** 한수진 기자 popsci@sed.co.kr
햇빛이 인체에 미치는 영향
햇빛은 건강에 어떤 영향을 미칠까
자외선은 피부암과 기미·주근깨·주름살 유발 ‘백해무익’
가능하면 햇빛에 인체를 노출시키지 않아야 한다는 것이 정답이다. 햇빛속 자외선은 피부암과 기미·주근깨·주름살을 유발하는 등 피부 건강에 백해무익하기 때문이다.
그러나 햇빛이 무조건 나쁜 것은 아니다. 계절성 우울증이란 질환이 있다. 일조량이 적은 겨울철에 많이 발생하는 우울증을 지칭하는 말이다. 가을이 되면 사람들이 감상적으로 변하는 것도 햇빛의 영향이 있다.
가을철 감성무드, 겨울철 우울증
최근 독일 뮌헨의대 연구진은 가을에 유독 피곤하고 허탈하며 단맛에 대해 강한 식욕을 느끼는 것은 일조량 감소에 따른 정상적인 생리현상이란 연구결과를 발표했다.
가을철엔 감상적 무드에 쉽게 휩싸이고 겨울철엔 우울증에 시달리는 것은 망막에 도달하는 햇빛이 줄어들고 이로 인해 뇌에서 분비하는 멜라토닌 호르몬의 양이 감소하기 때문이라는 것이다.
생활에 지장을 줄 정도라면 햇빛 대신 1만럭스 이상의 인공 조명을 쪼이는 광선치료가 도움이 된다고 한다. 햇빛이 면역력을 증가시켜 암을 비롯한 각종 질병의 발생을 억제한다는 연구결과도 있다.
이처럼 몸에 좋을 수도 있고, 나쁠 수도 있는 햇빛의 양면성은 사람의 환경 훼손에서 비롯됐다. 각국의 공업화 결과 냉매로 쓰이는 프레온 가스가 대량 방출되면서 성층권에서 햇빛의 자외선을 차단하는 오존층이 파괴됐기 때문이다.
오존층이 가장 많이 파괴된 호주의 경우 불과 50년 전만 해도 햇볕에 피부를 내놓고 다녀도 큰 탈이 없었지만 지금은 해마다 1천2백여명이 피부암에 걸려 숨진다.
인구로는 전세계 인구의 0.3%지만 피부암 환자수는 전세계 환자의 6%나 된다. 인구 대비 피부암 발생률이 세계 최고다. 오존층 파괴를 방지하기 위해서는 강력한 환경보호 정책이 범 지구적으로 필요하다. 그렇다면 햇빛이 제 모습을 되찾을 때까지 개인적으로 어떤 노력이 필요할까.
햇빛을 두려워 말라
정신의 활력과 건강을 위해서는 햇빛을 두려워해선 안된다. 두더지처럼 일부러 그늘만 찾아다녀서는 안된다는 뜻이다. 특히 가을철 햇빛은 봄 햇빛에 비해 자외선 양이 적고 습도도 높아 쾌적하다. ‘봄볕은 며느리에게 쪼이고 가을 햇볕’은 딸에게 쪼인다는 속담이 빈 말이 아닌 것이다.
다만 자외선 차단 크림은 바르도록 하자. 피부는 보호하되 햇볕의 건강효과를 얻을 수 있는 유일한 방법이다.
일상에서 벗어나 자유를 만끽할 여름 휴가시즌이다. 즐거운 휴가를 위해선 철저한 준비가 중요한 법. 절대 잊지 말아야 할 필수품이 바로 자외선 차단제다.
자외선 차단제는 평소 생활에도 중요하지만 휴가지에선 더 진가를 발휘한다. 자외선 차단제를 사용하지 않으면 강렬한 햇살에 피부가 상하는 것은 물론, 돌아온 이후에도 주름살 및 잡티·검버섯 등의 피부 트러블로 고생할 수 있다.
이전엔 자외선 차단제 하나를 온 가족이 나눠 썼지만 최근엔 여성용·어린이용·남성용으로 구분해 제품을 선보이고 있다. 장소 뿐만 아니라 연령·성별에 맞는 자외선 차단제를 사용해 피부를 건강하게 가꿔보자.
여름철 피부보험 선크림
보통 일상생활에서는 SPF 15/PA+(SPF:자외선 B차단지수,PA:자외선A 차단지수), 외출시에는 SPF30/PA++, 해변에서는 SPF50/PA+++인 제품을 사용하는 것이 좋다.
피서철이나 야외 스포츠를 즐길때에는 자외선 차단제가 물이나 땀에 지워지기 쉽기 때문에 워터프루프를 사용하는 것이 바람직하다. 선탠을 할 때도 최소한 SPF5/PA++ 이상의 제품을 사용해야 피부에 손상을 주지 않고 건강한 구릿빛 피부를 만들 수 있다.
태평양 미용연구팀 강윤수씨는 “자외선 차단제는 햇빛 노출정도, 자신의 피부에 따라 선택해야 하며 햇빛 노출 30분 전에 바르고, 2시간마다 덧발라줘야 효과를 볼 수 있다”고 조언했다.
어린이 피부는 매우 연약하기 때문에 같은 자외선량에 노출되더라도 성인들보다 그 피해가 크다. 따라서 3세 이하 어린이는 가급적 햇빛 노출을 피하고, 3세 이상인 경우에는 어린이 전용 썬제품을 바르고 외출시 모자와 T-셔츠, 선글라스 등 기본적 차단을 통해 자외선 노출을 최소화시켜 준다.
태평양의 프리메라와 해피바스, 코리아나화장품·로레알 파리·라 로슈-포제 등에서 어린이용 자외선 차단제를 판매하고 있다.
임산부를 비롯, 필링 후나 피부를 자외선에 민감하게 만드는 특정 약물(여드름 치료약물 등)을 이용하고 있는 경우 최대한 자외선을 피해야 한다. 의사와의 상담을 통해 적합한 자외선 차단제품을 사용하는 것이 좋다.
남성전용 자외선 차단제
한편, 여성들은 자외선 차단제를 메이크업 베이스 겸용으로 사용하는 경우가 많기 때문에 조금 두껍게 발라도 좋지만 남성들은 여성보다 피부가 25%정도 두꺼운 반면 산뜻한 사용감을 원하기 때문에 남성전용 제품을 사용하는 것이 좋다.
남성전용 자외선 차단제로는 태평양의 헤라옴므와 미래파, 애경의 포튠, LG생활건강의 보닌, 키엘 등에서 선보이고 있다.
일조량과 감성지수
해뜨면‘껑충’ 비오면 ‘움찔’
일조량에 따른 신체 변화…계속되는 의학계의 논란
직장인 김모씨(33·서울 강서구 화곡동)는 최근 들어 몸이 이상해졌다. 자꾸 허리가 결리고 목 뒷덜미가 단단하게 뭉쳐 있는 듯한 느낌이다. 잠자리가 불편하고 자고난 뒤에도 영 개운치가 않다. 여름 장마비가 계속되면서 그 어느 때보다 일조량이 적었기 때문이라는 전문의에 진단이다. 일조량이 미치는 신체의 건강지수를 알아본다.
몸은 햇빛에 목마르다
18∼19세기 산업혁명이 한창인 영국 대도시에서 골격 발육에 장애가 생기는 구루병이 유행했었다. 비타민 D 부족이 원인. 매연이 햇빛을 가리는 바람에 몸이 자외선을 받지 못해 비타민 D를 만들어내지 못한 것이다. 반면 일년 내내 햇빛이 풍부한 열대지방에서는 구루병 환자를 좀처럼 볼 수 없다.
햇빛은 몸에 더없는 보약이다. 세균이나 암세포와 싸우는 임파구의 수를 증가시켜 면역력을 강화시켜 주기도 한다. 햇빛에 들어 있는 자외선은 지나치게 쐬지만 않는다면 각종 박테리아와 바이러스, 곰팡이에 대한 천연 살균효과를 발휘한다. 자살이 맑은 날보다는 흐린 날에 많다는 것은 많이 알려진 사실이다. 흐린 날이 많은 밴쿠버와 시애틀의 우울증 환자가 다른 도시보다 자살하는 비율이 높다는 통계도 있다.
미국 보스턴 의대 마이클 홀릭 교수는 “햇빛에 있는 적외선은 피부의 말초혈관과 미세동맥을 확장시켜 혈액의 공급을 원활하게 해준다”고 말했다.
햇빛 줄면 몸이 나빠질까
일조량과 건강의 관계는 의학계의 오래된 논쟁거리 중 하나다.
일조량이 줄어들면 비타민 D가 부족해지고 갑상샘호르몬 분비를 자극하는 호르몬, 멜라토닌, 성장호르몬 등의 분비량이 들쭉날쭉해진다는 사실은 어느 정도 증명된 사실이다. 그러나 이런 현상이 실제 어느 정도 질환으로 이어지는가에 대해서는 아직도 명확한 답을 찾지 못하고 있다. 그럼에도 흐린 날이 계속될 때 몸에 이상 증세를 보이거나 비슷한 증상을 호소하는 사람은 상당히 많다. 근육 통증, 두통, 편두통 등이 대표적이다. 이 경우 온 몸이 뻑적지근하고 쑤시는 증세를 보이게 된다. 관절염을 앓고 있는 환자가 통증이 악화되는 경우도 적지 않다. 이에 따라 많은 의학자들이 “과학적으로 입증되지 않았다 해도 일조량과 건강이 관련이 있다는 것은 어느 정도는 사실”이라고 말한다.
성격 탓이 가장 크다
의학자들은 일반적으로 일조량이 건강에 영향을 미치는 여러 요인 중 하나라고 말한다. 스트레스 과로 운동부족 영양결핍 등 여러 요인과 겹쳐 건강에 악영향을 미친다는 것. 한 의학자는 “환자를 접하다 보면 성격이 예민한 사람들이 날씨에 영향을 많이 받는다”고 말했다. 대체로 입맛이 까다롭고 잠자리가 편치 않은 사람들이 일조량이 줄어들면 각종 질환을 호소한다는 것.
의학자들은 흔히 날씨와 건강을 말할 때 난초와 잡초에 빗대는 경우가 많다. 조금만 기온이 맞지 않거나 수분이 넘쳐도 죽게 되는 난초 스타일의 사람들이 특히 날씨에 민감한 반면 환경이 바뀌어도 생존하는 잡초 스타일의 사람은 날씨 변화에 둔감하다는 얘기다.
평소 계란 우유 등 비타민 D가 풍부한 음식을 먹는 것도 흐린 날 건강을 챙기는 좋은 방법. 햇빛이 잠깐 날 때 일광욕을 하는 것도 좋다. 단 식사 전후 1시간 정도는 피하도록 한다. 소화에 지장을 받을 수 있다. 틈틈이 운동을 해 주는 것도 좋은 건강법.
일조량과 감성지수
가을이 되면 사람들은 감상적인 기분에 빠져든다. 괜스레 울적하고 쓸쓸해지기도 한다. 누군가 이런 모습을 보인다면 ‘저 사람, 가을을 타는군’이라고 표현할 것이다. 왜 가을에 유독 ‘센티멘털’해질까. 휑하니 날리는 낙엽 때문인가, 싸늘하게 부는 바람 때문인가.
의학계에서는 이같은 이유를 일조량과 호르몬 분비의 상관관계로 설명한다. 가을과 겨울에 일조량이 감소하면 뇌신경 전달물질인 ‘세로토닌’의 분비가 줄어들어 마음이 우울해진다는 것이다.
해가 길어져 일조량이 늘어나는 봄이 되면 자연스레 없어지는 계절성 우울증이다. 심리적인 영향이 작용하기도 한다. 가을의 시작이라는 9월은 이미 한 해가 3분의 1밖에 남지 않았음을 나타낸다. 나이들고 늙는다는 사실을 슬퍼하는 사람이 생길 수도 있다.
단순히 가을에 기분이 침체되는 것만으로는 별 문제가 없다. 문제는 그 기간과 정도이다. 종일 우울한 기분이 2주 이상 지속되면 일단 조심해야 한다. 우울증이 질병이듯 계절성 우울증도 심하면 전문적인 치료를 필요로 한다.
슬프고 우울해지는 감정 이외에도 흥미·의욕 상실, 주의력·집중력 저하, 피곤함, 기억력 감퇴 등의 증상이 나타난다. 잠을 충분히 잤어도 잔 것 같지가 않고, 식욕이 왕성해져서 체중이 증가하는 경우가 많다.
계절성 우울증의 원인은 일조량의 부족에서 나타나는 현상. 따라서 가벼운 우울증은 야외에서 산책·운동을 하며 햇볕을 쬐는 것만으로도 도움이 된다. 실내 조명을 환하게 하거나 집에 빛이 많이 들어오게 해두어도 좋다. 밝은 색상의 옷을 입어 스스로 즐거운 마음이 들게 하는 것도 괜찮은 방법이다.
일조량에 따라 커튼·블라인드가 ‘열렸다 닫혔다’
웰빙 바람에 대한 관심이 늘어나면서 건강뿐 아니라 생활의 편리성을 추구하는 인테리어가 주목받고 있다. 특히 일조량에 대한 관심이 늘어나면서 일반 커튼을 비롯해 블라인드, 위로 접어 올리는 로만쉐이드 등이 전동기술과 연결돼 사용되고 있다.
최근 눈길을 모으고 있는 전동차양시스템은 자동으로 움직이는 것뿐 아니라 센서와 타이머 기능이 함께 돼 있어 날씨 변화 혹은 원하는 시간에 자동 개폐된다. 굳이 커튼을 내리거나 걷을 필요 없이 눈이 내리거나 바람이 부는 날 등 그날 상황에 맞게 적절히 차양 조절이 이뤄진다. 또 타이머를 맞춰 놓으면 장시간 외출 시 밤과 낮의 차양 상태를 원하는 대로 조정할 수 있는 이점이 있다. 집안의 적정 일조량은 건강뿐 아니라 시력 보호에도 영향을 끼치기 때문에 적절한 관리가 필요한 부분이다.
전동차양을 고를 때는 원단 및 재질, 색깔을 정하기 전 채광 및 공간의 용도를 먼저 고려한다. 또 자녀가 있는 경우 장난으로 인한 모터 고장이 발생할 수 있기 때문에 애프터서비스가 어느 선까지 이뤄지는지 확인하는 것이 중요하다.
태양에너지의 활용
무한정 무공해 태양에너지
태양광, 태양열, 태양전지, 태양연못 등 연구분야 ‘무궁무진’
태양에너지 활용분야 가운데 태양열발전은 태양광선에 의한 열에너지를 효율적으로 모아 열원으로 하여 이 열에너지를 열기관을 사용해서 기계에너지로 바꾸어 터빈 발전기를 회전시킴으로써 전기에너지를 만들어내는 발전방식을 말한다.
집광렌즈와 흡수체로 구성된 집열기로 태양열에너지를 모아 이 열에너지로 흡수체에 싸여 있는 파이프의 열매체를 가열한다. 가열된 열매체는 열교환기를 통해 순환한다.
같은 열교환기 속을 통하는 다른 파이프의 열매체가 가열된다. 가열된 열매체는 증기터빈 복수기의 순으로 열에너지를 소비하면서 다시 열교환기로 루프를 구성하여 원위치로 되돌아온다.
열교환기는 항상 열에너지를 축적하고, 밤이나 비가 올 경우에는 발전할 수 있도록 증기터빈에 열에너지를 공급하는 기능을 갖추고 있다. 태양열 발전에 사용하는 터빈에는 증기터빈·가스터빈·유기매체 터빈등이 있는데, 집열온도를 300-500도씨 정도로 가정한 대용량형의 증기 터빈을 주로 사용한다.
집열온도가 낮은 경우에는 끓는점이 낮은 프레온가스 등의 매체를 사용한 유기매체 터빈을 이용한다. 일반전력공급외에, 폐열을 지역난방에 이용하는 방법도 시도되고 있다.
집적 전기에너지로 변환
태양광 발전은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이다. 기본 원리는 반도체 pn 접합으로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 비치면 光(광)에너지에 의한 電子(전자)-陽孔(양공) 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 光起電力 效果(광기전력 효과)에 의해 起電力(기전력)이 발생하여 외부에 접속된 負荷(부하)에 전류가 흐르게 된다. 이러한 태양 전지는 필요한 단위 용량에 따라 직·병렬로 연결하여 기후에 견디고 단단한 재료와 구조의 만들어진 태양전지 모듈(solar cell module)로 상품화 된다.
그러나 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 의해 햇빛이 비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생하지 않을 뿐만 아니라 일사량의 강도에 따라 균일하지 않은 직류가 발생한다. 따라서 일반적인 태양광 발전 시스템은 수요자에게 항상 필요한 전지를 공급하기 위하여 모듈을 직·병렬로 연결한 태양전지 어레이와 전력 저장용 축전지, 전력 조정기 및 직·교류 변환장치 등의 주변장치로 구성된다.
반도체 화합물소자 태양전지
태양전지는 태양광에너지를 직접 전기로 변환시키는 반도체화합물 소자이다.
대부분의 반도체들은 광기전력효과를 나타내지만 태양전지의 다량생산으로 이어지는 반도체들은 주로 실리콘(Si)과 갈륨아세나이드(GaAs)이며, 실리콘이 가장 많이 활용되고 있다. 그러나 최근에는 카드뮴 텔러라이드(CdTe)와 카파인디움다이셀레나이드(CulnSe2 ; CIS) 반도체들이 활용되고 있기도 하다.
이들은 박막형 태양전지로 구분되고 있다. 실리콘이 반도체산업에서 가장 많이 사용되는 이유는 지구상에서 두번째로 보편화된 화학물질이고, 석영모래로부터 얻을 수 있기 때문이다. 그러나 전자부품이나 태양전지에 사용할 수 있는 것은 고순도의 실리콘을 회수하여야 한다.
실리콘 태양전지는 결정상태에 따라서 단결정실리콘 태양전지, 다결정실리콘 태양전지, 비정질실리콘 태양전지의 세 가지로 분류한다. 이들 중에서 가격은 단결정실리콘이 가장 비싸고, 다결정, 비정질순으로 가격이 저렴한데 현재 이들이 국내외의 태양전지 시장을 석권하고 있다.
현재 결정계 태양전지들의 두께는 0.3∼0.5mm로 제작되는데, 이 두께 정도면 기계적 강도를 만족시킴은 물론 태양전지의 표면에 조사되는 일사량을 충분하게 흡수할 수 있다. 비정질계는 광에너지의 흡수율이 더 우수하기 때문에 태양전지로 수 마이크론의 두께로 제작이 가능하다. 그러나 비정질계의 경우 장시간 사용시에는 점차 퇴화가 빨라져서 효율이 감소한다는 단점이 있다.
태양전지 구조와 원리
일반적인 태양전지의 구조와 원리를 살펴보면 단결정실리콘 태양전지의 경우에는 실리콘에 5가의 원소들인 인, 비소, 안티몬 등을 함침시켜 만든 p형 반도체로 이루어진 p-n 결합구조이다.
이와같이 p형 반도체와 n형 반도체가 하나의 단결정으로 접합이 되면 불순물의 농도차에 의하여 n형 반도체의 잉여전자가 p형의 반도체로 확산해 가고, 반대로 정공은 p형에서 n형으로 확산한다. 이에 따라서 p형 반도체의 전도대 내에 있는 전자의 에너지는 n형보다 좁아지고 n형 반도체의 가전자대에 있는 정공이 갖는 에너지는 p형 반도체보다 높아지게 되므로서 내부 전위차가 발생하게 된다.
이때 금지대폭 이상의 광에너지가 흡수되면 가전자대에 있는 전자가 여기되어 금지대폭을 건너뛰어 전도대로 이동하게 된다. 이와같은 여기상황으로 인하여 가전자대에 있었던 전자의 자리가 비게 되어 양전하처럼 행동하는 정공이 형성되므로 양전하(정공)와 음전하(전자)의 쌍이 생기게 된다. 이렇게 생성된 전자-정공 쌍은 각각의 농도차와 전위차에 의하여 각각 전자는 n형으로, 정공은 p형으로 이동하여 외부회로에 의하여 전류가 흐르게 되는 것이다. 일반적으로 cell은 태양광 방사에너지를 조사했을 때 전기를 발생하는 반도체 소자를 일컫고 module은 복수의 태양전지 셀을 전기적으로 접속하고 내구환경을 고려하여 제작된 최소단위의 발전유닛을 말한다.
수소 73%, 헬륨 24%의 기체덩어리
태양은 지구의 1백9배 크기로 이곳으로부터 1억5천만km떨어진곳에 위치해 수소 73%, 헬륨 24%로 이뤄진 기체덩어리로서 초당 3.8 x 10의 23승kW의 에너지를 우주에 방출하는 거대한 화염이다.
지구는 태양으로부터 지표면 1m2당 7백W의 에너지를 받게 되는데, 이는 다시 말해 지구전체에 도달하는 태양에너지의 양이 태양자신이 방사하는 에너지량의 22억분의 1이고 그 에너지량(1.2 x 1014kW)은 전 인류의 소비에너지량(1.2 x 1010kW)의 약 1만배에 달하는 것이다.
아직까지 전세계적으로 태양 에너지 연구는 주택의 난방 및 급탕 시스템, 온수기, 농·수산물 건조기, 저가 집열기 및 소규모 태양광 발전 등이 주류를 이루고 있으며, 태양열 발전에 관한 연구는 발전에 필요한 고온 획득 방법과 고온 재료 개발 등이 문제가 되어 큰 진전을 보지 못하고 있다.
그러나 지난 ‘80대 중반 미국에서 10 MW급의 태양열 발전 시스템의 실용화가 이루어진 이후 각국에서 집중적인 개발 투자를 계속하고 있어 2000년대에는 가장 강력한 태양 에너지 이용 방법으로 광범위하게 보급될 전망이다.
태양열 발전 시스템의 종류는 크게 세 가지로 중앙 집중형 시스템과 분산형 시스템과 독립형 시스템으로 구분된다. 중앙 집중형 시스템은 태양 추적 장치라고 불리는 거대한 태양 추적 반사경에서 반사된 태양광을 중앙에 위치한 탑의 한 점에 모아 고열을 얻고, 이 고열로 열교환기 등을 이용하여 고압 수증기를 발생시켜 전기를 얻는 방식이다.
집광비는 1000 정도이며 증기 터어빈은 약 600 ℃로 운전된다. 분산형 시스템은 선초점형이나 접시형 등 집광 집열기를 이용한 단위 집광 집열 시스템을 다수 분산 배치하여 배관내를 흐르는 열매체를 가열시키고, 이를 이용하여 Stirling 엔진과 같은 열기관을 구동시켜 발전하는 방식이다.
독립형 시스템(stand-alone system)은 앞에서 언급한 집광 집열기를 이용하는 5∼25 kWp 급의 시스템으로서 전력 계통으로부터 독립된 소규모 전원으로 이용되는 것을 말한다.
AMTEC 우주 태양열발전
우주용 발전시스템에 있어서 가장 중요한 사항은 고효율, 경량화, 크기, 신뢰성, 제작비용 등으로 단위 질량당 출력밀도가 높아야 하며 시스템의 신뢰성이 높아야 한다. 이들을 충족시킬 수 있는 방법은 우주공간에서 유일한 에너지원인 태양에너지를 활용하는 것으로서 현재 태양광발전방식 등의 열동력기관을 사용하는 방식 및 원자로 방식등이 제안되고 있다. 그러나 이들 방식은 출력밀도가 모두 낮기 때문에 시스템의 경량화라는 문제점이 남아있다. 여기에 적합한 것이 AMTEC으로서 출력밀도가 0.8∼1.2W/cm2 로서 기존의 우주발전기술에 비해 약 3∼5배정도 높으며 발전효율이 30%이상되기 때문에 가장 유망한 기술로서 대두되고 있다.
AMTEC이란 열 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 특성을 갖고 있는 에너지변환장치로서 이온전도성을 갖는 β, β˝-Al2O3 양단에 온도차(ΔT)를 주면 BASE셀 내부에 충전된 액체 Na의 증기압차가 추진력이 되어 느슨하게 결합하고 있는 격자산소 틈새층으로 Na+ 이온의 이동이 일어나게 된다.
전해질을 통과한 Na+ 이온은 응축과정에서 전극표면에서 중성화되어 전기를 발생하게 된다. 이때 출력형태는 0.7∼2.0V, 전류는 0.7∼1.2A/cm2 정도로서 저전압, 대전류가 발생하게 되는데 이들을 모듈화 하여 모을 경우 대용량 발전이 가능하다.
국내 AMTEC발전연구 전무
이 기술은 1962년 미국 포드사의 J.T.Kummer에 의해 처음 제안된 이래 초기에는 전기자동차의 전원공급장치로 활용하기 위한 연구가 진행되었고 그동안 포드사에 의해 단독으로 기술개발이 추진되어 오다 1980년대 후반에 기술을 공개하면서 여러 연구기관에서 기본 설계를 한 바 있다. 미국은 현재 DOE, DOD, NASA등이 주축이 되어 국가 주도아래 Beta Power사등에서 출력이 높은 AMTEC 발전기의 개발을 추진하고 있다.
일본도 1988년도부터 국가 기반기술연구사업의 일환으로 1단계 연구사업이 시작되어 2005년에는 MW급 달 기지에 사용할 발전시스템 개발을 목표로 NEDO주관아래 산/학/연 공동연구형태의 사업을 추진하고 있다. 러시아도 수백W급에서 수십MW급 발전시스템을 이미 개발완료하여 상용 플랜트 단계에 있을 정도로 높은 수준에 있었으나 현재는 기술개발이 전혀 이루어지지 않고 있는 실정으로 알려져 있다. 다만 Seebeck 원리를 이용한 반도체 열전발전기술은 세계 최고 수준으로서 상품화되고 있다.
국내의 경우는 β, β˝-알루미나 재료에 대한 기초연구와 민간연구소의 Na/S 2차전지에 대한 연구추진은 이루어졌었으나 우주용 발전기술에 관한 연구가 과거 수편의 논문이외에는 없으며 특히 AMTEC발전에 관한 연구는 전무한 실정이다. 그나마 에너지전문연구기관이 한국에너지기술연구소에서 1996년도에 산업폐열을 열원으로 하는 AMTEC발전시스템에 대한 개념설계를 마친 바 있으며, 근래부터는 단위발전 셀인 BASE튜브와 집전기술에 대한 기초연구를 진행하고 있다.
소금의 농도차를 이용한 ‘태양연못’
태양연못은 일종의 태양열 집열체로서 기존의 태양열시스템과 비교하여 보다 적은 비용으로 저온의 열에너지를 얻을 수 있다는 기대감에서 수십년 전부터 여러나라가 연구활동을 전개해 오고 있다.
깊이가 2 ~ 3M 정도이고 넓이가 수천M2인 연못의 바닥에 농도가 높은 소금물을 담아, 대류를 억제하여 표면수의 온도를 낮추고 바닥의 온도를 높여 그 열에너지 또는 온도차를 이용하는 것이다. 다시 설명하자면, 연못속에 소금물을 넣어 태양열에 의해 뜨거워진 물이 소금의 농도차에 의해 층이 형성되게 하여 축열을 하는 방식으로 이 물의 온도는 약 70℃정도가 되어 계란을 익힐 수 있을 정도의 온도이다.
이 기술은 이스라엘에서 많이 상용화되고 있는데 사막에 수평방 km의 규모로 사해(死海)의 물을 끌어들여 온도차를 이용하여 발전할 계획이 세워져 이미 5,000kW의 발전소가 가동하고 있으며, 장차 200만 kW급의 발전소도 건설이 가능하다고 보고 있다. 이 태양연못은 여름동안에 태양열을 축열시켜 놓았다가 겨울철에 저장되어 있는 열을 이용하여 난방은 물론 높은 바닥온도와 표층의 낮은 온도에 따른 온도차를 이용하여 저온 터빈으로 발전을 할 수 있는 특징이 있다.
** 한수진 기자 popsci@sed.co.kr
‘태양광 발전’ 반도체소자가 발전부위
무소음 평균수명 20년, 시스템 자동화 용이,
운전 유지관리비용 저렴
무한정, 무공해의 태양 에너지를 이용하므로 연료비가 불필요하고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없으며, 발전 부위가 반도체 素子(소자)이고 제어부가 전자 부품이므로 기계적인 진동과 소음이 없으며, 태양 전지의 수명이 최소 20년 이상으로 길고 발전 시스템을 半(반)자동화 또는 자동화시키기에 용이하며, 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화 할 수 있는 장점을 지니고 있다.
그러나, 태양 전지는 가격이 비싸 많은 태양광 발전 시스템의 건설에는 초기 투자가 요구되므로 상용 전력에 비하여 발전 단가가 높고, 일사량에 따른 발전량 편차가 심하므로 안정된 전력 공급을 위한 추가적인 건설비 보완이 필요한 단점이 있다.
이러한 태양광 발전 시스템의 기상 조건에 따른 제약과 이용 기술상의 문제점은 기술 개발과 실증 실험을 통하여 개선될 수 있으나 초기의 많은 설비 투자와 높은 발전 가격은 태양광 발전의 보급에 있어서 선결되어야 할 당면 과제이다. 태양광 발전 기술의 실용화를 위해서는 상용 전력과 경쟁이 가능한 발전 단가 수준의 태양전지를 대량생산하고, 동시에 신뢰성과 이용효율이 높은 시스템을 개발하여야 하므로 2000년대 초까지 1 $/Wp의 모듈 가격과 5-6 ￠/kWh의 발전단가 실현을 개발목표로 설정하고 있다.
그러나 현재의 태양전지 가격은$ 4.5-5.5 /Wp 수준이므로 새로운 高效率(고효율) 박막 태양전지재료의 개발에 치중하고 있으며, 응용제품의 다양화뿐만 아니라 응용분야를 확대하기 위한 이용기술, 시스템의 신뢰성 향상과 최적화를 위한 실증 실험, 그리고 측정 및 평가기술 개발도 각국에서 활발히 진행되고 있다. 또한 미래의 태양광 발전은 우주공간에서의 태양광 발전과 microwave 送電(송전;SPS), 사막 지대의 대규모 태양광발전에 의한 超傳導(초전도) 송전 또는 水素(수소) 생산 이용 등이 구상되고 있으며, Zero energy 개념의 지하공간, 또는 해상 구조물 전원으로서의 이용도 검토되고 있다.
국내의 태양광발전 기술개발은 結晶質(결정질) 규소 태양전지와 주변장치의 국산화와 이용 기술의 개발을 실현하고, 저렴한 가격의 고효율 박막 태양전지의 기초기술의 확보와 주변 장치의 저가화와 신뢰도를 확립함으로써 실용화의 기반을 구축하였으며, 향후 박막 태양전지의 상용화와 응용기술의 저변 확대를 통한 태양전지 보급확대와 태양광발전 시스템의 실용화를 목표로 설정하고 있다. 한국에너지기술연구소는 그동안 代替(대체) 에너지 기술개발사업에 주도적으로 참여하여 많은 성과를 거두고 있다.
여름철 습기제거 쾌적한 주거생활
실내공기 온도 섭씨22℃, 습기 함유량 30%가 가장 적당
장마가 끝나고 무더운 본격적인 여름 무더위가 시작됐다. 장마가 끝났어도 집안에는 눅눅하고 퀴퀴한 냄새는 물론이고 각종 세균 및 곰팡이가 생겨나 식중독 발생의 우려도 높은 상황이다. 그렇다면 실내공기 속의 습기 함유량은 얼마가 적당한가? 일반적으로 20∼25℃ 정도에서 40∼60% 정도의 습도를 유지할 때 쾌적하다고 느낀다. 따라서 28℃ 이상에서의 높은 습도는 무덥다는 느낌(불쾌 지수)을 갖게 하며, 습도가 30% 이하에서는 피부와 기관지 등이 건조해져 감기에 걸리기 쉽다. 따라서 전문가들은 실내공기의 온도가 섭씨 22도일 때 습기 함유량은 30%가 가장 적당하다고 한다. 그러나 이런 환경이 어느 집에나 있는 것은 아니다.
실내공기가 건조한 집도 있고 습기가 꽉 차서 호홉이 곤란할 정도로 눅눅한 상태의 집도 있다. 이제부터 여름철 냄새와 습기를 없애는 방법과 다양한 관련 제품들을 살펴보자.
실내 곰팡이 악취 제거
실내에 생기는 곰팡이는 각종질병의 원인이 되기 싶고, 특히 어린이 건강에 좋지 않으므로 수시로 곰팡이를 제거해줘 청결을 유지하는 것이 좋다. 여름철에는 실내습도가 높아지면서 벽지가 들뜨고 그 사이에 곰팡이가 생기는 경우가 많다. 이런 경우 들뜬 곳을 바늘로 구멍을 뚫어 공기를 빼내고 마른 헝겊으로 잘 만져준다. 그 뒤 곰팡이제거제를 뿌려 곰팡이를 제거한 뒤 벽지전용 접착제를 주걱이나 솔에 묻혀 떨어진 부분에 응어리가 지지 않도록 잘 펴 바르면 된다.
LG생활건강이 내놓은 ‘119곰팡이제거’는 곰팡이가 있는 부분에 제품을 뿌리고 2~3시간 후 걸레나 헝겊 등을 사용해 죽은 곰팡이를 제거한다. 애경 ‘팡이제로’는 홈크리닉 곰팡이제로 배수구, 타일, 실리콘 등의 각종 곰팡이를 제거하는 곰팡이용 세정제이다. 특히 거품 부착력을 강화시켜 실리콘의 찌든 곰팡이를 한번에 없애는데 효과적이고 계면활성제와 락스성분이 오래된 곰팡이를 손쉽게 제거한다.
실내의 퀴퀴한 냄새를 제거해 주는 것도 쾌적한 생활에 도움이 된다. 가장 먼저 실내 악취를 제거하기 위해 실내 습기를 제거해 주는 것이 좋다.
지하나 통풍이 잘 안되는 곳은 선풍기를 이용, 강제로 통풍시키고 가끔 외출할 때 일정시간 난방을 한 채 선풍기를 바깥쪽을 향해 틀어주면 집안의 습기를 말끔히 없앨 수 있다. 에어컨을 이용한 습기제거도 한 방법. 에어컨에는 제습작용이 있기 때문에 에어컨을 켤 때 옷장과 이불장의 문을 같이 열어 놓도록 한다.
습기를 막는 데는 녹차 찌꺼기도 한몫 하는데, 마시고 난 녹차 찌꺼기를 말려 장롱 귀퉁이 등에 걸어두면 강력한 냄새 흡수 효과가 있다.
피죤이 출시한 프리미엄 ‘참숯 방충 제습제’는 습기 제거는 기본이고 공기 정화 능력이 뛰어난 참숯을 주원료로 집안에 악취를 효과적으로 없애줄 뿐만 아니라 병 해충도 동시에 막아주는 1석 3조의 다기능 제품이다.
옷이 눅눅해지거나 해충이 생기기 쉬운 옷장, 약취가 쉽게 나는 신발장, 벌레나 검은 얼룩이 끼기 쉬운 욕실이나 화장실, 주방 싱크대 아래, 베란다의 수납장 등 그늘진 곳이나 집안 구석 구석에 놓고 사용하면 효과적이다.
옥시 ‘냄새먹는 하마’는 실내 악취제거 및 항균 성분을 포함하고 있으며, LG생활건강 ‘119냄새제거’는 천연녹차 추출물을 이용해 인체에 안전하며 생활주변 악취를 해결해 준다.
청결한 주방관리
여름철 부엌에서 가장 큰 골칫거리는 도마와 행주에 생기기 쉬운 세균과 싱크대 배수구의 악취다. 도마와 행주는 저녁 설거지 할 때마다 도마나 칼에 뜨거운 물을 끼얹어 소독해주고 일주일에 한번씩 표백제를 묻힌 행주를 하룻밤 정도 도마 위에 덮어 둔다.
행주는 용도별로 여러 개를 마련해 사용 후 매일 삶아 소독한 다음 잘 헹궈 짜서 햇볕에 바짝 말린다. 부엌의 싱크대 배수구는 평소에도 냄새가 나기 쉬운 곳이지만 장마철에는 조금만 관리를 소홀히 해도 심한 냄새가 난다.
매일 배수구 내 음식 찌꺼기 등의 이물질을 제거해 주는 것이 좋으며, 일주일에 한번 정도는 주방용 클리너를 이용해 솔이나 칫솔로 닦아내고 식초와 물을 희석해 흘려 부으면 악취가 사라진다. 또한 평소에 배수구 세정제를 사용하면 냄새 제거는 물론 곰팡이, 물이끼 제거에도 효과를 볼 수 있다.
애경 ‘배수구샷’은 주방 배수구망에 가루를 투입해 사용하며 살균, 표백효과가 있으며, 옥시 ‘옥시싹싹 씽크볼’은 배수구 물때, 곰팡이, 악취 제거의 효과를 지니고 있으며 1개월 동안의 지속효과를 볼 수 있다. LG생활건강 ‘홈스타 배수구캡’은 싱크대 배수구 위에 간단히 올려 놓고 사용하는 제품으로 물이끼, 악취, 곰팡이 제거 등의 기능이 있다. 국내유일 비염소계 세정제로 염소가스가 발생하지 않아 배수구 부식의 걱정이 없고 인체에 무해하다.
음식물 조리시 기름이 튀거나 양념이 자주 묻는 싱크대 및 가스렌지도 눅눅한 장마철에 냄새가 나고 각종 세균 및 곰팡이의 원산지가 되기 쉽다.
기름때가 묻은 경우에는 밀가루를 뿌리고 키친타월이나 마른 행주로 닦아낸다. 눌어붙은 음식물은 중성 세제를 이용해 닦아내고 마른 행주에 식용유를 묻혀 마무리해 준다. 시중에 나와있는 주방세정제를 사용하면 손쉬운 청소가 가능하다.
주방의 각종 찌든때 및 세균 제거에는 LG생활건강 ‘홈스타 주방용’, 피죤 ‘무균무때 주방용’ 등의 제품이 사용된다.
욕실 곰팡이 제거
항상 물기가 묻어 있는 욕실은 장마철에 조금만 관리를 소홀히 하면 찌든 때 및 악취가 심해진다. 욕실 바닥과 벽은 자주 마른 걸레로 닦아주고, 에탄올이나 락스를 탄 물로 희석해 스프레이로 뿌려주며, 세면대는 스펀지에 주방용 세제를 묻혀 닦아 내고 수도꼭지는 치약을 묻힌 칫솔로 닦아주면 곰팡이 발생을 방지할 수 있다.
곰팡이가 발생한 경우 헌 칫솔에 표백제를 묻혀 곰팡이가 생긴 타일이나 욕조의 틈새를 문질러주며 다 닦아낸 뒤에는 샤워기로 표백제 성분을 씻어 낸다.
최근에는 타일이나 욕조 사이에 끼는 물곰팡이 및 세균을 제거해 주는 제품이 시중에 나와있어 편리한 청소가 가능하다. LG생활건강의 ‘홈스타 곰팡이제거용’과 ‘홈스타 욕실용’, 피죤의 ‘무균무때 곰팡이제거제’와 ‘무균무때 욕실용, 애경의 ‘팡이제로 욕실용’, 옥시의 ‘옥시싹싹 욕실용’ 등은 욕실의 곰팡이와 냄새를 없애는데 유용하다.
눅눅한 침구류 습기 제거
장마철 뽀송뽀송하고 편안한 잠자리를 갖기가 쉽지 않다. 습기로 인해 침구류가 눅눅해져 세균과 곰팡이가 생기기 쉽기 때문이다. 습기로 인해 카펫이나 소파, 커튼, 이불 같은 침규류에서 발생하는 나쁜 냄새는 세탁을 한 뒤 볕이 좋은 날 햇빛에 건조시켜 습기를 없애준다.
옷장이나 이불장에는 바닥에 신문지를 깔고 습기가 빠질 수 있는 공간을 마련해 주는 것이 좋으며 이불이나 옷 사이에 신문지 뭉치를 말아서 넣어두면 습기를 제거하는데 효과를 볼 수 있다. 시중에 나와 있는 습기제거용품도 이러한 습기 제거에 큰 도움을 준다.
특히 침구류 중 특히 세균과 곰팡이가 생기기 쉬운 곳이 침대 매트리스인데 무게와 부피 때문에 청소가 쉽지 않다. 이럴 때는 긴 대롱으로 매트리스에 꽂아 세균제거제가 투입되도록 해 세균을 제거해 주는 것이 좋다. 또한 여름철 쇼파, 카페트, 침구류 등에 왕성하게 번식하는 진드기를 제거해 주는 것도 쾌적한 생활에 큰 도움을 준다.
LG생활건강 ‘119세균제거제’, 애경의 ‘홈크리닉 진드기킬러’ 등 침대매트리스나 소파속의 진드기를 손쉽게 없애주는 생활용품들도 나와 있어 편리하게 이용할 수 있다.
**구본혁 기자 nbgkoo@sed.co.kr
실내 습기 및 곰팡이 제거 제품
높아진 습도로 인해 실제 기온보다 체감온도가 높고 불쾌지수도 높아지는 여름철에는 공기중의 습도만 낮춰도 쾌적하고 시원한 느낌을 받을 수 있다. 최근들어 제습기와 에어컨, 공기청정기 판매량이 급격한 증가세를 보이고 있다.
이는 이들 제품을 이용해 습기에 의해 발생할 수 있는 곰팡이 균을 줄이고 뽀송뽀송한 실내공기를 얻고자 하는 소비자가 증가했기 때문으로 분석된다.
특히 기존의 제습기외에도 에어컨과 공기청정기의 제습효과가 크게 향상돼 빠른 시간안에 효과적으로 습기를 제거할 수 있게 됐다.
위니아만도 PAS-153CI
세균번식 억제 건조기능 강화
위니아만도 ‘PAS-153CI’는 건조기능을 내세우며 다른 제품과 차별화를 꾀하고 있다.
여름철 장마로 인한 습기로 발생할 수 있는 박테리아 문제를 최소화하고 세균번식을 억제하고 냄새제거 효과까지 갖추고 있다. 광역냉방, 원거리냉방, 원터치 강력냉방 기능으로 시원한 바람을 다양하게 내보내 빠르게 실내 공기가 시원해지는 느낌을 준다. 가격은 저렴한 편이지만 다른 제품에 비해 소비전력은 조금 높은 편이다.
LG전자 DH-100D
실내 습도 자동조절…
세균 예방
LG전자 제습기 ‘DH-100D’는 실내공기 중 습기를 효율적으로 제거해줌으로써 고온다습한 환경에서 활발한 세균들의 번식을 예방해주는 제품이다. 원하는 습도를 선택하면 일 10 의 제습능력으로 실내습도를 자동조절, 쾌적한 주거공간을 만들어 준다.
또한 집중건조호스를 이용해 물에 젖은 가방ㆍ옷, 눅눅한 이불 등도 건조시킬 수 있다. 저소음 동작으로 조용한 실내를 유지해주며, 손잡이 형태의 대용량 물받이 통을 탑재하고 물이 가득 차면 자동으로 정지해 신호램프를 작동시키는 만수감지기능을 지원해 사용이 편리하다. 자동제상기능으로 실내온도가 15도 이하로 내려가 결빙이 생길 경우 자동으로 서리를 제거하며, 편리한 착탈식 향균필터를 채용하여 공기중의 먼지ㆍ냄새를 제거할 수 있으며 물 세척이 가능해 위생적이다.
청풍무구 2500 플러스
제습기능 강화 공기청정기
청풍이 새롭게 선보인 공기청정기 ‘청풍무구 2500 플러스’는 여름철에 습도가 높아 세균 번식 우려가 높다는 점을 감안, 세균번식 억제와 항곰팡이 기능을 크게 높인 키틴 키토산 미디어필터를 탑재하였으며, 이외에도 VOC 물질 제거와 놀라운 탈취 효과가 있는 허니컴 카본 필터와 각종 병원균에 대한 우수한 항균력이 있는 징코 필터 등 총 7단계 복합 필터 시스템을 갖추고 있다. 또한 특허받은 청풍의 플라즈마 음이온 방식을 채택한 별도의 음이온 발생기를 탑재, 산림이나 폭포수 주변의 공기처럼 신선한 공기를 느낄 수 있도록 했다.
샤프전자 살균이온 발생 공기청정기
유해물질 제거능력 강화
샤프전자가는 기화(氣化) Mist 이온으로 더욱 강력해진 +, - 살균이온 발생 유니트를 탑재한 2005년형 공기청정기를 출시했다. 이 제품은 공기중의 인플루엔자 바이러스, 기관지천식과 아토피성 피부염의 원인물질 제거, 각종 세균 곰팡이 박테리아 및 유해물질 제거 능력이 기존보다 2배이상 향상되었으며, 커튼이나 의류 등에 달라붙어 있는 냄새까지 탈취하는 효과가 더욱 강력해졌다. 특히 제균(除菌) 섬유를 사용한 항 바이러스 워터카본 필터는 물세탁이 가능하므로 언제든지 최초의 필터 성능으로 간단히 환원시켜 청결하게 사용할 수 있다.
코퍼스트 CFZ 1.3 DBa
탄소필터 탑재 습기제거
코퍼스트가 출시한 제습기 ‘CFZ 1.3 DBa’는 실내공기 중 습기를 효율적으로 제거, 고온 다습한 환경에서 활발한 세균들의 번식을 예방해주는 제품이다.
이 제품은 탄소 필터를 사용해 제습과 공기청정을 한번에 해결해주고, 일본 미쓰비시와 히타치가 공동 개발한 강력한 모터를 채용, 강력한 제습 기능을 갖추고 있다. 또한 원하는 습도를 선택하면 일 46~50 의 제습능력으로 실내습도를 자동조절, 쾌적한 공간을 만들어 주고, 저소음 동작으로 조용한 실내를 유지해준다.
취침 모드가 있어 취침 시에도 에너지를 최대한 절약 할 수 있고, 손잡이 형태의 대용량 물받이 통을 탑재하고 있어 물이 가득 차면 자동으로 정지해 신호램프를 작동시키는 만수감지기능을 지원해 사용이 편리하다.
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