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1. 신재생에너지의 개요
1.1. 신재생에너지의 정의
신재생에너지는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생이 가능한 에너지로 변환시켜 이용하는 에너지를 의미한다. 신에너지는 기존에 사용 중인 화석연료, 원자력이 아닌 새로운 에너지를 의미하며, 재생에너지는 고갈되지 않고 지속해서 얻을 수 있는 에너지로 자연에너지를 변환하여 이용하거나 폐자원을 재활용하여 에너지를 생산한다. 따라서 신재생에너지는 신에너지와 재생에너지가 합쳐진 개념이라고 볼 수 있다.
1.2. 신재생에너지의 필요성
한반도가 이제는 온대가 아닌 아열대 기후지대가 돼가고 있다는 뉴스를 접하고 일러진 벚꽃의 개화 시기와 봄철기온의 상승으로 우리는 기후변화를 몸소 체험하고 있다. 이와 더불어 미세먼지 농도확인과 마스크 휴대가 일상이 될 정도로 건강을 위협하는 오염물질의 폐해가 심각하며 동해안에 지진이 발생할 때마다 원자력발전소의 가동 여부에 대한 소식도 함께 전달받는다. 향후 20년 후에는 에너지의 수요와 공급의 불균형으로 인해 문제가 발생할 것이며 50년 후에는 화석연료가 거의 고갈될 것으로 예상한다. 에너지 고갈에 대비하기 위하여 에너지 자원을 절약하는 것만으로는 문제를 해결하는 데에 한계가 있으므로 화석연료를 대체할 신재생에너지를 개발하여 우리만의 돌파구를 찾아야 한다. 이에 따라 신재생에너지가 환경오염이 적고 지속해서 사용할 수 있으며 우리 생활 속 곳곳에 사용하고 있고 자주 접할 수 있는 새로운 대안으로 떠오르고 있다.
1.3. 신에너지와 재생에너지의 종류
1.3.1. 신에너지의 종류
신에너지의 종류는 크게 수소에너지, 연료전지, 석탄액화·가스화로 구분된다.
수소에너지는 수소 형태로 에너지를 저장하고 사용하는 대체에너지원으로 석유나 석탄을 대체하는 미래의 궁극적인 청정에너지원 중 하나이다. 수소는 대부분 안정된 탄소화합물이나 물로 존재하고 있으며, 주로 석유나 천연가스의 열분해로 제조되거나 다른 화학 공정의 부산물로써 얻을 수 있다.
연료전지는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 장치이다. 보통의 전지는 전지 내에 미리 채워놓은 화학물질에서 나오는 화학에너지를 전기 에너지로 전환하지만, 연료전지는 지속적으로 연료와 산소의 공급을 받아서 화학반응을 통해 지속적으로 전기를 공급한다.
석탄액화는 석탄에 산소와 증기를 넣고 고온·고압에서 합성가스를 얻어 이를 다시 액화시켜 정제해 각각 휘발유와 경유를 만들어 내는 기술이다. 석탄 가스화는 높은 온도에서 석탄에 산소·수소를 반응시켜 합성가스를 얻는 기술이다.
이처럼 신에너지는 기존의 화석연료, 원자력이 아닌 새로운 에너지원을 활용하여 전기나 열을 생산하는 에너지원을 말한다.
1.3.2. 재생에너지의 종류
재생에너지의 종류에는 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력에너지, 소수력 에너지, 해양에너지, 지열 에너지, 폐기물 에너지가 있다.
태양열 에너지는 태양으로부터 방사되어 지구상에 도달하는 열을 이용하는 에너지로, 열을 한곳에 모아 얻은 고열을 직접 난방에 이용하거나 열교환기를 이용해 물을 끓여 발생시킨 고압 수증기를 터빈을 돌리는 힘으로 이용한다. 가정에서는 온수, 난방, 냉방에 이용할 수 있으며 공장이나 발전소를 움직이는 산업에너지로도 사용된다.
태양광 에너지는 태양의 빛 에너지를 광전효과를 이용하여 전기 에너지로 변환시키는 태양전지를 이용한 에너지로, 금속이 빛을 흡수했을 때 전자를 내보내는 현상을 이용하여 p-n 접합 반도체를 구성하면 전류가 생성된다.
바이오매스는 생물 자원을 발효, 가스화 혹은 광합성 함으로써 알코올, 메탄, 수소 등을 채취하여 이용하는 에너지로, 목재 등의 건조 바이오매스에서는 가스화 혹은 열분해로 가연 가스를 채취하고, 폐기액, 오물, 해조류 등에서는 혐기성 발효로 메탄가스를, 고구마 등에서는 알코올을 만들어낸다.
풍력에너지는 자연적인 바람이 가지는 운동에너지를 회전에너지로 변환하고 최종적으로 전기를 생산하는 데 이용되는 에너지로, 풍력을 이용해 효율적으로 전기 에너지를 얻기 위해서는 초속 5m 이상의 바람이 지속해서 불어야 한다.
소수력 에너지는 흐르는 물에 의해 회전하는 터빈을 이용해 교류발전기를 작동시켜 전기를 얻는 에너지로, 하천이나 수로에 댐을 설치하고 발전소까지 물을 유입시킨 후 수차발전기 제어시스템을 통해 물의 낙차로 전기를 생산한다.
해양에너지는 파도를 이용하는 파력 에너지, 밀물과 썰물을 이용하는 조력 에너지, 좁은 해협의 조류를 이용한 조류 에너지가 있으며 해양 온도 차에 의해서도 전기를 얻을 수 있다.
지열 에너지는 지표면의 얕은 곳에서부터 수 Km 깊이에 뜨거운 물과 돌을 포함하고 지구에 저장된 지하수 및 지하의 열을 이용한 에너지로, 주로 냉·난방시스템으로 이용하여 여름철에는 실내의 높은 온도를 땅속으로, 겨울철에는 땅속으로부터 열을 흡수하여 난방을 수행한다.
폐기물 에너지는 산업이나 가정에서 사용하고 못쓰게 되어 버리는 제품이나 쓰레기 등을 재활용하는 것으로, 에너지 함량이 높은 폐기물들을 소각에 의한 열 회수 기술, 성형고체 연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스 제조기술 등을 통해 연료로 만들거나 소각하여 사용하는 에너지이다.
1.4. 신재생에너지의 장단점
1.4.1. 신에너지의 장단점
신에너지의 장단점은 다음과 같다.
수소에너지의 장점은 가스나 액체로서 수송 및 저장이 전기보다 편리하고, 석유보다 3배 이상 높은 효율적인 에너지이며, 공해 물질을 배출하지 않고 연소 시 산출되는 물은 환경에 무해하다는 것이다. 단점은 폭발범위가 넓고 수소 화염은 무색으로 식별이 어려워 확산 및 속도가 크며, 수소를 얻기 위해서는 수소를 태워 방출하는 에너지와 비슷한 에너지양이 필요하다는 것이다.
연료전지의 장점은 설치 장소가 자유로운 분산형 발전으로 공간 효율성이 높고, 수소차, 발전소, 선박, 중장비 등 여러 다양한 분야에 활용할 수 있다는 것이다. 단점은 설치비용과 발전비용이 많이 들고, 도시가스가 연결되어있지...
