스마트그리드 및 신재생에너지의 필요성 정보에 대해 알아보겠습니다.
1. 스마트그리드의 필요성
1-1. 온실효과와 지구온난화
◆ 인류의 경제활동이 온실가스를 급증시키고 있음
• 18세기 이후 석탄, 석유 등의 화석연료를 대량으로 사용함.
• CO2, 메탄, 아산화질소 등이 대기중으로 방출됨.
• 식물이나 바다에 흡수되지 못한 기체가 온실가스 농도를 급증시킴.
◆ 온도를 따듯하게 유지하는 예
• 140년간 지구 온도 상승폭 기후변화에 관한 정부 간 패널(IPCC) 제5차 보고서
빙하기와 간빙기-1만 년 동안 4도 상승 18세기 이후-1백 년 동안 약 1도 상승 (한국 1.5도 상승)
동일 기간 환산 시 100배의 온도가 상승함
1-2. 지구온난화의 개념
◆ 대기 중 이산화탄소, 메탄가스, 아산화질소 등 온실가스(GHG : Green House Gas)의 농도가증가함에 따라 온실효과가 발생하여 지구 표면의 온도가 점차 상승하는 현상
1-3. 지구온난화의 결과
◆ 강수량, 수분 증발량 변화로 기상이변이 발생함
◆ 지구 수림대 축소 및 사막화가 진행됨
◆ 극해의 해빙으로 해수면이 상승함
◆ 저지대 육지 침수 및 홍수가 발생함
◆ 해빙 시 주변 해양 저온현상이 유발됨
◆ 해양 생태계 교란이 유발됨
◆ 저지대 해안 섬이 수몰함
◆ 극해의 해빙으로 해수면이 상승함
◆ 저지대 육지 침수 및 홍수가 발생함
◆ 전염병이 만연함
◆ 사막화가 진행됨
◆ 식량자원이 고갈됨
◆ 기근
◆ 생태계 다수 종이 멸종함
◆ 사상 최악의 자연재해
◆ 2050년까지 지구 기온이 2도 상승한다면?
• 최대 20% 쌀 생산량이 감소할 전망임
• 멸종 위기종이 증가함
◆ 기후변화가 현재와 같은 속도로 지속된다면?
• 2080년 농작물 손실 비율이 30%로 예측됨
1-4. 스마트그리드의 필요성
◆ 온실가스 배출 제한
• 유일한 대안은 신재생에너지의 사용,
• 온실가스 감축 의무부담 본격화
• 온실가스 발생량 세계 11위(2017년)
-> 709.1억톤 CO2eq
-> OECD 중 국가 중 5위
• 국가 간 기후변화위원회(IPCC) 보고서 발표 (2007년 2월)에 따르면 21세기 말 지구 표면 평균기온 3.7도(한반도 평균기온 6도), 최대 온도는 6.4도 증가함 -> 해수면 59cm 상승함
◆ 국가 간 신재생에너지 기술 경쟁 심화 -> 2018년 기준 2025년까지 세계 신재생에너지 시장 2배 성장 전망됨(IEA)
◆ 신성장동력산업 육성(산업화)이 필요함
◆ 신재생에너지 사업 = 기술집약적 산업
◆ 신재생에너지 관련 법령
• 국가에너지기본법
• 신에너지 및 재생에너지 개발 이용 보급 촉진법
• 에너지 및 자원사업 특별회계법
◆ 기타 법령
• 에너지 자원기술개발 운영규정
• 신재생에너지설비의 지원 등에 관한 규정
• 신재생에너지설비 설치를 위한 건축공사비
• 산정기준 및 방법 고시
• 신재생에너지이용 발전 전력의 기준 가격 지침
• 신재생에너지설비 인증에 관한 규정 (산업자원부 고시)
2. 신재생에너지의 필요성
2-1. 신재생에너지의 정의
◆ 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하는 에너지
◆ 햇빛·물·지열·강수·생물 유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지
◆ 11개 분야가 지정됨
2-2. 신재생에너지의 종류
◆ 신에너지(3개) - 연료전지, 석탄액화·가스화,수소에너지
◆ 재생에너지(8개)-태양열, 태양광발전, 바이오, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지
2-3. 신재생에너지원별 기술
◆ 태양광(Photovoltaic)
• 입사된 태영광에 의해 반도체 내부에 전자와 정공이 이동됨
• P,N 층을 전류가 흐르고, 이때 발생하는 기전력에 의해 외부로 연결된 부하로 흐름
• 전력을 공급함
EX) 주차장에 설치된 태양광,주택 지붕에 설치된 태양광,대규모 태양광 발전사업자용 발전단지
댐에 건설된 수상태양광,건축물의 일부가 되는 태양광 패널,도로의 일부가 되는 태양광 패널
◆ 태양열(Solar Thermal)
◆ 풍력(Wind Power)
• 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산함
• 에너지 변환 과정을 통해 전력을 생산하여, 자체 소모하거나 역송전하여 전력을 판매함
• 해안선이 긴 우리나라에 유리한 기술
EX)대용량화 대단지화 풍력발전
◆ 수소연료전지
• 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환함
• 배터리와는 달리 연료가 공급되는 한 재충전 없이 계속해서 전기 생산 가능함
• 반응 중 발생된 열은 온수 생산에 이용됨 (급탕 및 난방으로 이용 가능함)
• 공해와 소음이 없는 미래 에너지
EX)집,자동차,버스
◆ 폐기물에너지
• 폐유 정제유 - 자동차 폐윤활유 등의 폐유를 이온정제법, 열분해 정제법, 감압증류법 등의 공정으로 정제하여 생산함
• 성형고체연료(RDF) - 가연성 고체폐기물을 공정(파쇄, 분리, 성형 등)을 거쳐 제조함
• 플라스틱 열분해 연료유 - 플라스틱, 합성수지, 고무, 타이어 등의 고분자 폐기물을 열분해하여 생산함
• 폐기물 소각열 - 가연성 폐기물 소각열 회수에 의한 스팀 생산 및 발전, 시멘트킬른 및 철광석 소성로 등의 열원으로 이용함
◆ 소수력
EX)수력발전소
◆ 가스화 에너지
• 저급연료(석탄, 중질잔사유 등)를 고온고압 조건에서 불완전연소 및 가스화 반응으로 합성가스로 만들어 정제공정을 거친 후 가스터빈으로 1차 발전, 증기터빈으로 2차 발전하는 복합발전 기술
◆ 석탄액화
• 고체연료인 석탄을 휘발유 및 디젤과 같은 액체연료로 전환시키는 기술
• 직접액화기술 - 고온 고압의 상태에서 용매를 사용하여 전환시키는 기술
• 간접액화기술 - 석탄가스화 후 촉매상에서 액체연료로 전환시키는 기술
◆ 바이오에너지
• 바이오매스(Biomass, 유기성 생물체)를 직접 또는 생·화학적, 물리적 변환과정을 통해 기체, 액체, 고체연료나 전기·열에너지 형태로 이용하는 화학, 생물, 연소공학 등의 기술
• 바이오에너지의 종류 - 바이오디젤,바이오에탄올,바이오가스,목질계 바이오매스 등
◆ 지열에너지
• 땅(토양, 지하수, 지표수)이 지구 내부 마그마 열에 의해 보유하고 있는 에너지를 이용하여 냉난방에 이용하는 기술
• 지열에너지 직접이용기술
• 온천, 건물난방, 시설원예난방, 지역난방 등에 활용되는 기술
• 땅에서 중온수(30~150℃)를 추출하여 사용자에게 직접 공급
• 히트 펌프나 냉동기와 같은 에너지 변환기기의 열원으로 활용
◆ 해양에너지
• 해양의 조수 · 파도 · 해류 · 온도차 등을 변환시켜 전기 또는 열을 생산하는 기술
• 조력발전 - 조수간만의 수위차를 이용하여 발전
• 파력발전 - 파랑에너지를 이용하여터빈 등의 원동기 구동력으로 발전
• 조류발전 - 해수의 유동에 의한 운동에너지를 이용하여 발전
• 해수온도차 발전 - 해양 표면층 온수(예 : 25~30℃)와 심해층(500~1,000m) 냉수
(예 : 5~7℃)의 온도차를 이용하여 열에너지를 기계에너지로 변환시켜 발전
이상으로 스마트그리드 및 신재생에너지의 필요성 정보에 대해 알아보았습니다.