[환경공학]대체에너지

소개글

[환경공학]대체에너지에 대한 보고서 자료입니다.

목차

대체에너지의 종류
1. 풍력 에너지란?

2. 파력 발전


3. 수자원 에너지

4.조력 발전

5. 태양열 에너지

6. 태양광 발전원리

7. 기타 대체에너지

본문내용

료용 가스와 액체연료를 생산, 공급하는 기술. 기술개발 및 환경변화를 통해 경제성이 제고되면 국내 자원으로 총 400만 TOE의 대체가 가능함
생활 쓰레기나 산업 폐기물에서 발생하는 가스나 열을 이용하여 전기를 생산하는 방식의 에너지석유, 석탄, 천연가스는 모두 재생 불가능 에너지다. 이와는 달리 '바이오매스'(나무, 숯, 동물 폐기물, 농업 폐기물 망라하는 개념)는 보통 재생에너지로 인식되고 있다. 바이오매스는 주로 개발도상국가에서 많이 채택하고 있다. 중국은 8억 농촌 인구가 사용하는 총에너지의 84%, 인도는 총 사용에너지의 절반을 바이오매스로 활용하고 있다.
바이오매스는 태양의 광 에너지를 유기물로서 고정화 할 수 있는 것이다. 화석연료와 달리, 바이오매스를 원료로서 에너지를 얻으면, 지구의 생태계를 순환하는 탄소량에 변화가 없기 때문에, 지구온난화 진행의 억제에 기여하게 된다.
바이오매스의 구체적인 이용법은 목재 등을 직접 연소하는 방식이나, 미생물을 이용하여 메탄, 에탄올로 변환시켜 사용하는 방식 등이 있다. 이같이 바이오매스를 에너지자원으로서 이용하려고 하는 기술개발이 지구환경 문제에 대한 관심이 높아지는 가운데, 다시 관심을 끌고 있다. 인도는 매년 160메가톤의 연료용 나무를 생산하며, 일부 농촌 아낙네들은 화목을 채취하는데 하루 약 4시간을 소비한다. 칠레의 경우 가구 당 매년 10톤의 나무를 연료용으로 사용하고 있어 2000년경에는 코킴보(Coquimbo) 지역에서는 나무가 남아나지 않을 것으로 전망된다. 중국 일부지역에서는 지난 30년 동안 산림의 3분의 2(농업용 토지개간 포함)가 사라졌다. 이러한 산림 고갈을 막기 위해서는 적극적인 재조림과 열효율이 낮은 연소방식(개방형, 열효율5%)을 밀폐형 연소방식으로 바꾸어 열효율을 높이도록 해야 한다. 금세기 말까지 인도는 1억 개의 밀폐형 연소방식을 보유하게 될 것이다.
몽고 등 사막, 유목민들은 오래 전부터 동물의 폐기물(똥)을 말려 연료로 사용해 오고 있다. 브라질에서는 국가 알콜 계획에 의해 사탕수수로부터 만든 에탄올을 연료로 하는 자동차가 증가하고 있으며, 미국에서도 여유곡물로부터 만들어진 에탄올이 가솔린에 혼합되어 사용되기 시작하였다. 일본에서는 유망한 바이오매스 자원으로 주목받고 있는 것이 목탄 등의 산림자원, 왕겨 등의 농업폐기물, 가축분뇨 등의 축산폐기물, 종이 등을 포함한 가연 쓰레기 등이 있다. 선진국에서는 도시 폐기물에서 발생되는 메탄가스가 발전용 연료로 사용되고 있다. 이 방법은 메탄가스를 이산화탄소로 전환하는 부가적인 유익한 효과가 있으며 온실효과를 더 적게 일으킨다.
바이오매스의 생물학적 공정은 아주 복잡하며 선진국에서는 이의 효과적인 생산과 효율성을 높이기 위한 연구가 진행되고 있다. 미국의 도시 폐기물에서 추출할 수 있는 잠재적 에너지의 가치는 수 십억 달러로 추정되고 있다. 개도국에서는 소규모로 동물 및 농업 폐기물을 취사와 조명용 가스로 전환하는 '다이제스터(Digester)라는 시설이 사용되고 있으며 이에 따른 거름이 부산물로 나온다. 인도는 2000년까지 200만개의 생물가스(Bio-Gas) 시설을 설치할 계획이다.
(3)수소에너지
~~에너지는 미래의 청정에너지源(원) 가운데 하나이다. 수소가 미래의 궁극적인 대체에너지원 또는 에너지매체로 꼽히고 있는 것은 현재의 化石燃料(화석연료)나 원자력 등이 따를 수 없는 장점을 갖고 있기 때문이다. 또한 수소는 연소시 극소량의 질소가 생성되는 것을 제외하고는 공해물질이 배출되지 않으며, 직접 연소를 위한 연료 또는 연료전지 등의 연료로 사용이 간편하다. 또 무한정인 물을 원료로 해 제조할 수 있으며 가스나 액체로 쉽게 저장 수송할 수 있는 장점이 있다. 게다가 산업용 기초소재에서부터 일반연료, 자동차, 비행기, 연료전지 등 현재의 에너지시스템에서 사용되는 거의 모든 분야에 응용돼 미래의 에너지시스템에 가장 적합한 에너지원으로 평가되고 있는 것이다.
이에 따라 미국, 일본, 독일 등 선진 각 국에서는 지난 70년대 말부터 수소의 제조, 저장, 이용 등 분야별 연구개발에 힘을 쏟고 있다. 미국의 경우 우주개발 군사용 등 특수분야에 실용화 기술을 확보해 놓고 있다. 日本은 새롭게 추진되고 있는 뉴선샤인 계획을 통해 지속적으로 연구를 수행해 오고 있으며, WE-NET프로그램 등으로 관련연구의 국제화도 추진하고 있다. 독일의 경우 최근 代替電源(대체전원)으로부터 수소의 제조와 저장, 그리고 이를 연료전지, 수소보일러, 수소자동차 등에 이용하는 수소에너지 시스템기술 實證(실증)플랜트를 설치, 운용하는 등 수소에너지 시대에 대비하고 있다.
우리나라의 경우 '80년대부터 관련기초연구에 착수, 현재 대체에너지 기술개발사업 및 에너지기술연구소등의 중장기 계획에 따른 연구가 수행되고 있다.
(4)연료전지
~~수소(연료) 및 산소(공기)의 반응 시 전기화학 반응에 의하여 직접 전기에너지를 발생하는 발전 방식으로, 열(온수)도 동시에 생산됨.
연료로는 수소를 함유한 천연가스, 나프타, 메탄올, 석탄 등 사용.
연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응에서 생기는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 장치이다. 보통 연료전지는 기체 상태의 연료가 음극(anode)으로 공급되고, 산화제(보통 산소를 사용)가 양극으로 공급되면서 이들 사이의 반응에너지가 전류 형태로 생산된다. 연료전지는 보통 전지(배터리)와 여러 가지 면에서 유사점이 많지만, 근본적으로는 다른 점들이 여러 가지가 있다. 전지는 전기 에너지를 저장하는 장치로서, 내부에 저장할 수 있는 반응물의 양에 의해서 에너지 용량이 한정되어 있다. 이 반응물이 소진하면(방전) 전지는 더 이상 전기 에너지를 줄 수 없게 된다.
2차 전지 경우는 외부에서 에너지를 재투입(충전)함으로써, 전기 에너지를 내줄 수 있는 화학 반응물을 재생하게 되지만, 1차 전지는 그나마도 불가능하다. 반면에, 연료전지는 에너지 변환 장치이기 때문에, 외부에서 연료와 산화제가 계속해서 공급되는 한, 끊임없이 전기 에너지를 생산해 낸다. 물론, 연료전지 자체의 내구성 때문에 사용할 수 있는 기간은 한정되어 있다.

키워드

대체에너지,   환경공학,   풍력,   파력,   수자원,   조력,   태양광