무한의 에너지 - 바람이 부는 원리

인류를 위한 신의 선물 바람

바람의 힘으로 물 위의 배를 움직이던 5천5백만 년 이전으로부터, 바람은 인류를 위한 신의 선물이자 무한의 에너지입니다. 사람들은 바람을 이용해 항해를 하고 풍차를 돌렸습니다.

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바람이 부는 원리

지구는 대기층, 즉 두터운 공기층으로 둘러싸여 있습니다. 그리고 이 대기층은 가스와 고체 입자, 액체 입자로 구성되어 있죠. 지구가 태양의 주위를 공전하면서 태양 에너지가 지구를 불규칙하게 데웁니다. 바다와 육지, 땅의 높고 낮음에 따라 지구 곳곳의 공기는 각각 다른 온도를 형성하게 됩니다.

지구 표면 온도변화 그래픽 (출처: 일본기상연구원)

차가운 공기는 더운 공기에 비해 더 많은 공기 입자를 가지고 있어 무겁기 때문에 아래쪽으로 가라앉아 고기압을 형성합니다. 반대로 더운 공기는 가볍기 때문에 위로 올라가 저기압을 만들게 되죠. 대기층은 고기압과 저기압이 균형을 이루기 위해 고기압에서 저기압으로 공기 입자들이 이동을 하게 되는데 이 움직임이 바로 '바람'입니다. 한편 바람은 고기압과 저기압 사이의 흐름 외에 지구 자전의 영향도 받게 됩니다.

한편 바람은 고기압과 저기압 사이의 흐름 외에 지구 자전의 영향도 받게 됩니다. 지구는 자전축을 중심으로 회전하는데, 이 영향으로 바람은 고기압에서 저기압으로 곧바로 흐르지 않고 북반구에서는 서쪽으로, 남반구에서는 동쪽으로 밀려가게 됩니다. 이것이 코리올리의 힘이죠.

또한 지구 표면은 육지와 바다로 나뉘어 있어 차가운 바다와 따뜻한 육지가 만나는 지점에서는 온도의 차이에 의해 바닷바람이 불게 되고, 땅 위에서는 나무, 호수, 산, 도시, 건물 같은 불규칙한 지형과 장애물들이 바람의 방향과 속도에 영향을 주게 됩니다.

미 항공우주국(NASA)에서 만든 바람의 생성과 이동에 관한 그래픽을 보면 지구 상에서 바람이 만들어지고 움직이는 모습을 확인할 수 있습니다.

바람의 생성과 이동 그래픽 (출처: NASA)

클린 에너지를 만드는 바람

바람을 단순한 자연현상으로 생각하지 않고, 에너지를 만드는 데 사용하여 인류의 편리한 생활을 돕는 것이 풍력발전입니다. 사람이 억지로 만들어내지 않아도 자연스레 불어오는 바람 앞에 전기를 만들 수 있는 바람개비, 즉 윈드터빈을 세우면 오염물질의 배출 없이도 자연환경을 지키면서 무한한 전기를 만들 수 있습니다. (ⓒ WindfarmKR)