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시장조사 및 분석자료 |
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| 세계의 대체에너지 산업현황 |
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2006-11-15 20:01:04 |
| 조 회 ::: |
581 |
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1. 세계의 대체에너지 산업현황
환경과 경제 두 마리 토끼를 잡는다
태양광 풍력 지열 바이오 디젤 등 급속도 개발
박 순 철 한국에너지기술연구소 신재생에너지연구부장 bmscpark@kier.re.kr
이라크 전쟁이 미군의 승리로 끝났지만 전 세계가 뒤숭숭하다. 이번 전쟁은 지금까지의 전쟁과는 차원을 달리하는 첨단전쟁이라고 하지만 정작 전쟁이 끝나고 나면 차원이 달라지는 것은 이뿐만이 아닐 것이다. 세계 2위의 매장량을 가졌으며 생산에 배럴당 5불 정도만 소요된다는 이라크의 원유가 어떤 방식으로 세계 석유시장에 영향을 미치게 될 지는 두고 봐야 할 일이지만 아무튼 먼 나라의 전쟁이 우리 에너지원 공급과 경제의 목줄을 쥐고 있는 형상이다.
이번 전쟁이 아니라도 세계는 이미 이와 같이 불안한 석유를 대신할 대체에너지 산업개발과 시장경쟁에 돌입해왔다. 태양광 발전, 풍력발전, 지열 냉난방, 태양열 온수기 그리고 바이오 디젤 등은 벌써부터 대체에너지 선진국에서는 주요 산업으로 등장하고 있으며 지금은 세계시장으로 그 눈을 돌리고 있다.
이와 같은 대체에너지 붐은 기후변화 협약 등 범지구적 환경문제에 대응한 선진국의 자체 대체에너지 공급 촉진 정책과 이에 따른 기술의 발전에 힘입은 바 크지만, 지금도 땔감을 빼고는 적정한 에너지원을 공급 받지 못하고 있는 20억 저개발 혹은 개발도상국 인구의 에너지 수요를 충족하는 방법으로 적극 고려될 만큼 신뢰성을 확보했기 때문일 것이다.
태양광 발전 가장 널리 보급
대체에너지는 이미 전 세계 개발도상국 수백만 가구에게 유일하고도 소중한 에너지원으로 등장했는데, 주거용 태양광 발전 시스템은 거의 백만 가구가 넘게 설치됐다. 케냐에 15만, 중국에 10여만. 짐바브웨에 8만5천, 인도네시아에 6만 그리고 멕시코에 4만 가구 등이다. 미국, 독일을 비롯한 유럽, 일본에도 물론 수백만개의 태양전지가 계통연계형으로 건물, 도로 등에 설치됐다. 그리고 개발도상국의 병원, 학교, 관공서 등에 15만 이상의 태양광 발전소가 설치되고 있다.
중국에는 4만5천개 이상의 소수력 발전소가 5천만명 이상의 인구에 전력을 공급하고 600만개의 메탄가스 발생장치가 농촌에 설치돼 취사용 연료를 공급하고 있다. 또한 1,500만㎡의 태양열 집열기가 보급돼 있으며 해마다 250만㎡의 집열기가 생산, 설치되고 있다. 베트남에는 10만개 정도의 초소형 수력발전이 사용되고 있으며 인도에는 30만개의 태양전지가 전등을 켜기 위해 사용되고 있다. 한편, 소형 풍력발전기는 전세계 약 5만기가 보급돼 있다.
네델란드의 Shell, 영국의 BP, 독일의 Siemens 일본의 교세라, Kaneka 등은 태양전지 및 태양광 발전 시스템 시장을 점유하고 있다. 그리고 풍력발전기 시장은 덴마크의 Vestas, Bonus, Nordex, 독일의 NEG-Micon, 미국의 Enron, Enercon사 등이 시장을 석권하고 있으며 중국, 인도 등지에서는 경제성과 성능이 떨어지지만 자국산 고유모델이 개발, 사용되고 있다. 태양열 집열기는 자국의 방대한 시장을 바탕으로 한 중국의 약진이 두드러져 동남아 등을 포함한 세계시장의 50%이상을 공급하고 있으며 각국에 중소 메이커들이 있다. 소수력 발전기(수차)는 대부분의 경우 자국산의 것을 사용하는 경우가 많다고 알려져 있다. 한편, 지열을 냉난방에 이용하는 경우에는 히트 펌프가 사용되는데 히트 펌프는 미국, 독일 등 선진국에서 잘 만들고 있다.
지금까지 사례를 들어 설명한 바와 같이 대체에너지 설비산업은 이제 자국의 대체에너지 개발을 위한 설비공급을 넘어서 전세계를 상대로 한 산업으로 발전하는 전기를 맞고 있다. 최근의 한 논문은 이와 같은 추세를 잘 반영해, 지금까지 기존 화석에너지원 수출금융에만 치중하던 에너지 수출 금융 기구(ECA; Export Credit Agency)가 대체에너지 수출을 지원하기 위한 체제로 과감하게 개편돼야 한다고 주장했다. 기존의 발전소 등 에너지 시스템 개발도 그렇지만 대체에너지 설비는 그 에너지 공급량에 비해 초기투자가 많이 소요되고 수요자와 공급자 모두가 중소기업 혹은 개인 규모일 수 있으므로 이와 같은 개편 조치가 필요하다는 것이다.
우리가 원하든 원치 않든 간에 우리나라의 대체에너지 산업도 이제 대체에너지 기술개발과 시장선점 경쟁에 뛰어 들지 않으면, 우리나라 에너지 공급의 상당 부분을 또다시 외국의 기술과 자본에 의존하지 않을 수 없는 사태를 맞게 될 것이다. 대체에너지 산업은 고용창출의 효과가 크고 기술집약적이다. 따라서 이 같은 고부가 가치의 황금시장을 또 다시 남에게 내주는 것은 자라나는 다음 세대에게 크나큰 짐을 지우게 되는 것이다.
풍력 발전시장 연간 30억 달러
대체에너지의 미래전망에 따르면, 기후변화를 미연에 방지하고 지나친 원자력 의존을 하지 않으려면 2050년까지 세계 전체 에너지 소비의 40%, 그리고 2100년 까지는 80%를 대체에너지로 공급하지 않으면 안 된다고 한다. 그러나 아직도 대체에너지 및 대체연료 산업 시장 전체를 분석한 자료는 없다. 따라서 여기서는 현재 시장이 상당히 형성돼 있고 급속히 성장하며 비교적 분석이 잘되고 있는 태양광 발전, 풍력발전, 지열 냉난방, 그리고 바이오 디젤의 세계시장을 관련 자료에 근거해 간략히 소개하고자 한다.
태양광 발전은 용량 kW당 약 4천달러의 막대한 시설투자가 요구되는 것이 결정적인 단점으로, 전지의 원가절감이 기술개발의 가장 중요한 요소이다. kWh당 발전원가는 약 30센트(약 390원/kWh) 미만이다. 그러나 태양전지의 안정성은 상당히 높아서 고장 등으로 전력공급에 차질을 빚는 일이 거의 없으며 수명이 길고(20년 이상) 경년열화(시간이 지나면서 재질의 기계적 성질이 약화되는 현상)도 적다. 현재 전 세계적으로 약 2천MW이상이 보급됐으며 최근 미국, 유럽, 일본 등을 중심으로 전 세계에 연간 약 450MW 수준의 신규보급(2002년)이 되고 있다. 이는 연간 40억달러의 매출액에 해당하며 연평균 30% 이상의 보급시장 신장이 기대되고 있다.
풍력발전은 덴마크가 진원지로 2000년 말 현재, 독일, 스페인 등 유럽 국가들은 물론 미국, 인도, 중국 등에서 수만대의 풍차가 1만8,449MW의 발전용량으로 운전되고 있으며 370억kWh의 전력을 공급했다. 발전단가는 평균 60원/kWh 내외로 화석연료 발전과 대비해 손색이 없는 수준에 와 있다. 2000년 새로 설치된 풍차는 4,495MW이며 연율 약 30%이상 새로운 풍차가 건설돼왔다. 이러한 추세는 계속돼 2010년까지는 전 세계적으로 18만MW (현재의 10배)정도의 풍력발전기가 보급될 예정이라 한다. 풍력발전기 시장은 현재 연간 약 30억달러의 매출액을 기록하고 있으며 해마다 30%정도의 신장이 기대되고 있다. 풍력발전기는 현재 750kW이상의 중대형 발전기가 대부분이며 앞서 소개한 10개 이내의 풍력 발전기 회사가 세계시장의 90%이상을 공급하고 있다.
지열의 이용은 화산, 온천 지대에서 증기를 이용한 지열 발전도 있을 수 있으나 (뉴질랜드 같은 경우) 통상은 150m이상 지하심부의 25℃ 내외의 온수를 히트펌프를 이용해 여름철에는 냉방, 겨울철에는 난방에 활용하는 방식이 많이 보급되고 있다. 이 기술은 화재 등의 위험 없는 안전하고 쾌적한 냉난방 방식으로 미국, 독일을 비롯한 전 세계 62개국에서 크게 사랑을 받는다고 알려져 있다. 따라서 단독주택은 물론 병원, 학교, 노인 복지시설, 온실, 양식장 등에도 많이 적용된다고 한다. 지열냉난방은 2000년 현재 세계적으로 약 1만7,175MWth(열에너지량 ; 전기로 생산시 1/5 수준)이 보급 됐다고 추계됐으며 1995년 이후에는 연율 약 10%의 성장세를 보이고 있다. 매출액은 나라마다 다르므로 정확치 않으나 터키의 경우 열용량 kW당 약 1,050달러가 드는 것으로 알려져 있으므로, 이를 기준으로 추정하면 세계적으로 약 18억달러의 시장이 형성되고 있는 셈이다. 지열은 전 세계 가용 자원량의 약 1%미만이 사용되고 있으므로 앞으로 발전 가능성이 무궁하다고 한다.
바이오 디젤, 청정연료로 각광
마지막으로 대표적인 바이오 대체연료인 바이오 디젤을 살펴보자. 바이오 디젤은 1991년에 불과 11만1천톤이 공급됐으나 1997년에는 128만6천톤으로 약 11배 증가했으며 1998년에는 약 136만톤이 생산된 것으로 보고 됐다. 이는 바이오 디젤만의 매출액으로는 약 6억달러에 해당한다. EU국가가 신?재생 연료유 보급을 2010년까지 전체 자동차 연료 소비의 7%까지 증가시킬 계획을 가지고 있으므로 이와 같은 추세는 계속될 것으로 추정되며, 이 경우 연간 약 350만톤~500만톤의 바이오 디젤 공급이 필요할 것으로 추산되고 있다. 바이오 디젤은 농업생산물로 재생산이 가능할 뿐 아니라 일반경유에 비해 분진, 미연 탄화수소, 이산화황 등 공해물질의 배출이 현저히 줄어들고 하천 등에 방류돼도 생분해가 비교적 용이하므로 디젤버스, 모터보트, 농업용 트랙터 등의 내연기관용 연료로써 아주 각광을 받고 있다.
이상에서 이제 각종 대체에너지 기술은 새로운 시장 진입과 폭발적 성장의 호기를 맞고 있음을 알 수 있다. 우리나라도 반도체(태양전지), 조선, 해상 구조물(풍력발전), 건축(지열), 생물화학(바이오 디젤) 등 관련 산업의 상당한 기술력을 바탕으로 에너지 기술이 에너지 자원을 대신하는 새로운 세기를 맞아 다가올 석유위기를 차세대 대체에너지 산업발전의 기회로 활용하는 지혜를 발휘해야 할 것이다.
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대체에너지 산업 어디까지 왔나
2. 국내 대체에너지기술 현황과 전망
기술개발 잰걸음 투자는 소걸음
2011년까지 1차 에너지 5%까지 대체 목표
이 인 영 에너지관리공단 기술개발지원처장 young@kemco.or.kr
대체에너지는 지속가능하고 재생 가능한 환경 친화적 청정에너지다. 화석에너지 고갈과 가격폭등, 국제 환경규제의 강화에 따른 화석연료 사용억제 등으로 수십년 내에 석유에 버금가는 주 에너지원으로 부상될 것으로 전망되는 대체에너지산업은 이용량의 급증과 더불어 21세기의 유망산업이 될 것으로 예상되고 있다.
선진 각국은 기후변화협약과 관련해 CO2 등 온실가스 감축의무를 준수하고 지속 가능한 경제발전을 위해 대체에너지 개발 및 보급목표를 정해 중점 투자하고 있다. 이로 인해 최근 태양광, 풍력 등 대체에너지 세계시장은 연평균 20～30%의 높은 성장률을 보이고 있다. 앞으로 대체에너지가 기존 에너지원 대비 가격경쟁력을 확보하면, IT, BT산업과 더불어 미래 차세대산업으로 급신장 할 것으로 예측된다.
국내 투자, 선진국 절반도 못미쳐
대체에너지는 화석연료 사용시에 발생하는 CO2 발생이 거의 없으며 주로 재생이 가능한 에너지원으로 구성되는 특성을 가지고 있다. 우리나라에서는 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지로 태양열, 태양광, 풍력, 연료전지, 폐기물, 바이오, 해양에너지 등 11개 분야를 대체에너지로 정의한다. 그러나 대체에너지는 앞으로도 상당기간 기존의 석유나 가스 같은 화석 에너지원 대비 가격경쟁력이 부족하게 될 것이며, 장기적인 선행투자와 시장전망의 불확실성으로 정부주도의 기술개발과 보급지원정책이 필요한 특성을 지니고 있다.
선진국에서는 대체에너지산업을 육성하고 보급율을 높이기 위해 일본의 NEDO, 미국의 NREL, 프랑스의 ADEME 등 정부주도의 중장기 계획에 의거 보급목표를 설정해 추진되고 있다. 우리나라도 1988년부터 정부주도로 대체에너지 기술개발을 추진해 88년부터 2002년 말까지 2,488억원(정부지원 1,511억원)을 투자했으며, 이중 연료전지 분야에 707억원으로 가장 많이 투자됐고 태양광, 석탄이용, 바이오 순으로 지원됐다. 또한 보급을 위해 보조금 768억원과 융자 3,058억원을 지원해 2002년 말 기준 1차 에너지 2억880만4천toe(tons of oil equivalent, 석유환산량-1t의 석유 상당량)중 1.4%인 285만2천toe를 대체에너지로 보급했다. 이로 인해 6.6억불의 에너지수입 대체효과 및 890만톤의 이산화탄소를 저감할 수 있었고, 이는 200MW급 화력발전소 5개의 CO2 발생량에 해당한다.
우리나라의 대체에너지분야에 대한 기술개발투자는 대략적으로 미국의 1/52, 일본의 1/28 수준이다. 각 국의 GDP를 감안하더라도 선진국의 1/2～1/3 수준에 불과한 실정으로 대체에너지개발과 보급의 활성화를 위해서는 보급확대 프로그램과 사업비의 대폭적인 확대가 필수적이라 할 수 있다. 아울러 대체에너지 기술개발보급과 관련, 범부처적인 협력체계 구축과 기술획득의 실용화 시스템화가 절실하다.
태양광 등 3대 기술개발 중점 투자
이에 따라 정부에서는 대체에너지 발전비전 및 추진전략으로, 대체에너지자원의 확보를 통한 선진형 에너지구조로의 전환과 국가 에너지사용의 다변화를 위해 대체에너지 공급을 확대하려는 발전목표를 세우고 있다. 이를 통해 2006년 기준 1차 에너지소비량의 3.0%인 712만8천toe를 대체에너지로 공급하고, 2011년에는 5.0%인 1,346만6천toe를 공급하려는 장기목표를 설정하고 이에 대한 세부계획을 수립 중에 있다.
기술개발 목표는 국내 대체에너지 기술수준을 선진국 수준으로 근접토록 육성해 태양전지부문은 세계 3위, 연료전지부문 세계2위의 기술력을 확보하는 등 분야별 목표를 설정했으며, 대체에너지기술개발을 체계화하고 11개 대체에너지분야 중 선택과 집중에 의해 보급의 당면문제인 경제성을 확보할 수 있도록 기술개발의 투자효과를 극대화 할 계획이다.
이를 위해 기술수준, 시장잠재력 등을 고려해 태양광, 풍력, 연료전지를 3대 중점기술개발분야로 선정하고 2004년까지 국산화 목표를 정해 중점개발하며, 2001년부터 2004년까지 총 700억원을 지원할 계획이다. 각 부문별 개발계획을 보면, 태양광분야는 3kW급 주택용 발전시스템으로 기존 발전단가를 kWh당 700원에서 310원 이하로, 풍력분야는 750kW급 풍력발전시스템 개발로 발전단가를 kWh당 120원에서 45원이하로 낮추는 것을 목표로 하고 있다. 연료전지분야는 250kW급 용융탄산염 연료전지 발전시스템 개발로 설치비를 kW당 192만원에서 78만원으로 낮추고, 3kW급 고분자전해질 연료전지발전시스템 개발로 도시지역의 주택용 분산형 대체에너지 전원으로 보급하는 것을 목표로 하고 있다.
또한, 지금까지 기술개발을 통해 상당수준의 기술이 확보돼 단기간 내에 보급이 용이한 태양열, 폐기물, 바이오 분야에 대해서는 보급중심의 보완적인 기술개발을 병행할 것이다. 장기적으로는 차세대 박막형 태양전지 개발로 생산가격의 저가화 실현에 따른 태양광발전의 경제성을 대폭 향상시키고, 75kW급 연료전지 자동차를 차세대 자동차 기술개발사업과 연계해 추진, 수출 주력 상품화하는 등 미래 핵심기술개발을 통해 효율 및 생산기술 등 선진 기술수준을 확보토록 할 것이다.
실증연구단지, 그린빌리지 등 인프라 구축
대체에너지분야의 지원은 단위기술 위주의 기술개발 형태로 이루어져 기술개발결과가 보급에 적용될 수 있는 상품화 기술개발이 어려운 실정이다. 개발된 기술이 시스템화돼 상용제품으로 이용되기 위해서는 실제규모의 현장 적용시험, 성능유지 및 운전기법 등의 실증연구와 규격의 표준화와 성능인증 등의 제도화와 함께 초기시장 창출을 위한 시범보급의 확대 시책이 절실하다. 이를 해결하기 위해 2001년부터 대체에너지기술 중 현 기술수준으로 기술개발결과 및 실용화 가능성이 많은 태양열, 태양광, 풍력 등 3개 분야의 성능평가센터를 한국에너지기술원 등으로 지정, 태양열 집열기 및 온수기, 태양광(PV)용 PCS, 소형풍력발전기 등의 성능평가 기반구축 연구를 수행하고 있으며 점차적으로 성능평가 기반구축 연구대상을 확대해나갈 계획이다.
또한 개발된 시제품을 설치 운전함으로써 설비의 내구성, 신뢰도 향상 및 엔지니어링기술을 확보토록 하기 위해 강원도 대관령에 풍력발전실증연구단지를, 광주에는 태양에너지(태양열, 태양광) 실증연구단지를 조성했다. 이 실증연구단지에서는 750kW급 풍력발전시스템, 3kW급 주택용 태양광시스템, 태양열 온수급탕시스템 등의 실증연구가 진행 중이다. 실증연구단지 이외에 현장적용 실증연구과제로 30kW급 풍력발전시스템 운전성능, 바이오디젤유(현미유)를 이용한 디젤기관자동차의 실증시험도 추진하고 있다. 이러한 연구결과가 대체에너지보급지원프로그램과 연계돼 추진 될 경우 대체에너지 보급사업에 대한 안정적인 인프라가 제공될 것으로 기대된다.
이와 함께 실증연구결과 우수한 제품을 손쉽게 적용해 대체에너지를 최대한 이용할 수 있는 환경 친화적인 50호 규모의 Green Village도 조성할 계획이다. 이미 대구와 광주에 Green Village 부지를 선정해 건설 중에 있다. 금년에도 지자체에서 신청한 Green Village 추진계획에 대한 타당성 등 사업평가를 통해 3개 지역을 추가로 선정하고 앞으로 2010년까지 100개로 확대해 나갈 것이다.
정부 주도의 강력한 정책 추진 필요
세계 각 국은 경제규모 및 에너지수급여건에 따라 중점기술개발 분야를 선정해 기술개발과 이용확대를 추진하고 있다. 미국, 일본, EU 등은 선도적으로 수소에너지나 연료전지, 석탄액화 등 첨단 미래기술을 포함하는 모든 기술 분야에 걸쳐 광범위한 기술개발 프로그램을 세워놓고 있다. 이 프로그램들은 대형/복합 및 시스템화 프로젝트 규모로 중?장기계획으로 개발하면서 장기 목표를 설정하고 계획에 따른 다양한 이용확대 프로그램을 추진하고 있다.
우리도 해외로부터 97%이상 에너지를 수입(약 연간 350억불)함에 따른 경제적 부담과 기후변화협약에 따른 CO2 저감정책에 대응하는 중요한 수단인 대체에너지를 확대 보급할 수 있도록 노력해야 할 것이다. 이를 위해 시범보급과 지역에너지 사업의 확대, 대체에너지발전전력의 우선구매와 발전전력 차액보전, 공공기관 대체에너지 이용의무화, 실증연구와 성능평가 및 제품의 규격표준화, 제품성능 인증제 도입, 보조 및 융자지원과 세금감면의 확대 등 다양한 제도적 개선과 보급프로그램을 정부가 주도적으로 적극 추진해나가야 할 것이다. 그리고 시민들 역시 조금 불편하고 비경제적이더라도 환경 친화적이며 우리의 부존자원을 활용하는 대체에너지를 더 이해하고 많이 이용할 수 있도록 함께 노력해 나가야 할 것이다.
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대체에너지 산업 어디까지 왔나
3. 주요 대체에너지 기술 현황
태양광?태양열 ‘상용화’ 가속도
전기?열 이용한 연료전지, 자동차?주택 등 전방위 사용 가능
대체에너지의 개발은 자원빈국인 우리나라로서는 반드시 도전해야 될 과제다. 대체에너지는 석유나 석탄과는 달리 기술 개발로 확보가 가능한 자원으로, 화석연료 사용에 따른 환경오염의 문제가 전혀 없는 환경친화적이고, 무제한 공급과 재생이 가능한 비고갈성 자원이라는 매력 만점의 미래에너지다. 대체에너지별 특징과 개발현황 그리고 실용화 정도는 어느 정도인지 살펴본다.
태양광
태양광 발전은 태양에너지에서 직접 전기에너지를 얻는 기술이다. 태양전지셀로 구성된 모듈과 축전지 그리고 전력변환장치로 구성된다. 현재 상용화된 태양전지의 효율은 15% 정도이며, 지금의 추세로 발전된다면 2010년대에는 20% 이상의 효율을 가진 전지가 상용화될 전망이다.
1954년 미국 벨연구소에서 실리콘 태양전지를 만든 것이 시초. 이후 인공위성의 통신용 전원 등에 이용됐다. 하지만 생산비가 너무 비싸 보급에는 실패했다. 현재 미국을 비롯한 선진국에서 엄청난 개발비를 투자해 생산단가가 급격히 낮아지고 있다. 기술개발 수준이 가장 앞선 국가는 일본. 우리나라는 2007년까지 저가 박막 태양전지 양산화, 신형 태양전지 고효율화를 목표로 연구개발 중이다.
태양광 발전은 공해 없이 무제한 공급이 가능한 에너지원으로 필요한 장소에서 필요한 만큼 발전이 가능하고 20년 이상 오래 사용할 수 있으며, 유지보수와 무인화가 가능하다는 장점이 있다. 반면 전력생산량이 지역별 일사량에 의존돼 있으며, 낮은 에너지밀도로 인한 넓은 설치면적 및 장소의 제한, 고가의 시스템 비용, 그리고 높은 초기투자비와 발전단가가 단점으로 꼽힌다.
국내에는 하화도(60kw급), 와도(30kw급), 창원시청(30kw급), 삼성연구소(100kw급) 등에서 설치, 운영 중에 있으며, 가로등 조명용으로 보급되고 있다.
태양열
태양열은 태양으로부터 방사되는 열과 광 에너지를 모아 필요한 곳에 이용하는 기술이다. 태양열의 집열온도에 따라 저온(100℃이하), 중온(100~300℃), 고온(300℃이상)으로 활용분야를 나눈다. 태양열 에너지는 에너지 밀도가 낮고 계절별, 시간별 변화가 심한 에너지로 태양열의 집열과 축열에 가장 기본이 되는 기술이다. 현재 이용분야는 건물의 냉난방과 급탕, 산업 공정열, 농수산 분야, 열 발전 등에 활용되고 있다. 우리나라는 연평균 수평면 일사량이 3,042kcal/m2?day 정도로 일본(2,800kcal/m2?day)이나 독일(2,170kcal/m2?day), 네덜란드(2,450kcal/m2?day) 등에 비해 여건이 좋은 것으로 알려지고 있다.
국내 개발목표는 2007년까지 시스템 상용화 등이 포함된 건물 태양열 복합이용기술과 대규모 산업용 상용화 및 태양열 발전 실용화를 포함하는 산업용 태양열시스템 개발이다.
태양열은 현재 주택의 난방 및 급탕용으로 국내에 보급되고 있으며, 각급 지자체의 농업기술센터와 농가, 양로원 등 복지시설 등에 보급되고 있다.
풍력
풍력은 말 그대로 바람의 힘을 이용해서 에너지를 얻는 것으로 풍차 등에 이용돼 물을 끌어 올리거나 곡식을 가공하는 데 오래전부터 사용돼왔다. 현재는 이런 기계적인 에너지가 아닌 전기에너지를 만드는 데 이용되고 있다.
풍력발전은 풍향이나 풍속의 변동에 영향을 받기 때문에 안정된 에너지를 얻는 데는 어려움이 있다. 하지만 무한정 이용이 가능한 청정에너지라는 점에서 세계적으로 연구개발에 박차를 가하고 있는 분야다. 정부에서는 지난 1988년부터 지금까지 약 150억원을 지원했다. 풍력발전은 2006년까지 750kW급의 준중대형 풍력발전시스템의 국산화 및 MV급 풍력발전요소기술 개발, 해안 풍력발전기 요소기술 개발, 복합발전시스템의 실용화, 대규모 풍력발전 시험단지 조성?운영을 목표로 연구에 박차를 가하고 있다.
현재 풍력발전 시설이 설치?운영 중인 곳은 제주 중문, 제주 월령, 전남 무안, 제주 행원, 경북 울릉, 경북 포항 등이다. 재미있는 것은 단위면적당 토지 활용도가 가장 높아 풍력발전기가 설치된 지역의 땅은 다른 용도로 이용할 수 있다는 장점도 있다.
연료전지
연료전지는 수소와 산소가 반응할 때 발생하는 전기와 열을 이용하는 장치다. 연료전지는 양극에 산소를, 음극에 수소를 공급하므로써 지속적으로 전기와 열을 발생시킬 수 있다. 음극에서 수소는 전자와 양성자로 분리되고 전자는 회로를 흐르면서 전기를 만들어 낸다. 이 것들이 다시 양극에서 산소와 만나 물을 만들게 된다. 따라서 연료전지에서 발생되는 부산물은 물이다.
연료전지의 특징은 획기적인 효율향상으로 대량의 에너지 절약이 가능하고, 공해배출이 거의 없는 무공해 에너지라는 점, 그리고 다양한 연료사용으로 석유를 대체할 수 있으며, 상대적으로 작은 면적과 단기간(3년)에 건설이 가능하고 입지선정이 용이하다는 점이다. 무엇보다 매력적인 것은 연료전지는 자동차의 동력용, 주택의 난방 및 발전용, 대규모 설치시 도시 공급용 전기와 난방용으로의 사용 등 거의 모든 곳에서 동력원과 열원으로 사용이 가능하다는 점이다. 그러나 원료가 되는 수소가 폭발성이 강하고 섭씨 -235℃에서 액체로 변환되기 때문에 취급에 어려움이 따르는 단점도 있다.
기타 대체에너지들
이상의 주요 대체에너지 외에 바이오에너지, 조력발전, 파력발전, 지열, 석탄 가스화 기술, 소수력, 폐기물 에너지 등이 상용화에 근접하고 있는 기술들이다.
바이오에너지는 광합성에 의해 생성된 각종 생물자원과 유기성 폐기물 등의 유기물질을 미생물 전환에 의해 연료용 가스와 액체연료를 생산하는 기술이다. 바이오 에너지는 기술개발과 환경변화를 통해 경제성이 높아지면 국내자원으로 총 400만toe의 대체효과를 기대할 수 있다고 한다. 바이오에너지 이용시설로는 경기도 안양의 하수처리장, 경북 군위축협의 비료공장 등이 있다.
폐기물에너지는 가정이나 사업장에서 배출되는 가연성 폐기물 중 에너지 함량이 높은 폐기물을 열분해에 의한 오일화기술, 성형고체연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스 제조기술 및 소각에 의한 열회수기술 등을 통해 연료와 폐열 등을 생산해 산업에 이용하는 것이다. 가장 큰 특징은 비교적 짧은 상용화 기간과 폐기물의 이용으로 환경문제의 해소가 가능하다는 점이다. 폐기물에너지의 이용은 폐타이어 소각열을 이용한 지중난방 시설들로, 충북, 울산, 강원, 전남 등의 시설원예 농가들에 설치돼 있다.
석탄 가스화는 석탄이나 중잔유 등의 저급 시료를 고온?고압 하에서 불완전연소 및 가스화 반응을 시켜 얻는 가연성 가스를 이용해 가스터빈 및 증기터빈을 구동하는 기술이며, 소수력은 소규모 하천의 물을 인공적으로 유도하여 저낙차 터빈을 이용해 발전하는 수력발전이다. 바다의 조석에 의해 발생하는 해면의 수위차를 이용해 발전하는 조력발전, 파도에 의한 해면 상승운동으로 압출되는 공기를 이용해 터빈을 회전시켜 발전하는 파력발전, 바다 표면층의 온수와 심해의 냉수와의 온도차를 이용해 열에너지를 기계에너지로 변환시키는 온도차발전은 해양에너지를 이용하는 기술들이다. 이외에도 지구 내부의 열을 이용하는 지열에너지도 연구가 활발한 대체에너지다.
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