신재생에너지의 의미와 신재생 에너지원에 대한 정리

신재생에너지의 의미

'신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급촉진법'에 따르면, 신재생에너지는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 강수, 지열, 생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 말합니다. 신에너지는 연료전지, 석탄액화, 가스화, 수소, 중질잔사유 가스화 등을 포함하며, 재생에너지는 태양열, 태양광, 수력, 풍력, 바이오, 지열, 해양, 폐기물 등을 말합니다.

 

신 재생 에너지는 다음과 같은 특징을 갖고 있습니다.

• 공공미래에너지: 장기적인 개발보급 정책을 통해 시장 창출과 경제성을 확보하기 위한 에너지입니다.
• 환경친화형 청정에너지: 신재생에너지는 화석연료 사용으로 인한 이산화탄소(CO2) 발생이 거의 없으며, 환경에 친화적인 에너지입니다.
• 비고갈성에너지: 태양, 바람 등을 활용하여 무한히 재생 가능한 에너지로서 고갈되지 않습니다.
• 기술에너지: 연구개발을 통해 에너지 자원을 확보하고 기술적인 발전을 이루어 나갈 수 있는 에너지입니다.

반응형

신 재생 에너지의 중요성은 화석연료의 고갈과 자원확보 경쟁, 에너지 공급 다양화의 필요성 등으로부터 유래합니다. 또한, 기후변화와 관련된 규제에 대응하기 위해 청정에너지 비중을 높이는 것이 중요합니다. 신재생에너지 산업은 IT, BT, NT와 함께 미래 산업으로 팽창하고 있으며, 시장의 규모가 급격히 증가하고 있는 분야입니다.

 

친환경 에너지에 대한 이미지

 

---

 

신재생 에너지원의 종류

 

태양 에너지

태양광 발전은 태양의 빛 에너지를 활용하여 전기를 생산하는 발전 방식입니다. 태양광 발전은 태양전지라고도 불리는 광전효과를 이용하여 태양의 빛을 전기로 변환합니다. 태양광 발전 시스템은 태양전지 모듈과 축전지 및 전력 변환 장치로 구성되어 있습니다. 태양광 발전 시스템은 태양전지 모듈을 통해 태양의 빛을 수집하고 광전효과로 인해 전기를 생성합니다. 이러한 전기는 고축전지에 저장되며 필요에 따라 사용될 수 있습니다. 또한 전력 변환 장치를 통해 직류 전기를 교류 전기로 변환하여 가정이나 건물 등에서 사용할 수 있는 형태로 변환됩니다. 또 다른 태양 에너지 활용 방식으로는 태양열 발전이 있습니다. 태양열 발전은 태양으로부터 오는 복사광선을 흡수하여 열에너지로 변환하고 필요에 따라 저장하는 기술입니다. 태양열 발전은 건물의 냉난방, 급탕, 산업 공정열, 발전 등에 활용됩니다. 태양열 발전 시스템은 집열부, 축열부, 이용부, 제어장치 등으로 구성되어 있습니다. 태양광 발전과 태양열 발전은 모두 태양 에너지를 이용하여 에너지를 생산하는 기술로서, 친환경적이고 지속 가능한 에너지 소스로 각광받고 있습니다. 이러한 태양 에너지 활용 기술은 환경 보호, 에너지 독립성 및 경제적 이점을 제공하며, 전 세계적으로 증가하는 관심과 수요를 받고 있습니다.

 

수력 발전 (Hydro Power)

수력발전은 물의 유동 및 위치 에너지를 활용하여 전기를 생산하는 기술을 말합니다. 이전에는 10MW 이하의 시설을 소수력으로 분류하여 다루었지만, 2005년 이후의 법 개정으로 수력은 전체적으로 신재생에너지로 정의되었습니다. 수력발전은 수문(댐, 강, 하천 등)의 물의 흐름을 이용하여 수동 또는 자동으로 작동하는 터빈 및 발전기를 통해 전기를 생산합니다. 일반적으로 수력발전소에는 댐이 설치되어, 댐 내에서 물의 유동과 위치 에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고 이를 발전기로 연결하여 전기를 생산합니다. 물의 유동에너지와 위치 에너지는 물의 운동에 의해 생성되며, 이것을 전기 에너지로 변환하여 전력계통에 연결하여 사용자에게 공급합니다. 수력발전은 지속 가능한 에너지 생산의 한 예시로, 탄소 배출량이 낮고 친환경적인 에너지 소스입니다. 또한, 수력발전은 대규모 발전소부터 소규모 발전소에 이르기까지 다양한 규모와 형태로 존재하여 다양한 지역에서 적용될 수 있습니다. 수력발전소의 설치 및 운영에는 환경과 생태계에 대한 고려가 필요하며, 친환경적인 방식으로 수행되어야 합니다. 수력발전은 전 세계적으로 많이 이용되고 있으며, 수력에너지는 안정적이고 저렴한 에너지 공급을 제공하는 데 주요한 역할을 합니다. 또한, 물의 에너지를 활용하므로 잠재적으로 무한한 자원으로 간주됩니다. 이러한 장점으로 인해 수력발전은 지속 가능한 발전과 에너지 독립성을 추구하는 데 매우 중요한 역할을 수행하고 있습니다.

 

풍력 에너지(Wind Power)

풍력에너지는 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생된 전력을 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술입니다. 풍력에너지는 바람이 불면 어디서나 전력을 생산할 수 있는 장점이 있으며, 설치가 비교적 용이하고 가격이 저렴하여 미래의 에너지 산업으로 주목받고 있습니다. 풍력에너지 시스템은 바람이 가진 에너지를 흡수하고 변환하기 위한 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다. 주요 구성 요소로는 운동량 변환 장치, 동력 전달 장치, 동력 변환 장치, 제어장치 등이 있습니다. 풍력에너지 시스템의 첫 번째 단계는 운동량 변환 장치입니다. 이 장치는 바람의 운동 에너지를 흡수하여 회전 운동량으로 변환합니다. 일반적으로는 풍력터빈이라고도 불리는 회전날개(로터)를 갖춘 터빈이 이용됩니다. 회전날개는 바람의 힘에 의해 회전하며 운동 에너지를 생성합니다. 두 번째로, 동력 전달 장치는 회전 날개로부터 생성된 운동 에너지를 전송하는 역할을 담당합니다. 전달 장치는 회전축(심지축)과 기어 메커니즘을 포함하고 있으며, 회전 운동을 전송하여 동력 변환 장치로 이동시킵니다. 동력 변환 장치는 회전 운동으로부터 생성된 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 수행합니다. 일반적으로는 발전기가 이용되어 회전 운동을 전기 운동으로 변환합니다. 발전기는 회전력을 전기 에너지로 변환하여 전력계통에 연결하거나 직접 수요자에게 전력을 공급합니다. 또한, 풍력에너지 시스템은 제어장치를 포함하여 운전 상태를 모니터링하고 효율적인 운전을 제어하는 역할을 합니다. 제어장치는 바람의 세기와 방향을 감지하여 날개의 각도를 조절하고, 발전기 운전을 최적화합니다. 풍력에너지는 지속 가능한 에너지 생산의 한 방법으로서, 친환경적이고 잠재적으로 무한한 자원을 활용합니다. 또한, 탄소 배출량을 감소시키고 에너지의 독립성을 향상할 수 있는 장점이 있습니다. 이러한 이점들로 인해 풍력에너지는 글로벌 에너지 전환과 지속 가능한 발전을 위한 중요한 역할을 수행하고 있습니다.

 

바이오 에너지(Bio-Energy)

바이오에너지는 바이오 매스를 화학적, 생물학적, 물리학적 변환과정을 통해 액체, 가스, 고체 연료, 전기 및 열에너지 형태로 이용하는 기술을 말합니다. 바이오에너지는 화학, 생물, 연소공학 등 다양한 분야의 기술을 포함합니다. 바이오 매스는 태양 에너지를 받아 식물과 미생물이 광합성 과정을 통해 생성한 유기물로서 식물체, 균체, 동물체 등을 포함합니다. 바이오 매스는 생물유기물이며, 이를 이용하여 바이오에너지를 생산합니다. 바이오에너지는 다양한 형태로 이용될 수 있습니다. 예를 들어, 바이오매스를 경유하여 생물학적 혹은 화학적 변환 과정을 거쳐 액체 연료(바이오디젤, 에탄올 등), 가스(바이오가스, 메탄 등), 고체 연료(바이오매스 펠릿 등)로 변환할 수 있습니다. 또한, 바이오매스를 연소하여 열에너지를 생성하거나 바이오가스 발효를 통해 전기를 생산할 수도 있습니다. 바이오에너지는 신재생 에너지 소스로 인정받고 있으며, 환경 친화적이고 지속 가능한 에너지 파생물입니다. 바이오에너지의 생산과 이용은 재생 가능한 자원을 활용하고 탄소 배출량을 감소시키는데 기여합니다. 이를 통해 에너지 보안성을 향상시키고, 에너지의 다양화와 지속 가능한 개발을 지원하는 중요한 역할을 수행합니다.

 

해양 에너지 (Ocean Energy)

해양에너지는 해양에서 조수, 파도, 해류, 온도차 등의 자연 현상을 활용하여 전기 또는 열을 생산하는 기술을 말합니다. 해양에너지는 조력 발전, 파력 발전, 조류 발전, 온도차 발전 등 다양한 방식으로 전기를 생산할 수 있습니다. 조력 발전은 해양 조수, 즉 해양 조류나 강의 조류를 이용하여 발전하는 방식입니다. 조력터빈을 통해 조류의 에너지를 회전 운동으로 전환하여 발전기를 회전시킵니다. 이를 통해 전기를 생산할 수 있습니다. 파력 발전은 해양 파도의 운동 에너지를 활용하여 전기를 생산하는 방식입니다. 파력터빈을 이용하여 파도 운동 에너지를 회전 운동으로 변환하고, 이를 발전기로 전달하여 전기를 생산합니다. 조류 발전은 해양의 조류, 즉 바다의 유동성을 이용하여 전기를 발전하는 방식입니다. 조류 터빈을 통해 조류의 운동 에너지를 회전 운동으로 변환하여 발전기와 연결하여 전기를 생산합니다. 온도차 발전은 해양의 온도차를 이용하여 열 에너지를 생산하는 방식입니다. 열 엔진 또는 열 펌프 등을 이용하여 해수의 온도차를 이용하여 열을 생산하고, 이를 통해 전기를 생산할 수 있습니다. 해양에너지는 지구에서 대량의 에너지를 보유하고 있는 해양 자원을 활용하여 친환경적이고 지속 가능한 에너지를 생산하는 중요한 기술입니다. 이를 통해 탄소 배출을 줄이고 잠재적인 자원을 활용하여 에너지의 다양화와 에너지 보안성을 개선할 수 있습니다. 해양에너지는 미래의 에너지 산업으로서 글로벌 에너지 전환과 지속 가능한 발전을 위한 핵심 요소로 각광받고 있습니다.

수소 에너지 (Hydrogen Energy)

수소에너지는 무한한 원료인 물이나 유기물을 변환하는 등 다양한 방식으로 수소를 생산하고 활용하는 기술을 의미합니다. 수소에너지는 수소 생산, 저장, 응용, 안전 대책 등 다양한 기술 개발이 필요한 분야로서, 미래의 수소 시대에 대비하기 위한 신재생 에너지 분야로 간주됩니다. 수소에너지의 핵심은 수소를 생산하는 것입니다. 수소는 다양한 방법으로 생산될 수 있으며, 주요한 방법으로는 수분해, 수전해, 바이오매스 가스화, 태양광 수분해 등이 있습니다. 이러한 방법들은 물이나 유기물을 이용하여 수소를 생성하는 과정을 포함합니다. 수소에너지는 다양한 방면에서 응용될 수 있습니다. 수소는 연료전지를 통해 전기 에너지로 변환될 수 있으며, 이를 통해 차량, 발전소, 가정 등 다양한 분야에서 전기를 생산하고 사용할 수 있습니다. 또한, 수소는 연료로 사용될 수 있어 내연기관을 갖춘 차량과 같은 분야에서도 활용될 수 있습니다. 수소에너지는 지속 가능한 에너지 소스로 간주됩니다. 수소는 분해되었을 때 물로 재결합되며, 이 과정에서 발생하는 에너지는 친환경적이고 재생 가능합니다. 또한, 수소는 에너지 저장 및 전달 매체로 사용될 수 있어 에너지의 효율적인 관리에 기여할 수 있습니다. 수소에너지는 미래의 에너지 패러다임을 혁신하고 지속 가능한 발전에 기여할 수 있는 중요한 기술입니다. 수소에너지 분야의 연구와 기술 개발은 신재생 에너지 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있으며, 지속 가능한 에너지 공급과 탄소 배출 저감을 위한 노력에 큰 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.

 

연료 전지 (Fuel Cell)

연료전지는 수소와 산소의 화학 에너지를 전기화학 반응을 통해 직접 전기 에너지로 변환하는 발전 장치입니다. 연료전지는 수소를 연료로 사용하며, 천연가스, 메탄올, 석탄, 바이오매스 등 다양한 원료에서 수소를 생산할 수 있습니다. 연료전지는 전기를 생산하는 동시에 열을 생산하여 높은 발전 효율을 갖는 기술입니다. 연료전지 시스템의 발전 효율은 일반적으로 3040%이며, 열효율은 40% 이상으로 전체 효율이 7080%에 달하는 신기술 장치입니다. 연료전지의 작동 원리는 다음과 같습니다. 연료전지에서 수소는 연료 구 편에서 전극(양극)으로 이동하고, 산소는 산소 구역에서 전극(음극)으로 이동합니다. 이러한 이동 과정에서 수소 분자는 전극 표면에서 전기화학반응을 통해 이온화되고, 전뇌체를 생성하여 전자를 방출합니다. 전자는 전지 외부에서 전류를 흘리면서 열과 전기 에너지를 생성합니다. 이렇게 생성된 전기 에너지는 외부 장치를 구동하는 데 사용될 수 있습니다. 연료전지는 많은 장점을 갖습니다. 먼저, 연료전지는 무균소 발전 장치로서 작동하므로 노이즈가 적고, 진동이 적으며, 소량의 배출물만 생성합니다. 또한, 연료전지는 기존의 연료소비 기반 시스템에 비해 높은 효율을 갖기 때문에 에너지 효율성이 뛰어나며, 탄소 배출량을 감소시킬 수 있습니다. 또한, 연료전지는 수소를 연료로 사용할 때에만 직접적인 배출물이 발생하므로, 수소의 생산 방식에 따라 탄소 중립화를 실현할 수도 있습니다. 연료전지 기술은 다양한 분야에서 사용 가능한 잠재력을 갖고 있습니다. 차량, 전력 그리드 보강, 복합 발전 시스템 등 다양한 응용 분야에서 연료전지 기술의 개발과 적용이 활발히 이루어지고 있습니다. 연료전지는 지속 가능한 에너지 생산과 탄소 배출 저감을 위한 핵심 기술로 인식되고 있으며, 미래의 에너지 시스템에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

지열 에너지 (Geothermal Energy)

지열에너지는 물, 지하수 및 지하의 열차이를 이용하여 냉난방 및 발전에 활용하는 기술을 말합니다. 태양열의 약 47%는 지표면을 통해 지하에 저장되며, 지진 등의 지열 현상을 통해 지하에 존재하는 열을 이용합니다. 지표면 가까운 지하의 온도는 지형에 따라 다르지만 대략 10 ~ 20°C 정도이며, 지중의 깊은 곳에서는 약 80°C의 고온을 유지합니다. 이러한 지열 열 차 이를 활용하여 냉난방 시스템이나 발전에너지로 활용됩니다. 지열에너지는 주로 지열 히트펌프 시스템을 통해 활용됩니다. 지열 히트펌프는 지하에 위치한 열교환기를 통해 지열 열을 흡수하고, 압축기를 통해 열을 증폭시킨 후 건물 내부의 난방이나 냉방을 위한 시스템에 전달합니다. 이를 통해 지열 에너지를 이용하여 고효율의 난방이나 냉방을 제공할 수 있습니다. 또한, 지열에너지는 발전에너지로도 활용될 수 있습니다. 지열 발전은 지하에서 추출된 열에너지를 사용하여 증기를 생산하고 이 증기를 회전하는 터빈과 연결하여 전기를 생산하는 과정입니다. 땅속의 고온 지열을 활용하는 경우 열을 직접 추출하여 발전에 사용하며, 낮은 지열 온도를 활용하는 경우 이를 위해 열을 증폭시키기 위한 열교환 장치가 사용될 수 있습니다. 지열에너지는 지구에서 꾸준히 생성되는 에너지원으로서 친환경적이며 지속 가능한 에너지 소스입니다. 또한, 기후에 영향을 덜 받는 안정적인 에너지로서 에너지의 독립성과 탄소 배출의 감소에 기여할 수 있습니다. 따라서, 지열에너지는 미래의 에너지 공급과 환경 보호에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

 

석탄(중질잔사유) 가스화, 액화

가스화 복합발전 기술(Integrated Gasification Combined Cycle)은 석탄, 중질잔사유 등의 낮은 등급의 연료를 수증기 및 제한된 산소와 함께 고온 고압 가스화로 처리하여 일산화탄소와 수소가 주성분으로 구성된 합성가스를 생성하고, 이를 정제과정을 거친 후 가스터빈 및 증기터빈 등을 이용하여 발전하는 신기술입니다. 이 기술은 일반적으로 가스화기에서 연료를 고온과 고압에서 가스화시키는 과정을 통해 합성가스를 생성합니다. 가스화기는 제한된 산소의 존재하에서 연료를 불완전하게 연소시키고, 연료의 변환과정에서 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 합성가스를 생성합니다. 이후, 합성가스는 정제과정을 거쳐 불순물 제거 및 조성 조절을 하여 연료 품질을 최적화시킵니다. 가스화 복합발전 기술에서는 정제된 합성가스를 가스터빈 및 증기터빈 발전소에 공급하여 전기를 생산합니다. 가스터빈은 합성가스를 연소하여 에너지를 생성하고, 증기터빈은 가스터빈에서 발생한 열을 이용하여 추가적인 전기를 생산합니다. 이렇게 연료의 에너지를 최대한 활용하는 방식으로 전력 효율을 극대화합니다. 가스화 복합발전 기술은 석탄 및 중질잔사유와 같은 낮은 등급의 연료를 효율적으로 활용하여 전기를 생산하는 혁신적인 기술로 평가됩니다. 이를 통해 열효율과 에너지 이용효율을 높이며, 동시에 탄소 배출량을 감소시킬 수 있습니다. 그러므로, 가스화 복합발전 기술은 발전용 연료로서의 석탄과 중질잔사유의 활용 가능성을 높이고, 에너지 산업의 지속 가능성과 환경 친화성을 향상할 수 있는 중요한 기술입니다.

 

폐기물 에너지 (Waste Energy)

폐기물에너지는 폐기물을 처리하고 변환하여 연료 및 에너지를 생산하는 기술을 말합니다. 이 기술은 사업장이나 가정에서 폐기물을 열분해, 성형 고체 연료 제조, 가스화, 소각 등의 가공 및 처리 방법을 통해 고체 연료, 액체 연료, 가스 연료, 폐열 등을 생산하고, 이를 산업 생산 활동에 필요한 에너지로 활용합니다. 이러한 방식으로 폐기물을 재생에너지로 활용할 수 있습니다. 폐기물에너지는 다양한 가공 및 처리 방법을 포함합니다. 먼저, 열분해에 의한 오일화 기술은 폐기물을 열로 처리하여 오일 및 기체 형태의 연료로 변환하는 방법입니다. 성형 고체 연료 제조 기술은 폐기물을 압축 및 가공하여 고체 연료로 변환하는 방법입니다. 가스화에 의한 가연성 가스 제조 기술은 폐기물을 열 처리하여 가스 연료로 변환하는 방법을 말합니다. 소각은 폐기물을 열로 처리하여 폐열을 추출하고 이를 열 회 수하여 에너지로 활용하는 방법입니다. 폐기물에너지는 재생에너지의 한 형태로 간주됩니다. 이 기술은 폐기물 처리와 동시에 에너지 생성을 통해 자원을 재활용하고, 탄소 배출을 줄이는 환경 친화적인 방식입니다. 또한, 폐기물에너지는 폐기물 처리 시 발생하는 에너지 자원의 낭비를 방지하고 자원의 효율적인 관리를 실현하는 데 도움을 줍니다. 폐기물에너지는 지속 가능한 에너지 공급과 환경 보호에 기여하는 중요한 역할을 합니다. 폐기물 관리 및 재활용의 중요성이 점점 더 높아지면서, 폐기물에너지 기술의 발전과 적용이 확대될 것으로 예상됩니다. 이를 통해 자원의 효율적인 활용과 친환경적인 에너지 생산을 실현할 수 있을 것입니다.

 

참고

https://home.kepco.co.kr/kepco/SM/C/htmlView/SMCCHP001.do?menuCd=FN29030304 

- 신재생에너지란 | KEPCO -

 

 

2023.08.08 - [정보] - 탄소중립이란? - 탄소중립의 필요성

탄소중립이란? - 탄소중립의 필요성

2023.07.20 - [정보] - 탄소중립을 향한 글로벌 도전: 지구의 미래와 삶을 지키기 위한 방안들

탄소중립을 향한 글로벌 도전: 지구의 미래와 삶을 지키기 위한 방안들

2023.07.21 - [정보] - 이차전지와 매래산업 - 함께 성장하는 파트너들

이차전지와 매래산업 - 함께 성장하는 파트너들

2023.08.02 - [정보] - 초전도체란? - 초전도 현상

초전도체란? - 초전도 현상