신·재생 에너지

신·재생 에너지

 

신·재생 에너지는 재생 에너지와 신에너지를 포함하는 개념으로 총 11개 분야가 지정되어 있습니다. 바로 조력을 포함하는 해양 에너지를 비롯해 태양열, 태양광 발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 폐기물 에너지, 연료 전지, 석탄 액화 가스화, 수소 에너지 등이 그것입니다. 고유가 시대, 화석 연료의 고갈, 기후 변화 문제 등 여러 가지 에너지 문제의 대안이 되는 신·재생 에너지! 그럼 한번 알아볼까요?

 

■ 태양은 쨍쨍, 전기료는 뚝뚝 - 태양 에너지(태양열과 태양광)

신·재생 에너지 중 가장 상용화된 것으로는 태양 에너지인 태양열과 태양광 발전을 꼽을 수 있습니다. 일반 가정집에서도 찾아볼 수 있을 정도로 일상화된 에너지인데요. 보통 난방으로 사용되는 태양열 발전과 전기를 생산하는 태양광 발전은 비슷하면서도 조금은 다른 발전 방식입니다. 태양열 발전은 태양의 '열'을 통해 에너지를 얻고, 태양광 발전은 태양의 '빛'으로부터 에너지를 얻는 것이지요.

 

태양광 발전은 반도체로 구성된 태양 전지를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 방식을, 태양열 발전은 태양열로 물을 끓여 증기를 발생시킨 후에 터빈을 돌려 전기 에너지를 생산하는 방식을 취하고 있습니다. 하지만 태양열 발전은 태양열을 전기 에너지로 변환하는 과정에서 열의 손실이 많아 효율성이 떨어지기 때문에 열 에너지 자체를 난방 및 온수에 활용하는 경우가 대부분입니다. 태양광과 태양열의 설치 비용을 보면 태양열 발전이 훨씬 저렴하지만 전기 사용량이 많아, 전기 요금이 많이 나오는 집의 경우에는 태양열보다 태양광 발전을 설치하는 게 더 경제적입니다.

▲태양광 발전과 태양열 발전(출처: 에듀넷)

■ 신재생 에너지 바람을 일으키는 풍력 발전 - 풍력

풍력 발전은 바람으로부터 에너지를 얻는 발전 방식입니다. 우리나라에도 풍력 발전 단지가 대관령, 제주, 영덕 등에 조성되어 있습니다. 풍력은 사실 오래 전부터 사용되어 왔다고 말할 수 있는데, 바로 '풍차'가 이러한 원리를 이용한 것입니다. 풍력 발전기는 주로 제주도나 강원도처럼 바람이 비교적 많이 불거나 어느 정도의 고도가 있는 언덕, 산 등지에서 볼 수 있습니다. 우리가 흔히 느끼는 바람, 이 바람에 의한 날개의 회전력을 바탕으로 운동 에너지를 전기 에너지로 바꾸어 전기를 공급해 주는 장치가 바로 풍력 발전기입니다.

▲풍력 발전소(스코틀랜드 Carloway)(출처: 에듀넷)

그렇다면 풍력 발전은 어떤 장점을 가지고 있을까요? 우선 풍력 발전은 바람의 운동 에너지를 이용한 발전 방식 중 하나로 석유나 석탄과 같은 화석 연료의 대체 효과가 매우 큽니다. 또 낙도 등의 낙후 지역에 경제성 있는 전력 보급이 가능합니다. (실제 산 지형이 험한 곳에서 풍력 발전기가 사용되고 있습니다.) 제주 지역과 같은 일부 특정 지역에서는 대규모 풍력 발전 단지를 조성하여 이를 관광 자원으로 활용할 수도 있습니다. 하지만 풍력 발전기 설치를 위한 자재 값이 비싸고 설치 가능 지역이 한정되어 있다는 것이 단점으로 지적됩니다.

 

 

■ 달이 만들어 내는 무한 에너지 - 조력

조력 발전은 조수 간만의 차를 이용한 수차 발전기를 설치, 썰물 때 저수지와 해수면의 수위차를 이용해 전기 에너지를 만드는 시스템입니다. 쉽게 설명하자면 밀물 때 수문을 닫아서 들어왔던 물을 내만에 가득 채웠다가 썰물 때 낮아진 해수면으로 가둔 물을 떨어뜨리는 방식으로 터빈 발전기를 돌려 위치 에너지를 전기 에너지로 전환하는 것입니다. 즉, 조수 간만에 차를 이용, 물이 들어갔다 나왔다 하는 힘으로 발전기 모터를 돌려 전기 에너지를 생산하는 방식으로 조수 간만의 차가 큰 만이나 강 하구에 설치합니다. 조력은 조수 간만차(운동 에너지)를 이용하기 때문에 화석 연료나 원자력 에너지와 같은 환경 오염을 일으키지 않는 친환경 에너지입니다.

▲조력 발전소 - 프랑스 랑스 강(출처: 에듀넷)

■ 그 밖에 신재생 에너지

사탕수수로 전기 에너지를? - 바이오매스

바이오매스는 석유의 대체 자원으로 활용될 수 있는 신·재생 에너지라고 할 수 있습니다. 생물체를 열분해 시키거나 발효시켜서 메탄이나 에탄올, 수소 등의 연료를 채취하는 것인데, 지금도 실제로 사용되고 있는 에너지이기도 합니다. 브라질에서는 사탕수수와 카사바로부터 알코올을 채취하여 자동차의 연료로 사용하고 있다고 합니다.

 

▲알코올로 발효되는 사탕수수와 카사바(출처: 에듀넷)

공해 없는 청청 에너지 - 소수력

소수력 에너지는 '작은' 수력 발전이라고 간단하게 설명할 수 있습니다. 수력 발전소는 대부분 대규모로 지어지기 때문에 환경에 미치는 피해가 크지만, 소수력 발전은 하천이나 저수지 등에 작은 규모로 설치하기 때문에 환경에 미치는 피해가 보다 적다고 합니다.

▲소수력 발전소(출처: 에듀넷)

경제성이 뛰어난 에너지 - 지열

태양열 에너지가 태양의 열로부터 에너지를 얻었다면, 지열 에너지는 지구의 열로부터 에너지를 얻는 방식입니다. 온천도 지열을 통해 발생한 것인 만큼, 이 열을 활용해서 에너지를 만들어 낸다면 굉장히 효율적일 것입니다.

▲지열 발전소(출처: 에듀넷)

버려지는 물건의 재탄생 - 폐기물 에너지

버려지는 폐기물을 통해 연료 및 에너지를 생산해 낼 수 있다는 사실을 아시나요? 폐기물 에너지는 종이, 나무, 플라스틱 등으로부터 얻은 성형 고체 연료, 자동차 폐유를 정제해서 얻은 재생유 등을 지칭하는 것입니다. 플라스틱, 고무, 타이어 등으로부터 플라스틱 열분해해 연료를 얻을 수도 있고, 폐기물을 소각하면서 발생하는 폐기물 소각열을 이용할 수도 있지요.

▲폐기물로부터 에너지를 얻는 과정(출처: 에듀넷)

석탄의 변신은 환경 친화 에너지 - 석탄 액화가스화

석탄 액화와 석탄 가스화를 합쳐 석탄 액화 가스화라고 하는데, 석탄 액화는 석탄을 휘발유나 디젤유 등으로 변화시키는 것이고, 석탄 가스화는 석탄을 합성 가스로 변화시키는 것을 말합니다. 다양한 저급 연료(석탄 등)를 활용해 고부가 가치를 지닌 에너지를 생산해 내는 것으로 이렇게 변환시켜 이용할 경우 환경 오염 물질 배출도 줄일 수 있어 환경 친화 기술로 각광받고 있습니다.

▲석탄 액화가스화 기술(출처: 에듀넷)

이 외에도 저장이나 수송이 편리하고 연소 과정에서도 연기를 뿜지 않는 청정 에너지인 수소 에너지, 수소와 산소가 결합하면서 물로 변할 때 발생하는 에너지를 전기 형태로 저장한 에너지인 연료 전지, 파도의 상하 운동을 전기 에너지로 변환시키는 파력과 해양 온도 혹은 큰 강의 하구에서 강물과 바닷물이 만날 때, 삼투압 작용으로 농도가 낮은 강물이 농도가 높은 바닷물로 빨려 들어가는 압력을 이용한 해양 에너지 등이 신·재생 에너지로 각광받고 있습니다. 자원빈국, 에너지빈국인 우리나라. 화석 연료를 대체하고, 환경 문제에 대응할 수 있는 신·재생 에너지를 통해 미래의 에너지를 창출해야 할 것입니다. 

[자료출처: 에듀넷]