[사이언스] 연구 활발 .. '대체에너지 기술개발 현주소'
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최근 국제 원유가격이 급등하면서 석탄 석유 등 화석연료 대신 사용할
대체에너지에 대한 관심이 다시 높아지고 있다.
화석연료가 고갈돼 가는데다 기후변화협약 등 환경보호조치가 잇따라 등장
하면서 화석연료 사용량이 제한되면서 대체에너지개발은 더욱 주목받고 있다. 미국 일본 등 선진국들은 이미 지난 1970년대 석유파동을 계기로 대체에너지
개발에 주력해 왔다.
그러나 아직 경제성이나 기술개발의 어려움 때문에 대체에너지의 사용이
그다지 활발하지 않은 것이 현실이다.
한국은 화석연료에 대한 의존도를 지난 1997년 91.3%에서 2010년 80.2%로
낮추는 것을 목표로 한 국가에너지기본계획을 수립, 추진하고 있다. 정부는 주로 원자력 발전을 늘려 화석연료 의존도를 낮출 계획이지만
방사능 누출과 폐기물 문제로 논란이 많다.
이에따라 국내에서도 공해없는 새로운 대체에너지원의 개발을 서둘러야
한다는 지적이 많다.
현재 연구되고 있는 대체에너지는 태양 풍력 바다 바이오 등 자연을 이용한
것과 수소 핵융합 등 첨단기술을 이용한 것이 대표적이다. 태양에너지 =무공해이면서 고갈되지 않아 화석연료를 대체할 만한 가장
경제적인 에너지로 꼽힌다.
국내에서는 남부 농촌지역이 태양에너지를 이용하는데 적당한 조건을 갖춘
것으로 평가되고 있다.
이 지역은 연평균 1일 일사량이 1제곱미터당 3천1백Kcal에 이른다. 태양에너지는 태양열을 그대로 이용하거나 태양 빛을 전기로 바꿔 쓰는
형태로 활용된다.
태양열 이용기술은 지상에 내리쬐는 태양열을 흡수, 저장해 건물의 냉난방
이나 산업체 농수산분야 폐수처리 등에 활용하는 것이다.
민간차원의 태양열 온수기는 많이 보급돼 있으나 고온이 필요한 산업용이나
발전용은 아직 개발중이다.
2000년대에는 대규모 중앙집중식 태양광발전시설은 충분한 경제성을 가질수
있을 것으로 예측된다.
태양광발전의 비용을 좌우하는 것은 태양빛을 직접 전기로 변환시키는 태양
전지다.
현재까지 개발된 태양전지의 효율은 15~18% 수준.
이 효율을 얼마나 높이느냐에 따라 태양에너지의 상용화 시기가 결정된다.
풍력발전 =풍력발전은 바람을 이용해 전기를 생산하는 것으로 대규모
발전단지의 경우 발전단가가 기존의 발전방식에 비해 그다지 높지 않다.
풍력발전은 공해물질의 저감효과가 매우 크다.
예를들어 2백Kw급 풍력발전기 1대가 1년간 운전해 40만kwh의 전력을 생산
한다면 약 1백20~2백톤의 석탄을 대체하며 줄어드는 공해물질의 배출량은
이산화탄소의 경우 3백여톤에 달한다.
이미 독일 미국 덴마크 등에서 실용화되고 있어 풍력발전기의 저가화와
대형화가 핵심과제이다.
한국에서는 제주도에서 최대 600kW급 풍력발전기 2대를 비롯 10여대가 가동
되고 있다.
해양자원을 이용한 발전 =파력발전과 해수온도차 발전이 대표적이다.
파력발전은 파도를 이용해 발전을 하는 것으로 풍력에너지와 마찬가지로
자원이 무한하다는 장점이 있다.
그러나 출력 변동이 심하고 대규모 발전플랜트를 해상에 지어야 하는
어려움이 있다.
현재 일본 영국 노르웨이 등에서 연구가 활발히 진행중이다.
특히 일본은 2백40kW급 발전장비를 건설해 시험가동하고 있에 곧 실용화될
전망이다.
그러나 한국에서는 아직 구체적인 연구가 시도되지 못하고 있다.
해수온도차 발전은 열대지역에서 주로 활용된다.
이 지역에서 해수 표면 온도는 섭씨 20도를 넘지만 5백~1천m의 심해는 섭씨
4도를 유지하고 있다.
이런 표층수와 심층수의 온도차이를 이용해 에너지를 뽑아내는 기술을
해수온도차 발전이라고 한다.
프랑스의 경우 남태평양 타히티 섬에 5천kw급 해양온도차발전소를 건설할
계획이다.
미국도 소규모 발전소 건설을 추진하고 있다.
수소에너지 =수소는 궁극적인 대체 에너지원으로 꼽히고 있다.
수소는 에너지 발생량이 큰데다 연소시 극소량의 질소가 생성되는 것을
제외하고는 공해물질을 배출하지 않는다.
또 지구상에 무한정 존재하는 물을 이용해 제조할 수 있고 가스나 액체로
저장.수송할 수 있는 장점이 있다.
이 때문에 미국 독일 일본 등 선진국에서는 지난 1970년대말부터 수소 이용
기술을 집중적으로 연구하고 있다.
수소를 이용한 에너지로 현재 가장 주목받고 있는 것은 연료전지.
수소와 산소를 이용해 전기를 만들어내는 새로운 발전기술이다.
연료전지는 열효율이 높은데다 질산화물 이산화탄소 등의 배출량이 화석
연료의 3% 수준에 불과해 무공해 에너지원으로 각광받고 있다.
2000년대 초반쯤이면 미국과 일본에선 연료전지를 응용한 전기승용차와
공장용 발전소가 만들어질 것으로 전망된다.
핵융합 =수소 헬륨 등 가벼운 원소가 충돌해 무거운 원소로 바뀌는
반응을 말한다.
중수소와 삼중수소를 1억도의 온도로 가열하면 제4의 물질형태인 플라즈마
로 변한다.
플라즈마 상태에서 중수소와 삼중수소에 들어있는 전자는 원자핵과 분리돼
나온다.
분리된 원자핵은 서로 융합해 강력한 에너지를 낸다.
핵융합은 바닷물속에 0.015%가 포함돼 있는 중수소를 원료로 이용할 수
있어 연료가 풍부하고 방사성 폐기물이 발생하지 않는 장점이 있다.
그러나 실용화까지는 아직 상당한 시일이 필요하다.
핵융합반응이 일어나기 위해서는 중수소와 삼중수소를 섭씨 1억도까지
가열해야 하지만 이를 견딜 수 있는 핵융합로를 만들기는 어렵기 때문이다.
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[ 한국의 기술 수준 ]
무공해 대체에너지 기술이 언제쯤이면 국내에서 상용화될 수 있을까.
국내 에너지분야 기술 수준은 선진국에 비해 50%도 안될 정도로 크게
뒤떨어져 있어 대체에너지 기술의 상용화도 상당히 늦어질 것으로 전망된다.
과학기술평가원과 과학기술정책연구원이 지난해 11월 발표한 "한국의 미래
기술"에 따르면 도시쓰레기 등 일반폐기물을 소각하거나 화학적 처리를 통해
에너지를 얻는 기술이 2006년께에는 실용화될 것으로 예측됐다.
태양열 발전의 가장 중요한 도구인 고효율 태양열 집열기가 2008년에는
실용화되고 2010년대에 태양열을 이용한 발전이 활발히 이루어질 것으로
보인다.
바이오기술을 이용해 폐기물에서 에너지를 뽑아내는 기술이 보급되는 것도
2010년께로 예측됐다.
차세대 에너지원으로 각광받고 있는 수소를 이용한 에너지 보급은 2012년
이후에나 그 단초가 마련될 것으로 보인다.
이때가 되면 수소저장기술이 실용화되고 수소를 대량생산하는 기술이
선보이게 된다.
40% 이상의 고효율을 갖는 태양전지는 2015년에야 개발이 가능하다.
해양온도차 발전기술이 국내에서 실용화되는 시기는 2018년으로 예측됐다.
핵융합의 기술은 더 요원하다.
2015년이 돼야 국내에서 중형 토카막이 건설되고 핵융합로 개발에 필요한
초전도 자석, 플라즈마 가열기술및 반응로 재료가 개발될 것으로 예측된다.
( 한 국 경 제 신 문 2000년 1월 25일자 ).
대체에너지에 대한 관심이 다시 높아지고 있다.
화석연료가 고갈돼 가는데다 기후변화협약 등 환경보호조치가 잇따라 등장
하면서 화석연료 사용량이 제한되면서 대체에너지개발은 더욱 주목받고 있다. 미국 일본 등 선진국들은 이미 지난 1970년대 석유파동을 계기로 대체에너지
개발에 주력해 왔다.
그러나 아직 경제성이나 기술개발의 어려움 때문에 대체에너지의 사용이
그다지 활발하지 않은 것이 현실이다.
한국은 화석연료에 대한 의존도를 지난 1997년 91.3%에서 2010년 80.2%로
낮추는 것을 목표로 한 국가에너지기본계획을 수립, 추진하고 있다. 정부는 주로 원자력 발전을 늘려 화석연료 의존도를 낮출 계획이지만
방사능 누출과 폐기물 문제로 논란이 많다.
이에따라 국내에서도 공해없는 새로운 대체에너지원의 개발을 서둘러야
한다는 지적이 많다.
현재 연구되고 있는 대체에너지는 태양 풍력 바다 바이오 등 자연을 이용한
것과 수소 핵융합 등 첨단기술을 이용한 것이 대표적이다. 태양에너지 =무공해이면서 고갈되지 않아 화석연료를 대체할 만한 가장
경제적인 에너지로 꼽힌다.
국내에서는 남부 농촌지역이 태양에너지를 이용하는데 적당한 조건을 갖춘
것으로 평가되고 있다.
이 지역은 연평균 1일 일사량이 1제곱미터당 3천1백Kcal에 이른다. 태양에너지는 태양열을 그대로 이용하거나 태양 빛을 전기로 바꿔 쓰는
형태로 활용된다.
태양열 이용기술은 지상에 내리쬐는 태양열을 흡수, 저장해 건물의 냉난방
이나 산업체 농수산분야 폐수처리 등에 활용하는 것이다.
민간차원의 태양열 온수기는 많이 보급돼 있으나 고온이 필요한 산업용이나
발전용은 아직 개발중이다.
2000년대에는 대규모 중앙집중식 태양광발전시설은 충분한 경제성을 가질수
있을 것으로 예측된다.
태양광발전의 비용을 좌우하는 것은 태양빛을 직접 전기로 변환시키는 태양
전지다.
현재까지 개발된 태양전지의 효율은 15~18% 수준.
이 효율을 얼마나 높이느냐에 따라 태양에너지의 상용화 시기가 결정된다.
풍력발전 =풍력발전은 바람을 이용해 전기를 생산하는 것으로 대규모
발전단지의 경우 발전단가가 기존의 발전방식에 비해 그다지 높지 않다.
풍력발전은 공해물질의 저감효과가 매우 크다.
예를들어 2백Kw급 풍력발전기 1대가 1년간 운전해 40만kwh의 전력을 생산
한다면 약 1백20~2백톤의 석탄을 대체하며 줄어드는 공해물질의 배출량은
이산화탄소의 경우 3백여톤에 달한다.
이미 독일 미국 덴마크 등에서 실용화되고 있어 풍력발전기의 저가화와
대형화가 핵심과제이다.
한국에서는 제주도에서 최대 600kW급 풍력발전기 2대를 비롯 10여대가 가동
되고 있다.
해양자원을 이용한 발전 =파력발전과 해수온도차 발전이 대표적이다.
파력발전은 파도를 이용해 발전을 하는 것으로 풍력에너지와 마찬가지로
자원이 무한하다는 장점이 있다.
그러나 출력 변동이 심하고 대규모 발전플랜트를 해상에 지어야 하는
어려움이 있다.
현재 일본 영국 노르웨이 등에서 연구가 활발히 진행중이다.
특히 일본은 2백40kW급 발전장비를 건설해 시험가동하고 있에 곧 실용화될
전망이다.
그러나 한국에서는 아직 구체적인 연구가 시도되지 못하고 있다.
해수온도차 발전은 열대지역에서 주로 활용된다.
이 지역에서 해수 표면 온도는 섭씨 20도를 넘지만 5백~1천m의 심해는 섭씨
4도를 유지하고 있다.
이런 표층수와 심층수의 온도차이를 이용해 에너지를 뽑아내는 기술을
해수온도차 발전이라고 한다.
프랑스의 경우 남태평양 타히티 섬에 5천kw급 해양온도차발전소를 건설할
계획이다.
미국도 소규모 발전소 건설을 추진하고 있다.
수소에너지 =수소는 궁극적인 대체 에너지원으로 꼽히고 있다.
수소는 에너지 발생량이 큰데다 연소시 극소량의 질소가 생성되는 것을
제외하고는 공해물질을 배출하지 않는다.
또 지구상에 무한정 존재하는 물을 이용해 제조할 수 있고 가스나 액체로
저장.수송할 수 있는 장점이 있다.
이 때문에 미국 독일 일본 등 선진국에서는 지난 1970년대말부터 수소 이용
기술을 집중적으로 연구하고 있다.
수소를 이용한 에너지로 현재 가장 주목받고 있는 것은 연료전지.
수소와 산소를 이용해 전기를 만들어내는 새로운 발전기술이다.
연료전지는 열효율이 높은데다 질산화물 이산화탄소 등의 배출량이 화석
연료의 3% 수준에 불과해 무공해 에너지원으로 각광받고 있다.
2000년대 초반쯤이면 미국과 일본에선 연료전지를 응용한 전기승용차와
공장용 발전소가 만들어질 것으로 전망된다.
핵융합 =수소 헬륨 등 가벼운 원소가 충돌해 무거운 원소로 바뀌는
반응을 말한다.
중수소와 삼중수소를 1억도의 온도로 가열하면 제4의 물질형태인 플라즈마
로 변한다.
플라즈마 상태에서 중수소와 삼중수소에 들어있는 전자는 원자핵과 분리돼
나온다.
분리된 원자핵은 서로 융합해 강력한 에너지를 낸다.
핵융합은 바닷물속에 0.015%가 포함돼 있는 중수소를 원료로 이용할 수
있어 연료가 풍부하고 방사성 폐기물이 발생하지 않는 장점이 있다.
그러나 실용화까지는 아직 상당한 시일이 필요하다.
핵융합반응이 일어나기 위해서는 중수소와 삼중수소를 섭씨 1억도까지
가열해야 하지만 이를 견딜 수 있는 핵융합로를 만들기는 어렵기 때문이다.
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[ 한국의 기술 수준 ]
무공해 대체에너지 기술이 언제쯤이면 국내에서 상용화될 수 있을까.
국내 에너지분야 기술 수준은 선진국에 비해 50%도 안될 정도로 크게
뒤떨어져 있어 대체에너지 기술의 상용화도 상당히 늦어질 것으로 전망된다.
과학기술평가원과 과학기술정책연구원이 지난해 11월 발표한 "한국의 미래
기술"에 따르면 도시쓰레기 등 일반폐기물을 소각하거나 화학적 처리를 통해
에너지를 얻는 기술이 2006년께에는 실용화될 것으로 예측됐다.
태양열 발전의 가장 중요한 도구인 고효율 태양열 집열기가 2008년에는
실용화되고 2010년대에 태양열을 이용한 발전이 활발히 이루어질 것으로
보인다.
바이오기술을 이용해 폐기물에서 에너지를 뽑아내는 기술이 보급되는 것도
2010년께로 예측됐다.
차세대 에너지원으로 각광받고 있는 수소를 이용한 에너지 보급은 2012년
이후에나 그 단초가 마련될 것으로 보인다.
이때가 되면 수소저장기술이 실용화되고 수소를 대량생산하는 기술이
선보이게 된다.
40% 이상의 고효율을 갖는 태양전지는 2015년에야 개발이 가능하다.
해양온도차 발전기술이 국내에서 실용화되는 시기는 2018년으로 예측됐다.
핵융합의 기술은 더 요원하다.
2015년이 돼야 국내에서 중형 토카막이 건설되고 핵융합로 개발에 필요한
초전도 자석, 플라즈마 가열기술및 반응로 재료가 개발될 것으로 예측된다.
( 한 국 경 제 신 문 2000년 1월 25일자 ).