우주 공간의 차가운 특성을 재생가능한 자원으로 바꾸는 방법
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0:02 - 0:04어렸을 적 매년 여름마다
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0:04 - 0:07조부모님을 뵈러 캐나다에서
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0:07 - 0:09인도 뭄바이에 가곤 했습니다.
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0:09 - 0:12현재 캐나다의 여름은
낮에 가장 더워 봤자 -
0:12 - 0:16약 섭씨 22도 또는 화씨 72도인
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0:16 - 0:19전형적인 여름 날씨이며
그리 뜨거운 편은 아닙니다. -
0:19 - 0:22반면, 인도는 고온다습한 지역으로
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0:22 - 0:26기온이 섭씨로는 30도,
화씨로는 90도까지 올라갑니다. -
0:26 - 0:28전 도착하자마지
이렇게 묻곤 했습니다. -
0:28 - 0:32“어떻게 이런 날씨에 먹고, 자고,
일하며 살 수 있는 거예요?” 라고요. -
0:34 - 0:37더군다나 조부모님 집에는
에어컨도 없었습니다. -
0:38 - 0:41전 늘 조부모님을 조르며
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0:41 - 0:43에어컨을 사자고 말했지만
늘 거절당했습니다. -
0:44 - 0:47하지만 이제 상황이
급격하게 바뀌고 있습니다. -
0:48 - 0:51오늘날 냉방에 소비되는 전력이
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0:51 - 0:55전 세계 전력 소비량의
17%를 차지합니다. -
0:55 - 0:56이 냉방 기계에는
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0:56 - 1:00어렸을 적 제가 그토록 원했던
에어컨을 포함해 -
1:00 - 1:01마트에서 장 본 음식을
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1:01 - 1:05상하지 않게 보관해줄 냉장고와
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1:05 - 1:09데이터 센터의 원활한 운영을 위한
산업 냉방 시설이 모두 포함됩니다. -
1:10 - 1:12전체적으로 봤을 때 이 냉방 기계들은
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1:12 - 1:15전 세계적 온실 가스 배출의
8%를 차지하고 있습니다. -
1:16 - 1:18하지만 제가 잠을 설치는 진짜 이유는
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1:18 - 1:222050년에는 냉방 기계에 사용되는
에너지량이 무려 6배나 뛸 것이며 -
1:22 - 1:27그것은 아시아와 아프리카의
국가들 때문이라는 점입니다. -
1:27 - 1:29저는 이런 현상을
직접 본 적이 있습니다. -
1:29 - 1:33현재 제 조부모님 집 근처에 있는
거의 모든 아파트에 -
1:33 - 1:34에어컨이 있습니다.
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1:34 - 1:37더운 지역에 사는 사람들이
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1:37 - 1:41건강하고 행복한 삶을 살 수 있게 되고
활발한 활동이 가능하게 된 점에서 -
1:41 - 1:43이는 매우 잘된 일입니다.
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1:44 - 1:48하지만 가장 우려되는 점은
바로 지구 온난화입니다. -
1:48 - 1:50지구의 기온이 점점 올라가면
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1:50 - 1:53냉방 기계도 계속 쓰게 되겠죠.
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1:53 - 1:57문제는 냉방기계가 온난화의 주범인
온실 가스를 방출한다는 점입니다. -
1:57 - 2:01이는 악순환을 일으킬
가능성이 있습니다. -
2:01 - 2:02즉, 나중에는 냉방 기계 자체가
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2:02 - 2:0621세기 말에는 결국 온실가스의
주범이 될 수 있다는 거죠. -
2:07 - 2:08최악의 경우
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2:08 - 2:102100년까지 냉방 기계를 돌리는 데만
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2:10 - 2:14매년 10조 kWh 이상의 전력이
필요하게 될 것입니다. -
2:15 - 2:18이는 오늘날 총 전력 공급의
절반을 차지하는 양입니다. -
2:18 - 2:19단지 냉방만을 위해서요.
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2:21 - 2:25하지만 여기엔 놀라운 점도 있습니다.
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2:25 - 2:30냉방 기계들의 효율성을
10%나 20%만 개선해도 -
2:30 - 2:34온실 가스 방출을 막는 데
큰 영향을 줄 수 있습니다. -
2:34 - 2:36현재뿐만 아니라 미래에까지
영향을 미칠 수 있는 겁니다. -
2:38 - 2:42그렇게 된다면 최악의 경우인
악순환 현상을 막을 수 있습니다. -
2:43 - 2:47저는 전기 및 열 분야에
관심이 많은 과학자입니다. -
2:47 - 2:49특히 관심을 두는 것은
새로운 물질들이 어떻게 -
2:49 - 2:52자연의 기본 원소들의 흐름을
바꾸는지에 대한 것입니다. -
2:52 - 2:55한때 불가능하다고 믿었던 방식으로요.
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2:55 - 2:58그래서, 어렸을 적에
늘 여름방학 때마다 겪었던 -
2:58 - 3:00냉방의 중요성을 깨달으면서도
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3:00 - 3:02냉방 기계의 문제 해결에
애쓰기 시작한 것은 -
3:02 - 3:066년 전에 우연히 알게 된
지적 수수께끼 때문이었습니다. -
3:07 - 3:13어떻게 선조들은 사막에서
얼음을 만들었을까요? -
3:14 - 3:19이 사진은 야크찰이라는
고대 얼음 보관소로 -
3:19 - 3:20이란 남서부 지역에 위치하고 있습니다.
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3:21 - 3:25이란 전역에 이런 구조물이 널려 있으며
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3:25 - 3:28이와 비슷한 구조물의 흔적을
그 외 중동 지역에서도 볼 수 있고 -
3:28 - 3:30그 흔적이 중국까지 이어집니다.
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3:30 - 3:33수백 년전 이 보관소를 운영한 사람들은
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3:33 - 3:38해가 질 때쯤의 초저녁에
여기 왼쪽에 보이는 웅덩이에 -
3:38 - 3:39물을 붓곤 했습니다.
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3:39 - 3:41그러고 나면 놀라운 일이 일어났죠.
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3:41 - 3:44기온이 어는점보다 높은
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3:44 - 3:48섭씨 5도나 화씨 41도인데도
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3:48 - 3:49물이 어는 것입니다.
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3:51 - 3:55이렇게 생성된 얼음은
다음날 아침에 수확되고 -
3:55 - 3:58여기 오른쪽 사진에 나온
건물에 보관됩니다. -
3:58 - 3:59여름 내내 말이죠.
-
4:00 - 4:03사실, 여러분도 이미 이런 현상이
일어나는 것을 본 적이 있을 것입니다. -
4:03 - 4:06맑은 밤에 땅 위에 서리가
앉아있는 걸 보셨을 거예요. -
4:06 - 4:09기온이 어는점보다 높은데도 말이죠.
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4:09 - 4:10하지만 여기서 되짚어 봅시다.
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4:10 - 4:14어떻게 기온이 어는점보다 높은데
물이 얼 수 있었던 걸까요? -
4:14 - 4:16증발 때문일 수 도 있지만
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4:16 - 4:20물이 얼음이 되기에는
그것만으로 충분치 않습니다. -
4:20 - 4:22증발 외에 또 다른 요소가
있던 것이 분명합니다. -
4:23 - 4:25창문턱에서 파이를 두고
식히는 모습을 상상해보세요. -
4:26 - 4:29파이를 식히기 위해선 파이의 열기를
시원한 곳으로 보내야 합니다. -
4:29 - 4:31즉, 파이 주위의 공기를
바꿔야 하는 거죠. -
4:32 - 4:34이는 불가능해 보이지만
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4:35 - 4:40이 물 웅덩이도 사실 주위의 열기를
시원한 쪽으로 보낸 것입니다. -
4:42 - 4:44어떻게 이런 일이 가능할까요?
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4:44 - 4:48이 물 웅덩이도
대부분의 천연 자원들처럼 -
4:48 - 4:50빛의 형태로 열을 전달합니다.
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4:51 - 4:53이게 바로 우리가 흔히 아는
복사열이라는 개념입니다. -
4:54 - 4:58사실, 지금 우리도 적외선 형태의 열을
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4:58 - 5:00우리 주변과 서로에게 보내고 있습니다.
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5:01 - 5:03열화상 카메라로 사진을 찍어보면
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5:03 - 5:06지금 화면에 나온 것처럼
우리가 내뿜는 열을 볼 수 있습니다. -
5:07 - 5:09따라서 물 웅덩이에서 나오는 열은
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5:09 - 5:11대기 중 위로 올라가게 됩니다.
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5:11 - 5:13대기와 대기 속 분자들이
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5:13 - 5:16이 열의 일부를 흡수하고 난 뒤
다시 이를 돌려줍니다. -
5:16 - 5:20이 원리가 바로 지구 온난화 주범인
온실효과의 작동원리입니다. -
5:20 - 5:23하지만 여기 반드시 알아야 할
중요한 부분이 있습니다. -
5:23 - 5:26그것은 바로 대기는 전달된 열을
모두 흡수하지 않는다는 점입니다. -
5:27 - 5:30만약 그랬다면 지구는 현재보다
더욱 뜨거운 상태였을 것입니다. -
5:30 - 5:31대기는 특정한 파장일 때
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5:32 - 5:35특히 8에서 13 마이크론
사이의 파장에서 -
5:35 - 5:39'대기창'이라는 상태가 됩니다.
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5:39 - 5:45이 대기창은 적외선 형태로
올라오는 열의 일부를 -
5:45 - 5:48효과적으로 분산시킴으로써
이 물 웅덩이의 열을 가져갑니다. -
5:49 - 5:53그러면 이 열은 훨씬 더
차가운 쪽으로 이동하게 되죠. -
5:54 - 5:56물 웅덩이가 있던 대기 상층부에서
-
5:56 - 5:57대기권 밖으로 나가게 됩니다.
-
5:57 - 6:01대기권 밖은 섭씨 영하 270도
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6:01 - 6:04화씨로는 영하 454도로
매우 차가운 공간입니다. -
6:05 - 6:09그래서 이 물 웅덩이는 대기에서
다시 물 웅덩이로 보내는 열보다 -
6:09 - 6:10더 많은 열을
대기로 방출할 수 있습니다. -
6:10 - 6:12이러한 이유로
-
6:12 - 6:15물 웅덩이는 주위 온도보다
낮아지게 됩니다. -
6:16 - 6:20이 현상이 바로 밤하늘 냉각입니다.
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6:20 - 6:21복사 냉각이라고도 하죠.
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6:21 - 6:25이 현상은 기후학자와 기상학자들이
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6:25 - 6:27늘 중요하게 여기는 자연현상입니다.
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6:29 - 6:30이런 현상을 알게 된 때는
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6:30 - 6:33스탠포드 대학 박사과정을
마칠 때 즈음이었습니다. -
6:33 - 6:37저는 냉각 원리가 너무나도
간단하다는 사실에 놀라면서도 -
6:38 - 6:39한편으론 궁금했습니다.
-
6:39 - 6:41왜 이런 단순한 원리를
활용하지 않는 걸까요? -
6:43 - 6:44과학자들과 공학자들은
-
6:44 - 6:47이 원리를 활용할 방법을
수십 년간 연구해왔습니다. -
6:47 - 6:50하지만 한 가지 결정적인
문제가 있음을 알게 되었죠. -
6:51 - 6:54바로 밤하늘 냉각이라 불리는
복사냉각이 문제였습니다. -
6:54 - 6:55왜냐고요?
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6:55 - 6:58바로 태양이라는 녀석 떄문입니다.
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6:58 - 7:01지면을 식히려면
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7:01 - 7:03지면이 하늘을 바라보고 있어야 합니다.
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7:03 - 7:08차게 식혀야 할 때는
보통 낮시간 동안인데 -
7:08 - 7:11안타깝게도 낮에는 태양이 떠 있죠.
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7:11 - 7:13태양은 지면의 대부분을 가열하고
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7:13 - 7:15복사냉각을 완전히 상쇄시켜버립니다.
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7:16 - 7:18저와 제 동료들은 오랫동안
-
7:18 - 7:22아주 작은 길이를 갖는 물질을
만들 방법을 생각해왔습니다. -
7:22 - 7:25빛을 이용해서 새롭고 실용적인
일을 할 수 있는 물질이고 -
7:25 - 7:28빛의 파장 자체보다
더 짧은 길이를 가져야 합니다. -
7:28 - 7:33나노 광학 또는 메타소재 연구로
알려진 분야의 지식을 통해서 -
7:33 - 7:36낮에 복사냉각이 가능한 방법이
존재할 거라는 사실을 -
7:36 - 7:38처음으로 알아냈습니다.
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7:38 - 7:41이를 위해서 저는 여러 층을 갖는
광학 소재를 만들었습니다. -
7:41 - 7:43이것은 그 소재의 현미경 사진인데요.
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7:43 - 7:46두께가 사람의 머리카락보다
40분의 1 정도로 얇습니다. -
7:46 - 7:49그리고 동시에
두 가지 일을 할 수 있죠. -
7:49 - 7:51먼저, 이 광학 소재는
열을 내보냅니다. -
7:51 - 7:55대기에서 열이 가장 많이 방출되는
곳으로 정확히 열을 내보내죠. -
7:55 - 7:57저희는 우주 공간으로 향하는
대기창을 목표로 했습니다. -
7:58 - 8:01두 번째로, 태양에 의해
가열되는 것을 막습니다. -
8:01 - 8:03이는 햇빛을 반사시키는
훌륭한 거울 역할을 하죠. -
8:04 - 8:07제가 처음으로 이를 실험했던 곳은
스탠포드 대학의 옥상이었습니다. -
8:07 - 8:09보고 계신 바로 이곳이죠.
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8:09 - 8:12저 장치를 잠시 동안 가만히 놓아두고
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8:12 - 8:15몇 분 뒤에 다시 확인하러 갔습니다.
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8:15 - 8:18확인하자마자 이 장치가
효과가 있다는 걸 알았어요. -
8:18 - 8:19어떻게 알았냐고요?
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8:19 - 8:20손을 댔는데 차갑더라고요.
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8:21 - 8:26(박수)
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8:27 - 8:31이게 얼마나 이상하고 납득이
잘 안 가는 것인지 보여 드릴게요. -
8:31 - 8:33이 소재나 이와 비슷한 것을
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8:33 - 8:36그늘에서 꺼내오면 차가워 질 것입니다.
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8:36 - 8:38햇빛을 쬐고 있어도 말이죠.
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8:38 - 8:41첫 번째 실험에서 얻은 결과를 보면
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8:41 - 8:43섭씨 5도, 화씨로는 9도 이상을
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8:43 - 8:47유지하고 있음을 알 수 있습니다.
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8:47 - 8:50직사광선을 받고 있었는데도 말이죠.
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8:51 - 8:54우리가 실제로 이 소재를
만들었던 제작 방법으로 -
8:54 - 8:57대규모 생산이 가능한
시설이 이미 있었습니다. -
8:57 - 8:58저는 정말 기뻤어요.
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8:58 - 9:01왜냐하면 냉방을 위한
소재를 만들 뿐만 아니라 -
9:01 - 9:06이를 실현해서 실용화할 수 있는
기회를 찾았기 때문입니다. -
9:07 - 9:09그러자 다음 의문점이 생겼습니다.
-
9:09 - 9:12이 아이디어로 어떻게
에너지를 절약할 수 있을까요? -
9:12 - 9:15일단, 이 기술을 사용해 에너지를
절약하는 가장 직접적인 방법은 -
9:15 - 9:20에어컨과 냉장고의 효율을
향상시키는 것입니다. -
9:21 - 9:23이를 위해, 저희는 유동성
냉각 패널을 설치했습니다. -
9:23 - 9:24여기 보시는 것과 같은 건데요.
-
9:24 - 9:27이 패널들은 태양열 온수기와
비슷한 형태를 지니고 있습니다. -
9:27 - 9:28하지만 작동원리는 정반대입니다.
-
9:28 - 9:32저희가 만든 특수 소재를 통해서
천천히 물을 식히게 되죠. -
9:33 - 9:35그런 뒤, 이 패널들을 하나로 합치면
-
9:35 - 9:38모든 냉방 기계에 들어가는
콘덴서라는 부품이 되는데 -
9:38 - 9:41이것으로 냉방 시스템의
효율을 향상시킬 수 있습니다. -
9:41 - 9:43신생기업인 저희 스카이쿨 시스템은
-
9:43 - 9:47최근에 여기 보시는 캘리포니아의
데이비스에서 실지 실험을 마쳤습니다. -
9:48 - 9:49이 실험에서
-
9:49 - 9:52냉방 시스템 분야의 효율성이
-
9:52 - 9:5512%나 향상될 수 있음을
증명했습니다. -
9:55 - 9:57내년이나 내후년에
-
9:57 - 10:01이 패널들이 최초로 상업용 규모로
-
10:01 - 10:04냉방 시스템에 시범 적용될
것으로 기대하고 있습니다. -
10:04 - 10:08미래에는 어쩌면 이러한 패널들을
-
10:08 - 10:11더 효율성이 높은
건물 냉방 시스템과 결합해 -
10:11 - 10:14에너지 사용량을 3분의 2로
절약할 수 있을 겁니다. -
10:14 - 10:18그러면 결국 전력 공급이 전혀 필요없는
-
10:18 - 10:20냉방 시스템을 만들 수 있을 것입니다.
-
10:21 - 10:22이를 향한 첫 발걸음으로
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10:23 - 10:24저와 제 스탠포드 대학 동료들은
-
10:24 - 10:26발전된 공학기술을 통해
-
10:26 - 10:31섭씨 42도보다 더 낮은 기온을
유지할 수 있다는 것을 -
10:31 - 10:32증명해왔습니다.
-
10:33 - 10:34고맙습니다.
-
10:34 - 10:38(박수)
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10:39 - 10:40상상해보세요.
-
10:40 - 10:44무더운 여름날인데도 어는점보다
낮은 무언가를 말이에요. -
10:46 - 10:50냉방 시스템에 관해 저희가
할 수 있는 것들에 신나면서도 -
10:50 - 10:54아직 갈 길이 멀었다고 생각하지만
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10:54 - 10:57과학자로서 저는 이번 실험이 강조하는
-
10:57 - 10:59심오한 기회에 집중하고 있습니다.
-
11:00 - 11:03차갑고 어두운 우주 공간을 이용해
-
11:03 - 11:08지구상 모든 에너지 처리 과정의
효율성을 향상시킬수 있습니다. -
11:09 - 11:13그런 방법 중의 하나가
바로 태양광 전지입니다. -
11:13 - 11:14태양광 전지는 태양열을 받아
-
11:14 - 11:17온도가 높아질수록 효율성이 떨어집니다.
-
11:17 - 11:212015년에 저희는 정교하게
제작된 미세구조들을 -
11:21 - 11:23태양광 전지판 위에 설치하면
-
11:23 - 11:26냉각 효과의 장점을 활용하여
-
11:26 - 11:29태양 전지가 수동적으로 낮은 온도를
유지한다는 걸 입증했습니다. -
11:30 - 11:32이 덕분에 태양광 전지를
더 효율적으로 운용할 수 있죠. -
11:33 - 11:36저희는 이런 기회를
계속 증명하고 있습니다. -
11:36 - 11:39현재 저희는 차가운 우주를
활용할 방법을 찾고 있습니다. -
11:39 - 11:41수자원 보존에 도움을 준다거나
-
11:41 - 11:44전력망 없이도 에너지를
사용하는 방안에 대해서요. -
11:44 - 11:48어쩌면 이를 통해 에너지를
직접 생산할 수 도 있을 겁니다. -
11:49 - 11:51지구와 차가운 우주 공간의
-
11:51 - 11:53온도 차는 매우 큽니다.
-
11:53 - 11:55그 온도 차를 이용한다면
적어도 이론상으로는 -
11:55 - 11:59전력 생산용 열기관을
만들어 낼 수 있습니다. -
12:00 - 12:04그렇다면 태양광 전지가
작동하지 않는 밤에도 -
12:04 - 12:08쓸만한 양의 전력을 제공할
발전기를 만들 수 있지 않을까요? -
12:08 - 12:10어둠을 이용해서
빛을 만들 수 있지 않을까요? -
12:12 - 12:15이 능력의 핵심은 바로
-
12:15 - 12:19우리 주위의 복사열을
이용할 수 있다는 점입니다. -
12:19 - 12:22우린 끊임없이 적외선으로
목욕을 하고 있는 셈입니다. -
12:23 - 12:25만약 적외선의 방향을
우리 마음대로 바꿀 수 있다면 -
12:25 - 12:28매일매일 우리를 관통하는
열과 에너지의 흐름을 -
12:28 - 12:31완전히 바꿀 수 있을 것입니다.
-
12:31 - 12:35차갑고 어두운 우주를 이용하는
이 기술이 시사하는 바는 -
12:35 - 12:38미래에는 우리 과학 문명으로
-
12:38 - 12:42열 에너지 발자국을 더욱 현명하게
-
12:42 - 12:45대규모로 관리할 수 있을 거라는 점입니다.
-
12:46 - 12:48기후 변화를 직면한 상황에서
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12:48 - 12:51이런 능력을 갖추는 것은
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12:51 - 12:53필수 사항이 될 것입니다.
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12:53 - 12:57그러니 다음부터 밖에 나갈 때는
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12:57 - 13:03네, 지구 자체의 생명체들에게
태양이 얼마나 필수적인지 경탄하면서도 -
13:03 - 13:08하늘에 있는 태양 외 나머지 요소들의
영향력 또한 잊지 않길 바랍니다. -
13:09 - 13:10감사합니다.
-
13:10 - 13:14(박수)
- Title:
- 우주 공간의 차가운 특성을 재생가능한 자원으로 바꾸는 방법
- Speaker:
- 애스워스 라만(Aaswath Raman)
- Description:
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지구상 건물들의 냉방을 위해 차갑고 어두운 우주 공간을 이용할 수 있다면 어떻게 될까요? 물리학자 애스워스 라만은 적외선이 지구에서 우주로 빠져나가면서 열기를 빼앗아가는 자연 현상인 "복사냉각"을 이용해 냉방 시스템에 사용되는 에너지를 극적으로 줄이는 기술을 발명하고 있습니다. 그의 강연을 통해 이 기술로 미래에는 어떻게 우주의 에너지를 현명하게 이용할 수 있을지 알아보세요.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:30
JY Kang approved Korean subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | ||
JY Kang accepted Korean subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | ||
JY Kang edited Korean subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | ||
JY Kang edited Korean subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | ||
JY Kang edited Korean subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | ||
JY Kang edited Korean subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | ||
Hyewon Lee edited Korean subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | ||
Hyewon Lee edited Korean subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource |