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신재생에너지(풍력, 지열, 조력)

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by

Yong Su Kim

on 11 December 2013

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Transcript of 신재생에너지(풍력, 지열, 조력)

photo credit Nasa / Goddard Space Flight Center / Reto Stöckli
신재생에너지(풍력, 지열, 조력)
신재생에너지란?
기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 말한다.
한국에서는 8개 분야의 재생에너지(태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지)와 3개 분야의 신에너지(연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지), 총11개 분야를 신재생에너지로 지정하고 있다.

모든 에너지의 근원 태양
햇빛만 잘 이용해도 지구상의 모든 사람이 쓸 수 있는 전기를 얻을 수 있다고 한다. 지금도 과학자들은 햇빛을 전기로 바꾸는 실험에 열중하고 있고, 햇빛으로 만든 전기의 양도 해마다 크게 늘어나고 있다. 태양 에너지는 우리가 살아가는 데 가장 핵심이 되는 에너지로, 태양에서 1초 동안에 방출되는 에너지의 양은 어마어마하다.태양의 수소핵융합반응으로 엄청난 에너지를 발산하고 지구에 직간접적으로 전해진다.이 에너지가 변환되어 지구에 사는 생명체에게 필요한 에너지를 제공하는 근원이다.생명체는 태양에너지를 이용해서 살아간다. 식물은 광합성 과정을 통해서 에너지를 영양소로 바꾸어 사용하고 그런 식물을 초식동물이 먹고 육식동물은 그 초식동물을 먹이로 잡아먹고 살아가므로 결국 모든 생물들은 태양에너지를 먹고 사는 것이다.
태양에너지
풍력에너지란?
풍력에너지는 바람으로부터 얻는 에너지다. 풍력 발전기는 바람의 운동 에너지를 회전 운동 에너지로 바꾼다. 회전 운동 에너지는 발전기에 의해 전기 에너지로 전환된다. 이처럼 바람을 회전력으로 전환시켜 발전기를 통해 전기에너지로 만드는 것이다.
한편, 풍력에너지는 신재생에너지 분야 중에서도 경제성과 기술성숙도면에서 세계적으로 가장 빠른 성장속도를 보이는 에너지 산업이다. 풍력 에너지는 세계 각국에서 그 활용에 큰 관심을 보이고 있다.
국내현황
해외현황과 미래전망
풍력발전의 화두
신재생에너지의 근원, 태양
태양 에너지의 흐름과 저장은 현재의 인간의 에너지 요구와 견주어 볼 때 광대하다. 태양이 자신의 중력으로 수축할 때 생기는 수소 핵융합 반응에서 나오는 에너지가 바로 태양의 에너지원이다.
수증기의 대류, 증발, 응결에 의한 태양 에너지의 흡수는 바람을 일으키고(풍력) 물의 순환에 힘을 준다.(조력)바다와 토양이 받아들인 햇빛은 14 °C 의 평균 표면 온도를 유지한다.(지열) 또한 광합성을 통해 일어나는 태양 에너지에서 화학 에너지로의 변환은 화석 원료가 있는 곳으로부터 음식, 나무, 바이오매스를 제공한다.

'90년대이후
개발 및 상용화기간
2001년 중대형급(750㎾급)풍력발전기가 개발되면서 소형부터 중대형풍력발전기까지 연구 개발이 되었다. 풍력발전기의 경량화, 저가화, 상용화를 목표로 효율적인 풍력발전기를 만들고 지금은 해양풍력발전기도 개발 및 상용화 단계를 거치고 있다. 올해 4월에는 백두대간의 태백 매봉산 풍력 발전단지에 국내에서 처음으로 생산된 국산풍력발전 1호기가 본격적인 가동에 들어갔다.이는 특히 대부분의 기술력 등을 전량 수입에 의존할 수 밖에 없었던 국내 풍력발전에 새로운 전환점이 될 것으로 기대된다.

태백 매봉산 풍력발전단지
경제적 단점
1. 풍력발전기는 그 초기 설치 비용의 단가가 매우 비쌈.
2. 유지관리에 문제점
3. 큰 풍력발전시설에 비해 고용창출의 효과가 거의 없음

환경문제
지역주민과 환경단체들의 주장
1. 많은 산지를 훼손

2.전자파로 인해 피해

3.소음 공해

4.일조권 침해

풍력발전 산업은 신재생에너지 중에서도 세계적으로 가장 빠르게 성장 해왔습니다. 풍력발전 산업은 유럽과 미국을 중심으로 그 연구 개발이 대형화, 경량화, 집양화 방향으로진행되고 있습니다. 선진국에서는 풍력발전의 확대를 위하여 정부차원에서 지원을 하고 있으며, 풍력 발전은 2010년 세계 전력 수요의 2.3%에서 2020년에는 4.5~11.5%에 달할 것으로 예상합니다.
세계 금융위기 여파로 풍력 발전 시장이 어려움을 겪었음에도 2010년 35.8GW를 추가 설치하였습니다.또한 세계 풍력 발전에 신규 투자는 전체 발전 설비의 1/5을 차지할 정도로 빠르게 성장하고 있는 분야입니다.
   우리나라의 경우 2007년 화석에너지의 비중이 83%인 것을 2030년까지 61%로 축소하는 한편, 풍력을 포함한 신재생에너지의 비중은 2007년 2.4%에서 2030년 11%로 약 5개 확대하여 에너지 공급에서 탈 화석연료화를 계획하고 있습니다.


미국 중부 텍사스주의 풍력발전기
풍력에너지
국내현황
우리나라는 녹색성장을 새로운 국가발전전략으로 제시하여 2000년대 이후에 연구개발에 대한 투자가 증가하고 있으며, 주로 기초 연구와 실증 연구에 집중하고 있습니다 .
비화산지대인 우리나라에서 가장 뜨거운 도시인 포항에 3km가 넘는 깊이를 파서 지열발전소를 짓고 있으며 2015년에 완공되면 국내에서 최초, 비화산지대 건립으로 세계 3번째가 될 전망이다.하지만 세계 지열 냉·난방 산업은 연평균 12%이상 성장하고 있으며 성장잠재력이 매우 높은 산업임에도 불구하고 우리나라에 지난해 보급된 신·재생에너지 중 채 1%가 안 되는 0.49%에 머무르고 있는 실정이다.
지열발전의 화두
해외현황과 미래전망
지열에너지
지열에너지는 지구의 내부에서 외부로 나오는 열을 말한다. 이러한 지열은 수증기, 온수 및 화산 분출 등에 의해서 지표로 방출된다. 특히 지열에너지는 지구 자체가 가지고 있는 에너지이기 때문에 땅을 파는 깊이에 따라 잠재력이 무한하다고 할 수 있다. 지열 활용은 온천으로부터 목욕용 온수를 얻는 것으로 활용되었지만 지금은 물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도차를 이용하여 냉ㆍ난방에 활용하는 기술이 발달되었다.
. 앞으로는 지열 발전을 통하여 전기 에너지를 얻는 방식으로 나아갈 전망이다.
지열에너지란?
200901728김용수 경제학과(야)
경제적 장점
1. 연료비가 거의 없고, 대부분 무인 원격 운전되므로 유지보수 비용이 작음
2. 화석대체효과가 커 단기적으로 화석연료와 대등한 가격경쟁력을 확보할 수있는 대체 에너지는 풍력이 유일
3. 초기 투자비가 높으나, 건설 및 설치기간이 짧음
4. 설치높이가 높아 지상 토지를 농사, 목축 등과 같은 용도로 활용 가능
5. 일부지역의 경우 관광자원화 가능
지열발전의 장점
1. 날씨의 영향을 받지 않을 뿐 아니라 24시간 쉬지 않고 얻을 수 있음
2.공해가없어 친환경적이며 어떠한 연료도 필요하지 않고 어떠한 페기물도 만들어내지 않음
3.주변 생태계를 크게 파괴하지 않으며 주위환경과 어울릴 수 있음
4.초기 비용, 발전비용, 유지보수료가 저렴하여 최근 전세계적으로 각광받는 추세임.
지열발전의 단점
1.우리나라는 비화산지대이기때문에 건설할 만한 장소가 마땅하지 않음.

2.땅의 침전이 있을 수 있으며 지중상황 파악이 곤란하다.
해외의 지열발전현황1
2013년 전세계 시장의 절반을 차지하는 미국은 서부에 화산지형과 사막지대가 있는 지형적 이점과 과거 정부가 60년대부터 지열에너지 개발산업에 큰 투자를 해왔기 때문이다. 미국 정부는 2005년부터 지열발전에 대한 투자유치를 위해 지방자치정부의 대체에너지 개발 인센티브 프로그램을 적용하여 최근에는 알라스카, 하와이, 아이다호,오레건, 유타, 와이오밍 주 전역으로까지 활동영역이 확장되는 추세이다.


해외의 지열발전현황2
지열발전은 다른 발전과 달리 화산지대가 있으면 유리한 입지를 확충시킬수 있다. 이에 따라 필리핀은 미국에 이어 세계 2위의 지열발전 생산 국가로서 1979년 최초로 지열발전소를 가동하기 시작하였으며,2010년 필리핀 전체 전력 생산량의 14.6%를 지열에너지가 차지하고 있을정도로 지열발전에 대해 높은 관심을 가지고 집중적으로 지원할 계획이다.
한편 중국은 1970년대 초기부터 지열자원 개발 이용을 추진해왔으며 40여 년의 발전 역사를 통해 난방, 수산 양식, 농업, 의학 등 직접 이용 방식과 발전을 위주로 하는 지열에너지 이용 기술 시스템을 구축하여 매년 20% 이상의 속도로 성장하고 있다.
이외 일본은 화산지대로서 연구개발이 활발하게 이루어지고 있으며 최근 민간기업의 참여가 이루어지고 있습니다.

지열에너지의 미래전망
2013년 우간다, 프랑스, 탄자니아, 칠레, 르완다 등의 국가는 현재 시공 단계 또는 개발 후반 단계의 지열사업을 운영하고 있으며, 향후 몇 년 내에 최초의 지열발전소를 운영하게 될 것으로 전망된다.
우리나라는 포항 말고도 2012년에 울릉도 지열자원개발 추진을 위한 업무협약을 마친 상태다.
지열에너지는 2013년 8월 글로벌 지열발전 용량은 11,765MW이며, 몇 백 MW의 용량이 최종 시공 단계에 있다. 2013년 말까지 글로벌 지열시장은 12,000MW의 운영용량을 기록할 것으로 전망된다.세계 지열 냉·난방 산업은 연평균 12%이상 성장하고 있으며 성장잠재력이 매우 높다.
미국의 연간 지열에너지 용량 성장 분포도
조력에너지
국내현황
조력에너지의 화두
조력에너지의 해외현황과 미래전망
조력에너지란?
조력에너지는 바닷물의 압력과 흐름을 이용한 발전이다. 조력발전을 하는 방법은 바다의 조수간만의 차가 큰 물살의 흐름을 이용하여 발전팬을 돌려 발전하는 방식으로 밀물을 가두어 두었다가 썰물 때 내보내면서 발전기를 돌리는 방식이다. 우리나라의 서해안의 경우 조차가 수 미터나 될 정도로 매우 크기 때문에 좋은 입지 조건을 갖추고 있다.
*조력에너지와 조류에너지의 혼동주의
시화호 전경
조력발전의 원리
바닷물이 가장 높이 올라왔을 때 물을 가두었다가 물이 빠지는 힘을 이용해 발전기를 돌리는 것이다.

세계최대의 조력발전소,시화호
2004년 12월 건설을 시작하여 2011년 4월 바닷물이 시화호로 유통되면서 세계최대의 조력발전소가 건설된 것이다. 이러한 시화호조력발전소는 가동 6개월여만에 전기생산량 1억kwh를 넘어섰다. 1억kwh는 10만여명이 1년간 사용할 수 있는 양으로 이산화탄소 발생량 절감에도 크게 기여할 수 있으며 여름철마다 발생되는 만성 전력부족 문제를 상당부분 해결해 줄 것으로 기대된다. 과거 시화호는 ‘죽음의호수’라는 별명으로 불릴 만큼 악취가 진동했었지만, 현재 시화호는 윈드서핑, 낚시, 자전거로 넘쳐난다. 또 발전소 가동 이후 해수유통이 확대되면서 시화호 수질 개선에도 효과가 크다는 결과도 나오고 있다.
시화호조력발전소 조경도
30년간 말도 많고 탈도 많은
가로림만조력발전소
가로림만조력발전소 위성지도
충청남도 태안반도에 위치한 가로림만 조력발전소는 기존의 시화호 조력발전소를 능가하는 세계 최대 규모로 시설 용량만 520㎿에 달한다.1980년에 조력발전소 건설 후보지로 선정되고 2006년에는 제3차 전력수급기본계획에 반영됐지만, 지금까지도 사업이 장기간 표류중이다. 이 때문에 지역주민들간에 찬반논쟁이 뜨겁다. 이 논쟁의 주목해야하는 점은 신재생에너지 산업의 모순점을 적나라하게 꼬집고 있기 때문이다. 신재생에너지는 기후변화에 대비하고 이산화탄소 배출량을 절감하기위해 확산되어왔지만 국내에서는 오히려 환경을 훼손한다는 이유로 어려움을 겪고 있다.
자연경관과 자연 생태계는 돈주고도 살 수 없는 소중한 보물이다. 그러나 만약 조력발전소를 짓는 것이 찬반의 문제가 아니라 어떻게 해결할 것인가로 넘어왔다면 자연과 어우러져서 롱런할 수 있는 방안을 생각해야했을 것이다.

조력에너지의 장점
1. 유지 관리비용이 거의 들지 않는다.
2. 바람의 영향 이나 환경적 영향을 별로 받지 않고 무한적 에너지를 이용할수 있다.
3. 탄소나 유해 물질이 별로 발생하지 않아 친환경적 발전소라고 할수 있다.
4. 초기시설 투자비용이 많이 든다.

조력에너지의 단점
1. 바다의 안밖이 인위적 환경으로 변하면서 자연 생태계가 급격히 파손된다.
2. 해안 어업권의 영향에 손실을 주기도 하고 갯벌이 손상된다.
3. 밀물과 썰물의 중간시기 해수면의 낙차가 없을시에는 가동이 되지 않는다.
4.해수면의 낙차가 큰 곳을 찾아야하기에 위치선정이 힘들다.

세계에서 현재 가동중인 조력발전소는 프랑스에서 1966년부터 운영, 러시아의 키슬라야(1968 완공, 용량 800Kw), 캐나다의 아나폴리스(1986 완공, 용량 2만Kw), 중국의 지앙시아(1980완공, 용량 3,000Kw) 등 이다. 조력발전이 가능한 지역을 보유하고 있는 미국, 호주, 인도 등의 국가에서도 조사 작업이 한창이다.
우리나라의 가로림만 조력발전소처럼 해외에서도 조력에너지 논쟁이 뜨겁다. 프랑스도 경제성과 환경훼손의 문제로 대규모 조력발전소 건설은 계획선에서 머물러있는 상태이고,영국의 서번강(Severn)의 경우 많은 논란 끝에 최근 건설을 보류키로 최종 결정되었다. 캐나다같은 경우도 소규모 조력발전소지만 어민과 해안생태계에 큰 영향을 미쳐 논쟁중이다. 조력발전이 세계적으로 지금은 환경문제, 경제성, 막대한 건설비용 때문에 주춤한 상태이지만 화석연료 자원이 바닥이 나고, 환경단체들과 협의가 이루어지면 조력발전은 다시 각광을 받게 될 것으로 전망되고 있다.

프랑스의 랑스 조력발전소
출처 및 참고자료
네이버 지식백과,(http://terms.naver.com/)
네이버 캐스트 천문/지구과학, (navercast.naver.com)
기후변화대응기술정보센터.(www.cctech.or.kr)
중앙일보 뉴스.(joongang.joins.com)
사단법인 한국풍력에너지학회.(www.kwea.kr/)
한국지열협회.(www.kogea.or.kr)
k.water 시화호 조력발전소.(tlight.kwater.or.kr/)
건설경제.(www.cnews.co.kr)
에너지관리공단.(www.kemco.or.kr)
에너지정의행동.(www.energyjustice.kr)
에너지관리공단 신재생에너지센터.(www.energy.or.kr)
한국신재생에너지협회.(www.knrea.or.kr)



감사합니다
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