철도는 에너지 효율이 높고 친환경적인 수송시스템이지만 보다 높은 에너지 효율을 위해 전력 저장 디바이스에 축전지를 응용한 전력저장 시스템 개발이 진행되고 있다.
미쓰비시는 파워 일렉트로닉스 기술을 사용한 철도전용 전력 회생 브레이크나 전력 제어 분야 기술을 보유, 그동안 차량용 추진 제어장치나 철도 차량에의 전력 공급 설비 등에서 일본 업계 1위의 납품 실적을 기록하고 있다.
풍부한 실적과 경험을 토대로 전력 구간에서 축전지를 이용해 차량과 지상의 전력 저장 디바이스에 회생 전력을 저장 그 설비를 최적화하는 시뮬레이션 기술을 개발하였다.
저장한 전력을 비전력(非電力) 구간 공간에서 주행에 이용하는 신기술을 개발로 회생 전력을 유효하게 사용 에너지 절약을 실현시키며 편리성 향상, 비상시 승객의 안전 확보가 가능하게 되었다.
그리고 차량의 브레이크 사용 시 발생하는 회생 에너지 일부를 차량에 탑재한 전력 저장 디바이스(축전지)와 지상 설비의 축전지에 전력을 저장하여 발생한 회생 에너지를 낭비 없이 활용할 수 있게 되었다.
기존에는 회생 브레이크에서 기계 브레이크에 교체하면 차량에 충동이 발생하는 경우가 있었지만 이런 현상을 없애 승객의 승차감도 향상 시켰다.
이 시스템은 지난 2009년 4월~6월에 오다큐(Odakyu) 전철 주식회사에서 실제 차량을 사용한 주행 시험을 실시 그 성능을 확인했다.
이산화탄소를 수송 연료로 전환하는 장치의 개발(미국)
미국 Sandia 국가연구실에서 태양 에너지를 이용하여 발전소의 폐가스 내 이산화탄소를 가솔린, 디젤, 제트연료와 같은 수송용 연료로 전환하는 장치를 개발 했다.
이 시스템은 탄소 격리(carbon sequestration)를 대체할 수 있는데, 이산화탄소를 영구히 지하에 저장하는 대신에 이산화탄소를 재생하여 다시 사용하는 것이다
역회전 링(Counter-Rotating-Ring), 리시버(Receiver), 반응기(Reactor), 복열장치 (ecuperator) 를 표현하는 CR5 로 표현되는 이 원통형 기계는 바깥쪽에 두개의 실(chamber)과 중심부에 14개의 회전링으로 구성되어 있으며, 링의 바깥쪽 끝은 산화철로 만들어졌다.
과학자들이 실의 내부를 태양열 집중기로 1500도까지 가열할 때, 산화철은 하나의 열-화학 반응을 일으키는데, 반응을 통해 산소 분자를 배출한다. 링이 1분당 1회전의 속도로 회전함에 따라, 뜨거운 면은 반대편 실에 도달하면서 냉각되기 시작한다. 이 실에 이산화탄소가 주입될 때, 산화철은 이산화탄소로부터 산소분자를 다시 얻고, 이산화탄소는 일산화탄소로 변환된다. 이 일산화탄소는 이후 액상 연소 연료 즉, 수송용 연료를 만들기 위한 기본원료로 사용될 수 있다.
이 기술은 시스템 효율을 증가시켜야 하는 것이 가장 큰 과제로 제품화 까지는 아마도 15~20년이 걸릴 것으로 예상된다.
새로운 청색안료의 우연한 발견(미국)
오레곤 주립대학의 실험실에서 완벽에 가까운 청색 안료가 우연히 기회에 발견되었다.
역사적으로 전세계 인류는 청색용 색상에 사용할 수 있는 무기화합물을 찾아내고자 노력하였지만 일부 결과물에 만족 할 뿐이었다.
중세 프랑스에서 개발된 코발트 블루(cobalt blue, 암청색)는 발암물질이었고, 프러시안 블루(Prussian blue, 감청색 안료)는 청산염(cyanide)을 방출하는 문제점을 가지고 있었으며, 다른 청색 안료는 빛이나 산 환경에 노출되었을 때 안정성을 잃는 문제점이 있는 등 대부분은 환경문제나 내구성 문제가 심각한 것들 이었다.
그러나 이번에 발견된 청색안료는 망간(manganese)을 기반으로 하는 새로운 화합물로 지금까지의 모든 문제점들을 해결해 줄 것으로 기대되고 있다.
생산이 안전하며 내구성이 커 기존 사용된 어느 청색 안료보다도 친환경적이라는 평가다. 이 물질은 매우 고온의 환경에서도 변화되지 않으며 산 환경에서 일주일이 지나도 색이 바래지 않는다.
잉크젯 프린터에서 자동차, 가정용 페인트, 미술품 등에 이르기까지 활용의 범위는 무궁무진할 전망이다.
연구팀은 논문을 통해, 본 새로운 화합물이 강하고 밝은 청색을 구현하는 안료의 구조와 특성을 설명 하였다.
친환경 냉난방 기술의 개발(영국)
탄소(carbon)는 환경적인 측면에서 친환경적이지 못하지만 영국 워릭 대학교(University of Warwick) 연구진은 가정용 친환경 난방기 및 자동차의 에어컨에 핵심 재료로 탄소를 적용하는 기술을 소형화하는 방법을 고안해 주목을 받았다.
대부분의 가정용 난방 에어컨과 자동차 에어컨은 많은 에너지를 필요로 한다. 가정용 공간 난방 및 온수는 영국에서 약 25%의 에너지를 소비하는 것으로 추산되고 있고 EU 전역에서 자동차용 에어컨은 연간 자동차 연료의 약 5%에 해당하는 자동차 연료를 소비하고 있다.
이 수치는 영국 내에서 2백만 톤 이상의 이산화탄소를 배출하는 양에 상응할 정도로 큰 것으로 지구 온난화에 대응하기 위하여 이산화탄소의 배출을 줄이는 신기술은 매우 중요하다. 워릭 대학 연구진은 수년 동안 실제적인 해결 방안을 연구해왔으며, 최근 에너지를 절감하는 새로운 기술을 개발 중이다.
워릭 대학 연구진은 가정용 난방과 자동차 에어컨에 모두 사용할 수 있을 만큼 작고 가벼운 획기적인 흡착 시스템을 만들었다.
연구진은 열교환기 내 활성탄을 통과하는 약 0.7 mm 두께의 얇은 금속판의 배열을 배치하도록 장치를 고안하고 각각의 금속판은 열을 보다 효율적으로 전달하도록 직경 3 mm 가량의 작은 물 통로(water channel)를 약 백여 개 이상 만들었다.
이 물 통로는 연구진이 이전의 시스템보다 약 20배 작은 크기의 장치로 기존 에너지 효율이 최상인 보일러와 비교했을 때, 연료비용을 30% 이상 절감할 수 있는 가정용 열펌프를 제작 가능하게 할 것으로 기대하고 있다.
새로운 시스템을 이용한 자동차용 에어컨은 엔진의 폐기열을 이용할 수 있으며, 폐기열을 냉각에 적용할 수 있다. 새로운 시스템은 소형의 크기로 기계적인 동력을 요구하지 않기 때문에, 연료 소비와 이산화탄소 배출을 약 5% 가까이 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또 연구진은 새로운 자동차 모델에 새로운 시스템을 결합하는 데 추가 비용이 거의 들지 않을 것으로 내다보고 있다.
환경을 고려한 일회용 기저귀 재생과 이를 이용한 신재생에너지 생산(영국)
전 세계적으로 매시간당 기저귀는 5~6천개가 배출되고 있는데 이는 아이 한 명당 1톤의 폐기물을 발생시키는 것과 같다.
일회용 기저귀가 편리성 때문에 널리 보급 되었지만, 일회용 기저귀는 하나가 분해되는 데 약 500년이 걸리는 것으로 추정되는 등 매립과 지하수 오염을 포함한 여러가지 환경 문제를 야기하고 있는 것이 사실이다.
영국의 Versus Energy사와 Knowaste 사는 기저귀 재생 플랜트를 건설하기 위해 합작하였는데, 이렇게 건설된 재생 플랜트는 일회용 기저귀에서 회수되는 유기물질로부터 생산되는 신재생에너지를 이용하여 플랜트를 100% 자가 발전하게 되었다.
사용 후 일회용 기저귀 내 유기성 폐기물은 단지 2%에 해당되지만, 나머지 98%는 건조작업과 살균작업을 통해 재사용 가능한 제지 펄프와 플라스틱으로 분리된다.
이렇게 재생된 제지 펄프와 플라스틱은 지붕 타일, 신발의 깔창, 벽지, 플라스틱계 인공목재 및 산업용 침전장치 등 다양한 방법으로 활용될 전망이다.
이 공정을 자세히 나타내면, 먼저 고형체인 기저귀가 설비로 이송되어 분쇄된다. 이후, 세척, 살균 및 비활성화되어 기계적으로 플라스틱 성분과 유기 폐기물로 분리된다. 이후 특수한 화학적 처리를 통해 고분자는 비활성화 된다.
플라스틱 물질은 제거 및 여과되어 작은 입자로 압축 재생되어 다양한 물질의 재료로 사용되고 폐기물은 녹색에너지로 전환되어 자체 에너지 또는 국가 전력망에 공급되어지고 부산물인 물은 재처리되어 다시 사용된다.
이런 노하우를 바탕으로 기저귀, 침대 안감, 여성 위생용품, 성인 및 장애인용 기저귀 및 병원에서 배출되는 폐기물을 또한 신재생에너지 생산을 기획 중에 있다.
[저작권자ⓒ 이미디어. 무단전재-재배포 금지]
