[논문 리뷰] Thermal emissions and climate change: a nuclear problem and a photovoltaic solution?

N. E. B. Cowern, Chihak Ahn|arXiv (Cornell University)|2008. 11. 04.

Global Energy and Sustainability Research인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 기후 모델에서 자주 간과되는 에너지 사용으로 인한 통제되지 않은 열 방출이 연간 1% 증가하는 에너지 수요가 지속될 경우 무한정 증가하는 기후 강제력을 초래할 수 있다고 주장한다. 이는 2050년 이후 강제력 감소를 예측하는 기존 모델의 가정을 뒤집는다. 논문은 태양광, 풍력, 해양 온도차 발전과 같은 재생 가능 에너지원이 자연적인 에너지 흐름을 이용하고 열수확체로 작용함으로써 지속 가능한 해결책을 제공하며, 지속 가능한 지속 가능성과 지속 가능한 지속 가능성의 기술적 개입인 지구공학 기술보다 더 우아하고 장기적인 해결책을 제안한다.

ABSTRACT

Global warming arises from 'temperature forcing', a net imbalance between energy fluxes entering and leaving the climate system and arising within it. Humanity introduces temperature forcing through greenhouse gas emissions, agriculture, and thermal emissions from fuel burning. Up to now climate projections, neglecting thermal emissions, typically foresee maximum forcing around the year 2050, followed by a decline. In this paper we show that, if humanity's energy use grows at 1%/year, slower than in recent history, and if thermal emissions are not controlled through novel energy technology, temperature forcing will increase indefinitely unless combated by geoengineering. Alternatively, and more elegantly, humanity may use renewable sources such as wind, wave, tidal, ocean thermal, and solar energy that exploit energy flows already present in the climate system, or act as effective sinks for thermal energy.

연구 동기 및 목표

• 인간의 에너지 사용으로 인한 열 방출이 장기적인 기후 강제력에 미치는 간과된 영향을 조사하는 것.
• 기후 모델에서 2050년 이후 강제력이 정점에 도달하고 감소할 것이라는 가정이 열 방출과 무관하게 이루어지는 것을 도전하는 것.
• 기존의 에너지 흐름을 이용함으로써 기후 시스템과 자연스럽게 통합되는 재생 가능 에너지 시스템을 해결책으로 제안하는 것.
• 재생 가능 에너지 자원이 과잉 열 에너지를 효과적으로 흡수하여 순 기후 강제력을 감소시킬 수 있음을 입증하는 것.
• 지구공학 기술보다 더 우아하고 지속 가능한 해결책으로 화석 연료 기반 에너지 시스템에서 재생 가능 에너지 시스템으로의 전환를 옹호하는 것.

제안 방법

• 온실가스 배출 외에도 연료 연소로 인한 열 방출까지 포함하여 에너지 사용에 따른 기후 강제력을 모델링하는 것.
• 열 방출 제어 여부에 따라 연간 1% 증가하는 에너지 수요 상황에서 장기적인 온도 강제력 궤적을 분석하는 것.
• 태양광, 풍력, 파도, 조수, 해양 온도차와 같은 재생 가능 에너지원이 환경 에너지 흐름을 어떻게 캡처하고 이용할 수 있는지 평가하는 것.
• 재생 가능 에너지 시스템이 폐기열을 효과적으로 흡수하여 기후 시스템에 대한 순 열 에너지 입력을 줄이는 열역학적 역할을 평가하는 것.
• 기후 강제력을 안정화시키는 수단으로서 지구공학 기술과 비교했을 때 재생 가능 에너지 시스템의 지속 가능성과 확장 가능성 평가하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지속적인 연간 1% 증가하는 에너지 수요를 전제로 할 때, 에너지 사용으로 인한 열 방출이 기후 강제력에 미치는 장기적 영향은 무엇인가?
• RQ2 열 방출을 고려할 경우, 정점 도달 시점과 이후 기후 추세 예측이 어떻게 달라지는가?
• RQ3 재생 가능 에너지 자원이 열 에너지를 효과적으로 흡수하여 순 기후 강제력을 감소시킬 수 있는가?
• RQ4 재생 가능 에너지 시스템이 장기적인 기후 강제력 완화에 있어 지구공학 기술에 비해 어떤 비교 우위를 가질 수 있는가?
• RQ5 기존 기후 모델이 열 방출을 간과함으로써 미래 강제력을 얼마나 과소평가하고 있는가?

주요 결과

• 통제되지 않은 에너지 사용으로 인한 열 방출은 온실가스 배출이 정점에 도달하더라도 계속해서 기후 강제력이 무한정 증가할 수 있다.
• 연간 1% 증가하는 에너지 수요와 열 방출 통제가 없는 조건에서는 2050년 이후에도 기후 강제력이 계속 무한정 증가한다.
• 태양광, 풍력, 해양 온도차 발전과 같은 재생 가능 에너지원은 기후 시스템에 이미 존재하는 자연적인 에너지 흐름을 이용함으로써 순 열 에너지 입력을 줄인다.
• 이러한 재생 가능 에너지 시스템은 열 에너지를 효과적으로 흡수하여 지구공학 기술보다 더 지속 가능한 방식으로 기후 강제력을 완화한다.
• 재생 가능 에너지 통합은 지속 가능한 지속 가능성과 기술적 개입인 지구공학 기술보다 더 우아하고 장기적인 기후 강제력 해결책을 제공한다.