[기후변화, 인류의 미래] 신재생에너지란 무엇인가
계간 조경생태시공2008년9월49호l조경생태시공
신재생에너지는 「신에너지 및 재생에너지 이용 개발 보급 촉진법 제2조」에 의해 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로 11개 분야로 정의된다. 이중 재생에너지는 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지 8개 분야이고, 신에너지는 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지 3개 분야이다.
신재생에너지의 종류
태양광발전 _ 태양광발전은 태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술로서 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성되어 있다. 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 받으면 광전효과에 의해 전기가 발생된다. 이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 정공(正孔: hole)(+)과 전자(電子: electron)(-)의 전기를 갖는 입자(정공과 전자)가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지 속을 움직이게 되지만, 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로, 정공(+)는 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 되며 이 때문에 앞면과 뒷면에 붙여 만든 전극에 전구나 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는데 이것이 태양전지의 PN접합에 의한 태양광발전의 원리이다.
바이오 _ 바이오에너지 이용기술은 바이오매스(Biomass, 유기성 생물체를 총칭)를 직접 또는 생·화학적, 물리적 변환과정을 통해 액체, 가스, 고체연료나 전기·열에너지 형태로 이용하는 화학, 생물, 연소공학 등의 기술을 일컫는다. 바이오매스란 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체·균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물 유기체를 통틀어서 일컫는다. 바이오에너지 이용기술은 바이오디젤, 바이오알콜 등 바이오액체연료 생산기술 및 바이오매스 가스화기술 바이오매스 생산, 가공 기술로 분류된다.
석탄액화가스화 _ 석탄액화가스화는 크게 석탄가스화 복합발전기술 및 석탄액화기술이 있다. 석탄가스화 복합발전기술(IGCC : Integrated Gasification Combined Cycle)은 석탄, 중질잔사유 등의 저급원료를 고온·고압의 가스화기에서 수증기와 함께 한정된 산소로 불완전연소 및 가스화시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 만들어 정제공정을 거친 후 가스터빈 및 증기터빈 등을 구동하는 新발전기술이다. 석탄액화는 고체 연료인 석탄을 휘발유 및 디젤과 같은 액체연료로 전환시키는 기술로 고온 고압의 상태의 석탄에 용매를 첨가하여 전환시키는 직접액화기술과, 석탄가스화 후 촉매 상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화 기술이 있다. 석탄액화가스화의 특징은 최고 42%에 이르는 고효율 발전(일반화력 38% 정도)이며, SOx를 95% 이상, NOx를 90% 이상 저감하는 환경친화기술이며, 다양한 저급연료(석탄, 중질잔사유, 폐기물 등)를 활용한 전기생산 가능, 화학플랜트 활용, 액화연료 생산 등 다양한 형태의 고부가가치의 에너지화할 수 있는 기술이라는 점이다.
신재생에너지의 특징
신재생에너지는 지속가능한 에너지공급체계를 위한 미래에너지원으로서 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
첫째, 화석연료사용에 의한 CO2발생이 거의 없는 환경친화형 청정에너지이다. 현재 지구는 무분별한 화석연료사용으로 인해 온난화라는 홍역을 겪고 있다. 우리나라는 최근 100년 동안 평균기온 상승폭이 1.5℃로 전세계 평균기온 상승폭보다 높다고 알려져 있으며, 1990년대의 겨울은 1920년대에 비해 약 30일정도 짧아진 반면 여름과 봄은 20일정도 길어져 개나리, 벚꽃 등 봄꽃의 개화시기가 빨라지는 현상을 볼 수 있다. 또한 제주도 고산의 이산화탄소(co2) 농도가 1991년 357.8ppm에서 2000년 373.6ppm으로 증가하였다. 2007년 2월의 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 제4차 보고서에 의하면 인간 활동이 지구표면의 온도를 상승시키는 주범이며 90% 이상의 책임이 있다. 지난 100년간(1906∼2006) 지구온도가 0.74℃ 상승하였으며, 특히 지난 50년간의 온도상승폭이 100년간의 상승폭에 비해 2배 가량 높다고 한다. 또한 향후 CO2 농도가 550ppm(산업혁명 이전의 2배 수준)에 이르면 지구온도가 최대 4.5℃ 상승할 것으로 보고 있으며, 21세기말 온도 상승폭을 1.8∼4.0℃ 로 전망하며, 해수면은 18∼58cm 상승할 것으로 예상하고 있다.
기후변화협약은 온실가스 증가로 인한 지구온난화를 완화시키기 위하여 1992년 「리우환경회의」에서 채택된 국제 환경협약(1994년 3월 발효)으로서 1997년 제1차 이행기간(2008∼2012)동안 1990년 대비 동 의무 부담국가가 전체 평균 5.2%를 감축토록 하고 있다. 또한 지난 2007년 12월에는 인도네시아의 발리에서 소위 “발리 로드맵”이 채택되어 2009년까지 개도국을 포함안 모든 국가에서의 온실가스 감축목표를 정하도록 합의한 바 있다. 우리나라는 1차 이행기간 동안에는 의무 감축국 대상에서 제외되었지만, 세계 제10위의 온실가스 배출국임을 감안하면 2013년부터는 의무감축대상에서 제외되기는 현실적으로 힘들다는 판단이다. 신재생에너지는 온실가스를 거의 배출하지 않는 청정에너지이기 때문에 지구온난화 방지 및 기후변화협약 대응의 가장 강력한 수단이다.
둘째, 신재생에너지는 에너지자원을 무한대로 얻을 수 있는 비고갈성 에너지이다. 요즘 화석연료의 고갈문제를 걱정하는 목소리가 높아지고 있다. 더이상 경제성 있는 유전개발의 속도가 둔화되고 BRICS 등 신흥경제발전국의 석유소비가 증가하여 기존 유전의 고갈이 가속화 됨에 따라 많은 전문가들이 가까운 시일 내에 오일피크가 도래할 것으로 예측하고 있으며 일부는 이미 오일피크에 들어섰다는 주장도 있다. 1970년대의 석유생산증가율은 매년 평균 4.3%에 달하였지만 2000년대에 들어서서는 1.9%로 대폭 감소하였으며, 2006년의 석유생산량은 2005년에 비하여 0.4% 증가하는 데 그쳤다. 세계 최대의 유전으로 매일 5백만 배럴 이상의 원유를 생산해 오고 전세계 석유의 6.5% 정도를 감당해오던 사우디아라비아의 가와르 유전이 고갈 위기에 처해 있다는 보도가 나오고 있으며, 제2의 유전인 쿠웨이트의 브르간 유전도 하루생산량이 급감하고 있는 것으로 알려지고 있다. 최근에는 경제성 있는 대형유전이 발견되지 못하고 있으며, 지구상에 막대한 석유자원이 존재할 가능성이 높은 지역은 대부분 탐사가 이루어져 앞으로도 대형유전의 발견은 힘들 것이라는 전망이다.
BP사의 Statistical Review of World Energy 2008년 5월호에서는 2007년 말 현재 석유는 41.6년, 천연가스는 60.3년, 석탄은 133년의 가채년수를 가진 것으로 밝히고 있다. 이러한 사실은 머지 않아 에너지자원 확보를 둘러싼 각축전이 전개될 것을 예견하는 것이며, 이미 미-이라크 전쟁, 원자력발전소의 건설을 둘러싼 북-미간의 마찰 등에서 에너지자원의 확보를 위한 각축전은 이미 시작되었다고 볼 수 있다. 신재생에너지는 석유, 석탄, 우라늄 등 유한한 화석연료가 아닌 태양열, 지열, 수력 등 무한히 재생가능한 에너지원을 사용하는 에너지이기에 앞으로 닥쳐올 에너지원고갈 문제를 근본적으로 극복할 수 있는 에너지이다.
셋째, 신재생에너지는 해외로부터의 수입에 의존하지 않는 국산에너지이다. 2006년 우리나라의 1차에너지 소비량은 233백만toe(세계10위)이며, 1차에너지소비에서 석유가 43.6%, 석탄이 24.3% 등을 차지하여 석유의존도가 대단히 높은 상황이다. 또한 우리나라는 총에너지의 97%를 수입에 의존하고 있으며, 2007년 우리나라의 에너지 총수입액은 908억$로 전체 수입액(3,451억$)의 26.3% 차지하여 수입품목중 단연 1위를 차지하고 있다. 이러한 에너지 총수입액 규모는 지난해 반도체 수출액 374억$, 자동차 수출액 329억$을 합한 금액보다 많은 상태이다.
더구나 최근 국제유가의 상승으로 원유수입액은 기하급수적으로 증가하고 있다. 지식경제부의 7월 수출입동향에 의하면 2008년 7월의 원유수입액은 93억불로 전년동기의 51억불보다 무려 81.3%가 증가하였다. 원유가 상승으로 인하여 2008년 7월까지의 무역수지는 무려 78억 달러의 적자를 기록하고 있으며, 이러한 무역수지 적자는 우리 경제에 심각한 타격요인으로 작용하고 있다.
신재생에너지는 순수국산에너지이므로 이러한 에너지 수입으로 인한 무역수지 적자를 극복할 수 있는 대안이다. 태양열, 풍력 등은 물론이고 목질계바이오, 폐식용유를 활용한 바이오디젤 등도 모두 그 원료를 국내에서 조달할 수 있을 뿐 아니라 태양광, 풍력 등은 반도체, 조선 등 우리나라의 높은 기술력을 통한 수출산업화가 활발히 이루어지고 있는 분야로서 관련 산업의 활성화는 무역수지 개선에 커다란 역할을 담당할 것으로 기대되고 있다.
<본 원고는 요약문 입니다>
신재생에너지의 종류
태양광발전 _ 태양광발전은 태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술로서 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성되어 있다. 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 받으면 광전효과에 의해 전기가 발생된다. 이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 정공(正孔: hole)(+)과 전자(電子: electron)(-)의 전기를 갖는 입자(정공과 전자)가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지 속을 움직이게 되지만, 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로, 정공(+)는 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 되며 이 때문에 앞면과 뒷면에 붙여 만든 전극에 전구나 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는데 이것이 태양전지의 PN접합에 의한 태양광발전의 원리이다.
바이오 _ 바이오에너지 이용기술은 바이오매스(Biomass, 유기성 생물체를 총칭)를 직접 또는 생·화학적, 물리적 변환과정을 통해 액체, 가스, 고체연료나 전기·열에너지 형태로 이용하는 화학, 생물, 연소공학 등의 기술을 일컫는다. 바이오매스란 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체·균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물 유기체를 통틀어서 일컫는다. 바이오에너지 이용기술은 바이오디젤, 바이오알콜 등 바이오액체연료 생산기술 및 바이오매스 가스화기술 바이오매스 생산, 가공 기술로 분류된다.
석탄액화가스화 _ 석탄액화가스화는 크게 석탄가스화 복합발전기술 및 석탄액화기술이 있다. 석탄가스화 복합발전기술(IGCC : Integrated Gasification Combined Cycle)은 석탄, 중질잔사유 등의 저급원료를 고온·고압의 가스화기에서 수증기와 함께 한정된 산소로 불완전연소 및 가스화시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스를 만들어 정제공정을 거친 후 가스터빈 및 증기터빈 등을 구동하는 新발전기술이다. 석탄액화는 고체 연료인 석탄을 휘발유 및 디젤과 같은 액체연료로 전환시키는 기술로 고온 고압의 상태의 석탄에 용매를 첨가하여 전환시키는 직접액화기술과, 석탄가스화 후 촉매 상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화 기술이 있다. 석탄액화가스화의 특징은 최고 42%에 이르는 고효율 발전(일반화력 38% 정도)이며, SOx를 95% 이상, NOx를 90% 이상 저감하는 환경친화기술이며, 다양한 저급연료(석탄, 중질잔사유, 폐기물 등)를 활용한 전기생산 가능, 화학플랜트 활용, 액화연료 생산 등 다양한 형태의 고부가가치의 에너지화할 수 있는 기술이라는 점이다.
신재생에너지의 특징
신재생에너지는 지속가능한 에너지공급체계를 위한 미래에너지원으로서 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
첫째, 화석연료사용에 의한 CO2발생이 거의 없는 환경친화형 청정에너지이다. 현재 지구는 무분별한 화석연료사용으로 인해 온난화라는 홍역을 겪고 있다. 우리나라는 최근 100년 동안 평균기온 상승폭이 1.5℃로 전세계 평균기온 상승폭보다 높다고 알려져 있으며, 1990년대의 겨울은 1920년대에 비해 약 30일정도 짧아진 반면 여름과 봄은 20일정도 길어져 개나리, 벚꽃 등 봄꽃의 개화시기가 빨라지는 현상을 볼 수 있다. 또한 제주도 고산의 이산화탄소(co2) 농도가 1991년 357.8ppm에서 2000년 373.6ppm으로 증가하였다. 2007년 2월의 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 제4차 보고서에 의하면 인간 활동이 지구표면의 온도를 상승시키는 주범이며 90% 이상의 책임이 있다. 지난 100년간(1906∼2006) 지구온도가 0.74℃ 상승하였으며, 특히 지난 50년간의 온도상승폭이 100년간의 상승폭에 비해 2배 가량 높다고 한다. 또한 향후 CO2 농도가 550ppm(산업혁명 이전의 2배 수준)에 이르면 지구온도가 최대 4.5℃ 상승할 것으로 보고 있으며, 21세기말 온도 상승폭을 1.8∼4.0℃ 로 전망하며, 해수면은 18∼58cm 상승할 것으로 예상하고 있다.
기후변화협약은 온실가스 증가로 인한 지구온난화를 완화시키기 위하여 1992년 「리우환경회의」에서 채택된 국제 환경협약(1994년 3월 발효)으로서 1997년 제1차 이행기간(2008∼2012)동안 1990년 대비 동 의무 부담국가가 전체 평균 5.2%를 감축토록 하고 있다. 또한 지난 2007년 12월에는 인도네시아의 발리에서 소위 “발리 로드맵”이 채택되어 2009년까지 개도국을 포함안 모든 국가에서의 온실가스 감축목표를 정하도록 합의한 바 있다. 우리나라는 1차 이행기간 동안에는 의무 감축국 대상에서 제외되었지만, 세계 제10위의 온실가스 배출국임을 감안하면 2013년부터는 의무감축대상에서 제외되기는 현실적으로 힘들다는 판단이다. 신재생에너지는 온실가스를 거의 배출하지 않는 청정에너지이기 때문에 지구온난화 방지 및 기후변화협약 대응의 가장 강력한 수단이다.
둘째, 신재생에너지는 에너지자원을 무한대로 얻을 수 있는 비고갈성 에너지이다. 요즘 화석연료의 고갈문제를 걱정하는 목소리가 높아지고 있다. 더이상 경제성 있는 유전개발의 속도가 둔화되고 BRICS 등 신흥경제발전국의 석유소비가 증가하여 기존 유전의 고갈이 가속화 됨에 따라 많은 전문가들이 가까운 시일 내에 오일피크가 도래할 것으로 예측하고 있으며 일부는 이미 오일피크에 들어섰다는 주장도 있다. 1970년대의 석유생산증가율은 매년 평균 4.3%에 달하였지만 2000년대에 들어서서는 1.9%로 대폭 감소하였으며, 2006년의 석유생산량은 2005년에 비하여 0.4% 증가하는 데 그쳤다. 세계 최대의 유전으로 매일 5백만 배럴 이상의 원유를 생산해 오고 전세계 석유의 6.5% 정도를 감당해오던 사우디아라비아의 가와르 유전이 고갈 위기에 처해 있다는 보도가 나오고 있으며, 제2의 유전인 쿠웨이트의 브르간 유전도 하루생산량이 급감하고 있는 것으로 알려지고 있다. 최근에는 경제성 있는 대형유전이 발견되지 못하고 있으며, 지구상에 막대한 석유자원이 존재할 가능성이 높은 지역은 대부분 탐사가 이루어져 앞으로도 대형유전의 발견은 힘들 것이라는 전망이다.
BP사의 Statistical Review of World Energy 2008년 5월호에서는 2007년 말 현재 석유는 41.6년, 천연가스는 60.3년, 석탄은 133년의 가채년수를 가진 것으로 밝히고 있다. 이러한 사실은 머지 않아 에너지자원 확보를 둘러싼 각축전이 전개될 것을 예견하는 것이며, 이미 미-이라크 전쟁, 원자력발전소의 건설을 둘러싼 북-미간의 마찰 등에서 에너지자원의 확보를 위한 각축전은 이미 시작되었다고 볼 수 있다. 신재생에너지는 석유, 석탄, 우라늄 등 유한한 화석연료가 아닌 태양열, 지열, 수력 등 무한히 재생가능한 에너지원을 사용하는 에너지이기에 앞으로 닥쳐올 에너지원고갈 문제를 근본적으로 극복할 수 있는 에너지이다.
셋째, 신재생에너지는 해외로부터의 수입에 의존하지 않는 국산에너지이다. 2006년 우리나라의 1차에너지 소비량은 233백만toe(세계10위)이며, 1차에너지소비에서 석유가 43.6%, 석탄이 24.3% 등을 차지하여 석유의존도가 대단히 높은 상황이다. 또한 우리나라는 총에너지의 97%를 수입에 의존하고 있으며, 2007년 우리나라의 에너지 총수입액은 908억$로 전체 수입액(3,451억$)의 26.3% 차지하여 수입품목중 단연 1위를 차지하고 있다. 이러한 에너지 총수입액 규모는 지난해 반도체 수출액 374억$, 자동차 수출액 329억$을 합한 금액보다 많은 상태이다.
더구나 최근 국제유가의 상승으로 원유수입액은 기하급수적으로 증가하고 있다. 지식경제부의 7월 수출입동향에 의하면 2008년 7월의 원유수입액은 93억불로 전년동기의 51억불보다 무려 81.3%가 증가하였다. 원유가 상승으로 인하여 2008년 7월까지의 무역수지는 무려 78억 달러의 적자를 기록하고 있으며, 이러한 무역수지 적자는 우리 경제에 심각한 타격요인으로 작용하고 있다.
신재생에너지는 순수국산에너지이므로 이러한 에너지 수입으로 인한 무역수지 적자를 극복할 수 있는 대안이다. 태양열, 풍력 등은 물론이고 목질계바이오, 폐식용유를 활용한 바이오디젤 등도 모두 그 원료를 국내에서 조달할 수 있을 뿐 아니라 태양광, 풍력 등은 반도체, 조선 등 우리나라의 높은 기술력을 통한 수출산업화가 활발히 이루어지고 있는 분야로서 관련 산업의 활성화는 무역수지 개선에 커다란 역할을 담당할 것으로 기대되고 있다.
<본 원고는 요약문 입니다>
- 이규태
