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조나단 트렌트: 미세조류에서 추출하는 에너지

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    몇년 전, 저는 바이오연료 개발에 대한 연구를 시작했습니다.
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    기존의 화석 연료를 대체할 수 있는 동시에,
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    농업에 필요한 물과 비료와 토지에
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    위협이 되지 않는 바이오연료를
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    만들고 싶었던 것입니다.
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    그러던 중 이런 아이디어를 구상하게 되었습니다.
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    물결에 자연스럽게 떠다닐 수 있도록 고안된
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    신축성 좋은 밀폐용기에 폐수와 석유를 생산하는
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    미세조류(물속에서 광합성하는 단세포 생물)를 채워
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    얕은 물속에 띄워놓고 배양하자는 아이디어인데요.
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    물론, 여기서 우리가 배양하려는 미세조류는
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    태양에너지를 받고 자라며
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    고맙게도 이산화탄소를 흡수하고
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    산소를 배출합니다.
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    이 조류들이 자라면서 배출하는 열기는
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    용기 밖의 주변 물속으로 발산되며,
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    이 조류들을 채취, 가공하여
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    바이오연료 뿐만 아니라 화장품과
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    비료와 가축사료도 만들 수 있습니다.
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    물론, 그 정도의 성과를 거두려면 대규모 양식장으로 확장시켜야 하고,
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    그럴 경우, 근안을 운항하는 배나 어부들과 같은
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    이해관계자들과 갈등이 빚어지기 일쑤겠지요.
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    하지만 무엇보다 중요한 건,
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    우리가 하루 빨리 기존의 화석연료를 대체할 만한
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    액체 연료를 개발해야 한다는 것입니다.
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    그렇다면 왜 하필 '미세조류'냐구요?
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    지금 보이는 그래프는 바이오연료의 생산에 쓰일 가능성이 있는
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    다양한 종류의 농작물을 나타낸 건데요,
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    에이커(acre)당 연간 50갤런(gallon)의 바이오 연료를
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    생산하는 대두라든지,
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    해바라기나 캐놀라나 자트로파나 야자나무가 있고요.
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    저기 보이는 긴 막대그래프가 가리키는 것이 바로 미세조류입니다.
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    즉, 미세조류들은 에이커 당
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    연간 2,000~5,000 갤런의 바이오 연료를 생산합니다.
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    에이커당 연간 50갤런을 생산하는 대두와는 비교가 되죠.
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    그렇다면 미세조류란 무엇일까요? 미세조류란 매우 작은 --
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    그러니까, 극단적으로 작은, 사람의 머리카락과
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    단세포 생물인 미세조류를 비교한 이 사진에서도 볼 수 있듯이,
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    미세조류는 매우 작습니다.
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    수백만년 전부터 있어 왔던 이 작은 유기체들은
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    수천가지의 다양한 종류에 이르기까지
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    크게 번식하여 세상에 살고 있습니디.
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    그 중에는 지구상 가장 빠르게 성장하는 식물종도 있으며
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    앞서 말했듯이, 엄청나게 많은 양의 기름을 생산합니다.
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    그렇다면 왜 미세조류를 연안에서 키우려는 걸까요?
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    사실을 말씀드리자면 해안 도시들을 고려해봤을 때
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    우리에겐 선택의 여지가 없습니다.
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    미세조류들을 배양시킬 폐수를 얻어야 하는데
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    보다시피 폐수처리시설들은 대부분
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    해안도시에 건설되어 있거든요.
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    일례로, 위 사진의 샌프란시스코는
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    900마일이나 되는 하수관을 통해
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    폐수를 앞바다에 쏟아 버립니다.
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    물론 폐수처리방식은 도시마다 가지각색이에요.
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    폐수를 정화하는 도시들이 있는가 하면
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    어떤 도시에선 바로 쏟아버리죠.
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    하지만 정화가 되었든, 되지 않았든
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    폐수는 미세조류를 키우기에 딱 적합한 환경입니다.
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    자 그럼 이 시스템이 어떻게 작동되는지 볼까요?
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    (Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae)
    '미세조류 연안 양식장'의 앞글자를 따서
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    '오메가'라고 짧게 불리는 시스템입니다.
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    나사(NASA)에서는 멋진 이니셜을 따는 게 중요하거든요.
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    자, 그럼 이런게 어떻게 작용하느냐고요? 이미 어느 정도는 보여드렸는데요.
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    물 위를 떠다닐 수 있도록 고안된 용기에
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    폐수와 이산화탄소를 넣는 겁니다.
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    미세조류들은 폐수에서 영양분을 얻어 자라겠죠.
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    또 이들이 없다면 온실가스가 되어
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    대기 중으로 방출되었을 이산화탄소를 흡수합니다.
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    물론 이 해조류들은 태양에너지를 받으며 자라고
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    해면의 파도를 통해 서로 골고루 섞이게 되며,
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    해조류들이 자라는 지역의 온도는
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    주변 바닷물의 온도에 의해 고르게 유지될 것입니다.
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    게다가, 앞서 언급했듯이, 미세조류들은
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    산소, 바이오연료, 비료와 가축사료,
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    그밖의 유용한 바이오 물질을 만들어냅니다.
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    이 시스템은 각 묘듈마다 독립적으로 운영됩니다.
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    일례로, 이 시스템의 묘듈 중의 하나에
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    예상치못한 문제가 생겼다고 가정해보죠.
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    한 묘듈이 번개를 맞아 폐수가 새고 있습니다.
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    하지만 걱정할 필요는 없습니다. 여기서 새고 있는 폐수는
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    이 시스템이 없었더라도 어차피 바다로 버려졌을 테고,
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    폐수 속의 조류들은 자연적으로 분해될 수 있는데다가
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    폐수에서 살던 조류는
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    깨끗한 물, 그러니까 소금물 속에서 살 수 없기 때문에
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    자연적으로 죽을 것입니다.
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    또 이 시스템을 건축하는 데 필요한 플라스틱은
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    예전에 쓰던 플라스틱에서 추출해
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    묘듈을 새로 짓는데에 재활용될 것입니다.
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    우리는 여기서부터 한걸음 더
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    생각을 발전시킬 수 있을 것입니다. 예를 들어
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    미래에는 깨끗한 물을 얻는 것이 큰 이슈가 될 것이므로
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    우리 연구원들은 지금
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    폐수를 정화시키는 방법을
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    연구하고 있습니다.
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    우리가 눈여겨 볼 또 다른 점은 시스템의 구조 자체입니다.
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    이 구조물은 바다 위에 표면을 만드는데
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    이 표면은 해초같은 바닷속의 유기체들로
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    덮어싸여
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    수중 생물들의 서식지를 보호하고
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    생물의 다양성을 증가시킬 것입니다.
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    연안에 지어질 시스템이므로
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    이 시스템이 바닷속에서 일어나는 일들에
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    끼칠 영향을 고려해볼 수 있겠죠.
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    여러분은 아마도, "아이디어는 좋네.
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    그런데 실현가능할까?" 이렇게 생각하실 겁니다.
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    그래서 산타 크루즈의 '캘리포니아 낚시와 양식업 시설'에
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    연구실을 세웠는데요.
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    그 시설에서 우리가 이 시스템을 실험해 볼 수 있는
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    커다란 바닷물 탱크를 만들 수 있었습니다.
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    또 샌프란시스코의 폐수 정화 시설 세 군데 중
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    한 곳에 실험 장치를 세웠습니다.
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    이 시스템을 실험하기 위해서죠.
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    마지막으로 우리는 이 시스템이
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    해양의 환경에 어떤 영향을 미칠지 알기 위해
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    몬터레이 만에 있는 '모스 랜딩 해양 연구소'라는 곳에
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    현장 연구실을 설치했어요.
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    그곳의 항구에서 우리는 이 시스템이
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    해양 생태계에 미칠 영향을 연구했죠.
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    산타 크루즈에 설립한 연구소에서 가능성을 타진하는 실험이 진행되었습니다.
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    여기가 바로 우리가 미세조류들을 키우고,
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    플라스틱을 용접하고, 도구들을 만들던 곳이에요.
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    시행착오도 많이 겪었지만요.
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    아니, 에디슨이 말했듯이
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    10.000번의 과정을 거친 걸 수도 있겠죠.
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    그렇게 우리는 폐수에 미세조류들을 풀고,
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    조류들의 일생과, 성장하는 과정,
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    이 생물체들이 좋아하는 것, 또 이 생물체들이
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    번성하게 하려면 어떻게 해야하는지 등을
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    모니터링할 수 있는 장비를 세웠습니다.
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    결국 우리가 개발해야 했던 가장 중요한 것은
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    소위 PBR이라는 것이었는데요.
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    PBR이란, 저렴한 플라스틱으로 만든, 해수면 위를
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    둥둥 떠다니며 미세조류가 잘 자라도록 돕는 장비인데요,
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    이 장비를 만들기 위해 여태껏 설계해놓은 수많은 계획들은
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    대부분 실패했지만, 결국 제대로 작동하는 30갤런 정도의
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    설계모델을 만들게 되었죠.
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    그 크기를 늘여 샌프란시스코에는
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    450 갤런의 장비를 만들었습니다.
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    자 이제 이 시스템이 어떻게 작동하는지 보겠습니다.
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    미세조류를 골라서 폐수에 풀어놓은 다음
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    이 둥둥 떠다니는, 신축성이 좋은 튜브식 구조물을 통해
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    순환시킵니다.
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    물론 표면에서
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    미세조류들은 햇빛과 영양분을 받고
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    자랍니다.
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    하지만 이건 밀폐된 비닐봉지에 갇혀있는 것과 같아요.
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    미세조류들은 이산화탄소에 질식하는 우리들과는
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    반대로
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    이산화탄소를 흡수하고 산소를 내뿜기 때문에
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    이산화탄소가 고갈되고 산소만 많아지게 되면
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    문제가 발생할 수 있습니다.
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    그래서 우리가 직면한 다음 문제는
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    산소를 어떻게 빼낼수 있는가였죠.
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    그래서 우리는 물을 순환시켜서 산소를 뽑아낸 다음
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    이산화탄소 거품을 집어넣을 수 있는
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    통로를 설치했습니다.
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    이게 바로 그 아이디어의 원본입니다.
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    가장 처음 만들어진 모델이죠.
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    그리고 이건 나중에 샌프란시스코에 설치된 것으로
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    원형보다 조금 크게 설비되었습니다.
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    이 아이디어의 또 다른 장점을 소개해 드리겠습니다.
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    여기에 자리잡은 조류들이
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    수직 통로에 쌓이게 되어,
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    조류 덩어리를 채취하는 것이 매우 수월해 졌습니다.
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    그 다음으로 할 일은
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    통로 바닥으로 떨어져 밀집된
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    미세조류들을 채로 건져내
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    바이오연료를 채취하는 것입니다.
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    앞에서 저는 이 시스템이 해양 생태계에
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    미칠 영향을 조사하려고 하는데,
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    '모스 랜딩 해양 연구소'의 현장 연구소에서 관련 실험 시설을
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    설치한 적이 있다고 말씀드렸죠.
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    조류들이 지나치게 많이 번식하자 우리 연구원들이
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    조류들의 개체 수를 줄일 수 있는 방법을 강구할
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    필요를 느끼는 중에, 바닷속의 생물들과 바다새들이
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    함께 살아가는 상호작용을 떠올렸는데요.
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    실은 어떤 수달은 우리가 만든 구조물이 신기했는지
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    이따금씩 찾아와 떠있는 워터배드에서 놀더군요.
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    우리는 이 수달친구를 우리 직원으로 데려와
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    청소를 하도록 시키려고 생각중인데
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    아직까진 어려울 것 같네요.
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    어쨌든, 우리는 크게 4개의
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    영역에서 작업 중이고요.
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    일단 조사 작업을 통해 시스템의 생물학적 원리,
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    즉, 미세조류들이 성장하는 과정
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    미세조류의 천적 등을 조사하고 있습니다.
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    그리고 이러한 시스템 건축에 무엇이 필요한지 이해하기 위해
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    엔지니어링을 동원하고 있습니다.
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    궁극적으로 이 시스템을 필요한 정도로, 대규모로 확장시키기 위해
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    어떻게 해야 하는가에 대해 연구하는 것이죠.
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    또 앞에서 새들과 해양포유류의 상호작용을 언급했던 것처럼
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    우리가 설계한 시스템이 환경에 어떤 영향을 미치는가에 주목했습니다.
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    마지막으로 경제적인 측면을 고려해 보았는데요.
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    여기서 경제적인 측면이란,
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    이 시스템을 가동시키는 데 어떤 에너지가 필요한지에 대한 연구입니다.
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    과연 이 시스템을 작동시켜서
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    투입되는 에너지보다
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    충분히 많은 에너지를 얻을 수 있을까요?
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    가동 비용은 어떻게 해결해야 할까요?
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    자본애 드는 비용은 또 어쩌고요?
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    총괄적인 경제적 문제는 어떻게 해결하나요?
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    결코 쉽게 해결될 문제가 아닙니다.
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    근본적으로 시스템의 작동 여부를 결정하는 데에 있어서도
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    아직도 직면해야 할 문제가 많이 남아있어요.
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    하지만 우리에게 주어진 시간은 길지 않아요.
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    자 그럼 예술가의 관점에서 이 시스템을 바라본다면 어떨까요?
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    여러분이 보호수역으로 지정된 만(灣)에 있다고 가정해보세요.
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    그런데 사진에서처럼, 이 만(灣)에는
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    하수처리 시설을 통해 폐수가 쏟아져 나오고 있고,
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    굴뚝을 통해 이산화탄소가 마구 뿜어나오고 있다고 해보죠.
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    이 만(灣)을 지키기 위해 오메가 시스템을 설치하고 싶지만
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    경제성을 따졌을 때 돈이 턱없이 부족합니다.
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    하지만 여기서, 시선을 조금만 바꿔보세요.
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    이 시스템으로 폐수를 정화할 수 있다는 점,
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    탄소를 억제할 수 있다는 점,
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    훗날에는 광전지 패널을 설치할 수 있다는 점.
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    파력과 풍력을 얻을 수 있다는 점을 생각해보세요.
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    나아가 이 모든 항목들을 아우르는
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    양식 시설을 만들 수도 있을 것입니다.
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    다시 말해 이 구조물 아래에 조개 양식장을 설치해
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    홍합이나 가리비나 굴처럼 고품질의 해산물을
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    키우자는 겁니다.
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    이 시스템을 점점 크게 확장시켜나가
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    결국 연료 공급원으로 사용할 수 있을 만큼 커지면
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    이를 바탕으로 시장이 돌아가기 시작하겠죠.
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    결국 과제는 항상 있기 마련입니다.
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    최근 바다에 버려진 플라스틱에 문제가 대두되고 있는 상황에서
  • 10:41 - 10:44
    우리 팀은 '요람에서 요람으로'라는 생각으로 이 문제와 대면했어요.
  • 10:44 - 10:46
    오메가 시스템에 사용되는 플라스틱을
  • 10:46 - 10:49
    나중에 다 어떻게 처리하냐의 문제와 말입니다.
  • 10:49 - 10:51
    여러분도 알고 계실 수 있지만
  • 10:51 - 10:53
    캘리포니아에서는 어마어마한 양의 플라스틱이
  • 10:53 - 10:57
    플라스틱 피복(Plastic Mulch)으로 사용되고 있습니다.
  • 10:57 - 11:00
    토지 표면을 덮고 있는 이 플라스틱은
  • 11:00 - 11:03
    온실 효과를 일으켜 토양의 온도를 높여줌으로써
  • 11:03 - 11:06
    농작물 재배기간을 늘려주고,
  • 11:06 - 11:08
    잡초량을 통제할 수 있게 해줍니다.
  • 11:08 - 11:12
    또, 농작물에 물주는 일의 효율성을 크게 높여주죠.
  • 11:12 - 11:14
    마찬가지로
  • 11:14 - 11:17
    오메가 시스템에 쓰이는 플라스틱도
  • 11:17 - 11:20
    바다에서 다 쓰고 나면
  • 11:20 - 11:23
    토지에서 피복재로 사용할 수 있을 것입니다.
  • 11:23 - 11:24
    그럼 이걸 어디다 설치해야 할까요?
  • 11:24 - 11:27
    또 바다에 설치되면 어떤 모습일까요?
  • 11:27 - 11:29
    이건 샌프란시스코에 오메가 시스템을 가상으로 설치한 구상도인데요.
  • 11:29 - 11:32
    샌프란시스코는 하루에 6,500만 갤런의 폐수를
  • 11:32 - 11:35
    버린다고 합니다. 폐수를 처리하는데 5일이 걸린다면
  • 11:35 - 11:37
    3억2천5백만 갤런의 폐수를 수용할 공간과 비용이 필요합니다.
  • 11:37 - 11:41
    샌프란시스코 만에 약 1,280 에이커의 오메가 모듈을
  • 11:41 - 11:45
    설치했을 때와 맞먹는 폐수 수용량이죠.
  • 11:45 - 11:47
    그리고 그건 샌프란시스코 만의 면적의
  • 11:47 - 11:48
    1퍼센트도 차지하지 않습니다.
  • 11:48 - 11:52
    에이커당 연간 2,000 갤런,
  • 11:52 - 11:55
    즉, 200만 갤런 이상의 연료가 생산될 것입니다.
  • 11:55 - 11:57
    이로써 샌프란시스코에서 필요로 하는 총 디젤 연료의
  • 11:57 - 12:00
    약 20퍼센트를 바이오디젤로 대체할 수 있는 양입니다.
  • 12:00 - 12:04
    효율성 문제를 전혀 따지지 않더라도 말이죠.
  • 12:04 - 12:07
    훗날 이 시스템을 또 어디에 설치하면 좋을까요?
  • 12:07 - 12:09
    가능성은 열려 있습니다.
  • 12:09 - 12:12
    물론 언급했듯이, 샌프란시스코 만도 있을 수 있겠네요.
  • 12:12 - 12:13
    샌디에이고 만, 모빌 만이나, 체사픽 만도 마찬가지고요.
  • 12:13 - 12:16
    하지만 사실,
  • 12:16 - 12:18
    해수면이 상승하면, 우리에겐
  • 12:18 - 12:22
    이밖에도 많은 후보지가 생길 겁니다. (웃음)
  • 12:22 - 12:26
    결국 제가 말하고 싶은 것은
  • 12:26 - 12:29
    통합적 시스템입니다
  • 12:29 - 12:32
    바이오연료 생산을 대체에너지로 통합하고
  • 12:32 - 12:35
    대체에너지는 해양양식업으로 통합하는 거죠.
  • 12:35 - 12:39
    저는 환경친화적 바이오연료를 개발하기 위한
  • 12:39 - 12:44
    혁신적인 방법을 찾자는 목표로 이 연구를 시작했지만,
  • 12:44 - 12:48
    그 과정에서 제가 발견한 것은 지속적이 되기 위해서
  • 12:48 - 12:55
    요구되는 것이 혁신을 넘어 선 통합이라는 점이었습니다.
  • 12:55 - 12:58
    장기적인 안목에서 제겐 희망이 보입니다.
  • 12:58 - 13:04
    모든 조건을 하나로 잇는 오메가 시스템의 독창성에 자신이 있기 때문입니다
  • 13:04 - 13:08
    열린 사고를 가지고 이 문제를 바라볼 수 있다면
  • 13:08 - 13:10
    가능성은 무한하다고 생각합니다.
  • 13:10 - 13:14
    사람들에게 인정을 받느냐는 중요하지 않습니다.
  • 13:14 - 13:18
    이젠 미래에 발생할 문제들에 대해
  • 13:18 - 13:20
    지속 가능하고 다양한 환경친화적 대안이
  • 13:20 - 13:23
    많이 제시될 것입니다.
  • 13:23 - 13:26
    모든 방면에서 문제를 바라보도록 하면 좋겠습니다.
  • 13:26 - 13:29
    알파부터 오메가까지 모든 방면에서 말입니다.
  • 13:29 - 13:32
    감사합니다. (박수)
  • 13:32 - 13:37
    (박수)
  • 13:37 - 13:41
    크리스 앤더슨: 조나단, 잠깐 질문 하나 할게요.
  • 13:41 - 13:43
    이 프로젝트를 지금처럼 나사(NASA)의 자금만으로
  • 13:43 - 13:47
    운영할 계획인가요? 아니면, 이 일을 착수시키기 위해
  • 13:47 - 13:51
    야심찬 그린 에너지 기금이라도 모아야 하나요?
  • 13:51 - 13:52
    조나단 트렌트(강연자): 현재 나사에서는
  • 13:52 - 13:55
    이 프로젝트를 되도록이면 연안에서 실행하려고
  • 13:55 - 13:58
    하는 추세입니다.
  • 13:58 - 14:00
    그런데 미국내에서 실행하려면
  • 14:00 - 14:02
    제한된 허가증 문제나 허가증을 받기까지 걸리는 시간 등과 같이
  • 14:02 - 14:04
    아직 고려해야 할 사항들이 많습니다.
  • 14:04 - 14:07
    지금 이 시점에서 필요한 것은 외부에 있는 사람들입니다.
  • 14:07 - 14:09
    그런 이유에서 우리의 프로젝트는
  • 14:09 - 14:11
    관심있는 누구라도 같이 참여해서
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    실용화 단계로 발전시키는 데에 기여할 수 있도록
  • 14:13 - 14:15
    철저히 개방되어 있습니다.
  • 14:15 - 14:17
    크리스: 흥미롭네요. 당신은 이걸로 특허를 내는게 아니라
  • 14:17 - 14:19
    대중들과 공유하고 싶다는 것이군요.
  • 14:19 - 14:20
    조나단: 물론이죠.
  • 14:20 - 14:21
    크리스: 그렇군요. 감사합니다.
  • 14:21 - 14:25
    조나단: 감사합니다. (박수)
Title:
조나단 트렌트: 미세조류에서 추출하는 에너지
Speaker:
Jonathan Trent
Description:

"화석이 아닌 연료" :
조나단 트렌트가 연구 중인 이 프로젝트는 바닷물 위를 떠다니며 도시의 폐수를 먹고 사는 미세조류 무리를 양식해 새로운 바이오연료를 얻자는 것입니다. 그의 팀의 야심찬 프로젝트, OMEGA( '미세조류 연안 양식장')가 미래에 어떻게 발전하게 될지 들어보세요.

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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
14:45

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