풍력·태양광발전, 마른 ‘사하라 사막’에 단비 부른다?

ㆍ풍력 프로펠러, 공기 순환 일으켜
ㆍ태양광 전지판, 지표면 열기 감소
ㆍ일평균 강우량 0.24㎜ → 0.59㎜

풍력발전과 태양광발전 등 재생에너지를 늘리는 것이 화석연료 의존도를 낮춰서 지구의 기후변화에 긍정적 효과를 줄 수 있다는 것은 상식적인 이야기다. 여기에 과학자들은 풍력발전과 태양광발전이 강우량을 늘리고, 반사되는 태양에너지를 줄임으로써 보다 직접적인 영향을 끼친다는 사실을 밝혀냈다.

미국 메릴랜드대, 일리노이대 등 공동연구진은 6일 국제학술지 ‘사이언스’에 아프리카 사하라 사막 인근지역에 조성돼 있는 대규모 풍력·태양광 발전소들이 해당 지역의 강수량과 식물 생장에 긍정적인 영향을 준다는 연구결과를 발표했다. 연구진은 실험과 컴퓨터 모델링을 통해 풍력발전과 태양광발전이 일으키는 효과를 분석한 결과, 사하라 사막의 경우 일평균 강우량이 0.24㎜에서 0.59㎜로, 사헬 지역의 경우 2.23㎜에서 3.57㎜로 증가할 수 있을 것으로 내다봤다. 이는 해당 지역 주민들을 기근으로부터 구함과 동시에 급격한 사막화를 막고 사막에 식물이 자라게 하는 기적을 낳을 수도 있는 양이다.

사하라 사막과 붙어 있는 사헬 지역은 넓은 범위에 적은 수의 주민만 거주하는 덕분에 대규모 풍력·태양광 발전소 건설에 적합한 지역으로 꼽힌다. 사헬은 사하라 사막과 사바나 지대 사이에 위치한 반건조지역으로 연간 강우량이 200㎜에 불과하다. 급격한 사막화로 인해 경작 가능 지역이 줄고, 극심한 가뭄이 빈번히 발생하면서 주민들이 기근으로 고통을 겪는 지역이기도 하다.

연구진은 풍력발전의 경우 대형 프로펠러가 상공의 따뜻한 공기를 휘저음으로써 공기 순환을 일으키고, 이에 강우량이 늘어서 식물 생장을 촉진한다고 설명했다. 거대한 프로펠러가 상부의 공기를 아래쪽에 차가운 공기와 섞이게 함으로써 지표면 가까이에 더 많은 열을 이동시킨다는 것이다. 연구진은 열의 이동을 통해 지표면의 공기 온도가 2.2도가량 상승함으로써 습도가 높아지고, 하루 평균 강우량은 최대 0.25㎜까지 증가한다고 분석했다. 강우량이 증가하면 건조지대의 식물 생장이 촉진된다. 이렇게 자라난 식물은 다시 사막 표면에서 반사되는 햇빛을 줄이는 선순환 구조를 낳을 것으로 연구진은 전망했다. 

태양광 전지판이 지표면의 ‘알베도’를 감소시켜 해당 지역의 강우량을 약 50% 늘리는 것으로 추산됐다. 알베도란 지표에서 반사되는 태양에너지의 비율을 의미한다. 알베도가 0일 경우는 태양에너지를 모두 흡수하는 것이고, 1인 경우는 모두 반사하는 상태를 뜻한다. 연구진은 사하라 사막의 경우 태양광 전지판을 대규모로 설치했을 때 일평균 강우량이 약 0.13㎜, 사헬 지역의 경우 약 0.59㎜ 증가하는 것으로 나타났다고 설명했다. 알베도가 줄어서 해당 지역에 흡수되는 열은 늘어나고, 강우량도 증가하는 것이다. 연구진은 풍력발전과 마찬가지로 태양광발전도 늘어난 강우량이 식물 생장을 촉진시키고, 이는 다시 알베도를 감소시키는 선순환구조를 낳을 것으로 전망했다.

연구진은 풍력발전과 태양광발전을 결합하는 방식으로 사막 전역에 대규모로 설치할 경우 이 같은 효과가 더욱 커져서 사하라의 경우 자연적인 상태에서보다 일평균 강우량이 약 0.59㎜로 증가할 것으로 예상했다. 연구진은 사헬 지역 가운데 일부에서는 추가로 내리는 비의 양이 연간 50㎝를 넘어설 수도 있다고 설명했다. 이는 현재 사헬 지역에 내리는 비의 2배가 넘는 수준이다.

               

연구진은 이번 연구 결과에 대해 이들 재생에너지가 해당 지역의 기후에 영향을 미침으로써 화석연료를 이용한 발전방식에 비해 지구 기온 상승폭을 줄임과 동시에 지속가능한 발전을 이루는 데도 긍정적인 효과를 얻을 수 있음을 나타낸다고 설명했다

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