Home 신·재생에너지 기타에너지

기타에너지

기타

태양열의 원리와 시스템 구성도
태양열 발전의 원리와 구성

태양열에너지는 에너지밀도가 낮고 계절별, 시간별 변화가 심한 에너지이므로 집열과 축열기술이 가장 기본되는 기술입니다.

집열부
  • 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 변환하는 장치로 가장 중요한 부분
  • 가장 간단한 형태는 빛을 잘 흡수하는 검은색 관 속으로 물을 흐르게 하는 평판 집열관으로 이것은 빛을 투과하는 투명한 외부층(유리나 플라스틱)이 빛을 흡수하는 검은색의 내부구성물을 둘러싼 형태로 이루어져 온실효과를 일으킴
  • 빛이 집열판속으로 들어오면 이것은 검은색의 내부에 부딪쳐 적외선으로 바뀌는데 적외선은 투명층을 통과하지 못하므로 내부는 점점 더뜨거워짐
  • 이렇게 뜨거워진 내부에는 열을 흡수하였다가 전달하는 매체가 흐르는데 이 뜨거워진 매체는 물과 열교환하여 난방용 또는 온수용 물을 생산
태양열 이용시스템 구성도

기타

특징
장점단점

  • 무공해, 무제한 청정 에너지원
  • 기존의 화석에너지에 비해 지역적 편중이 적음
  • 다양한 적용 및 이용성
  • 저가의 유지보수비

  • 밀도가 낮고 간헐적임
  • 유가의 변동에 따른 영향이 큼
  • 초기 설치비용이 많음
  • 봄, 여름은 일사량 조건이 좋으나 겨울철에는 조건이 불리함
태양열 이용기술의 분류

적용분야 및 활용온도에 따라 구분하고 일반적으로 자연형, 설비형 시스템으로 구분합니다.

구분 자연형 설비형
저온용 중온용 고온용
활용온도 60℃이하 100℃이하 300℃이하 300℃이상
집열부 자연형시스템
공기식 집열기
평판형 집열기 PTC형 집열기
CPC형 집열기
진공관형 집열기
Dish형 집열기
Power Tower, 태양로
축열부 Tromb Wall
(자갈, 현열)
저온축열
(현열, 잠열)
중온축열
(잠열, 화학)
고욱축열(화학)
이용분야 건물공간난방 냉난방ㆍ급탕, 농수산(건조, 난방) 건물 및 농수산 분야, 냉난방, 담수화, 산업공정열, 열발전 산업공정열, 열발전, 우주용, 광촉매폐수처리, 광화학, 신물질 제조
설치사례

기타

연료전지
  • 전지연료의 산화(酸化)에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지
  • 일종의 발전장치(發電裝置)라고 할 수 있으며 산화 ·환원반응을 이용한 점 등 기본적으로는 보통의 화학전지와 같지만, 닫힌 계내(系內)에서 전지반응(電池反應)을 하는 화학전지와 달라서 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되어, 반응생성물이 연속적으로 계외(系外)로 제거됨. 가장 전형적인 것에 수소-산소 연료전지가 있음
  • 수소 외에 메탄과 천연가스 등의 화석연료(化石燃料)를 사용하는 기체연료와, 메탄올(메틸알코올) 및 히드라진과 같은 액체연료를 사용하는 것 등 여러 가지의 연료전지가 나왔으며 이 중에서, 작동온도가 300 ℃ 정도 이하의 것을 저온형, 그 이상의 것을 고온형이라고 함. 또, 발전효율의 향상을 꾀한 것이나, 귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온형의 용융탄산염(溶融炭酸鹽) 연료전지를 제2세대, 보다 높은 효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지를 제3세대의 연료전지라고 함
수소에너지의 특징
  • 수소는 무한정인 물 또는 유기물질을 원료로 하여 제조할 수 있으며, 사용후에 다시 물로 재순환 됨
    → 자원 고갈 우려가 없으므로 화석연료 자원이 빈약한 국가에 적합한 에너지원
    수소는 물의 전기분해로 가장 쉽게 제조할 수 있으나 입력에너지(전기에너지)에 비해 수소에너지가 경제성이 너 무 낮아 대체전원 또는 촉매를 이용한 제조기술 연구를 추진
  • 수소는 가스나 액체로서 쉽게 수송할 수 있으며 고압가스, 액체수소, 금속수소화물 등의 다양한 형태로 저장이 용이함
    현재 수소는 기체로 저장하고 있으나 단위 부피당 수소저장밀도가 너무 낮아 경제성과 안정성이 부족하여 액체 및 고체저장법의 연구를 추진
  • 수소는 연료로 사용할 경우에 연소시 극소량의 NOx를 제외하고는 공해물질이 생성되지 않음
    → 환경오염 우려 최소(단위에너지 제품기준으로 석탄의 이산화탄소 배출량을 100으로 할 때 석유와 천연가스는 각각 80 및 60의 이산화탄소를 배출하나 수소는 이산화탄소를 전혀 배출하지 않음)
  • 수소는 산업용의 기초 소재로부터 일반 연료, 수소자동차, 수소비행기, 연료전지 등 현재의 에너지시스템에서 사용되는 거의 모든 분야에 이용가능
    수소는 물 전기분해시 순수(純水) 사용과 전기요금, 부생가스의 고순도 제조시 장치비 등으로 가격이 고가여서 특수분야인 고온 용접기, 반도체분야에 이용되나 화석연료에 비해 경제성이 확보되면 일반연료, 동력원 등으로 사용가능
바이오
  • 태양광을 이용하여 광합성되는 유기물(주로 식물체) 및 동 유기물을 소비하여 생성되는 모든 생물 유기체(바이오매스)의 에너지를 바이오에너지라 함
  • 바이오에너지 생산기술이란 동 생물 유기체를 각종 가스, 액체 혹은 고형연료로 변환하거나 이를 연소하여 열, 증기 혹은 전기를 생산하는데 응용되는 화학, 생물, 연소공학 등을 일컬음.
  • 주) 바이오매스(Bio-mass)란?
    - 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체·균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물 유기체를 일컬음
    - 따라서 바이오매스자원은 곡물, 감자류를 포함한 전분질계의 자원과 초본, 임목과 볏짚, 왕겨와 같은 농수산물을 포함하는 셀룰로오스계의 자원과 사탕수수, 사탕무와 같은 당질계의 자원은 물론 가축의 분뇨, 사체와 미생물의 균체를 포함하는 단백질계의 자원까지를 포함하는 다양한 성상을 지님
    - 이들 자원에서 파생되는 종이, 음식찌꺼기등의 유기성폐기물도 포함
석탄가스화액화
석탄(중질잔사유) 가스화
  • 가스화 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 증기터빈등을 구동하여 발전하는 신기술
석탄액화
  • 고체 연료인 석탄을 휘발유 및 디젤유 등의 액체연료로 전환시키는 기술로 고온 고압의 상태에서 용매를 사용하여 전환시키는 직접액화 방식과, 석탄가스화 후 촉매상에서 액체연료로 전환시키는 간접액화 기술이 있음
지열
  • 열지열이란 지표면의 얕은 곳에서 부터 수㎞깊이에 존재하는 뜨거운 물과 암석을 포함하여 땅이 가지고 있는 에너지를 말하며, 통상 후자에 있어 뜨거운 물을 온천, 녹아 있는 암석을 마그마라고 불리움.
  • 태양열의 약 47%가 지표면을 통해 지하에 저장되며, 이렇게 태양열을 흡수한 땅속의 온도는 지형에 따라 다르지만 지표면 가까운 땅속의 온도는 개략 10℃∼20℃정도로 연중 큰 변화가 없으나 지하 수㎞의 지열온도는 40℃∼150℃이상을 유지함.
  • 이렇듯 지열은 태양과 지구가 존재하는 한 계속 생성되는 에너지의 보고로서 지열에너지원은 무궁무진하다 할 수 있음.
  • 우리나라의 경우 일본,이태리 등과 같은 화산지대가 거의 존재하지 않아 심층지열 이용은 매우 어려운 것으로 나타나고 있으며, 이에 따라 현재는 지하 100∼150m 깊이의 지열을 이용하는 시스템의 개발 보급이 점차적으로 활성화되고 있음.
소수력
  • 소수력발전은 물의 유동을 이용한 시설용량 10,000㎾이하의 수력발전을 말함.
  • 국내 소수력발전은 '82년 이후 정부의 지원으로 현재까지 40개 지역에 (시설용량 약 53,408kW) 설치되었으며, 연간전력생산량은 약 1억 kWh에 달하고 있음.
  • 소수력발전은 전력생산외에 농업용 저수지, 농업용 보, 하수처리장, 정수장, 다목적댐의 용수로 등에도 적용할 수 있는 점을 감안할 때 국내의 개발 잠재량은 풍부하며, 또한 청정자원으로서 개발할 가치가 큰 부존자원으로 평가받고 있음.
해양
  • 해양조력발전 - 조석을 동력원으로 하여 해수면의 상승하강운동을 이용하여 전기를 생산하는 발전 기술
  • 파력발전 - 입사하는 파랑에너지를 터어빈 같은 원동기의 구동력으로 변환하여 발전하는 기술
  • 온도차발전 - 해양 표면층의 온수(예 : 25∼30℃)와 심해 500∼1000m정도의 냉수(예 : 5∼7℃)와의 온도차를 이용하여 열에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 발전하는 기술