신 재생에너지 중요성과 기술현황 - 신 재생에너지, 이제는 보급률 확대와 실용화 중심으로 나아가야 한다

목차

1. 신 재생에너지란 무엇인가?
2. 21세기, 신 재생에너지의 중요성이 부각되는 이유
3. 신 재생에너지 분야별 기술 현황
4. 이제는 개발 중심에서 실용화 중심으로 넘어가야 할 차례이다.

본문내용

스 연료, 폐열 등을 생산하고, 이를 산업 생산 활동에 필요한 에너지로 될 수 있도록 재생에너지를 생산하는 기술이 요구된다.
* 폐기물 에너지(원)의 종류
- 성형고체연료(RDF: Refuse Derived Fuel) : 종이, 나무, 플라스틱 등의 가연성 폐기물을 파쇄, 분리, 건조, 성형 등의 공정을 거쳐 제조된 고체연료이다.
- 폐유 정제유 : 자동차 폐윤활유 등의 폐유를 이온정제법, 열분해 정제법, 감압증류법 등의 공정으로 정제하여 생산된 재생유이다.
- 플라스틱 열분해 연료유 : 플라스틱, 합성수지, 고무, 타이어 등의 고분자 폐기물을 열분해하여 생산되는 청정 연료유이다.
- 폐기물 소각열 : 가연성 폐기물 소각열 호수에 의한 스팀생산 및 발전, 시멘트 킬른 및 철광석 소성로 등의 열원으로 이용할 수 있다.
□ 지열 : 지열에너지는 물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도차를 이용하여 냉,난방에 활용하는 기술이다. 태양열의 경우 약 47%가 지표면을 통해 지하에 저장되는데, 이렇게 태양열을 흡수한 땅 속의 온도는 지형에 따라 다르지만 지표면 가까운 땅 속의 온도를 유지해 열펌프를 이용하는 냉난방시스템에 이용될 수 있다. 우리나라의 경우 일부지역의 심부 지중온도는 약 80℃ 정도로 높으며, 직접 냉난방에 이용 가능하다.
* 지열시스템의 종류는 대표적으로 지열을 회수하는 파이프(열교환기) 회로구성에 따라 크게 폐회로(Closed Loop) 와 개방회로(Open Loop) 로 구분된다.
■ 신에너지 부문별 기술 현황 소개
□ 연료전지 : 연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이다. 연료전지의 발전원리는 연료 내에 포함된 수소와 공기 중에 있는 산소가 전기적, 화학적 반응에 의해 발전하는 것이다. 연료 극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리되는데, 수소이온은 전해질 층을 통해 공기 극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 공기 극으로 이동하게 된다. 이때 공기 극 쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물, 즉 물을 생성하면서 전기와 열이 방출되는 것이다.
- 개질기(Refromer) : 화석연료로부터 수소를 발생시키는 장치이다.
- 스택(Stack) : 원하는 전기 출력을 얻기 위해 단위전지를 수 십장, 수 백장 직렬로 쌓아 올린 본체이다.
- 전력변환기(Inverter) : 연료전지에서 나오는 직류전기(DC)를 우리가 사용하는 교류(AC)로 변환시키는 장치이다.
□ 석탄가스화 액화 : 석탄 가스화란 석탄, 중질잔사유 등의 저급원료를 고온,고압의 가스화기 에서 수증기와 함께 한정된 산소로 불완전연소 및 가스화 시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 만들어 정제공정을 거친 후 가스터빈 및 증기터빈 등을 구동하여 발전하는 기술이다. 석탄 액화는 고체 연료인 석탄을 휘발유 및 디젤유 등의 액체연료로 전환시키는 기술로 고온,고압의 상태에서 용매를 사용하여 전환시키는 직접액화 방식과, 석탄가스화 후 촉매 상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화 기술이 있다.
* 석탄가스화 액화기술의 분류
- 석탄 가스화기술 : 석탄을 고온,고압 상태의 가스화기에서 한정된 산소와 함께 불완전 연소시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 생성하는 기술이다. 석탄 종류 및 반응조건에 따라 생성가스의 성분과 성질이 달라지며 건식가스화 기술과 습식가스화 기술이 있다.
- 가스 정제공정 : 생성된 합성가스를 고효율 청정발전 및 청정에너지에 사용할 수 있도록 오염가스와 분진 등을 제거하는 기술이다.
- 가스터빈 복합발전 시스템(IGCC) : 정제된 가스를 이용해 가스터빈을 돌려 발전하고, 배기 가스 열을 이용하여 보일러로 증기를 발생시킨 후, 증기터빈을 돌려 발전하는 방식이다.
- 수소 및 액화연료 생산 : 연료전지의 원료로 사용할 수 있도록 합성가스로부터 수소를 분리하는 기술과 생성된 합성가스의 촉매 반응을 통해 액체연료인 합성석유를 생산하는 기술이다.
□ 수소에너지 : 수소에너지기술은 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리, 생산해서 이용하는 기술이다. 수소 자체를 이용한다는 점에서 연료전지와 구분이 된다. 수소의 경우 물의 전기분해를 통해 가장 쉽게 제조할 수 있으나, 입력에너지(전기에너지)에 비해 수소에너지의 경제성이 너무 낮으므로 대체전원 이나 촉매를 이용한 제조기술을 연구하는 단계에 있다.
* 수소의 경우 가스나 액체로서 수송할 수 있으며 고압가스, 액체수소, 금속수소화물 등의 다양한 형태로 저장이 가능하다. 현재 수소는 기체상태로 저장하고 있으나 단위 부피당 수소저장밀도가 너무 낮아 경제성과 안정성이 부족하여 현재 액체 및 고체정장법을 연구 하는 단계에 있다.
4. 이제는 개발 중심에서 실용화 중심으로 넘어가야 할 차례이다.
우리나라를 비롯한 전 세계는 머지않아 화석연료 매장량 한계에 따른 막대한 경제적 영향을 맞이할 것이다. 이 사실을 알고 있기 때문에 현재 세계의 흐름은 신 재생에너지 개발에 초점을 맞추고 있다. 우리나라 역시 이러한 흐름에 맞춰 미래의 에너지 수요에 대체할 수 있는 효과적인 에너지 개발에 지속적인 투자를 할 필요성을 인식하고 있다.
현재 이 순간에도 신 재생에너지 관련 기술 연구가 끊임없이 이루어지고 있다. 이미 실용화 되어 에너지 공급에 있어서 신 재생에너지를 이용하는 곳도 점점 늘어나고 있다. 하지만 아직 화력발전, 원자력발전 등 기존 에너지를 대체하기에는 사용 점유율이 너무나 낮다. 우리나라의 에너지 수요 전망을 보았듯이, 2030년 까지 신 재생에너지의 비중은 비약적으로 늘어나겠지만, 여전히 풀어나가야 할 과제(실용화되기 위해 필요한 고도의 기술개발)는 많다는 것을 의미한다.
개발 중심을 넘어서, 보급률 확대와 실용화 중심으로 나아가 기존 에너지와 대등한 비율로 점차 그 분야를 확대해 나가는 길만이 인류의 번영과 생존에 직결되는 에너지 문제를 해결하는 가장 근본적인 해결책이라고 할 수 있을 것이다.
출처(참고문헌) : 에너지관리공단 신재생에너지센터 (http://www.energy.or.kr)
국가에너지기본계획 ( 2008~2030 )

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