마그마의 놀라운 힘 활용

아이슬란드는 용암처럼 뜨거운 물에 뛰어들려고 한다. 땅 아래 수 킬로미터 떨어진 곳에 토르라는 이름의 드릴링 장비가 곧 마그마 챔버 주변을 관통할 것이다. 마그마 챔버 주변은 내 지구에서 녹은 바위가 해저로 스며든 물을 데우는 곳이다. 최대 1,000°C의 온도에서 부식성 화학물질로 포화된 이 물은 결국 표면으로 파이프로 연결되고 그 열은 사용 가능한 에너지로 바뀐다.

그것은 거대한 공학적인 도전이며, 지열 발전 생산의 새로운 시대를 이끌지도 모른다. 전 세계의 기존 지열 프로젝트는 300°C 이하로 가열된 물이 필요한데, 왜 이런 추가 노력과 비용으로 갈 것인가?

대답은 간단하다: 가장 극단적인 온도의 물은 "초임계"로 묘사되는 상태로 존재하며, 그 상태에서 그것은 진정한 액체도, 진정한 기체도 아닌 것처럼 행동하며, 경이로운 양의 에너지를 유지할 수 있다. 초임계수는 기존 지열원보다 최대 10배 이상의 전력을 생산할 수 있다.

아이슬란드는 불과 몇 킬로미터 아래 맨틀에서 뜨겁고 신선한 마그마를 지속적으로 공급해 주는 다양한 판 경계선 위에 위치한 약 130개의 화산에 세워진 나라다. 아이슬란드인들은 이를 이용해 현재 지열을 통해 4분의 1 이상의 전기를 발생시켜 지표면에서 2km 이내에서 끓는 온도에 접근하고 있다.

아이슬란드 딥 드릴링 프로젝트(IDDP)는 아이슬란드 지각에서 4km 아래 깊이에서 무슨 일이 벌어지는지 알아보기 위해 마련됐다. 2009년, 첫 시추 과정에서 우연히 마그마 주머니를 들이받았고, 결국 시스템을 안정시켜 지열 탐사 사상 가장 뜨거운 증기인 450℃를 만들어냈다.

현재 뚫리고 있는 두 번째 보어홀은 레이캬비크 근처의 레이캬네스 반도 아래에 있는 마그마 챔버 주위의 바위를 관통하는 깊은 순환수를 두드리는 것을 목표로 하고 있다.

화산을 따라라

아이슬란드에서 제공되는 지열 부자들의 당혹감은 흔치 않지만 결코 특별하지는 않다. 사실, 이 나라는 총 에너지 점유율 면에서 지열 전력 생산량이 가장 높은 나라 중 하나이지만, 지열 총 용량에서 상위 5개국에 속하지도 않는다. 사실, 5위 안에 든 나라들은 깜짝 놀랄지도 모른다.

세계에서 절대적으로 가장 큰 지열 전력 생산국은 미국이며, 2015년 약 3,450 MW의 용량을 가지고 있으며, 주로 캘리포니아를 중심으로 하고 있다(일반적인 원자력 발전소는 약 1,000 MW를 생산한다. 다음으로는 필리핀과 인도네시아가 각각 1,870 MW와 1,340 MW이다. 멕시코와 뉴질랜드는 각각 1000MW가 조금 넘는 트레일로, 아이슬란드(665MW)는 이탈리아(916MW)에 이어 7위를 차지했다.

화산은 이 모든 나라의 지열 자원의 공통 요인이다. 미국은 또한 거대한 산 안드레아스 단층 지대와 지각층을 통해 열과 유체를 전도하는 능력을 활용했다.

완벽한 지열 지대를 찾아

지열에너지가 성공하기 위해서는 반드시 열이 있어야 하고, 그 주변에 접근할 수 있어야 하며, 물을 움직일 수 있어야 한다. 이 세 가지 간단한 요구사항은 함께 찾기가 어려울 수 있다.

지구의 대부분에서 뜨거운 물질은 경제적으로 도달하기엔 너무 깊다. 지구 지각의 온도는 일반적으로 1km 깊이마다 25°C씩 증가한다. 지열이 경제적이기 위해서는 50°C 또는 150°C/km에 가까워야 한다. 그것은 여러분이 지질학적으로 특이한 어떤 것에 가까이 있어야 한다는 것을 의미한다: 얇아진 지각이나 판 경계나 표면으로 열이나 마그마를 유도할 수 있는 화산 같은 특징들.

만약 그 조건이 충족된다면 당신은 여전히 물을 움직일 수 있어야 한다. 어떤 바위는 곡물 사이의 모공과 경계를 통해 물이 쉽게 흐르도록 할 수 있는 반면, 어떤 바위는 장벽에 가깝기 때문에 모두 비슷한 것은 아니다. 만약 물이 보어홀로 흐를 수 없다면, 그것은 표면으로 떠오를 수 없다.

만약 뜨거운 지역에 자연수가 없다면, 기술자들은 물을 퍼낼 수 있다. 그러나 만약 바위가 흐르거나 흩어지는 것을 막으면, 물은 보어홀 바로 주변의 지역을 간단히 냉각시켜 지열 용어로 무의미하게 만들 것이다.

금, 희토류 요소 또는 좋은 농경지와 마찬가지로, 지역의 지질학은 이 귀중한 자원에 대한 접근을 통제한다. 활화산이 있는 곳이라면 어디든 IDDP에 의해 개척되고 있는 고온 지열 탐사로부터 잠재적으로 이익을 얻을 수 있을 것이다. 그것은 태평양 연안의 모든 나라들을 포함하는데, 아마도 그들의 풍경에 점점이 있는 화산으로부터 약간의 이익을 얻을 수 있는 기회일 것이다.