신재생에너지종류, 청정에너지(Clean Energy), 지속 가능한 에너지(SustainableEnergy) 개념인 신·재생에너지란 ,renewable energy

신재생에너지종류, 청정에너지(Clean Energy), 지속 가능한 에너지(SustainableEnergy) 개념인 신·재생에너지란

 

1.신재생에너지란

신·재생에너지란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛,물,지열,강 수,생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 말한다.

과거에는 석탄과 석유 같은 화석연료를 대체한다는 의미에서 ‘대체에너지’란 용어를 사용하다가 환경오염 문제가 심각해지고 에너지 고갈의 위기가 현실에 다가온 최근에 들어 청정에너지(Clean Energy)와 지속 가능한 에너지(SustainableEnergy)로서의 개념인 신·재생에너지란 말을 사용하기 시작하였다.

신·재생에너지는 수소 에너지, 연료전지, 석유액화가스화 등 3종의 ‘신에너지’와 태양열, 태양광, 바이오매스, 풍력, 수력, 지열, 해양, 폐기물에너지 등 8종의 ‘재생에너지’의 합성어이다.

신·재생에너지는 초기 투자비용이 과도하게 든다는 단점에도 불구하고 화석에너지의 고갈문제와 환경문제 등으로 인하여 선진 각 국에서는 이에 대한 과감한 연구개발과 보급정책 등을 추진하고 있으며 최근 들어 유가상승 및 기후변화 관련 협약 등 신·재생에너지의 중요성이 다시금 부각되면서 IT, BT, NT 산업과 더불어 미래 녹색성장 산업으로 빠르게 성장할 것으로 기대된다

 

 

2. 신재생에너지의 종류

1)태양광 에너지

태양에너지는 청정하고 재생가능하며 무한한 에너지원이다. 태양광 기술은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 시스템 기술이다.

에너지 변환 과정에 기계적,화학적 작용이 없으므로 시스템의 구조가 단순하여 유지 보수가 거의 요구되지 않고 수명이 20~30년 정도로 길며 안전하고 환경 친화적이다.

                        태양광 발전의 장단점

 

또한 발전 규모를 주택용에서부터 대규모 발전용까지 다양하게 할 수 있다.

태양광 분야는 반도체 및 디스플레이 기술과 공통점이 많으므로 한국이 단시간에 기술 경쟁력을 갖출 잠재력이 크다.

 

* 독일이 세계 최대 태양광 시장[신규 및 누적설치 모두 1위]

* 태양광 시장은 대부분 유럽지역에 분포[전세계 설치물량의 약 70%차지]

 

2)태양열 에너지

태양열에너지는 태양열이용시스템(집열부,축열부 및 이용부로 구성)을 이용하여 태양광선의 파동 성질과 광열학적 성질을 이용 분야로 한 태양열 흡수·저장· 열변환을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용한다.

 

3)풍력 에너지

풍력에너지는 바람의 운동에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 변환기술이다.

공기 가익형 위를 지날 때 양력과 항력이 발생되는 공기역학적(aerodynamic) 특성을 통해 회전자(rotor)가 회전하게 되는데 이때 발생되는 기계적 회전 에너지가 전기를 통해 전기 에너지로 변환되게 된다.이러한 풍력에너지는 신․재생에너지원 중 매우 큰 잠재력을 가진 것으로 판단되고 있으며,경제성 및 기술의 성숙도가 가장 뛰어난 것으로 분석되고 있다.

최근에는 고풍속(7m/s이상)지역에서는 4～5cents/kwh,저풍속 지역에서는 6～8cents/kwh범위로 기존의 발전 전원과의 경쟁을 하여도 무방할 정도의 경쟁력을 확보할 가능성을 보여주고 있다.

일반적으로 발전 방식에 따른 소요 면적은 풍력 1,335m2/GWh, 석탄 3,642m2/GWh,태양열 3,561m2/GWh,태양광 발전 3,237m2/GWh로서 풍력 발전이 가장 작은 면적을 차지한다.또한,풍력 발전은 공해 물질 저감 효과도 매우 커서 200kW급 풍력 발전기 1대가 1년간 운전하여 400,000kWh의 전력을 생산한다면 약 120～200톤의 석탄을 대체하게 되며,줄어드는 공해 물질의 배출 량은 연간 SO22～3.2톤,NOx1.2～2.4톤,CO2300～500톤,슬래그(slag)와 분진(ash)16～28톤에 달하며,부유 물질은 연간 약 160～280kg정도 배출이 억제되는 효과가 있다.

앞서 언급 하였듯이 풍력 발전의 가치를 다시 정리해 보면,

첫째로 에너지원이 고갈되지 않는 재생 가능한 무공해 에너지원이라는 점,

둘째로 오랜 기술력 축적으로 인한 기술성숙도와 가격경쟁력을 가지고 있다는 점,

셋째로 공해 물질 저감비용이 낮고 효과가 높다는 점이다.

* 중국이 풍력 발전 세계 최대 시장 [신규 및 누적설치 모두 1위]

* 풍력발전 시장은 유럽[43%], 아시아[29%], 미주[23%]가 시장을 삼분하고 있다.

4)바이오에너지(Biomass)

바이오에너지는 태양광을 이용하여 광합성 되는 유기물을 소비하여 생성되는 모든 생물 유기체(바이오매스)의 에너지를 이용하는 것이다.식물로 대표되는 바이오매스로부터 생산 가능한 바이오에너지는 열,전기뿐만 아니라 석유가 직접 적으로 소비되는 수송용 연료도 생산할 수 있다는 장점이 있어 고유가에 대한 대처 효과가 높다고 할 수 있다.

바이오에너지를 사용함에 의해 발생한 이산화 탄소는 바이오에너지 생산 원료인 식물이 자라면서 광합성에 의해 흡수하므로 대기 중으로 이산화탄소 배출 효과는 크지 않아 국제 사회에서는 지구 온난화 대처에 도움이 되는 에너지로 인정하고 있다

 

5)폐기물에너지

폐기물에너지는 일상생활이나 산업 활동으로 인해 필연적으로 발생하는 폐기물을 단순 소각이나 매립 처리를 하지 않고 적정한 기술로 폐기물을 가공하여 연료로 만들어서 석탄이나 석유 또는 가스 연료의 대용으로 활용하는 것을 말하며 소각 시 발생하는 폐열을 이용하는 것도 포함한다.

 

6)지열에너지

지표면으로 부터 지하로 수m 에서 수㎞깊이에 존재하는 뜨거운 물(온천)과 돌(마그마)을 포함하여 땅이 가지고 있는 에너지를 이용하는 것이다.

땅 속의 온도는 지형에 따라 다르지만 지표면 가까운 곳은 대략 10～20℃ 정도로 연중 큰 변화가 없으나 지하 수㎞의 곳은 40～150℃ 이상을 유지하고 있다.

화산지대의 고온암반(300～500℃)을 이용하여 증기를 생산하고 이를 증기터빈 발전에 이용하는 지열 발전과 100m 지하마다 평균 3℃씩 증가하여 생기는 지하암반의 열수를 공간의 난방,급탕에 활용하는 지열 이용으로 나눌 수 있는데 지열 발전은 화산국가에서 가능하며

 

7)해양에너지

해양에너지 자원 개발은 점차 심화되고 있는 전 지구적인 환경오염 문제에 효과적으로 대응할 수 있는 방안의 하나로 중요성이 인식되고 있다.

해수면의 상승 하강 운동을 이용한 조력발전과 해안으로 입사하는 파랑에너지를 회전력으로 변환하는 파력발전, 해저층과 해수표면층의 온도 차를 이용하여 열에너지를 기계적 에너지로 변환하여 발전하는 해양온도차 발전 등으로 나눌 수 있는데 해양 에너지 중에서 유일하게 상업 발전이 되고 있는 것은 조력발전이며 프랑스의 랑스(Rance)에 240MW 용량,중국 해안 8개소에 약 600MW의 시설용량으로 상업 발전이 이루어지고 있다고 한다.

 

8)수력발전

수력발전은 높은 위치에 있는 하천이나 저수지 물의 낙차에 의한 위치에너지를 이용하여 수차에 회전력을 발생시켜 수차와 직결되어 있는 발전기에 의해 전기에너지로 변환시키는 방법이다. 수력은 이산화탄소를 배출하지 않는 환경 친화적인 에너지로 자연적 지역 조건에서 얻어지는 국내 잠재량이 많고 지역의 분산 전원에 기여할 수 있는 유용한 자원으로 평가되고 있다.

2005년 이전에는 지금까지 전력 생산을 위해 세워진 대부분의 대형 수력발전소를 제외한 시설 용량 10,000㎾이하의 소규모 수력발전만을 재생가능에너지로 규정하였으나 신규 신·재생에너지 개발 및 이용,보급 촉진법에 의해서는 소수력을 포함한 수력 전체를 신·재생에너지로 정의하고 있다.

 

9)석탄액화·가스화

석탄가스화·액화 기술(GasificationandLiquefaction)은 저급연료(석탄 및 중질잔사유)를 산소 및 스팀에 의해 가스화 시켜 얻은 합성가스(일산화탄소와 수소가 주성분)를 정제하여,전기,화학물질,액체연료 및 수소 등의 고급에너지로 전환시키는 종합 기술로 가스화기술,합성가스 정제기술,합성가스 전환기술로 구분된다.

 

10)수소에너지

에너지원으로의 수소는 미래의 에너지 시스템에 적합한 여러 가지 장점을 지니고 있다.

수소는 공기 중에서 연소 시 극소량의 질소산화물(NOx)의 발생을 제외 하고는 공해 물질이 생성되지 않으며,직접 연소용 연료로써 또는 연료전지 등의 연료로써 사용이 간편하다.또 수소는 가스나 액체로 수송할 수 있으며,고압가스,액체수소,수소저장합금 등 다양한 형태로 저장이 가능하다.아울러 수소는 무한정인 물을 원료로 하여 제조할 수 있으며,사용 후에는 다시 물로 재순환이 이루어진다.

수소에너지는 대체에너지원을 이용하여 물로부터 수소를 생산·활용하여 다시 물을 생성하는 사이클 시스템을 그 근간으로 하고 있어 현재의 화석에너지가 갖지 못하는 비 고갈성,환경 친화성의 장점을 갖고 있다.수소는 연료전지를 통해서 산업용의 기초 소재로부터 일반 연료,수소자동차,수소비행기,연료전지에 이르기까지 현재의 에너지 시스템에서 사용되는 거의 모든 분야에 이용될 수 있다

 

11)연료전지

연료전지는 수소와 산소로부터 전기 및 열을 발생하는 전기화학적 장치이다.

연료전지는 기본적으로 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전력을 발생하는 발전 장치이기 때문에 화력 발전이나 디젤 발전기에서와 같이 연소과정이 없으며, 발생하는 것은 전력과 물,그리고 열 뿐이다.