차량은 유선형으로 설계해서 바람이 최대한 자동차의 몸통을 밀지 않고 옆으로 흘러가게 한다. 고속으로 주행할 때에 창문을 여는 것 보다 에어컨을 켜는게 더 에너지가 절약이 된다는 얘기(얼마나 정확한지는 의문이지만...)도 마찬가지다. 창문을 열어서 공기가 차안으로 들어오면 그만큼 차를 뒤로 미는 꼴이 되어 에너지가 허비된다.

그렇다면 중간에 풍력 발전기를 달면? 통로를 지나가는 바람의 힘이 일부는 발전기의 날개를 돌리는데 쓰이고 일부는 통과를 하게 된다. 즉, 발전기 뒤편으로 좀 더 약한 바람이 되어 빠져나갈 것이다. 원래 바람의 쎄기와 약해진 바람의 세기의 차이 만큼의 힘이 발전기에 전달되고 그 발전기는 차에 붙어 있으므로 차를 뒤로 미는 역할을 하게 된다. 따라서, 통로의 중간을 막은 만큼은 아니겠지만 어쨌든 차를 뒤로 밀게 되어 에너지가 낭비된다.

하지만, 대신 발전이 되지 않는가? 물론이다. 하지만, 그 때의 발전으로 얻을 수 있는 에너지의 크기는 차를 (즉, 발전기를) 뒤로 민 에너지보다 클 수 없고 (에너지 보존의 법칙) 풍력 발전기의 에너지 효율은 100% 보다 낮을 수 밖에 없으므로 결과적으로 발전을 통해 얻는 에너지는 차를 뒤로 민 에너지 (즉, 낭비된 에너지) 보다 훨씬 작을 수 밖에 없다. 따라서, 큰 걸 내주고 작은 것을 얻는 실수를 범하게 되는 것이다.

이 이야기를 지하철 환풍기를 이용한 풍력 발전에 적용하면 이렇게 된다. 일정한 힘으로 환풍기를 돌려야 하는데 그렇게 해서 발생된 바람을 이용해서 풍력 발전을 해버리면 환풍 기능 (즉, 바람을 밖으로 내보내주는 기능) 이 약해질 수 밖에 없다. 따라서, 실내의 공기가 확 나빠질 것이다. 만약 이미 환풍기가 쓸데없이 쎄게 바람을 내보내고 있었다면 (이것이 서울 지하철의 주장입니다. ^^) 환풍기의 속도를 늦춰서 생기는 에너지 절약이 쎈 바람을 일으켜서 풍력 발전을 하는 것보다 이득입니다.

이상. 초등학생도 이해할 수 있는 유쾌한 (아니 짜증나는) 실전 과학 시간이었습니다.

뭐 하자는 거냐...

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posted by 신묘군