원자력
원자력 기술은 분열하는 원자핵에서 방출하는 엄청나게 큰 에너지를 이용하는 기술입니다. 그렇기 때문에 이 기술이 처음 개발되었을 때에는 이것을 통해 무한정의 에너지를 얻을 수 있다는 기대가 많이 있었으나 원자력의 숨은 위험성이 알려짐으로 인해 한정된 쓰임을 담당합니다. 우라늄이나 플루토늄 같은 핵분열이 되는 재료에 중성자를 무차별 폭격시킴으로써 반응을 개시합니다. 중성자가 이들 원자의 핵을 정확한 속도로 치게 되면 핵이 떨어져 나갑니다. 이때 더 작은 원자들, 더 자유로운 중성자들, 에너지를 생산합니다. 자유로워진 중성자는 또 다른 핵을 분열시켜 연쇄반응을 개시합니다. 핵 반응기의 한가운데에는 원료를 뭉친 연료봉이 놓여 있습니다. 분열을 제어하는 과정에서는 물이나 흑연 같은 감속제로 중성자의 속도를 조절하고, 필요한 경우 연료봉을 조절하여 연쇄반응을 늦추거나 중단시킵니다. 분열반응에서 발생하는 열은 냉각제 물질에 수집되고 터빈과 발생기를 구동하는 데 쓰입니다. 핵 반응기는 분열공정, 연료봉의 재료, 혹은 냉각제와 감속제에 따라 여러 종류가 있습니다. 끓는 물을 사용하는 비등수 반응기의 경우 냉각순환공정을 1회 실시하고, 반응기를 냉각시킨 물이 터빈을 구동해 증기를 발생시킵니다. 고압 물을 사용하는 고압수 반응기에서는 물 순환계통이 분리되어 있습니다. 고속 증식로 반응기는 액체 나트륨 냉각제를 사용하며, 분열물질을 새로 주입시키면서 같은 양의 우라늄을 사용한 경우 다른 공정보다 더 많은 에너지를 뽑아냅니다. 한편 자갈-침상 반응기는 헬륨냉각제를 사용하고 봉이 아닌 구형으로 원료를 장착합니다. 핵기술에는 여러 위험이 따르고 반응기 유형에 따라 생성되는 유해물질도 다릅니다. 끓는 물 반응기는 터빈 거푸집 덮개에 결함이 있을 경우 1차 순환계에서 방사성 물이 주변으로 누출될 위험이 있습니다. 자갈-침상 반응기의 경우 1천 도 이상의 헬륨이 물에 접촉하면 돌연 기화하여 폭발할 위험이 있습니다. 엄격하게 관리되는 정상 반응기에서도 방사성 폐기물이 생성되고 이는 동식물과 사람에게 수천 년에 걸쳐 해를 입힐 수 있습니다. 이처럼 위험투성이지만 아직도 원자력 발전은 계속 가동될 것이고, 안전성 메커니즘을 혁신적으로 개선하며 원료 효율성을 높이기 위한 연구도 계속되고, 새로운 발견을 이어질 것입니다.
태양 발전
태양발전의 이점은 자연상태의 깨끗한 그대로 에너지를 쓸 수 있는 것인데 이 때문에 이 기술을 발전시키기 위해 많은 힘을 쏟고 있습니다. 이 태양력 기술연구는 거대한 핵 반응기와 같은 태양에 있는 내부의 원자핵이 서로 핵반응을 하며 일으키는 폭발적인 태양복사 에너지가 지구로 올 때 이것을 사용할 수 있는 에너지로 바꾸는 것에 그 목적이 있습니다. 이는 실없는 공상이 아닙니다. 태양이 내뿜는 에너지를 사용할 수만 있다면 현재 전 세계의 에너지 수요보다 2천500배 많은 에너지를 쓸 수 있습니다. 태양발전기술에는 여러 기술이 있습니다. 포토볼타익스는 발광다이오드와 동일한 원리를 반대방향으로 적용할 뿐입니다. 흡수된 빛을 실리콘 계열 반도체를 통해 전기로 전환하는 방식입니다. 일반적으로 사용되는 태양전지는 포획한 빛에서 8~16%를 전기로 전환합니다. 그러나 태양열기기는 태양에너지로 물을 가열하고 이를 '태양 배터리'에 저장합니다. 태양의 힘을 이용한 다른 기술로는 태양-화학적 설비, 태양 굴뚝, 황화학적 설비가 있습니다. 태양발전 기술의 최대 장점은 저비용 기술이자 유해 배출물이 없는 점입니다. 하지만 무시할 수 없는 단점도 있습니다. 태양전지의 수명은 약 20~30년입니다. 또한 생산단가가 높아 대개 정부보조금지원에 의존합니다. 많은 나라들이 태양에너지 사용을 장려하고자 사기업에 대해 할인 인센티브로 제안하고 있습니다. 이는 태양전지기술이 5~10년 안에 투자를 회수할 수 있는 기술임을 뜻합니다. 앞으로는 태양전지의 효율을 높이기 위해 빛을 더 많이 모아줄 거울과 망원렌즈가 동원될 것입니다. 태양전지는 빛 스펙트럼 영역을 더 넓게 활용하도록 반도체 다층으로 제작되고, 전지에 실리콘 초극박막을 입히는 방법으로 생산단가를 크게 낮출 것입니다.
풍력 에너지
풍력에너지는 재생가능한 에너지 중 하나인데 옛날부터 돛단배와 풍차 등 바람을 활용하는 기구와 같은 아이디어입니다. 우리는 바람으로 공기의 흐름을 감지합니다. 공기는 고압지역에서 저압지역으로 움직입니다. 이때 이 압력 경사는 온도차에 의해 야기되고, 온도차는 지표에 닿는 태양복사량이 곳곳마다 다른 데서 야기됩니다. 바로 핵심을 이야기해 보면 바람에너지는 태양에너지입니다. 바람은 인류가 가장 오래전부터 활용한 에너지 형태이기도 합니다. 전통적이니 풍차와 현대신 풍력터빈의 두드러진 차이점은 무엇일까요? 한눈에도 두 가지가 달라 보입니다. 풍력터빈은 우뚝 솟아있고 날래가 셋 이하입니다. 현대식 풍력설비의 원리는 간단히 설명됩니다. 고도가 높아질수록 평균풍속도 증가하기 때문입니다. 날개 형태는 비행기의 프로펠러와 비교하여 살펴볼 수 있습니다. 비행기는 프로펠러를 써서 동력을 운동에너지로 전환하도록 설계됩니다. 풍력터빈은 이 과정을 역으로 활용한 장치입니다. 바람이 프로펠러를 밀면, 날아갈 수 없기 때문에 대신 가동을 시작합니다. 바람의 세기는 시간과 장소에 따라 변합니다. 이 때문에 풍력을 제대로 활용하기 위해서는 바람이 약할 시기를 대비해 전력을 보강해 줄 백업 에너지원이 추가로 필요합니다. 저장장비도 옵션으로 상비해야 합니다. 마찰이 거의 없는 대형 바람개비와 펌프로 작동되는 저장설비가 필요합니다. 후자의 경우 풍력으로 생산한 동력 일부로 펌프를 가동해 물을 수조나 저장고에 높이 들어 올려두고, 바람이 약한 시기에 물을 흘려내려 터빈을 돌리고 전기를 생산합니다.