1. 태양열에너지(Solar Thermal)
태양열시스템은 그 구성요소로 집열부(Collector Element) 축열부(Thermal Storage Element) 및 이용부(Use Element)가 모두 갖추어진 시스템을 의미합니다. 여기서, 각 구성부 간의 열전달 방법이 모두 기계적 강제순환 방식에 의할 때, 이를 설비형 태양열시스템(Active Solar System)이라 하고, 모두 비기계적 자연순환 방식에 의할 때, 이를 자연형 태양열시스템(Passive Solar System)이라 하고, 주로 비기계적 자연순환 방식에 의한 것이나, 약간의 기계적 강제순환 장치(예: 펌프나 송풍기)를 첨가한 것을 혼합형 태양열시스템(Hybrid Solar System)이라 일컫습니다. 또한, 태양열시스템을 설치하여 건물의 냉난방, 온수 급탕 및 /혹은 조명에 필요한 에너지의 일부 또는 대부분을 충당할 수 있게 설계된 에너지절약형 건물을 태양열건물이라 합니다. 여기서, 설비형 태양열시스템을 설치하면 설비형 태양열건물, 자연형 태양열시스템을 설치하면 자연형 태양열건물이라 정의합니다.
2. 태양광 발전시스템(Photovoltaic Power System)
태양전지(Solar Cell 혹은 Photovoltaic Cell)를 이용하여 태양광선을 직접 직류전기로 변환 시킬 수 있는 이 시스템은 구성요소로 태양전지, 축전지, 인버터(Inverter)와 제어장치가 있습니다. 보통 한개 용량이 1 Watt 이상인 태양전지 수십개로 구성된 태양전지 모듈(Module)을 시스템에 설치합니다. 현재 시판되고 있는 결정질 태양전지 모듈의 효율은 약 13 % 정도입니다. 태양열 발전시스템과 같은 복잡한 과정을 거치지 않아도 되는 특성이 있으며, 시스템 내에 움직이는 부분이 없어 내구성이 양호합니다. 태양전지의 초기가격은 Watt당 몇백불이었으나 지금은 거의 Watt당 10 센트 아래로 떨어져 경제성이 있을 날이 얼마 남지 않았으므로 전 세계가 주목하는 신재생에너지 기술 중의 하나입니다. 선진국에서는 소규모(Kilo Watt급)에서 대규모(Mega Watt급) 시스템이 설치되어 가동 중이며, 우리나라에서도 아차도, 마라도, 위도 등 외딴섬에 소규모 시스템이 설치되어 그곳 주민들의 생활전원으로 사용되고 있습니다.
3. 인공위성 발전시스템(Satellite Power System)
대기권 밖에 인공위성을 띄워 그곳에서 태양열 발전시스템이나 태양광 발전시스템을 이용하여 생산된 전기를 마이크로 웨이브 (Microwave)로 지구표면에 송전하는 이 시스템은 첨단기술의 연구, 개발이 선행 되어야 합니다. 미국 등 선진국에서는 이 개념을 실용화 할 수 있도록 심도 높은 연구를 진행하고 있습니다. 우리나라는 아직 이 분야의 연구활동을 하고 있지 못한 것으로 추정하고 있습니다. 그러나 먼 장래에는 이 기술도 중요한 신재생에너지 기술 중 의 하나가 될 가능성이 있기 때문에 언젠가는 우리도 이 분야의 연구를 시작 하여야 할 것입니다.
4. 풍력시스템(Wind Energy System)
풍차를 사용하여 그 기계적인 힘을 이용한다던지 혹은 전기로 변환시켜 사용한 예는 이미 오래전 일입니다. 예를 들어 네델란드의 풍차가 바다수위보다 낮은 내륙의 물을 퍼서 바다로 내보내는 역할을 하여 온 것은 누구나 다 잘 아는 사실입니다. 풍력발전 시스템이란 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 시스템을 말합니다. 현재 비교적 경제성이 양호하여, 신재생에너지 기술의 선두주자 중의 하나로 뜨고 있습니다. 현재 전 세계적으로 풍력시스템의 연구, 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 독일과 같은 나라에서는 Mega Watt급 풍차의 개발이 완료된 상태입니다. 또한 미국의 California주에는 대규모의 풍차단지가 들어서 전력을 생산하고 있습니다. 우리나라에서는 Kilo Watt급 소규모 풍력시스템의 개발이 연구소와 학계에서 진행 중이며, 제주도나 대관령과 같이 풍력자원이 풍부한 곳에 소규모 풍력시스템이 실험적으로 설치되어 가동 중입니다. 그러므로 이러한 풍력발전을 이용한다면 산간이나 해안오지 및 방조제 등 부지를 활용함으로써 국토이용효율을 높일 수 있습니다.
5. 소수력 발전시스템(Small Hydroelectric Power System)
소수력발전소는 전력 생산규모가 보통 시간당 3천㎾ 이하를 가리키며 무공해 청정에너지로 개발가치가 큰 자원으로 평가받고 있습니다. 지상에 있는 수분이 태양열로 증발되어 다시 비의 형태로 지상에 내려오게 되며, 지표면의 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 빗물의 위치에너지를 이용하여 터빈을 돌려 발전이 되는 고로 이 시스템 또한 간접적으로 태양에너지와 연관이 맺어 집니다. 우리나라에서는 2006년 06월 영산강 수계인 담양호와 장성호에 건설된 소수력(小水力) 발전소가 가동에 들어갔습니다. 담양호의 경우 1호기는 시간당 94㎾를, 2호기는 1,180㎾의 전기를 생산하고 장성호는 260㎾(1호기)와 960㎾(2호기)의 전기를 생산, 한전에 전량 판매합니다. 이곳의 소수력 발전소는 최대 33m의 낙차를 이용, 초당 10t 안팎의 물을 떨어뜨려 발전기를 돌리는 방식입니다. 국내는 경기 포천과 강원 영월, 충북 단양 등 18곳에 건설돼 있습니다.
6. 해양열에너지 전환시스템(OTEC: Ocean Thermal Energy Conversion System)
태양열로 더워진 바다표면의 온도는 깊은 곳에 비하여 높은 것이 당연합니다. 그 온도차를 이용한 열동력시스템인 Rankin Cycle을 이용하여 발전된 전력을 육지로 이동, 공급할 수 있습니다. 이 시스템은 아직 상용화는 되어 있지 않으나 미국 하와이에서 소규모 실험용 시스템을 개발, 운용한 적이 있습니다. 경제성문제가 아직 해결되지 못한 이유도 있거니와 지리적 조건이 적도 부근이 가장 적합한 것으로 보아 우리나라에서는 현재 실용성이 별로 없는 것으로 판단됩니다.
7. 조력발전시스템(Tidal Energy Conversion System)
조력발전의 원리는 바닷물이 가장 높이 올라왔을 때, 물을 가두었다가 물이 빠지는 힘을 이용해 수차발전기를 돌리는 것입니다. 수문을 닫아 두었다가 밀물 때 문을 열면 물이 쏟아져 들어오면서 터빈을 돌려 발전하게 됩니다. 썰물 때는 터빈의 날개가 반대 방향으로 돌면서 다시 발전하게 됩니다. 수력발전소와 비슷한 원리인데, 차이점은 수력발전의 낙차가 수십m인 데 비해 조력발전은 낙차가 보통 10m이하라는 점입니다. 따라서 효율이 좋은 수차발전기를 개발하는 것이 관건이라고 할 수 있습니다. 그러나 간만의 차가 크지 않으면 이용할 수 없고 1년을 통하여 평균의 조차가 7m 이상 필요하므로 한정된 지역에서만 이용할수 있습니다. 현재 가동중인 조력발전소는 프랑스 랭스강 어귀와 러시아의 키스라야, 캐나다의 아나폴리스 등입니다. 그리고 우리나라 서해의 인천만(차: 약 9m), 아산만(차: 약 6m), 가로림만, 천수만 등은 조력발전의 대표적 후보지입니다. 현재 한국은 한국수자원공사가 경기 안산시 시화방조제에 발전용량 25만2천㎾의 세계 최대규모의 조력발전소를, 해양수산부가 전남 해남군 울돌목에 1,000㎾급 조력발전소를 건설할 계획입니다.
8. 지열(Geothermal Energy)
일반적으로 지열유체 중 증기만을 이용하여 발전하는 천연증기발전방식이 채택됩니다. 대개의 경우 물이 섞인 증기가 분출되므로, 기수분리기(氣水分離器)를 이용하여 증기를 분리하여 사용합니다. 터빈의 형식으로는 증기 속에 비응축성의 가스가 많을 때라든지 소규모의 일시적인 발전을 위해서는 배기를 대기 중에 방출하는 배압식(背壓式) 터빈이 사용되는데, 보통은 배기를 복수기(復水器)로 응축시키는 복수터빈이 사용됩니다. 기수분리기로 분리된 열수가 고온·다량일 때에는 이를 저압증발(플래시)시켜서 발생한 증기를 혼압터빈의 저압단에 넣어서 출력증가를 꾀합니다. 이를 플래시발전이라 하는데, 새로운 지열발전소에는 이 형식이 채택되고 있는 곳이 많습니다. 외국의 지열발전소로는 가이저(미국)·와이라케이(뉴질랜드)·라르데렐로(이탈리아) 등이 유명합니다. 지열발전의 비용은 대부분을 지열발전소의 건설비와 지열정의 굴착비가 차지하는데, 지열자원의 질과 발전형식에 따라서도 달라집니다. 또 화력이나 원자력에 비하면 발전소의 규모는 작지만 소규모 분산형의 지역에너지 자원으로서의 특색도 있습니다.
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