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미래의 자동차-태양광으로 달리다 목록

조회 : 7585 | 2006-07-13

제목


 


석유는 얼마 남지 않았어!


현재, 석유는 세계를 움직이는 연료입니다. 석유를 확보하는 것이 한 나라의 운명을 좌우할 수 있는 것이 현실이죠. 미국의 이라크 전쟁이나, 카스피 해를 사이에 둔 미국과 러시아의 신경전은 다 석유를 확보하기 위한 거죠. 석유는 운송연료, 공업연료, 난방연료 등 거의 대분의 분야에서 가장 중요한 에너지원으로 사용되고 있어요. 석유가 어떻게 만들어지는지는 정확하게 밝혀지지 않았지만, 고대 생물이 오랜 시간동안 지구 내부의 높은 온도와 압력을 받아서 만들어졌다고 해요. 사람들은 오랜 시간에 걸쳐 만들어지는 석유를 아주 빠르게 소비하고 있어요. 앞으로 50년이 지나면 석유가 다 떨어질 거라고 하네요. 그럼 자동차도 탈 수 없고, 난방도 할 수 없고, 플라스틱도 쓸 수 없고, 옷도 입을 수 없게 되죠. 과학자들은 다른 원료로는 대신할 수 없는 플라스틱이나 공업용 원료로 석유를 오랫동안 사용하기 위해서, 자동차나 난방에 사용되는 석유를 아껴야 한다고 말하고 있어요. 게다가 석유를 사용하면 지구 온난화를 일으키는 이산화탄소와 산성비의 원인이 되는 질소화합물이나 황화합물이 만들어지죠. 석유를 아끼고 재료로써 석유를 사용하기 위해서는 연료로 사용되는 석유의 양을 줄여야 해요. 거리를 다니는 수많은 자동차들이 석유를 공기 중으로 날려버리고 있어요. 석유를 아끼고, 지구를 지키기 위해서 개발되고 있는 미래의 자동차를 한번 만나볼까요?

 

 


연료전지 자동차

 

 




전기자동차


 


전기로 달리자


우리 주변에서 전기는 참 많이 볼 수 있죠? 텔레비전, 세탁기, 냉장고, 휴대폰, 노트북...... 그렇다면, 전기로 자동차도 달리게 할 수 있지 않을까요? 마치 전기모터로 세탁기를 돌리는 것처럼 전기로 자동차도 움직이게 할 수 있겠죠!! 게다가 전기로 움직이면 공해도 생기지 않으니까 좋겠죠? 그렇지만, 자동차는 세탁기처럼 콘센트에 전선을 꽂은 채로 달릴 수는 없죠. 그래서 휴대폰이나 노트북처럼 축전지(베터리)가 필요해요.그런데 이 축전지의 무게가 만만하지 않아요. 노트북이나 휴대폰의 무게를 줄이지 못하는 것도 바로 이 베터리 무게 때문이에요. 큰 자동차를 움직이려면 엄청나게 큰 베터리가 필요하죠. 전기로 가는 자동차를 만들어도 너무 무거워서 빨리 달리지 못할 거 에요. 무거운 건 둘째로 치더라도 베터리의 성능도 문제에요. 한번 충전해도 워낙 자동차를 움직이는데 에너지를 많이 쓰다보니, 얼마 못가서 다시 충전을 해야만 하죠. 또, 휴대폰이나 노트북을 오래 쓰면, 베터리의 수명이 점점 줄어들어요. 전기 자동차도 마찬가지라서 1-2년에 한 번은 비싼 축전지를 갈아주어야 해요.






가장 큰 문제는 자동차를 움직일 전기를 어디서 얻느냐는 것이죠. 화력 발전은 전기를 얻기 위해서 석탄이나 석유를 사용해요. 그렇다면 전기 자동차를 움직이는 연료도 결국은 석유에서 오게 되는 거죠. 전기를 얻는 곳이 석유라면 전기 자동차는 완전히 무공해라고 볼 수 없겠죠? 전기를 석유로부터 얻지 않으면서, 전기로만 달리는 자동차는 없을까요? 아직 완벽하지는 않지만, 두 가지 종류가 있어요. 태양 전지와 연료 전지를 사용한 자동차이죠.





태양광으로 달려??


태양전지는 빛을 받으면 전기를 방출하는 반도체이죠. 이 반도체를 자동차 지붕이나 본체에 붙여서 전기를 얻을 수 있죠. 그 전기로 자동차를 굴러가게 하는 거죠. 물론, 태양광 자동차도 축전지를 가지고 있어야 하죠. 그렇지 않다면, 비 오는 날이나 밤에는 차를 움직일 수 없겠죠. 하지만 완전히 충전에만 의존하는 건 아니니까, 좀 더 가볍고 용량이 적은 충전지로도 충분하겠죠. 태양광 자동차의 성공은 순전히 태양전지의 성능에 달려있다고 생각하면 되요. 태양전지가 얼마나 효율적으로 태양빛을 전기로 바꾸느냐가 태양광 자동차의 성공을 결정한다고 볼 수 있죠. 물론 태양전지가 가벼우면 더 좋겠죠?






태양광자동차



지금까지 만들어진 태양광 자동차는 태양 전지의 효율이 높지 않아서, 조금은 특이한 모습을 하고 있어요. 자동차 전체가 태양전지로 포장된 것 같은 느낌이 들죠. 왠지 그 모습이 더 멋있어 보인다구요? ^^ 아직은 많은 발전이 필요하지만, 태양광을 이용한 자동차는 현재 개발 중인 미래의 자동차 중에서 가장 궁극적인 무공해 자동차에요. 지구의 모든 에너지의 근원인 태양에너지를 바로 사용하니까요. 게다가 태양전지의 수명은 20년 정도이기 때문에, 폐차할 때까지 태양전지를 교체할 필요도 없어요. 최근에는 투명한 태양전지가 개발되어서 자동차 유리 대신에 태양전지를 사용할 수도 있어요. 언젠가는 태양광 자동차를 타고 기름값 걱정 없이 운전할 수 있지 않을까요?





연료전지와 수소...


연료 전지를 이용하면 수소로도 전기 자동차를 움직일 수 있어요. 연료전지는 이미 우주선에서 사용되고 있어요. 연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 전기를 만들고, 그 부산물로 물을 만들죠. 전기와 물을 만들면서 공해물질을 만들지 않으니까 우주선에서 쓰기에 딱이죠? 하지만 연료전지는 아직까지 효율이 높지 않아서 자동차에 사용하기는 힘들어요. 수소와 산소가 잘 반응할 수 있도록 해주는 여러 가지 촉매와 막이 개발되어야만 연료전지로 달리는 자동차를 볼 수 있을 거 에요. 연료전지 대신에 수소를 연소시켜서 자동차를 가게 할 수 있어요. 수소 엔진 자동차는 석유 대신 수소를 쓴다는 것만 빼면 지금의 자동차와 거의 비슷해요. BMW에서 만든 수소자동차는 시속 300km로 달릴 수도 있답니다.






수소자동차



수소의 가장 큰 장점은 석유와 마찬가지로 높은 에너지를 가지고 있지만, 석유와 달리 이산화탄소나 환경에 해로운 물질을 만들지 않는다는 점이에요. 또, 수소는 공기보다 가벼워서 밀폐된 공간이 아니면 다 날아가 버리니까, 폭발의 위험도 거의 없어요. 하지만 수소는 기체 상태로 존재하고 너무 가볍기 때문에, 수소로 차를 움직이려면 자동차들이 수소로 가득 찬 수소 풍선을 매달고 달려야 할 거에요. 그래서 수소를 작은 부피에 보관할 수 있는 수소저장합금을 만들기 위해서 노력하고 있어요. 수소 자동차는 성능 면에 있어서 지금의 석유 자동차와 가장 비슷하지만, 수소를 얻기가 쉽지 않다는 단점이 있어요. 수소는 물이나 석유, 천연가스에 많이 들어있지만, 물로부터 수소를 얻기 위해서는 많은 에너지와 돈이 필요하고, 석유나 천연가스에서 얻는다면 결국은 석유에서 에너지를 얻는 것이 되니까 언젠가는 고갈되겠죠.







술로도 달릴 수 있을까?


술의 주성분은 에탄올인데, 이 에탄올로 달리는 자동차도 있어요. 에탄올은 석유와 마찬가지로 연소하면 이산화탄소를 내뿜어요. 그렇지만 에탄올 자동차는 무공해 자동차라고 불리어요. 왜 같은 이산화탄소를 내뿜는 석유 자동차는 공해이고 에탄올 자동차는 무공해일까요? 석유는 오랜 시간에 걸쳐 만들어진 고체의 탄소에요. 사람들은 오랜 시간에 걸쳐 만들어진 고체 탄소를 불과 150년만에 기체 탄소 즉, 이산화탄소로 만들고 있는 거죠. 지구상에 존재하는 탄소의 양은 일정하지만, 기체로 존재하는 탄소의 양이 점점 늘어나기 때문에 지구 온난화가 일어나는 거죠. 에탄올은 보통 사탕수수나 옥수수를 발효시켜서 얻어지죠. 이런 식물들은 공기 중의 이산화탄소를 빨아들여서 녹말과 같은 고체 탄소로 만들죠. 이 고체탄소를 발효시키면 바로 에탄올이 되는 거에요. 이 에탄올을 자동차에 넣고 달리면 다시 이산화탄소가 발생하지만, 불과 1년 전에 식물들이 공기 중에서 얻은 기체 탄소를 잠시 고체로 저장했다가 다시 기체 탄소로 만드는 것이니까, 결국 지구 전체로 봤을 때는 이산화탄소의 변화가 없는 거죠. 석유는 지구가 만들고 인간이 소비하는 것이지만, 에탄올은 인간이 만들고 인간이 소비하기 때문에 에탄올은 무공해 연료인 거죠. 지금 미국에서는 에탄올 85%와 석유 15%를 섞어서 연료로 사용하는 자동차를 이미 개발해서 팔고 있어요. 에탄올 자동차는 석유 자동차보다 성능은 약간 떨어지지만, 무공해이고 에탄올이 석유보다 싸니까 언젠가 많은 사람들이 타게 될 거에요.





하이브리드 카...우리의 미래

 

하이브리드카


아직까지는 완전히 석유 없이 달릴 수 있는 차가 없기 때문에, 석유와 다른 연료를 동시에 사용하는 하이브리드 카를 만들고 있어요. 석유와 전기를 동시에 사용하는 자동차나 석유와 수소 혹은 석유와 에탄올을 동시에 사용하는 자동차가 바로 하이브리드 카에요. 경우에 따라서는 엔진과 모터를 동시에 가지고 있어야 하기 때문에 가격이 비쌀 수도 있지만, 석유를 절약하고 환경을 보호하기 위해서는 하이브리드 카를 반드시 이용해야만 하는 시대가 올 거에요. 그리고 미래에는 석유 없이 달리는 자동차가 도로를 가득 채우겠죠. ^^ 석유 없이 달리는 자동차는 선택이라 지구에서 살아가기 위해서 반드시 만들어야만 하는 우리의 미래입니다.

 

 ★KAIST 화학과 양성호



주제!
자기장 ,에너지 ,전기
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