개념 한 쪽
신재생에너지는 자연에서 지속적으로 공급되는 에너지를 이용하는 기술을 말한다. 주요 기술로는 태양광, 풍력, 지열, 연료전지, 수소에너지 등이 있으며 각 기술은 장단점과 적용상 고려사항을 가진다. 문제는 기술의 원리와 분류, 장단점, 사업에서의 온실가스 감축 산정 방식 등을 묻는다.
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출제기준 단원 「신재생에너지 원리 및 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 풍력발전 감축량 계산 | 1 | 설비용량·이용률로 연간 발전량 산출 후 배출계수 곱해 감축량 계산 |
| 신재생에너지 이용 판별 | 1 | 어떤 활동이 신재생에너지 이용에 해당하는지 판단 |
| 지열·연료전지 특징 판단 | 1 | 지열의 직접이용 적합성 또는 연료전지의 배출특성 구분 |
신재생에너지의 이용은 태양광, 풍력, 수력 등 재생 가능한 자원을 직접 사용하여 전력이나 열을 생산하는 활동을 의미한다. 재생에너지를 생산하거나 난방·냉방 등에 사용하는 경우를 신재생에너지 이용에 해당한다고 본다. 재생에너지가 생산한 전력을 기반으로 전력 사용량을 절감하면 신재생에너지 이용 사례로 판단한다.
태양광발전은 햇빛을 전기로 변환하는 방식으로, 연료비 부담이 거의 없고 움직이는 부품이 적어 유지보수가 비교적 용이하다. 또한 발전 과정에서 이산화탄소 배출이 적어 친환경적이라는 장점이 있으나 에너지 밀도가 낮아 넓은 설치 면적이 필요하다는 단점이 있다. 따라서 대규모 전력 생산을 위해서는 충분한 부지 확보가 필요하다는 점을 고려한다.
풍력발전은 설비용량과 이용률을 곱해 실제 연간 발전량을 산정하고, 이 발전량에 전력계통의 배출계수를 곱하여 온실가스 감축량을 계산한다. 예를 들어 1MW 설비의 연간 발전량은 설비용량×24h×365d×이용률로 계산하며, 감축량은 이 연간 발전량에 배출계수를 곱한 값으로 산출한다.
지열에너지는 땅속의 열을 이용하는 에너지로 직접이용과 간접이용으로 구분된다. 직접이용 중 지열열펌프 시스템(천부 지열의 열펌프 방식)이 널리 쓰이며, 우리나라에서는 심층 지열의 직접이용이 지질적·경제적 조건상 부적합한 경우가 있어 천부 지열 열펌프 방식이 상대적으로 적합하다는 관점이 제시된다.
연료전지는 연료가 산화되며 발생하는 화학적 에너지를 전기 형태로 변환하는 장치로, 배기가스로 물을 배출하는 특징을 가진다. 다만 연료전지 자체는 CO2를 배출하지 않더라도 수소 생산이나 연료 공급 과정에서는 CO2가 발생할 수 있으므로 전 과정 관점에서 평가해야 한다. 수소에너지는 저장 및 운송, 연료전지 발전 등에서 유용하나 제조 효율이나 대량 생산 비용 등 현실적 한계를 함께 고려해야 한다.
대표 계산 예: 해안지역에 시간당 1MW 풍력발전소를 건설하고 이용률이 20%이며 생산 전력이 전력계통으로 전량 공급된다고 가정한다. 연간 발전량은 1MW × 24h × 365d × 0.20 = 1,752 MWh가 된다. 전력계통 배출계수가 0.8 tCO2/MWh이면 연간 감축량은 1,752 × 0.8 = 1,401.6 tCO2이다. 문제에서 소수점 이하 1톤 미만을 무시하면 1,401 tCO2가 된다.
간단한 사례 해석: 태양광 관련 보기에서 '무제한 에너지', '유지보수 용이', '탄소 배출 적음'은 태양광의 대표적 장점으로 보고, '대규모 발전 시 넓은 부지 필요'라는 조건을 염두에 두어 부지 면적이 항상 적다고 일반화하는 설명을 경계한다.
해안지역에 시간당1MW 규모의 풍력발전소를 건설하여 전력생산을 CDM사업으로 추진하려고 한다. 풍력발전의 이용율은 20%이고, 생산된 전력은 모두 전력계통으로 공급된다고 가정할 때, 이 사업에 의한 연간 온실가스 감축량은? (단, 전력계통의 온실가스 배출계수는 0.8CO2톤/MWh, 풍력발전소 자체 전기사용량 무시, 1톤 이하 온실가스 감축량도 무시한다.)
정답 ① · 문항은 1MW 풍력발전소의 이용률과 배출계수를 이용해 연간 온실가스 감축량을 계산하는 문제이다. 연간 발전량은 1MW×8,760시간×0.20=1,752MWh이고 여기에 배출계수 0.8tCO2/MWh를 곱하면 1,401.6tCO2가 된다.
연간 발전량=1MW×8760h×20%로 계산 후 배출계수 0.8을 곱하면 1401.6톤이 된다.
다음 감축활동 중 신재생에너지의 이용에 해당하는 것은?
정답 ② · 문항은 어떤 활동이 신재생에너지 이용에 해당하는지를 묻고 있다. 재생에너지를 직접 사용하여 전력이나 열을 생산·공급하는 활동이 해당되므로 태양광 발전을 활용해 전력 사용을 줄이는 경우가 여기에 해당한다.
신재생에너지의 이용은 태양광, 풍력 등 재생에너지를 직접 사용하여 전력을 생산하거나 열을 공급하는 활동을 의미하며, 태양광 발전 사용에 의한 전력사용량 절감이 해당된다.
지열에너지의 특징에 대한 설명으로 잘못된 것은?
정답 ④ · 지열에너지는 크게 지열열펌프를 이용한 저심도(천부) 지열의 직접 이용과, 지하심부의 고온 열원을 이용하여 발전하는 심층 지열의 간접 이용으로 구분됩니다. 우리나라의 경우 지질적 특성상 고온의 마그마나 열수대가 깊은 곳에 위치하여 심층 지열 발전의 경제성이 낮고 접근이 어렵습니다.
우리나라는 지질적 특성상 심층 지열 직접이용보다 천부 지열 열펌프 방식이 적합하다.
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