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01_02. 태양광 에너지란? 무한한 햇빛을 전기로 바꾸는 기술(여기를 클릭!)
태양광이란 무엇인지 더 자세한 내용을 볼 수 있습니다.
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인류는 오랫동안 화석연료에 의존해 에너지를 사용해 왔지만, 환경오염과 자원 고갈 문제로 인해 지속 가능한 대안을 찾기 시작했습니다. 그 해결책 중 하나가 바로 ‘신재생 에너지’입니다. 신재생 에너지는 태양, 바람, 물, 지열과 같은 자연에서 얻을 수 있는 친환경 에너지로, 무한한 가능성을 지닌 미래 에너지원으로 주목받고 있습니다.
과연 신재생 에너지는 언제부터 사용되었으며, 어떤 종류가 있을까요? 지금부터 그 역사와 종류에 대해 자세히 알아보겠습니다.
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핵심내용 요약
신재생 에너지란 ‘신에너지’와 ‘재생에너지’의 합성어로, 화석연료를 변환해 활용하거나 햇빛, 바람, 물, 지열, 생물자원 등 자연에서 얻을 수 있는 에너지를 지속적으로 생산·이용하는 친환경 에너지를 뜻합니다.
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먼저 신재생 에너지의 역사를 간단히 살펴보면, 1970년대의 석유 위기 이후로 에너지 다양화의 필요성과 환경 보호의 중요성이 대두되면서 대체 에너지에 대한 개발, 여기서 “친환경 에너지”와 “신∙재생 에너지” 두 용어의 개념들이 주목 받기 시작했습니다.
1980년대와 1990년대에는 기후 변화와 지속 가능한 발전에 대한 국제적인 인식이 높아지면서 재생 가능 에너지 및 친환경 에너지 기술에 대한 연구와 개발이 확대되었고, 본격적으로 발전하기 시작한 것은 21세기에 들어서면서부터 입니다.
기후 변화에 대한 광범위한 과학적 합의와 국제 사회의 환경 보호 노력이 증가하면서, 재생 가능 에너지에 대한 투자가 크게 증가했으며, 특히 2000년대 초반부터 태양광과 풍력 에너지 기술이 급속도로 발전하고 상용화되기 시작했습니다. 그렇다면 “신∙재생 에너지”는 무엇일까요?
신∙재생 에너지(Renewable Energy)는, “신에너지”+”재생에너지” 합성어로 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지입니다.
신(新, new)에너지란, 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소, 산소 등의 화학반응을 통해 전기 또는 열을 이용하는 에너지 입니다. 신에너지에는 수소, 연료전지, 석탄액화∙가스화 및 중질잔사유 가스화가 있습니다.
재생에너지란, 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지입니다. 재생에너지에는 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열이 있습니다.
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신에너지와 재생에너지
종류와 특징
신에너지
1. 수소: 수소 연소와 분해를 통한 청정 기계적 운동 에너지 변환
2. 연료전지: 수소 및 다른 연료의 산화를 통한 직접 전기 에너지 변환
3. 석탄액화∙가스화 및 중질잔사유 가스화: 저급 연료의 고온, 고압 처리를 통한 가스와 액체 연료 생산
재생에너지
1. 태양광: 태양의 빛을 전기로 변환, 자연 광원의 청정 에너지 활용
2. 태양열: 태양 열을 이용한 건물 난방 및 급탕, 태양의 무한한 에너지 효율적 사용
3. 바이오: 광합성을 통해 자란 식물 및 생물 유기체에서 얻은 에너지
4. 풍력: 바람의 힘을 전기 에너지로 전환, 깨끗하고 재생 가능한 에너지원
5. 수력: 물의 흐름을 이용한 전기 발생, 안정적이고 지속 가능한 전력 제공
6. 해양: 조력, 파력, 해양 온도차를 이용한 전기 생산, 혁신적이고 무한한 가능성
7. 폐기물: 가연성 폐기물의 열분해, 가스화, 소각을 통한 에너지 전환
8. 지열: 지구 내부 열을 활용한 에너지 추출, 안정적이고 지속 가능한 에너지원
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신에너지
수소 에너지는, 무한정 존재하는 자원인 물에서 추출할 수 있는 청정 에너지원입니다. 수소는 산소와 결합해 물을 형성하므로, 연소 시 이산화탄소를 배출하지 않고 오직 물만 배출합니다.
적용 분야
전력 발전: 수소는 발전소에서 청정 연료로 사용될 수 있으며, 기존 화석 연료 기반 발전소의 탄소 배출을 줄이는데 사용될 수 있습니다.
교통 분야: 수소 연료전지를 사용하는 차량은 전기를 생성하여 모터를 구동하며, 오직 물을 배출합니다. 수소버스, 트럭, 기차, 심지어 항공기와 선박에도 적용 가능합니다.
산업 분야: 고온에서의 금속 가공, 화학물질 제조 등 다양한 산업 공정에 필요한 에너지를 제공할 수 있습니다.
가정/상업 분야: 수소는 건물을 난방하고, 온수를 제공하는데 사용될 수 있습니다.
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연료전지는, 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 장치입니다. 이 과정은 연료와 산화제 사이의 화학 반응을 통해 이루어지며, 주로 수소와 산소를 사용하여 물과 전기를 생성합니다.
적용 분야
전력 발전: 연료전지는 발전소에서 대규모 전력을 생산하는 데 사용될 수 있으며, 특히 분산형 전력 공급 시스템에서 유용합니다.
교통 분야: 자동차, 버스, 기차, 심지어 배와 같은 교통수단에도 적용되어, 전통적인 화석 연료에 대한 대안을 제공합니다.
휴대용 전원: 소형 전자기기에서부터 이동식 전력 공급 장치에 이르기까지 다양한 휴대용 장비에 연료전지가 사용됩니다.
가정/상업 난방: 난방 및 전력 공급을 위해 건물 내에 설치되어, 에너지 효율을 개선하고 온실 가스 배출을 줄입니다.
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석탄액화•가스화 및 중질잔사유 가스화는, 저급 원료를 고온, 고압하에서 처리하여 가스와 액체 연료를 생산합니다. 이를 통해 가스 터빈과 증기 터빈을 구동하여 청정 전력을 생산하는 미래 지향적인 발전 방식입니다.
적용 분야
전력 생산: 가스화 및 액화 기술을 통해 생산된 합성가스나 액체 연료는 가스 터빈과 증기 터빈을을 구동하여 청정 전력을 생산하는데 사용됩니다. 이러한 과정은 효율적인 발전소 운영을 가능하게 하며, 전통적인 석탄 발전소에 비해 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있습니다.
교통 분야: 석탄액화를 통해 생산된 액체 연료는 디젤, 제트 연료 등으로 사용될 수 있으며, 이는 교통 부문에서의 화석 연료 대체에 기여할 수 있습니다.
화학 분야: 가스화 과정에서 생성된 합성가스는 암모니아, 메탄올 등과 같은 다양한 화학 물질의 생산 원료로 사용됩니다.
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재생에너지
태양광은, 태양의 빛을 직접 전기로 변환하는 친환경 기술입니다. 태양광 모듈을 사용하여 태양의 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는데, 재생이 가능하고 깨끗하며 운영 비용이 낮습니다.
적용 분야
주택: 개인 주택의 지붕이나 마당에 설치하여 가정에서 사용할 전기를 직접 생산합니다.
상업/산업용: 기업 건물이나 공장 지붕, 땅에 설치된 대규모 태양광 발전 시설을 통해 필요한 전력을 생산합니다.
공공시설: 학교, 병원, 정부 건물 등에 설치되어 시설 운영에 필요한 전력을 제공합니다.
농업 분야: 작물 재배에 필요한 에너지를 공급하거나, 농장 운영에 필요한 전력을 제공합니다.
원격 전력공급: 전력망에 연결되지 않은 원격 지역이나 섬에서 주민들에게 전력을 공급하는데 사용됩니다.
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태양열은, 태양의 열을 직접 이용하여 열에너지를 얻는 기술입니다. 주로 물이나 공기를 가열하는데 사용되며, 난방, 온수 제공, 전기 생산 등 다양한 목적으로 활용됩니다.
적용 분야
주거난방/온수공급: 태양열 집열기(저온 태양열)를 사용하여 가정의 난방과 온수를 제공합니다. 이는 주택의 에너지 비용을 절감하고, 환경 오염을 줄이는데 효과적인 방법입니다.
상업/산업 난방: 대규모 태양열 시스템(고온 태양열)을 통해 호텔, 병원, 학교, 공장 등에서 필요한 난방과 온수를 제공합니다.
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바이오에너지는, 생물학적 자원으로부터 얻은 에너지를 말합니다. 식물, 동물, 기타유기물에서 유래한 재생 가능 에너지원으로, 고체 바이오매스, 액체 바이오연료, 바이오가스 등 다양한 형태로 존재합니다.
적용 분야
발전/난방: 고체 바이오메스(목재 펠릿)를 사용하여 전력을 생산하거나 건물을 난방하는데 사용됩니다.
교통 분야: 바이오디젤, 바이오에탄올 등의 액체 바이오연료는 휘발유와 디젤의 대체재로 사용됩니다. 이 연료는 옥수수, 사탕수수, 지방산 등으로부터 생산됩니다.
폐기물 관리: 유기 폐기물, 하수 슬러지 등에서 바이오가스를 생산하고 발전, 난방, 요리 등에 활용됩니다.
산업 공정: 증기 생산, 공정 열 공급, 원재료 처리 등 산업 공정에도 사용됩니다.
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풍력은, 바람의 힘을 이용하여 전기를 생산합니다. 바람의 운동 에너지를 효율적으로 전기 에너지로 변환하여, 깨끗하고 재생 가능한 에너지원으로서의 가치를 입증합니다.
적용 분야
육상 풍력발전: 육지에 설치된 풍력 터빈을 이용하여 전기를 생산합니다. 육상 풍력 발전소는 전 세계 여러 국가에서 에너지 공급원의 중요한 부분을 차지하고 있습니다.
해상 풍력발전: 바다나 해안에서 더 강하고 일정한 바람을 활용하기 위해 설치된 풍력 터빈입니다. 해상 풍력은 육상 풍력에 비해 에너지 생산량이 더 많은 경향이 있습니다.
분산형 풍력: 소규모 풍력 터빈이 개인 가정, 소규모 기업, 또는 원격 지역에서 전력을 공급하는데 사용됩니다.
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수력은, 물의 흐름을 이용해 전기를 생산합니다. 주로 강이나 큰 물줄기에 댐을 건설하여 물을 모으고, 이 물을 통제된 방식으로 방출하면서 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.
적용 분야
대규모 발전: 대규모 댐과 수력 발전소를 통해 대량의 전력을 생산하며, 국가 전력망에 공급합니다. 예를 들어, 중국의 삼협댐, 브라질과 파라과이의 이타이푸 댐 등이 있습니다.
중소규모 발전: 중소 규모의 물줄기를 활용해 지역사회나 소규모 네트워크에 전력을 공급합니다. 이는 원격 지역이나 개발도상국에서 특히 유용합니다.
소수력 발전: 매우 작은 규모의 수력 발전 시스템으로, 소규모 공동체나 개별 가정에 전력을 공급할 수 있습니다.
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해양은, 조력, 파력, 해양 온도차 등 다양한 해양 자원을 활용하여 전기를 생산합니다. 이는 미개척 에너지원을 활용하는 혁신적인 방식으로 무한한 가능성을 제시합니다.
적용 분야
파도 에너지: 바다의 파도를 이용하여 전기를 생산합니다. 이 기술은 해안가나 근해에서 주로 사용됩니다.
조류 에너지: 바다의 조류를 이용해 터빈을 회전시키고 전기를 생산합니다. 조류의 흐름이 일정한 지역에서 효과적입니다.
해수 온도차: 해수의 온도 차이를 이용해 전기를 생산합니다. 주로 열대 지역에서 해수의 표면과 심층 부분 사이의 온도차이를 활용합니다.
해수 염도차: 바닷물과 담수 사이의 염도 차이를 이용해 전기를 생산합니다.
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폐기물은, 가연성 폐기물을 열분해, 가스화, 소각 등을 통해 에너지로 전환합니다. 소각을 통해 발생하는 열을 이용해 전기나 열을 생산하거나 생물학적 처리 방법도 포함됩니다.
적용 분야
도시 폐기물: 도시에서 발생하는 가정용 및 산업용 폐기물을 소각하여 열과 전기를 생산합니다. 소각 과정에서 발생하는 열은 발전소에서 증기 터빈을 돌려 전기를 생산하거나, 지역 난방 시스템에 공급됩니다.
바이오가스 생산: 유기 폐기물(음식물쓰레기, 농업폐기물 등)을 혐기성 소화 과정을 통해 처리하여 메탄이 풍부한 바이오가스를 생산합니다. 이 바이오가스는 발전, 난방, 요리, 차량 연료 등으로 사용됩니다.
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지열은, 지구 내부의 열을 활용하는 기술로, 땅속 깊은 곳의 뜨거운 물과 돌에서 에너지를 추출합니다. 이러한 열에너지를 활용하여 난방, 냉방, 전기 생산 등 다양한 목적으로 사용할 수 있습니다.
적용 분야
지열 발전: 고온의 지하수나 증기를 이용하여 전기를 생산합니다. 이 과정에서 발생하는 증기가 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.
지열 난방/냉방: 지열 히트펌프 시스템을 이용하여 건물을 난방하고 냉방합니다. 이 시스템은 지하의 온도가 연중 일정하다는 점을 이용합니다.
농업 응용: 지열 에너지를 이용하여 온실을 난방하거나 어류 양식장의 물을 따듯하게 유지합니다.
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