신재생에너지 [ New Renewable Energy ]

 

기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지. 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래에너지원을 그 특성으로 한다. 신재생에너지는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었다. 한국에서는 8개 분야의 재생에너지(태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지)와 3개 분야의 신에너지(연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지), 총11개 분야를 신재생에너지로 지정하고 있다.

 

 

■ 재생에너지

 

태양열

 

태양광선의 파동성질을 이용하는 태양에너지 광열학적 이용분야로 태양열의 흡수·저장·열변환 등을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술

 

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태양광발전

 

· 태양광 발전은 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술

- 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식

· 태양광 발전시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성됨

 

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바이오매스

 

바이오에너지 이용기술이란 바이오매스(Biomass, 유기성 생물체를 총칭)를 직접 또는 생·화학적, 물리적 변환과정을 통해 액체, 가스, 고체연료나 전기·열에너지 형태로 이용하는 화학, 생물, 연소공학 등의 기술을 일컬음

※ Biomass란 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체·균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물 유기체

 

 

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풍력

 

풍력은 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전 기술

 

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소수력

 

· 수력발전은 물의 유동 및 위치에너지를 이용하여 발전

· 05년 이전에는 시설용량 10㎿이하를 소수력으로 규정하였으나, 신규 법(신에너지 및 재생에너지 개발이용보급촉진법) 에서는 소수력을 포함한 수력 전체를 신재생에너지로 정의함

· 신·재생에너지 연구개발 및 보급 대상은 주로 소수력발전기를 대상으로 함

 

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지열

 

· 지열에너지는 물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도차를 이용하여 냉ㆍ난방에 활용하는 기술

· 태양열의 약 47%가 지표면을 통해 지하에 저장되며, 이렇게 태양열을 흡수한 땅속의 온도는 지형에 따라 다르지만 지표면 가까운 땅속의 온도는 개략 10℃∼20℃정도 유지해 열펌프를 이용하는 냉난방시스템에 이용

· 우리나라 일부지역의 심부(지중 1 ~ 2 km) 지중온도는 80 ℃ 정도로서 직접 냉난방에 이용 가능

 

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해양

 

· 해양에너지는 해양의 조수·파도·해류·온도차 등을 변환시켜 전기 또는 열을 생산하는 기술로써 전기를 생산하는 방식은 조력·파력·조류·온도차 발전 등이 있음

· 조력발전

조석간만의 차를 동력원으로 해수면의 상승하강운동을 이용하여 전기를 생산하는 기술

· 파력발전

연안 또는 심해의 파랑에너지를 이용하여 전기를 생산하는 기술

· 조류발전

해수의 유동에 의한 운동에너지를 이용하여 전기를 생산하는 발전기술

· 온도차발전

해양 표면층의 온수(예 : 25∼30℃)와 심해 500∼1000m정도의 냉수(예 : 5∼7℃)와의 온도차를 이용하여 열에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 발전하는 기술

 

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폐기물에너지

 

· 폐기물에너지는 폐기물을 변환시켜 연료 및 에너지를 생산하는 기술

· 사업장 또는 가정에서 발생되는 가연성 폐기물 중 에너지 함량이 높은 폐기물을 열분해에 의한 오일화, 성형고체 연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스 제조기술 및 소각에 의한 열회수 기술 등의 가공ㆍ처리 방법을 통해 고체 연료, 액체 연료, 가스 연료, 폐열 등을 생산하고, 이를 산업 생산활동에 필요한 에너지로 이용될 수 있도록 재생에너지를 생산하는 기술

 

 

 

■ 신에너지

 

연료전지

 

연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술

- H2+ 1/2O2→ H2O + 전기

- 생성물이 전기와 순수(純水)인 발전효율 30~40%, 열효율 40% 이상으로 총 70~80%의 효율을 갖는 신기술임

 

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선탄액화가스화

 

· 석탄(중질잔사유)가스화

가스화 복합발전기술(IGCC:Integrated Gasification Combined Cycle)은 석탄, 중질잔사유 등의 저급원료를 고온·고압의 가스화기에서 수증기와 함께 한정된 산소로 불완전연소 및 가스화시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 만들어 정제공정을 거친 후 가스터빈 및 증기 터빈 등을 구동하여 발전하는 신기술

 

· 석탄액화

고체 연료인 석탄을 휘발유 및 디젤유 등의 액체연료로 전환시키는 기술로 고온 고압의 상태에서 용매를 사용하여 전환시키는 직접액화 방식과, 석탄가스화 후 촉매상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화 기술이 있음

 

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수소에너지

 

수소에너지기술은 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리, 생산해서 이용하는 기술

- 수소는 물의 전기분해로 가장 쉽게 제조할 수 있으나 입력에너지(전기에너지)에 비해 수소에너지의 경제성이 너무 낮으므로 대체전원 또는 촉매를 이용한 제조기술 연구

※ 에너지보존법칙상 입력에너지(수소생산)가 출력에너지(수소이용)보다 큰 근본적인 문제가 있음

수소는 가스나 액체로 수송할 수 있으며 고압가스, 액체수소, 금속수소화물 등의 다양한 형태로 저장 가능함

- 현재 수소는 기체상태로 저장하고 있으나 단위 부피당 수소저장밀도가 너무 낮아 경제성과 안정성이부족하여 액체 및 고체저장법을 연구 중

 

 

 

■ 신에너지의 장·단점

 

분 류	장점	단점
연료전지	-저공해 고효율 에너지원 ·도심에서 대기공해 대폭감소 ·시스템 효율 50% 이상 -차세대 에너지원 -새로운 시장 잠재력 큼 ·금속, 전기, 전자, 기계 및 제어산업의 새로운 시장	-건설 비용이 높음 ·화력 : 1,200＄/kW ·연료전지 : 3,000＄/kW -수명과 신뢰성 향상을 위한 연구개발 필요
수소에너지	-수소연소시 공해물질 없음 ·극소량의 NO 발생 -연료전지 연로로 사용이 간편 -물을 이용하여 무한정 제조가능 -산업용 기초소재부터 연료, 자동차, 비행기, 연료전지 들 모든 분야에 이용가능	-폭발범위가 크고, 착화용이 화염무색으로 식별 곤란 - 확산 및 화염 속도가 빠름 -경제성 문제 ·물을 분해하여 수소를 얻기 위해서 생산되는 에너지와 맞먹는 에너지가 필요
석탄액화가스화	-발전효율이 높음 -황성분의 99%이상 제거 가능 -저급연료(석탄, 중질잔사유, 폐기물등)를 고부가가치화	-초기투자비가 높고 시스템 비용이 고가 -대형 장치산업으로 일부 대기업 중심의 기술개발

 

 

 

 

 

 

 

■ 재생에너지의 장·단점

 

분 류	장점	단점
태양열	-무공해, 무제한 청정에너지원 -다양한 적용 및 이용성 -저가의 유지보수비	-에너지 밀도가 낮고, 간헐적임 -초기 설치비용이 많음 -봄, 여름은 일사량이 좋으나 겨울철에는 불리
태양광발전	-에너지원이 청정, 무제한 -필요한 장소에서 필요한 발전가능 -유지보수가 용이, 무인화 가능	-전력생산량이 지역별 일사량에 의존 -에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요 -초기투자비와 발전단가 높음
바이오매스	-풍부한 자원과 큰 파급효과 -환경 친화적 생산시스템 -환경오염의 저감효과 -생성에너지의 형태가 다양(전력, 천연화합물 등)	-자원의 산재(수집 및 수송불편) -다양한 자원에 따른 이용기술의 다양성과 개발의 어려움 -과도 이용시 환경파괴
풍력	-비용이 가장 적게 소요 -건설 및 설치기간 짧음 -토지이용 효율성 높음(농사, 목축)	-간헐적인 풍량(충전기술) -계통연계의 어려움
소수력	-국내 부존자원 활용 -전력생산 외 농업용수 공급가능 -건설 후 운영비가 저렴	-초기 건설비가 높음 -강수량에 따른 발전량 변동 -수몰보상, 지역편재
지열에너지	-발전비용이 비교적 저렴 -공해물질 배출이 없음 -가동률이 높으며 잉여열 재활용 가능	-우리나라 적격지 드뭄 -땅의 침전이 생길 수 있음 -다시 복구할 수 없어 재생 불가능
해양에너지	-조력발전 : 양 무한, 에너지 규칙적 -파력발전 : 양 무한, 장소 제약없음 -해양온도차 : 양 무한	-조력 : 수몰지역, 해안생태계 파괴 -파력 : 에너지밀도 낮음, 소비자와 원거리 -해양온도차 : 파력과 동일
폐기물에너지	-에너지 회수의 경제성 높음 -쓰레기양을 줄일 수 있음 -폐기물에 의한 환경오염 방지	-폐기물에너지와 과정에서 또 다른 환경오염 유발 -폐기물 처리기술 필요

 

 

 

 

 

 

 

 

■ 주요 에너지별 장·단점

 

에너지원	장점	단점
석유	저장이 아주 쉽다. 가격이 저렴하다.	고갈이 임박해있다. 이산화탄소를 배출한다.
천연가스	저장이 비교적 쉽다. 가격이 저렴하다.	고갈이 임박해있다. 이산화탄소를 배출한다.
석탄	이용할 수 있는 양이 많다.	이산화탄소 배출이 심하다.
원자력에너지	이산화탄소를 배출하지 않는다.	우라늄 매장량이 적다. 폐기물이 문제가 된다. 안전에 문제가 있다.
풍력에너지	가동비용이 비교적 낮다.	에너지가 간헐적으로 생산된다. 예측하기가 힘들다.
수력에너지	가격이 낮다. 출력이 크다.	개발 가능지역이 제한되어있다. 투자비용이 높다.
해양에너지	출력이 크다.	유지비용이 높다.
태양광에너지	고립된 시설에도 설치가능	고비용 저효율
태양열에너지	설치편리, 고효율	에너지 생산이 불안정
지열에너지	항구적인 에너지원 출력이 크다.	개발 가능지역이 제한적 지열수에 의한 시설부직이 문제
목재에너지& 바이오매스	저장 용이 이산화탄소 배출이 낮다.	개발 가능 면적이 제한적
수소	공해 없이 사용가능	에너지 밀도가 매우 낮다. 저장이 어렵다. 엄밀한 에너지원이 아니다.