재생에너지에 대해 알아봅시다.

재생에너지는 지속 가능하고 친환경적인 에너지원이며 전통적인 화석연료에 의존하는 에너지 시스템의 중요한 대안입니다. 재생에너지는 전기와 열을 생산하기 위해 태양, 바람, 물과 같은 자연에너지를 사용합니다. 이 글에서는 재생에너지의 정의, 유형, 장단점에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 재생에너지의 정의

재생에너지는 태양, 풍력, 수력, 지열, 바이오매스를 포함한 재생 가능한 자원을 사용하여 생산되는 에너지입니다. 이러한 에너지원은 지속적으로 재생되고 고갈되지 않는 특징을 가지고 있습니다.

 

재생에너지는 태양(태양), 바람(바람), 비, 조수(조수), 파도(파도), 지열과 같이 시간이 지남에 따라 자연적으로 보충되는 재생 가능하고 지속 가능한 자원에서 수집된 에너지입니다. 수력 및 생물학적 자원도 있습니다. 재생에너지의 종류는 매우 다양합니다. 다양한 종류의 재생에너지가 있지만 대부분(99.98%)은 태양에서 나옵니다. 바람은 태양에너지에 반응하여 공기가 움직여서 발생하고, 물의 흐름도 태양에서 증발된 증기가 비가 되어 발생합니다. 파도와 해류도 바닷물이 햇빛을 받을 때 온도 차이로 인해 발생합니다. 목재 화합물도 태양에너지의 변형인 광합성을 통해 만들어집니다.

 

재생에너지 중 조력과 지열은 태양에너지와 거의 관련이 없습니다. 조력은 달이 지구를 끌어당기는 힘에 의해 발생하는 조류를 이용하는 것입니다. 지열은 지구 내부의 열에 의해 발생합니다.

 

재생에너지는 태양에너지, 풍력, 수력, 바이오연료, 지열에너지 등에서 매우 광범위한 기술적 범위를 가지고 있습니다. 기후변화 문제의 심화와 화석연료의 고갈로 재생에너지의 중요성과 비중이 점차 증가하고 있습니다.

 

재생에너지 시스템은 다양한 기술을 포함하고 있으며, 현재까지 상당히 다양합니다. 어떤 기술은 이미 성숙하고 경제적으로 경쟁력이 있는 반면, 어떤 기술은 추가적인 개발이 필요합니다.

2. 재생에너지의 유형

- 태양에너지

태양에너지는 지구의 모든 에너지의 근원입니다. 인간은 예로부터 태양에너지를 삶에 사용해 왔는데, 이 방법 중 가장 오래된 것은 남향으로 집을 짓는 것입니다. 남향으로 집을 지으면 햇빛이 잘 드는 겨울에는 따뜻하게 지낼 수 있고, 빛이 적은 여름에는 시원하게 지낼 수 있습니다. 이 방법은 건축의 가장 기본이고, 오늘날에도 건축할 때 가장 먼저 고려하는 방법입니다. 나중에 그는 태양에너지를 좀 더 직접적으로 사용할 수 있는 방법을 발견했습니다. 이것은 태양열 난방 시스템입니다. 이 장치는 태양열을 통해 물을 가열하여 온수를 생산하고, 온수 생산뿐만 아니라 난방에도 사용할 수 있습니다. 이 기술의 개발로 태양열을 이용하여 물을 끓였고, 이때 발생하는 증기를 통해 전기를 생산했습니다. 이것은 태양에너지를 이용하여 화석 에너지를 직접 대체할 수 있는 방법입니다.

 

태양에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 방법도 이용되고 있습니다. 태양 전지라는 실리콘 전지를 이용하는데, 태양에너지가 실리콘 전지에 닿으면 전지 내부에 전자가 방출되어 전류를 만들어냅니다. 이 직류 에너지를 인버터에 통과시켜 교류로 변환하면 우리가 실생활에서 사용할 수 있는 교류 전기가 생산됩니다. 최근에는 전기를 많이 사용하는 기업부터 일반 가정용, 우주로 발사되는 위성에 이르기까지 위성의 사용이 증가하고 있습니다.

 

이와 같은 태양광을 이용한 장비는 한 번 설비를 설치하면 유지 보수 비용이 거의 들지 않고 공해가 없으며 사용 수명이 매우 긴 장점이 있습니다. 물론 단점도 있습니다. 초기 설비 비용이 기존 전기 생산 설비보다 훨씬 높다는 단점 때문에 지금까지 그 사용이 제한되어 왔습니다. 하지만 지속적인 기술 개발을 통해 설비 비용을 낮추려는 노력이 계속되고 있고 실제 설비 비용은 감소하고 있어 점차 화석연료를 대체할 주요 에너지 자원이 될 것입니다

 

- 풍력에너지

풍력에너지를 이용하여 전기를 생산하는 풍력 발전은 바람의 운동 에너지가 프로펠러에 닿으면 그 양력으로 발생하는 회전력으로 발전기를 작동시켜 전기를 생산하는 원리를 이용하고 있습니다. 풍력 발전도 태양광과 마찬가지로 유지 보수가 쉽고 저비용으로 매우 친환경적이라는 장점이 있습니다. 물론 풍력 발전에는 단점이 있지만, 바람의 존재가 항상 일정하게 불지는 않아 언제, 어디서, 얼마나 불지 예측이 어렵습니다. 하지만 이러한 단점들을 기술로 보완하고 있습니다. 발전기 제어기술이 발달하면서 일정한 바람으로 발전할 수 있는 전기에너지의 양이 증가하고 있습니다. 따라서 여러 나라에서 전체 전력생산에서 풍력 발전이 차지하는 비중을 높이려는 시도가 이루어지고 있습니다.

 

- 지열에너지

대부분의 지열 자원은 쉽게 개발할 수 있는 온천, 간헐천, 끓는 머들, 분기공(volcanic 가스와 온수 환기구) 등 화산 활동 지역에 분포하고 있습니다. 고대 로마인들은 온천을 온천과 가정 난방에 사용했고, 지금도 아이슬란드, 튀르키예, 일본 등 세계 지열권에 위치한 나라들에서 지열에너지가 비슷한 방식으로 사용되고 있습니다. 지열에너지의 가장 큰 잠재력은 전기 생산에 사용되는 것이지만, 1904년 이탈리아의 라데로에서 지열을 이용해 전기를 생산한 것은 처음이었습니다. 20세기 후반에는 이탈리아, 뉴질랜드, 일본, 아이슬란드, 멕시코, 미국, 소련 등에 지열발전소가 지어졌습니다. 다른 많은 나라들도 건설 중입니다.

 

물을 층에 주입하여 가열한 다음 증기로 바꾸는 문제를 완전히 해결하면 지표면 아래의 고온 건조한 지층도 지열에너지 자원으로 널리 이용될 수 있습니다. 지열에너지는 무공해 에너지이며, 유가 상승에 따라 지열자원 개발에 대한 관심이 점차 높아지고 있습니다.

 

- 바이오매스

태양에너지를 받는 식물과 미생물의 광합성으로 생성된 박테리아를 먹고 사는 식물체와 동물체를 포함한 생물체를 말합니다. 바이오매스 자원에는 곡물과 감자를 포함한 전분질 자원, 허브, 임목과 볏짚과 같은 농수산물, 왕겨, 사탕수수, 사탕수수 등을 포함한 셀룰로오스 자원과 가축의 배설물, 사체, 미생물 균류 등을 포함한 단백질 자원이 포함됩니다. 여기에는 종이와 같은 유기성 폐기물도 포함됩니다. 이러한 유기성 폐기물 중 과일 껍질과 같은 것도 기여합니다.

 

폐식용유와 같은 식물성 기름을 연료로 사용하기 위해 오일 엔진을 개조하거나 식물의 섬유에서 에탄올을 설탕으로 추출하여 연료로 사용합니다. 대장균과 같은 박테리아를 이용하여 에너지를 만드는 방법도 있는데, 보다 저렴한 비용으로 대량의 바이오매스 연료를 생산할 수 있다면 현재의 석유 자원을 대체하기에 충분할 것이라는 견해도 있습니다. 바이오매스는 석유 자원에 비해 환경 친화적이라고 여겨지지만, 바이오매스의 원료인 식물을 키우기 위해서는 화석 연료에서 추출한 천연가스로 만든 인공 비료가 집중됩니다. 또한 인공 비료의 남용은 토양과 수질 오염을 유발할 수 있고, 대량의 식물을 바이오매스 생산에 사용할 경우 이를 먹고 사는 저개발국에서 식량 부족이 발생할 수 있습니다.

 

- 수력에너지

수력 에너지는 20세기 최고의 신재생에너지로 꼽히고 있습니다. 현재 수력 발전은 주로 물방울을 이용하여 하천에 댐을 건설하여 전기를 생산하고 있습니다. 하지만 이미 수력 발전이 가능한 하천은 대부분 댐이 있고 수력 발전이 이루어지고 있으며, 향후 수력 발전을 더욱 확대하기 위해 바다에서의 수력 발전을 위한 다양한 방법들이 고안되고 있습니다.

그중 조력댐은 오늘날 전통적인 수력 발전과 유사합니다. 만조 때 댐에 물을 가둔 뒤, 간조 때 낙하물을 이용해 발전하는 방식입니다. 수중 터빈을 직접 흐르는 조류에 돌려 전기에너지를 생산하는 방법도 있습니다. 이 방식은 바닷물과 직접 접촉해 부식이 발생하고 유지 보수가 어려우며, 해양 환경을 직접 처리하기 어렵다는 단점이 있습니다.

 

- 수소에너지

수소는 에너지 효율이 높지 않지만 온실가스 배출이 거의 없는 대체 에너지원입니다. 원자로의 전기분해 방법이 가장 많이 사용됩니다. 미생물을 이용하여 수소 이온과 전자를 만드는 방법도 있습니다. 수소 가스를 플러렌에 넣고 수소를 활성탄에 흡착시켜 필요할 때 가열하여 필요한 만큼 사용하는 방법이 있습니다.

 

장점은 오염물질이 발생하지 않는다는 것입니다. 그것은 다양한 형태로 보존될 수 있습니다. 물은 원료로 제조될 수 있고, 사용 후에는 다시 물로 재순환됩니다. 그것은 기초 재료부터 비행기에 이르기까지 거의 모든 분야에 사용될 수 있습니다. 한 가지 단점은 보관과 운송에 대해 유념해야 할 것이 많다는 것입니다. 우리나라에서는 수소 에너지를 자동차에 사용하고 있습니다. 독일에서는 수소 고속도로 프로젝트를 통해 수소 에너지를 더욱 활발하게 개발하고 있습니다.

 

- 파력에너지

파도가 해수면에 부딪힐 때 해수면이 상승하고 하강하면서 발생하는 공기의 흐름을 이용하는 에너지입니다. 바람은 바람에 의해 발생하는 파도의 에너지를 활용하기 때문에 태양열의 온도차에 의해 발생하는 공기의 흐름이기도 하기 때문에 태양을 에너지원으로 사용합니다. 조석에너지에 비해 에너지 밀도는 낮지만 설치 면적이 넓고 발전기 가동 시간이 길어 다른 에너지에 비해 상대적으로 안정적이고 고정적인 에너지 생산이 가능하다는 장점이 있습니다. 세계에너지협회 자료에 따르면 파도 에너지는 약 2테라와트의 에너지를 생산할 수 있는데, 이는 화력 발전소 2,000기와 맞먹으며 전 세계 전력생산량의 2배에 해당합니다. 또한 바다 면적이 지구상의 육지보다 압도적으로 크다는 점을 고려하면 다른 재생에너지원보다 넓게 확장할 수 있습니다.

 

재생에너지는 지속 가능한 에너지 공급과 환경 보호를 위한 중요한 대안입니다. 태양, 풍력, 수력 등 자연에너지를 이용해 전기와 열을 생산하는 재생에너지는 친환경적이고 지속 가능한 에너지원입니다. 재생에너지의 보급과 기술 발전을 통해 에너지 안정과 환경 보호를 동시에 추구할 수 있습니다.