IFL Science는 3월 3일, 풍력 터빈이 환경적으로 매우 저렴하다고 보도했습니다. 풍력 터빈의 "회수 기간"은 터빈이 생산 과정에서 발생하는 오염 물질을 상쇄할 만큼 깨끗한 에너지를 공급하는 데 걸리는 기간으로, 1년도 채 걸리지 않습니다. 이러한 풍력 발전 시스템은 작동하는 동안 거의 오염을 일으키지 않으며 효율성도 매우 높아서, 터빈 하나만으로 매달 평균적인 미국 가정 940가구에 전력을 공급할 수 있습니다.

하지만 풍력 터빈은 재활용하기 어렵고, 내부의 희토류 부품도 재활용하기 어렵습니다. 미국 에너지부 풍력 에너지 기술 사무소의 최고기술책임자(CTO)인 타일러 크리스토펠은 "현재 우리가 아는 한 풍력 터빈에서 나오는 희토류 원소는 거의 재활용되지 않습니다."라고 말했습니다.

이 통계는 놀라운 일이 아니다. 전 세계적으로 전문가들은 세륨, 란타넘, 네오디뮴 등의 물질을 포함한 희토류 원소 중 1% 미만만이 재활용된다고 추정합니다. 희토류 원소는 이름에서 알 수 있듯이 유용한 양으로 찾기가 매우 어렵습니다.

일반적으로 금속은 용암류, 열수 활동, 산맥 형성 등 다양한 지질학적 과정으로 인해 지구 지각에 농축됩니다. 그러나 희토류 원소의 특이한 화학적 특성으로 인해 이러한 특수한 조건에서는 일반적으로 함께 농축되지 않습니다. 희토류 원소의 흔적은 지구 곳곳에 흩어져 있어 채굴 효율이 낮습니다.

때로는 산성 지하 환경으로 인해 특정 지역의 희토류 원소의 양이 약간 증가할 수 있습니다. 하지만 이런 장소를 찾는 것은 단지 첫 번째 과제일 뿐입니다. 이후의 채굴 과정도 매우 복잡한데, 순수한 원소를 추출하는 것이 매우 어렵기 때문이다. 현재 중국은 전 세계 희토류 생산량의 약 70%를 차지하고 있다.

희토류 원소는 점점 더 중요해지고 있습니다. 그들은 산업용 애플리케이션부터 노트북이나 스마트폰과 같은 개인용 기기에 이르기까지 많은 분야에서 필수적인 역할을 합니다. 물론, 풍력 터빈에서도 그 존재감을 느낄 수 있습니다.

메인 대학교 부교수인 크리스틴 베카시는 2022년 연구에서 "풍력 터빈 날개가 회전하면서 운동 에너지가 생성됩니다. 영구 자석 발전기는 서로 반대 극성을 가진 두 개의 영구 자석의 상호작용을 통해 이 운동 에너지를 전기로 변환합니다."라고 기술했습니다.

"다른 자석도 같은 역할을 할 수 있지만, 영구 자석은 효율이 높고, 크기가 작으며, 고장 날 수 있는 움직이는 부품이 적고, 외부 충전이 필요 없다는 등 여러 장점이 있습니다. 바람이 모든 일을 대신해 주죠."라고 그녀는 설명합니다.

이러한 자석 자체에는 일반적으로 네오디뮴이나 사마륨과 같은 희토류 원소가 들어 있습니다. 이것은 오늘날 사용할 수 있는 가장 강력한 자석이지만 파괴할 수 없는 것은 아닙니다. 과열, 부식, 우발적 충격 또는 자기장 문제로 인해 자성을 잃을 수 있습니다. 그 결과, 풍력 터빈의 개조(오래된 부품 교체, 발전기와 같은 구성 요소 업그레이드, 희토류 자석 교체)가 거의 지속적으로 이루어집니다.

이 문제를 해결하기 위해 미국 에너지부는 작년에 터빈 부품의 효과적인 재활용 솔루션을 찾기 위한 경쟁을 시작했습니다. 지난달, 대회 1단계에서 우승한 20개 팀이 발표되었는데, 그중 4개 팀은 자석 재활용에 중점을 두었습니다.

크리스토펠에 따르면, 미국이 풍력 발전에 더 많은 투자를 하고 희토류 기반 기술이 계속 개발됨에 따라 희토류 재활용은 훨씬 더 시급한 문제가 될 것입니다. 그는 "이 상은 자원과 탄소 배출을 줄이는 자석 사용 방식으로 이어질 수 있는 재활용 기술을 홍보하는 데 도움이 될 것"이라고 말했습니다.

투 타오 ( IFL Science 에 따르면)