지구의 자기장으로 전기를 생산할 수 있을까?

 

자기장으로 전기를 생산하다고 하는데, 우리 지구는 그렇게 큰 자기장을 가지고서는 왜 전기를 생산하지 못할까?

그 이유는 아래와 같다. 

 

1. 전기는 어떻게 만들어지는가

우리가 일상에서 사용하는 전기 대부분은 발전소에서 만들어진다. 전기를 생산하는 원리는 전자기 유도 현상이다. 이는 도선이나 코일이 자기장 안에서 움직이거나, 자기장이 시간에 따라 변할 때 도선에 전류가 흐르는 현상을 말한다. 즉, 자기장이 존재하는 것만으로는 전기가 생기지 않고, 반드시 자기장의 변화나 도선의 움직임이 필요하다. 예를 들어 자석이 고정되어 있는 상태에서는 아무 일도 일어나지 않지만, 자석을 움직이거나 도선을 빠르게 회전시키면 전류가 생긴다.

   

   2. 지구 자기장의 성질

 

지구는 자체적으로 거대한 자기장을 가지고 있다. 지구 중심의 액체 상태 철과 니켈이 회전하면서 이 자기장이 발생한다. 덕분에 지구는 북극과 남극을 기준으로 하나의 거대한 자석처럼 행동하며, 이 자기장은 대기권을 넘어 우주까지 뻗어 있다. 하지만 이 자기장은 매우 안정적이다. 수백 년에 걸쳐 서서히 변화하긴 하지만, 하루나 한 달 단위로는 거의 변하지 않는다. 전기를 생산하기 위해서는 빠르고 강한 자기장 변화가 필요하므로, 지구 자기장처럼 느리고 일정한 자기장은 전기 유도 효과를 일으키기 어렵다.

 

  3. 지구 자기장의 세기

 

지구 자기장이 전기 생산에 적합하지 않은 또 다른 이유는 그 세기가 매우 약하다는 점이다. 지구 표면에서 측정되는 자기장의 세기는 대략 백만분의 삼에서 백만분의 육 테슬라 정도다. 반면, 일반적인 발전기나 전자석은 보통 일 테슬라 이상의 강한 자기장을 사용한다. 이는 지구 자기장이 발전용 자석에 비해 수천 배에서 수만 배나 약하다는 뜻이다. 이렇게 약한 자기장 안에 도선을 두거나 움직이더라도, 실제로 만들어지는 전류는 극히 미미해서 실질적인 전력 생산에는 쓸 수 없다.

 

  4. 실제로 가능성은 없는가

 

이론적으로는 지구 자기장을 활용해 전류를 만들어낼 수는 있다. 예를 들어, 도선이 빠르게 지구 자기장을 가로지르면 극히 미세한 전류가 생길 수 있다. 실제로 인공위성이나 우주선이 고속으로 움직일 때 이런 방식으로 전기를 만들어내는 실험이 진행된 적이 있다. 이를 전자기 테더 시스템이라고 부른다. 하지만 이 방식도 매우 제한적이고, 실제 지상에서는 그렇게 빠르게 도체를 움직이는 것이 사실상 불가능하다. 게다가 그 양이 너무 적어서 발전용으로는 사용할 수 없다.

 

  5. 결론

 

지구 자기장은 분명히 존재하며, 우리를 태양풍과 같은 해로운 입자로부터 보호하는 중요한 역할을 한다. 그러나 이 자기장을 이용해 전기를 생산하기는 어렵다.

첫째로 자기장의 변화가 거의 없다.

둘째로 자기장 자체의 세기가 너무 약하기 때문이다. 전기 생산을 위해서는 강한 자기장을 빠르게 움직이거나 변화시켜야 한다.

 

하지만, 지구 자기장은 매우 안정적이고 약한 자기장이기 때문에 이러한 조건을 만족하지 못한다. 따라서 지구 자기장은 전기 발전용으로는 부적합하다고 할 수 있다.