신,재생에너지총정리1

[정종태]

<주기>

아래 신,재생에너지분야는 현장지식으로 사용하기에는 개론적이므로 참고하시고...

기술사문제로는 한 단원별로도 별도의25점 문제가 가능한 것입니다(에너지관리공단/한국에너지연구원/관련법규 등을 참고하여 정리한 것 입니다)

제1장  신재생에너지란

1.정의

“신, 재생에너지 개발 이용 보급 촉진법 제 31조”에 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지 11개 분야로 재생에너지 8개 분야와 신에너지 3개 분야에 해당하는 에너지를 말함

2.신재생에너지 특성

1)환경친화형 청정에너지

2)기술에너지

3)비고갈성 에너지

4)공공 미래에너지

3.신재생에너지의 중요성

1)신재생에너지는 과다한 초기투자가 약점

2)화석에너지 고갈 문제와 환경문제에 대한 핵심 해결방안

3)선진 각국에서는 과감한 연구개발과 보급정책 추진

4)기존 에너지원 대비 가격경쟁력 확보시 차세대 사업으로 급신장 예상

4. 에너지별 정의

1)재생에너지

①태양광

  태양광발전시스템(태양전지,모듈,축전지 및 전력변환장치로 구성)을 이용하여 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술

②태양열<본 까페 표지사진이 태양열시스템 입니다>

  태양열이용시스템(집열부, 축열부 및 이용부로 구성)을 이용하여 태양광선의 파동성질과 광열학적성질을 이용분야로한 태양열 흡수·저장·열변환을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술

③풍력

  풍력발전시스템(운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치 및 제어장치로 구성)을 이용하여 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생하는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술

④바이오에너지

  태양광을 이용하여 광합성되는 유기물(주로 식물체) 및 동 유기물을 소비하여 생성되는 모든 생물 유기체(바이오매스)의 에너지

⑤폐기물에너지

  사업장 또는 가정에서 발생되는 가연성 폐기물 중 에너지 함량이 높은 폐기물을 열분해에 의한 오일화 기술, 성형고체연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스제조기술 및 소각에 의한 열회수기술 등의 가공·처리 방법을 통해 연료를 생산

⑥지열

  지표면으로 부터 지하로 수m 에서 수㎞깊이에 존재하는 뜨거운 물(온천)과 돌(마그마)을 포함하여 땅이 가지고 있는 에너지를 이용하는 기술

⑦소수력

  개천, 강이나 호수 등의 물의 흐름으로 얻은 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 발생시키는 시설용량 10,000㎾이하의 소규모 수력발전

⑧해양에너지

  해수면의 상승하강운동을 이용한 조력발전과 해안으로 입사하는 파랑에너지를 회전력으로 변환하는 파력발전, 해저층과 해수표면층의 온도차를 이용, 열에너지를 기계적 에너지로 변환 발전하는 온도차 발전

2)신에너지 

①연료전지

  수소, 메탄 및 메탄올 등의 연료를 산화(酸化) 시켜서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술

②석탄가스화 액화
  석탄, 중질잔사유 등의 저급원료를 고온, 고압하에서 불완전연소 및 가스화 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 가스를 제조하여 정제한 후 가스터빈 및 증기터빈을 구동하여 전기를 생산하는 신발전기술

③수소에너지

  수소를 기체상태에서 연소시 발생하는 폭발력을 이용하여 기계적 운동에너지로 변환하여 활용하거나 수소를 다시 분해하여 에너지원으로 활용하는 기술

5.결론

신재생에너지는 과다한 초기 비용에도 불구하고 화석에너지 고갈 문제와 환경오염의 관점에서 지속적인 연구개발이 필요하다고 사료된다.

제2장  태양광 이용 기술

1.개요

  태양광 발전은 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이며, 발전시스템은 태양전지로 구성된 모듈과 축전지 및 전력변환장치로 구성이 된다.

2.태양전지의 발전원리

1)태양전지

  ①태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지

  ②금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 PN접합에 빛을 조사하면 광전효과에 의해 일어나는 광기전력 이용

  ③금속과 반도체의 접촉을 이용한 것: 셀렌광전지, 아황산구리 광전지

  ④반도체 PN접합을 사용한 것: 실리콘 광전지

2)PN접합에 의한 발전원리

  ①태양전지는 전기적 성질이 다른 N형의 반도체와 P형의 반도체를 접합시킨 구조

  ②2개의 반도체 경계부분을 PN접합이라고 함

  ③흡수된 태양에너지에 의해 반도체내에서 정공과 전자의 전기를 갖는 입자 발생

  ④전자는 N형 반도체, 정공은 P형 반도체 쪽으로 모이며 전위 발생

그림 1) 태양광 발전 시스템 구성도

3.태양광의 특징

1)장점

  ①에너지원이 청정, 무제한

  ②필요한 장소에서 필요량 발전가능

  ③유지보수가 용이, 무인화 가능

  ④긴수명(20년 이상)

2)단점

  ①전력 생산량이 지역별 일사량에 의존

  ②에너지 밀도가 낮아 큰 설치면적 필요

  ③설치장소가 한정적, 시스템 비용이 고가

  ④초기투자비와 발전단가 높음

4.결론

  미래의 청정에너지원으로 현장 적용을 위한 경제성을 갖추기 위해 산학연의 지속적인 관심과 연구개발이 필요함

제3장  태양열 이용기술

1.개요

태양광선의 파동성질을 이용하는 태양에너지 광열학적 이용분야로 태양열의 흡수, 저장, 열변환 등을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술

2.태양열 시스템 원리 및 구성도

 1)집열부: 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 변환하는 장치

 2)축열부: 열교환되어 이용처에 활용될 매체 등 저장

 3)구성도

                      그림 2) 태양열 이용시스템 구성도

3.태양열 시스템 특징

1)장점

①무공해, 무재해 청정에너지

②기존의 화석에너지에 비해 지역적 편중이 적음

③다양한 적용 및 이용성

④저가의 유지보수비

2)단점

①밀도가 낮고 간헐적임

②유가의 변동에 따른 영향이 큼

③초기 설치비용이 많음

④봄, 여름은 일사량 조건이 좋으나 겨울철에는 조건이 불리함

4. 태영열 이용기술의 분류

5. 결론

현재 태양열 이용 기술은 집열 및 온수, 급탕기술 등에 있어서는 상용화를 통해 활용하고 있지만, 중고온용 분야인 산업용 태양열 활용에 있어서는 지속적인 연구개발이 필요하다고 사료된다.

제4장  풍력 이용기술

1.개요

바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술

2. 특징

1)풍력이 가진 에너지를 흡수, 변환하는 운동량 변환장치, 동력전달장치, 제어장치 등으로 구성

2)각 구성요소들은 독립적으로 기능을 발휘하지 못하고 상호 연관되어 기능수행

3.시스템 구성

1)기계장치부

  바람으로부터 회전력을 생산하는 회전날개, 회전축을 포함한 회전자, 증속기(gerabox), 브레이크, pitching & yawing system(바람 방향으로 날개 경사각 조절시스템) 등으로 구성

2)전기장치부

  발전기, 기타 안정된 전력을 공급하도록 하는 전력안정화 장치로 구성

3)제어장치부

  무인운전이 가능하도록 설정 및 제어, 감시기능 수행

4. 풍력발전 시스템 분류

1)수직축 및 수평축 특징

2)기어형 및 기어리스형 특징

5. 결론

풍력 이용 기술은 중형(750kW)급에 대해서는 기술이 확보되어 있지만, 지속적인 보급 및 확대를 통하여 기타 관련기술에 대한 실용화를 추구해야 할 것으로 사료됨 .

제5장  연료전지 이용기술

1.개요

1)연료의 산화(酸化)에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지

2)일종의 발전장치(發電裝置)라고 할 수 있으며 산화 ·환원반응을 이용한 점 등 기본적으로는 보통의 화학전지와 같음

3)가장 전형적인 것에 수소-산소 연료전지가 있음

2. 연료전지 발전원리

연료중 수소와 공기중 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전

①연료극(양극)에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리

②수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동, 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동

③공기극(음극)쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물 (물)을 생성

  ⇒최종적인 반응은 수소와 산소가 결합하여 전기 전기, 물 및 열생성

3.특징

1)발전효율이 40∼60 % 이며, 열병합발전시 80% 이상 가능

2)천연가스, 메탄올, 석탄가스 등 다양한 연료사용 가능

3)환경공해 감소 : 배기가스중 NOx, SOx 및 분진이 거의 없으며, CO2 발생량에 있어서도

  미분탄 화력발전에 비하여 20∼40% 감소

4)회전부위가 없어 소음이 없으며, 기존 화력발전과 같은 다량의 냉각수 불필요

5)도심부근 설치가능하여 송배전시의 설비 및 전력 손실 적음

6)부하변동에 따라 신속히 반응

7)설치형태에 따라서 현지 설치형, 분산 배치형, 중앙집중형 등의 다양한 용도 사용 가능

4.시스템 구성도

1)개질기(Reformer)

  연료인 천연가스, 메탄올, 석탄,석유등을 수소가 많은 연료변환시키는 장치

2)단위전지 (Unit Cell)

  연료전지 단위전지(Cell)는 기본적으로 전해질이 함유된 전해질 판, 연료극(anode),

  공기극(cathode), 이들을 분리하는 분리판 등으로 구성

3)스택(Stack)

  원하는 전기출력을 얻기 위해 단위전지를 수십장, 수백장 직렬로 쌓아 올린 본체

4)전력변환기(Inverter)

  연료전지에서 나오는 직류전기(DC)를 우리가 사용하는 교류(AC)로 변환시키는 장치

5. 연료전지의 종류 및 특징

6.결론

연료전지의 보급 확대를 위하여 민관의 협력과 대체에너지에 대한 인식의 전환이 필요하다고 사료됨

2부에 계속 됩니다.....까페지기

[열정맨]

이렇게 잘 정리 하시느라 수고 많으셨습니다.신재생 에너지에 대한 이해가 읽어 볼수록 잘 됩니다.