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태양광 자동차 기술이 실제 산업에 적용된 사례를 조사하여 간단한 리포트를 작성하세요.

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모빌리티(mobility). 최근 몇 년간 많이 들려오는 단어입니다. 한국어로 해석해보자면, '이동성' 정도가 적당하겠네요. 그런데 말입니다. 어느 순간부터 자동차도 모빌리티, 킥보드도 모빌리티, 심지어 드론도 모빌리티라고 말합니다. 대체 기준이 뭘까요? 무슨 뜻인지조차 헷갈리는데, 아이러니하게도 지난 몇 년간 세계적으로 큰 성공을 거둔 스타 벤처 중 상당수는 모빌리티 기업이었습니다.

'마치 유행어처럼 여기저기에서 쓰이고 있지만 도대체 무슨 뜻인지, 어디부터 어디까지 모빌리티라고 부르는지 도무지 모르겠다!'라는 분들을 위해 준비했습니다. [모빌리티 인사이트]를 통해 국내외에서 주목받는 다양한 모빌리티 기업과 서비스를 소개합니다. 우리에게 익숙한 차량호출 서비스부터 아직은 낯선 '마이크로 모빌리티', 'MaaS', 모빌리티 산업의 꽃이라는 '자율 주행' 등 모빌리티 인사이트가 국내외 사례 취합 분석해 어떤 의미를 담고 있는지 하나씩 알려 드립니다.

짧아진 봄, 길어진 여름, 지구는 위기를 맞고 있다

코로나19로 인한 사회적 거리두기 해제 후, 완연한 봄을 맞이하며 주말마다 많은 사람이 나들이를 나섰다는 소식을 접하셨을 텐데요. 필자도 지난 2주 동안 야외활동을 다녀왔습니다. 그런데 이상하게도 불과 한 주 사이에 피부로 느껴질 만큼 무척 더워졌더라고요. 낮 2시부터 워낙 더워져 시원한 에어컨을 틀어 놓은 카페에 들어가야만 했습니다. 그리고 어느정도 선선해진 뒤에야 밖으로 나왔었죠. 어느새 봄은 이대로 끝나버린 것은 아닌가 생각했습니다. 그러고보니 매년 지날 때마다 봄, 가을은 짧아지고, 여름, 겨울은 한없이 길어지는 기분이에요.

지난 5월 20일, 서울시가 발표한 자료에 따르면 최근 100년간 서울의 평균기온은 10.7℃에서 13℃로 2.3℃ 상승했습니다. 폭염일수는 2005년 5일이었지만, 2021년 18일로 약 4배 가까이 늘었났죠. 지금처럼 온실가스 배출을 지속한다면, 2071년에 이르면 폭염일수는 69일까지 증가할 것이라고 합니다. '기후변화'라는 말보다 '기후위기'라는 말이 더 어울리는 시대인 것 같습니다. 계속해서 상승하는 기온과 증가하는 폭염일수는 우리 지구가 얼마나 심각한 상태인지 쉽게 확인할 수 있는 지표죠. 온실가스 배출량을 감축하고, 환경을 보호하기 위해서 우리 모두 노력해야 하는 이유입니다.

여름은 6월부터 시작이라는데..., 5월 들어 '벌써 여름인가?'라고 생각할 만큼 더운 것 같습니다.

맞습니다. 불과 일주일 전만 해도 나들이 가기 딱 좋은 날씨라고 생각했는데 말이죠. 기후변화의 영향이 큰 것 같습니다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 지난 3월 21일부터 4월 4일까지 제56차 총회를 열고, 인류의 지속가능 성장 및 지구 생물 멸종을 막기 위해서 2030년까지 전 세계 온실가스 배출량을 2019년 대비 43% 이상 감축해야 한다는 'IPCC 제6차 평가보고서'를 발표했습니다. 보고서에 따르면, 각 국에서 현재까지 시행하는 정책을 변화하지 않는다면, 2100년 지구 평균 기온은 산업화 이전과 비교해 3.2도 상승할 전망입니다.

'겨우 3.2도?'라고 생각할 수도 있습니다. 하지만, 지구 평균 기온은 단 1도만 상승해도 엄청난 위기를 초래합니다. 지구 평균 기온은 1도씩 상승할 때마다 멸종 위기에 처하는 생물 종 수는 10%씩 증가한다죠. 게다가 해수면 높이 상승으로 태평양에 위치한 대부분의 섬나라는 바다에 잠기고, 가뭄 지속으로 농경지 규모도 축소해 식량부족 문제로 이어질 수 있습니다. 다양한 문제가 연쇄적으로 발생하는 것이죠. 결국 많은 나라가 식량 부족 문제로 전쟁까지 일어날 수 있다는 의견도 있습니다.

인류가 대응하기 어려운 새로운 바이러스의 등장도 예상할 수 있습니다. 지난 2년간 전 세계는 코로나19 바이러스의 공포는 겪었죠. 아직 끝나지도 않은 상황입니다. 모든 인류가 코로나19 바이러스에 대항하기 위해 노력하고 있죠. 코로나19 바이러스의 시작 원인에 대해 여러 의견을 내고 있는 상황에서, 많은 사람이 기후변화 때문에 바이러스 확산 속도가 빨라진다고 동의합니다. 전 세계 바이러스 전문가들이 지구 기온 상승으로 사람에게 유해한 곤충과 병원균, 동물 등의 생존력이 강해지고, 이로 인해 인류가 감당해야 할 바이러스 수 역시 기하급수적으로 증가할 수 있다고 경고하죠.

대부분의 국가가 내연기관 자동차를 전기자동차로 전환하기 위해 노력하는 등 여러 정책과 제도를 마련하며 탄소중립 달성을 위해 노력하지 않나요?

그렇습니다. 여러 국가가 탄소중립을 실현하기 위해 노력하고 있죠. 유럽연합(EU)은 2050년을 목표로 탄소중립 정책을 선언했고, 이를 위해 여러 유럽 국가가 친환경 자동차 전환 정책을 지속적으로 발표하며 정비하고 있습니다. 전 세계적으로 대부분의 친환경 자동차는 전기에 기반을 두고 있는데요. 다만, 전기를 사용한다고 무조건 친환경이라고 할 수는 없는 상황입니다. 전 세계에서 화석연료를 사용해 전기를 생산하는 비중은 63.3% 이상이기 때문이죠.

전기 생산을 위해 화석연료를 사용하는, 기존 방식부터 바꿔야겠네요.

맞습니다. 앞으로 친환경 전기 생산을 발전시켜 하는 이유죠. 그런데 날은 더워지고, 쏟아지는 햇빛을 보고 있자니 이런 생각이 듭니다. 여름이 길어지고 지구온난화 등의 원인으로 늘어나는 일조량을 활용해, 태양광 전력 발전 방식을 채택해 자동차를 움직이면 어떨까요?

현재 시범적으로 태양광을 활용해 전기를 생산하고, 전기자동차를 충전하는 충전소를 운영하고 있습니다. 여기서 한단계 더 나아가 자동차에 직접 태양광 패널을 설치해 바로 충전하는 것이죠.

글로벌 시장조사 기관 'Allied Market Research'에 따르면, 태양광 자동차 시장규모는 2023년 3억 2,950만 달러(한화 약 4,165억 8,685만 원)로 달합니다. 그리고 2030년까지 매년 43.3% 수준으로 성장해 40억 8,760만 달러(한화 약 5조 1,679억 원)로 늘어날 것으로 전망하죠. 향후 태양광 등 새로운 대체 친환경 에너지를 활용한 자동차 시장 규모는 지속적으로 성장할 전망입니다.

태양광 패널로 전기차를 충전하는데 큰 문제는 없을까요?

아직 태양광 패널로 움직이는 전기차에 대한 우려나 부정적인 시선은 존재합니다.

하지만, 이런 걱정은 처음 전기차 등장에도 있었습니다. 자동차 업계는 전기차에 대해 충전소 수, 충전 속도, 안전성 등 발생할 수 있는 문제점들을 고민했습니다. 특히, 일본의 도요타와 혼다는 전 세계에서 가장 느리게 전기차 전환을 선언하는 등 전기차에 대해 부정적으로 생각했죠. 하지만, 여러 연구기관과 자동차 기업의 지속적인 기술 개발을 통해 한번 충전하면 수백km 이상 주행할 수 있는 전기차가 등장하고 잇습니다. 결국 전기차를 포함한 친환경 자동차 시장은 빠른 속도로 성장했죠.

전기차 성장과 함께 태양광 전기차에 대한 관심은 높아지고 있습니다. 미국은 자국의 친환경 재생에너지 정책 기조에 따라 태양광 패널 시장을 주목하고 있는데요. 테슬라가 지난 2016년 태양광 산업 관련 기업 '솔라시티'를 인수하는 등 태양광 에너지를 활용하는 전기차 시장 진출을 선언했었죠. 다만, 낮은 에너지 효율 등의 이유로 지난 2018년 태양광 패널을 장착한 자동차 개발을 포기했었지만..., 지난 2021년 SNS를 통해 태양광 자동차 시장 재진출 가능성을 시사했습니다.

미국의 태양광 자동차 스타트업 앱테라는 100% 태양광 에너지로 주행할 수 있는 양산형 태양광 전기차 출시를 예고하며 시장의 관심을 받았습니다. 자동차 지붕에 장착한 태양광 패널로 충전한 전기를 이용해 하루 최대 1,000마일(약 1,600km)까지 주행할 수 있다고 발표했죠.

독일의 소노모터스, 호주의 EVX 벤처스, 중국의 하너지 등 다양한 업체가 태양광 자동차 시장을 선점하기 위해 노력하고 있습니다. 향후 시장의 성장 가능성은 더욱 높아지고 경쟁은 심화될 전망이죠.

출처: 앱테라 홈페이지

생각보다 여러 업체가 태양광 자동차 시장을 선점하기 위해 노력하고 있네요. 최근 시장에서 주목받는 업체가 있나요?

네덜란드에 본사를 둔 태양광 전기차 제조사 '라이트이어(Lightyear)'를 소개하고 싶습니다. 호주에서 2년마다 태양광 자동차 대회 '브리지스톤월드솔라챌린지'를 열고 있는데요. 이 대회에서 우승했던 네덜란드 아인트호벤팀의 엔지니어 5명이 설립한 업체입니다. 지난 2016년 창업해 2019년 1세대 태양광 자동차 모델 '라이트이어 원(Lightyear One)'을 공개했습니다.

라이트이어 원은 자동차 후드부터 천장까지 약 1,000개의 태양광 패널을 빼곡하게 탑재하고 있습니다. 총 5제곱미터 넓이의 태양광 패널을 통해 전기를 생산하죠. 주행 시 발생하는 전력은 km당 83Wh로 현재 시장에 출시된 타 전기차 모델들과 비교해 에너지 효율도 약 2~3배 가량 높습니다. 또한, 국제표준배출가스시험방식(WLTP) 기준 1회 충전 시 약 725km를 주행할 수 있어 현재 판매되고 있는 일반적인 전기차 성능과 비교해 충분한 경쟁력을 지니고 있죠.

라이트이어 원은 태양광 패널을 통해 1시간 충전하면, 약 12km를 주행할 수 있습니다. 하루 평균 약 5시간~7시간 태양광 패널로 충번할 경우, 60km~84km를 주행할 수 있죠.

라이트이어 원의 상부 모습. 출처: 라이트이어 홈페이지

라이트이어 원은 전기에너지를 바로 바퀴로 전달해 효율을 높일 수 있는 인휠모터 시스템을 장착했습니다. 인휠모터는 서스펜션과 조향장치, 구동모터를 각 바퀴 안에 넣은 시스템이죠. 또한, 주행할 때 공기로부터 받는 저항력(항력계수)을 최소화하는 곡선형 디자인을 채택해 배터리 효율을 높이였습니다. 다만, 가격이 문제입니다. 라이트이어 원 가격은 약 14만 9,000유로(한화 약2억 177만 원)로 알려져 있죠. 확실히 부담되는 가격입니다.

라이트이어 원 개념도, 출처: 라이트이어 홈페이지

지난 2021년 초, 라이트이어는 약 1억 1,000만 달러(한화 약 1,391억 원) 규모의 투자를 유치했습니다. 아직 새로운 모델의 자세한 내용을 공개하지 않았지만, 이번 투자를 바탕으로 보다 저렴한 '라이트이어 투(Lightyear Two)' 모델을 출시하겠다고 밝혔어요. 라이트이어 투는 북미와 유럽 시장에서 약 3만 4,000달러(한화 약 4,300만 원) 수준으로 출시할 예정이라고 합니다.

전 세계 여러 업체가 태양광 등 친환경 에너지에 관심을 보이는 것 같습니다. 국내 상황은 어떤가요?

국내에도 여러 업체가 친환경 에너지에 투자하고 있습니다. 라이트이어 원과 같은 태양광 기술을 접목한 자동차를 이미 출시한 업체도 있죠.

현대자동차는 LG전자와 협력해 솔라루프 기술을 개발했습니다. 현대자동차 라인업 중 제네시스 G80과 아이오닉5에 솔라루프를 탑재할 수 있는 옵션을 제공했죠. G80 전기차 모델은 솔라루프를 통해 하루 평균 730Wh의 전력을 충전해 약 3.15km를, 아이오닉5는 약 4.109km를 주행할 수 있습니다.

현재 현대자동차는 1세대 실리콘형 솔라루프, 2세대 반투명 솔라루프, 3세대 차체형 경량 솔라리드 등 총 3가지 형태의 솔라 시스템을 개발하고 있는데요. 아직 에너지 효율은 금전적인 부분을 고려해봤을 때 경쟁력은 미비한 수준입니다. 다만, 지속적으로 개발 중인 상황이니, 국내에도 멀지 않은 시기에 태양광 에너지 시스템을 탑재한 전기차를 기대해 볼 수 있겠습니다.

한화그룹은 지난 2022년 5월 24일, 2026년까지 향후 5년간 에너지, 탄소중립, 방산 및 우주항공 등 미래산업분야에 37조 6,000억 원을 투자한다고 밝혔습니다. 특히, 태양광, 풍력 등 친환경 에너지 분야에 약 4조 2,000억 원을 투자할 계획을 밝혔는데요. 미래에 한국이 높은 효율의 태양광 관련 제품을 생산할 수 있는 '글로벌 핵심 기지'로 성장시킨다는 계획을 함께 제시했습니다.

이처럼 국내 기업들도 친환경 에너지 분야에 관심을 보이며, 막대한 규모의 투자를 지속할 예정입니다.

국내 업체도 해외 업체와 경쟁하기 위해 많은 노력을 기울이고 있었네요. 앞으로 태양광 자동차 상용화를 위해 극복해야 할 과제는 무엇일까요?

자동차와 접목한 친환경 에너지 산업은 고려해야 할 부분이 많습니다.

태양광 자동차는 일조량이 무척 중요합니다. 우리나라의 지난 10년 동안 연 평균 일조시간은 약 5시간 30분 정도입니다. 중단기 거리를 주행하기에 부족하지 않은 시간이죠. 하지만, 지하에 차를 주차하는 아파트나 빌딩이 많은 우리나라의 환경을 고려해야 합니다. 태양을 직접 받을 수 있는 환경이 부족하는 뜻이죠.

태양 전지판 자체의 문제도 해결해야 합니다. 현재 일반적으로 사용하는 태양열 전지판의 최고 광전 효율은 20~35% 수준입니다. 때문에 태양광 자동차에 충분한 동력을 공급하기 위해서 태양광 전지판을 많이 탑재해야 하죠. 문제는 여기서 발생합니다. 태양광 전지판은 아직 비싸고, 무게도 무겁습니다. 결국 자동차가 무거워진다는 뜻이죠. 상대적으로 가벼운 태양광 필름을 탑재하는 방법도 있습니다만, 광전 효율은 떨어집니다. 즉, 좀 더 가볍고 광전 효율을 높인 태양광 전지를 개발해야 한다는 뜻이죠.

그러나 휘발유, 경유 등 화석연료와 달리 태양광 에너지는 영구적이고 친환경 에너지라는 사실에 주목해야 합니다. 탄소중립 실현을 위한 이상적인 에너지원이죠. 또한, 자동차 유지비도 기존 내연기관 자동차 대비 낮습니다. 이런 점을 고려해 앞으로 태양광 자동차의 문제점을 극복할 수 있는 방안을 우선적으로 연구하고, 제도적으로 적극적인 지원을 약속해야 합니다. 친환경 자동차의 등장은 보다 빠른 탄소중립 달성과 이어지지 않을까요?

글 / 한국인사이트연구소 김아람 책임연구원

한국인사이트연구소는 시장 환경과 기술, 정책, 소비자 측면에서 체계적인 방법론과 경험을 통해 다양한 민간기업과 공공에 필요한 인사이트를 제공하는 컨설팅 전문 기업이다. 모빌리티 사업의 가능성을 파악하고, 모빌리티 DB 구축 및 고도화, 자동차 서비스 신사업 발굴, 자율주행 자동차 동향 연구 등 모빌리티 산업을 다각도로 연구하고 있다. 지난 2020년 '모빌리티 인사이트 데이'라는 전문 컨퍼런스를 개최한 것을 시작으로 모빌리티 전문 리서치를 강화하고 있으며, 모빌리티 분야의 정보를 제공하는 웹사이트 '모빌리티 인사이트'를 운영하고 있다.

정리 / 동아닷컴 IT 전문 권명관 기자 tornadosn@itdonga.com

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[모빌리티 인사이트] 태양광으로 충전하며 달리는 자동차가 있다?

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모빌리티(mobility). 최근 몇 년간 많이 들려오는 단어입니다. 한국어로 해석해보자면, '이동성' 정도가 적당하겠네요. 그런데 말입니다. 어느 순간부터 자동차도 모빌리티, ...

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학생들은 신재생에너지의 다양한 분야를 이해하고, 태양광 자동차 설계 과정을 통해 효율적인 에너지 활용 방법을 배울 것입니다.

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신재생에너지가 환경과 우리 사회에 어떤 긍정적인 영향을 미칠까요?

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신재생에너지 개념 학습

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신재생에너지 개념 학습

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신재생에너지의 정의와 주요 에너지원에 대해 학습합니다.

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신재생에너지란 무엇인가?  / YTN 사이언스

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작은 태양광 자동차 키트를 조립하고 작동 원리를 탐구합니다.

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효율적인 에너지 활용 논의

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효율적인 에너지 활용 논의

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소그룹으로 나뉘어 태양광 자동차의 효율을 높이기 위한 방법을 토의합니다.

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포스트 서비스 종료 공지

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2025년 4월 30일 네이버 포스트가 종료됩니다.

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심화 학습: 태양광 전지판의 기술적 진보 연구
보충 학습: 간단한 태양광 회로 설계 연습

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교사는 학생들의 토론과 실습 과정을 관찰하여 이해도를 평가합니다.

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학생들은 직접 제작한 태양광 자동차의 작동 원리를 설명하고 발표합니다.

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오늘 배운 내용을 중심으로 학생들끼리 토론한 뒤, 각자 느낀 점을 나누는 시간을 갖습니다.

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태양광 자동차를 설계하면서 배운 점에 대해 작성하여 제출합니다.

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신재생에너지 활용에 대한 워크시트 문제를 풀어보세요.

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에너지샵, 건축을 바라보는 새로운 시선 : 네이버 블로그

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반장이 되고 싶은 친구들에게 알립니다

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반장이 되고 싶은 친구들에게 알립니다

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1. 반장의 역할 : 도서 추천 목록 정리, 영상물 시청 후 선정, 모둠 활동 출석 정리, 프레젠테이션 진행자(발표도 가능)

2. 반장은 도서와 영상 추천을 활발히 하고, 출마의 변을 작성, 게시 후 담당 선생님과 의논하여 결정합니다.

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신재생에너지의 정의와 태양광 설계의 효율적 방법에 대한 간단한 퀴즈를 봅니다.

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Try the 신/재생 에너지 questions right now! Use these materials in class without logging into ZEP Quiz.| 1.기존의 화석 에너지를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물 유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지로 변환시켜 이용하는 에너지는? - 신재생에너지, 신재생 에너지, 신 재생 에너지

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내일을 비추는 신재생 에너지

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내일을 비추는 신재생 에너지

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내일을 비추는 신재생 에너지 [다큐S프라임] / YTN 사이언스

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기후 불황에서 살아남기, 지금 우리 지구는..?

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기후 불황에서 살아남기, 지금 우리 지구는..?

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https://youtu.be/8fY45o9WZ0U?si=J-c83qF6161Q44OU

10222 손예은 - 저는 '기후 불황에서 살아남기, 지금 우리 지구는..?' - 홍종호 교수(차이나는 클라스)라는 영상을 추천합니다. 경제, 질병과 기후사이의 다양한 영향과 여러 관련된 해외사례를 함께 다루고 있기 때문입니다.

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제러미 리프킨-3차 산업혁명(The Third Industrial Revolution: How Lateral Power Is Transforming Energy, The Economy, and the World)

선정 이유는 신재생에너지가 단순한 기술적 발전을 넘어 사회 전반에 걸쳐 거대한 변화를 가져올 것이라는 깊이 있는 통찰을 제공하기 때문입니다. 토론 주제를 선정하고 다양한 관점을 분석하는 데 있어, 에너지 전환의 기술적 측면뿐 아니라 경제, 사회, 문화적 파급 효과까지 폭넓게 다루는 이 책이 매우 유용할 것이라 판단했습니다.

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이 영상은 신재생 에너지의 전망, 관련 직업, 신재생에너지 관련 기술을 배우는 방법과 같은 내용을 한눈에 보이는 글과 그림으로 깔끔하고 이해가 잘되게 정리해서 추천합니다. 신재생에너지에 대해 잘 모르는 사람의 이해에 도움이 될 것 같아 추천합니다.

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국가인적자원개발컨소시엄

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친환경 미래 에너지, 신재생에너지

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기술가정 시간에 배웠던 시화호 조력 발전소에 대해 더 깊이 있는 흥미를 가질 수 있는 영상이어서 추천하고 싶습니다. 특히 세계 최대 규모를 자랑하는 우리나라 시화호 조력 발전소에 대한 영상 통해 자부심을 느낄 수 있으며, 발전소 건설로 생태계 복원과 수질 개선이 함께 이루어졌다는 의의를 잘 되새길 수 있기에 추천합니다.

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한국에 석유는 없지만 세계 최고 수준의 바다가 있었다! 해마다 기름값 988억 원 돈 버는 세계 최대 조력 발전소｜바다로 전기를 만들다｜시화호 조력 발전소｜다큐프라임｜#골라듄다큐

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이 영상은 급격한 화석연료 사용으로 인해 발생한 환경오염과 기후 변화를 문제로 삼고 신재생 에너지를 활용해야한다는 주장을 담고 있고 신재생 에너지를 도입한 국가의 사례를 들고 있다. 신재생 에너지를 활용해야하는 이유를 모르는 사람들에게 유익한 영상이 될 거 같아 추천한다.

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인류의 미래를 이끌 '신재생 에너지'

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10128 정윤서. 이 영상은 기술 가정 시간에 배운 액티브, 패시브 하우스를 통해 신재생 에너지가 우리 생활에서 어떻게 활용될 수 있는지 보여주고, 해외의 다양한 사례를 제시하여 신재생 에너지의 효과를 소개하고 있습니다. 따라서 신재생 에너지가 어떻게 쓰이고 적용되는지 , 어떤 효과를 가지는 지 알아보는 데 도움이 될 것입니다.

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환경을 생각하는 집, 제로하우스🎈

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신재생에너지의 분야들 중 하나인 수소에너지에 대해 흥미가 생겨 관련 자료를 찾던 중 이 영상이 많은 학생들이 수소에너지에 대해 쉽고 재미있게배울 수 있을 것 같아 추천하게 되었습니다. 이 영상은 수소에너지가 무엇이고 중요한 이유는 뭔지 그리고 일상 속에서 수소가 어떻게 활용될 수 있는지를 영상을 통해 재미있게 설명해주었고, 특히 어려운 전문적인 용어보다는 일상적인 예시나 시각적인 자료를 활용하여 설명해 주었기 때문에, 과학을 잘 모르는 친구들도 쉽게 이해할 수 있을거라고 생각합니다.

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수소로 에너지를 만든다? 수소에너지의 가능성! [에너지식백과]

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이 영상은 네덜란드 등에서의 신재생에너지 호텔, 기후변화 대응 도시 사례 등 다양한 실제 적용 공간을 영상으로 생생하게 보여준다. 고등학생 시청자들이 직접 유럽의 재생에너지 적용 현장을 체험하고 분석한 영상으로, 본인의 또래가 경험한 시각이라 몰입도 높고 공감도 많이 되기 때문에 이 영삭을 추천한다

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[G1뉴스]학생들이 본 유럽 기후변화 대응 도시

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글로벌 목표 대비 현재 우리나라 상황
전 세계적으로는 재생에너지 전력 비중을 80% 수준까지 높이는 것이 권장되지만, 한국은 현재 그 비중이 약 9.2%에 머물러 있습니다.

기후변화 대응 필요성
영상에서 강조하듯, 기후변화의 주범인 탄소 배출을 줄이기 위해 태양광, 풍력 등 친환경 재생에너지로 전력을 전환해야 한다는 메시지를 전하고 있습니다.

전력 전환의 중요성
우리나라가 현재는 낮은 비중에 머물러 있지만, 핑계가 아니라 실천을 통해 대대적인 전환이 필요하다는 시사점을 전달합니다.

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신재생-에너지-ppt

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디자인 전문가가 아니어도 무료 템플릿으로 손쉽게 원하는 디자인을 할 수 있어요.

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Renewable Energy Presentation in Yellow and Green Lined Style.pdf

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7모둠 해양에너지ppt

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7모둠 해양에너지ppt

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모둠 주제:수력에너지

심화 탐구 주제:양수식 발전의 원리와 효율성 분석하기

탐구 내용:양수식 발전은 전력을 저장하는 가장 대표적인 수력 기반 에너지 저장 기술로, 전력이 남는 시간대에 전기를 이용해 물을 상부 저수지로 끌어올린 뒤, 전력이 필요한 시간에 그 물을 하부 저수지로 내려보내면서 전력을 생산하는 방식이다. 일반 수력 발전과는 달리, 기존의 에너지를 저장하는 개념이기 때문에 ‘전기 저장 장치’로도 볼 수 있다.
에너지 전환 효율은 약 70~80% 정도로, 펌프나 터빈, 마찰 등에 의한 손실이 일부 존재하지만, 다른 대규모 저장 방식에 비해 높은 효율을 보인다.
특히 리튬이온 배터리와 비교했을 때, 양수식 발전은 한 번에 수천 메가와트(MW)의 전기를 저장하고 공급할 수 있어 국가 단위 전력 조절에 적합하다.
우리나라의 대표적인 사례로는 강원도 양양 양수 발전소가 있으며, 실제로 전력 수요가 적은 심야 시간에 물을 끌어올렸다가, 전력 수요가 높은 낮 시간대에 다시 발전함으로써 전력망의 안정성을 유지하는 데 기여하고 있다.
하지만 이러한 발전 방식은 상·하부 저수지가 필요하므로 산악 지형이 아니면 설치가 어렵고, 초기 건설 비용이 크며, 일부 환경 파괴 논란도 있다.
그럼에도 불구하고 최근에는 바다를 하부 저수지로 활용하는 해양 양수식 발전같은 새로운 시도들도 이루어지고 있어 기술적 확장 가능성이 매우 크다.

느낀 점:이번 탐구를 통해 양수식 발전이 단순 수력 발전이 아니라 전력을 저장하는 매우 중요한 기술이란 사실을 알게되었다. 평소엔 전기를 저장하는 기술이라고 하면 리튬 이온 배터리 같은전자기기 기술만 떠올렸지만, 양수식 발전은 물의 위치에너지를 활용해 전기를 저장하고 다시 생산하는 방식이라는 점에서 신선하게 다가왔다. 재생에너지가 점점 확대되는 지금 안정적인 전력공급을 위해서는 단순한 빌전 기술 만으로는 부족하고 전기를 효율적으로 저장하고 조절하는 능력이 필요하다는 것을 깨닫게 되었다. 이는 앞으로 내가 탐구를 할때 기술의 성능만을 보는 것이 아니라 기술이 에너지 흐름 전체에서 어떤 역할을 하고 다른 기술과 어떻게 연결되는지를 통합적으로 사고해야 한다는 것을 느끼게 해주었다.

세특:느낀 점을 바탕으로 정리해서 써주세요

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11008 김주원 개별보고서

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모둠주제-해양에너지

심화 탐구 주제- 풍력발전이나 태양광 발전에 비해 조류발전이 상용화되지 않는 이유는 무엇일까?

탐구 내용- 조류발전은 조수간만의 차에 의해서 발생하는 해수의 높은 유속을 이용하여 에너지를 상선하는 발전으로써 수평 유체 흐름을 회전운동으로 변환시켜 전력을 생산한다.

조수간만에 의해 밀물과 썰물이 발생하며 조수간만의 차가 심할수록 유속이 빨라지는 지역에서 적용이 가능한 발전 시스템이다.

문제는 조류가 빠른곳에 시스템을 설치해야 하다보니, 지탱해야 할 구조물 무게와 규모가 상당해야 하고 이 거대한 구조물을 상당한 기술력과 많은 비용이 수반할수 밖에 없다는 것이다.

실제 사례로, 울돌목 조류 발전소 설치과정에서도 물의 흐름이 원할하지 못해 결국 빠른 조류로 인해 작업 구조물이 진도대고를 들이받는 아찔한 사고가 발생한 적이 있다. 또한 비용도 많이 들어가는데, 산업자원부의 발전 허가가 있기 전 까지 모두 시험 발전 시설에 해당하므로 시험 발전이 완료되면 구조물을 철거해야 하는 경우가 대부분이라 시설보다 철거에 더 많은 기술력과 비용이 들어간다. 바다 에너지 자체는 좋으나, 이러한 이유들로 상용화는 아직 먼 얘기로 보여진다.

느낀점- 전날 토론에서 ‘조력 발전소 설립‘ 에 대한 주제에 찬성측으로 토론을 진행했었다. 그 때는 장점만을 찾아보고 생각하면서 조류발전소가 설립되는것이 무조건 더 낫다고 생각했다. 그런데 의문점이 든 것은, 조류발전이 다른 발전에 비해 상용화 되지 않는다는것이였다. 그리하여 나는 이 점을 심화 탐구 주제로 설정하고 더 알아보았다. 일단 첫번째는 상당한 기술력,비용,거대한 규모였다. 설치가 되었을 때 장점 만 생각했었는데 이런점을 알게 된 후 내가 알던 내용들이 전부가 아니었다는 것을 느꼈다.

무엇보다 두 번째로, 실제 사고가 발생했다는 점이 크게 다가왔다. 사고를 또 반복하지 않으려면 더 많은 연구와 기술력이 필요하기 때문에 상용화 되지 않은 이유가 납득이 되었다.

나를 이를 통해 여러면에서 주제를 바라보아야 한다는 점을 깨닫게 되었고 조류 발전에 관한 더 많은 것을 알아보고 싶다는 생각이 들었다.

세특에 기록되기 원하는 내용- 나의 문제점을 되돌아 보고 깨달는 것과 ‘조류발전’이라는 키워드에서 여러 주제를 탐구한 내용이 기록되면 좋겠다.

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모둠 주제: 풍력에너지

심화탐구주제: 풍력에너지는 언제부터 시작했고, 어떤 과정으로 발전해왔을까?

탐구내용: 인류는 약 5500여 년 전부터 바람에너지를 널리 사용해왔다. 물을 퍼올리거나 곡식을 빻는 것 등에서 쓰였다. 고대 페르시아, 알렉산드리아 등에서 풍차를 활용했다는 기록이 남아있다.

풍력에너지를 전기생산에 활용한 최초의 발전기는 1887년 스코틀랜드에서 제임스 브리드가 제작한 배터리충전용 설비이다. 근대식 수평축 풍력발전기는 1931년 구소련에 건설됐다. 최근에는 유럽이나 미국 말고도 아시아 국가들의 성장세가 두드러진다.

우리나라의 풍력발전은 1975년 제주도에서 가동을 처음 시작했는데 이후 다양한 풍력 발전 단지가 조성되었으며 1998년 제주 행원 풍력 발전단지가 상업운전을 시작하며 본격적 발전이 이루어졌다. 2000년대 이후부터 풍력 발전 기술은 지속적으로 발전하며 강원, 경북 산간 지역과 제주 지역에 널리 퍼졌다.

느낀점: 풍력에너지 발전은 네덜란드 같은 유럽에서 최초로 등장한 거라고 생각했는데, 몇 천 년 전 고대 국가들에서부터 시작된 유서깊은 기술이라니 신기했다. 풍력 에너지 발전은 아주 오래전부터 해왔던 에너지 발전 방식인만큼 앞으로도 안정적으로 전기를 생산할 수 있을 거라는 생각도 들었다. 또한, 풍력 에너지 발전이 앞으로 더 발전해서 도시에서도 사용할 수 있었으면 좋겠다고 생각했다. 현재는 소음 문제 등으로 산간, 해안 지대에만 설치할 수 있지만 기술이 더 발전한다면 그런 문제들도 해결할 수 있지 않을까? 이렇게 친환경적인 에너지를 전력이 가장 많이 필요한 도시에서 사용할 수 없다는 건 안타까운 일이다.

세특에 기록되기 원하는 내용: 풍력에너지의 발전역사에 대해 자세히 알아보았으며, 풍력에너지의 장단점에 대해 알게 됨. 또한, 풍력에너지를 비롯한 재생에너지의 중요성과 필요를 느낌.

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주제: 연료전지

심화 탐구 주제: 연료전지와 다른 신재생 에너지들의 장단점 비교

탐구내용: 환경오염이 심화되고 화석연료의 고갈로 신재생 에너지의 관심이 급증함으로써 나는 신에너지들중 하나인 연료전지에 장점과 단점을 다른 신재생 에너지와 비교하여 심화탐구를 진행하였다. 우선 연료전지는 수소를 에너지원으로 사용함으로써 높은 에너지 밀도를 가진다. 그래서 다른 태양, 풍력 에너지는 얻은 에너지를 저장하기 위해 넓은 공간이 필요한 반면, 연료전지는 작은부피에 많은 에너지를 저장할 수 있는 장점이 있다. 또한 수소만 공급되면 작동할 수 있어 자연환경에 영향을 받지않고 계속 24시간 동안 사용이 가능하다. 마지막으로 대형설비가 많아 소규모 적용에 한계가 있는 태양, 수력, 풍력 에너지와 달리 소형부터 대형까지 다양한 규모에 적용 가능한 연료전지는 활용도가 무궁무진하여 앞으로 우리 삶의 많은 변화를 줄 수 있을 것으로 예상된다.

느낀 점: 원래 신재생 에너지를 들으면 태양광이나 풍력발전만 떠올렸었는데 이번 탐구를 통해 높은 에너지 효율과 친환경성을 가지고 있느냐 연료전지에 대해 더 잘 알게 되었고 앞으로 더욱 중요해질 기술 같다고 생각했다. 더 효율적인 사용을 위해 기술의 발전과 인프라 확충이 필수적이고 지속적인 연구가 진행되어야 할것 같다고 느꼈다.

세특: 신재생 에너지 중 연료전지의 장단점을 분석하고 미래 에너지 산업에서의 활용 가능성을 탐구한 것

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모둠주제: 수력에너지

심화 탐구 주제: 수력에너지가 기후 대응에 효과적이다

탐구내용:

모둠 주제인 수력에너지에 대해서 상세히 알아보는 시간을 가졌다. 모둠원끼리 서로 주제에 관한 세부적인 소주제를 나눠서 조사하고 피피티에 정리하기로 했다. 소주제는 기후변화 심각성•수력에너지 정의,원리•수력에너지가 쓰이는 경우•수력에너지가 기후변화 대응에 효과적인 이유로 정했고 나는 기후변화 심각성에 대해서 조사했다.

기온 상승은 산업화 이후에 약 1.5’C 이상 상승하였고 지구 표면 온도는 1.6’C 상승했다. 해수면 상승은 빙하와 극지방 지역이 녹으면서 해수면이 상승하는 것이다. 생태계 파괴는 지구 온난화로 인해 서식지가 없어지면서 멸종되거나 추운 지역에 살던 동물들이 더 추운 곳으로 이동하면서 먹이사슬 구조가 꼬이는 경우도 생긴다.

내가 정리한 것과 친구들이 정리한 것을 합쳐서 피피티로 만드는 역할을 내가 맡기로 했다. 피피티에 내용을 기입하기 전에 모둠 친구들이 정리한 것을 한 번 더 정리해서 내용에서 불필요했던 부분을 지우고 보충이 필요한 부분에 대한 건 다시 조사해서 보충하는 식으로 진행하게 됐다. 피피티에 정리하면서 한 번 더 되짚어보고 맞는 말인지 점검하다 보니 수력에너지가 현재와 미래에 어떠한 영향을 미치는지 제대로 이해할 수 있었다.

마지막으로 피피티를 작성하는데 내용이 조금 빈약해보이는 면이 없지 않아 있어서 하나의 소주제를 더 추가하여 조사하기로 했다. 그 한 장을 더 작성하기 위해서 모둠장인 시예와 함께 같이 조사하고 작성하게됐다. 추가된 내용은 수력에너지가 실제로 활용되고 있는 사례를 조사하게됐고 대한민국의 사례와 외국의 사례를 정리하였다.

느낀점:

모둠 주제인 수력에너지에 대해 알아보는 시간을 가져보니깐 다양한 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 기술 가정 시간에 배웠던 신재생에너지도 새롭고 재미있었는데 배웠던 것에서 또 다른 요소를 알아볼 수 있어서 유익하고 흥미로웠던 수업시간이였다고 생각한다. 또 배웠던 것들을 이번 수업시간에서도 써먹을 수 있어서 한 층 더 쉽게 이해할 수 있었던 거 같다. 피피티 자료를 만드는데 생각보다 쉽지 않아서 답답하기도 했지만 모둠장인 시예가 도와줘서 빠르고 깔끔하게 만들 수 있었던 거 같다. 이 수업을 바탕으로 대한민국엔 어떠한 수력발전소가 있는지, 수력에너지가 어떻게 쓰이고 있는지를 알아보고 해당되는 장소를 찾아가서 배우거나 조사했었던게 어디있는지 탐구해보는 활동을 해보고 싶다.

세특에 기록되기를 원하는 내용:

모둠원과 나눈 역할을 수행하고 피피티를 제작하는 역할을 했다. 또한 교과수업인 기술 가정 수업때에 배운 것을 바탕으로 대한민국엔 어떤 수력발전소가 있고 수력에너지를 어떻게 활용하고 있는지를 알아보고 조사했었던 기술이나 이론이 어디에 있고 어떠한 역할을 하고 있는지에 대해 탐구해보는 시간을 별도로 가지기로 했다.

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개별 보고서

모둠 주제: 지열 에너지

심화 탐구 주제: 지열에너지 기반 병원 및 제약 시설의 친환경 에너지시스템 (히트펌프시스템 이용 사례)

탐구 내용: 약물 보관, 의료기기 운영 등 많은 에너지를 사용하는 병원과 제약 시설에서 에너지 효율을 높이고, 친환경적 에너지 시스템을 구축하기 위해 지열 에너지를 이용하고 있다.

미국 캘리포니아 대학교(UCLA) 메디컬 센터의 사례: 지열 히트펌프 시스템을 이용해 병원 내 냉난방 및 온수 공급을 운영중이다.기존 에너지 소비를 크게 줄이고, 운영 비용 절감과 함께 온실가스 배출도 감소시킨 효과가 드러났다. 안정적인 온도 조절로 민감한 의료 장비와 약물 보관에 적합하다.

히트펌프 시스템의 원리: 히트펌프 시스템이란, 열을 저온에서 고온으로 이동시키는 장치를 말한다. 원리는 냉매의 순환을 통해서 작동하는데, 단계적으로 정리하면

1.냉매는 증발기에서 외부로부터 열을 흡수하여 증발함  2.압축기에서 고온, 고압 상태로 응축기에 전달되며 열을 방출함

3.팽창 밸브를 통해 감압된 냉매는 다시 증발기로 돌아가 사이클을 반복함.

느낀점: 지열에너지의 종류와 원리에 대해 배우던 중 이러한 지열 에너지가 실제 우리 생활 속에서 어떻게 활용되고 있는지 궁금해졌고, 병원이나 제약 시설 등에서 어떻게 활용되고 있는 지 조사함으로써 그 궁금증을 해결하게 되었다. 평소 내가 흥미를 가지고 있던 바이오/ 의료약학 분야에 신재생 에너지가 어떻게 활용되고 있는지 찾아보았고, 그 과정에서 내 관심 분야에 더 가까워질 수 있었다. 아직까지는 이 분야에 지열 에너지가 활용된 사례가 많지는 않았지만, 앞으로 더 많은 발전과 개발이 이루어져 적극적으로 활용되면 좋을 것 같다고 생각했다.

세특에 기록되기 원하는 내용: 지열에너지의 종류와 원리에 대해 배운 뒤 평소 관심분야인 바이오/의료약학 분야에는 지열에너지가 어떻게 활용되고 있는지 궁금해져 지열에너지 기반 병원 및 제약 시설의 친환경 에너지 시스템에 대해 조사하고 탐구했다는 내용과 아직까지는 많은 활용 사례가 없지만 앞으로 더 많이 개발되어 이 분야에 신재생 에너지가 널리 활용되길 바란다는 내용이 기록되면  좋을 것 같습니다.

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10313 박은주 개별보고서

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심화 탐구 주제: 물의 전기 분해 과정 속 촉매의 종류에 따른 반응 빠르기 비교

탐구 내용: 이 탐구에서는 신에너지 중 내 진로와 가장 밀접한 수소에너지에 관해 탐구 할 것이다. 수소에너지는 말 그대로 수소를 이용하여 에너지를 만드는 것이기 떄문에 많은 양의 수소를 필요로한다. 그 중 수소에너지의 기본 재료가 되는 수소 생성에 관해 더 자세히 공부하였다. 수소 생성 과정 중 물의 결합을 인공적으로 끊어내어 수소를 대량으로 생산하는 물의 전기분해라는 방법에 관해 공부하였다.

그러나 일반적으로 물을 분해하기에는 어려움이 있었다. 물은 강한 공유결합을 이루고 있어 이를 고의적으로 끊기 위해선 많은 에너지를 필요로한다. 그래서 물은 대부분 2000도 이상에서 분해되기 때문에 일반적으로 열에만 노출됨으로서는 필요 반응이 이루어지기까지 꽤 오랜 시간이 걸린다. 따라서 이를 해결하기 위해 반응의 최소 진입 장벽 활성화 에너지를 고의적으로 낮춰 화학 반응의 속도에 도움을 주는 촉매라는 물질을 사용하게 되었다. 이를 전극 재료라 하며 전극 재료는 수소 발생 속도를 크게 높여주어 수소 생산에 큰 도움을 주었다. 또한 이 과정의 중심인 전기 분해를 통해 수소와 산소의 산화 환원 반응 통해 수소 기체를 생성하기 위해 전해질 또한 사용하였다. 그러던 중 물의 전기분해 실험에서 촉매의 종류가 하나가 아니라 여러 개라는 것을 알게 되었고 모든 촉매가 같은 정도의 영향을 주는지 궁금해졌다.

그래서 물의 전기분해를 통한 수소 생산 과정에서 서로 다른 전극 재료가 수소 발생량에 각각 어느정도의 영향을 주는지 가설을 세우고 이를 확인해보고자 하였다. 이를 위해 백금, 니켈, 구리, 알류미늄 총 4개의 촉매 역할을 하는 전극을 사용하여 동일한 조건에서의 물의 전기분해 실험에서 일정 시간 동안 발생한 수소 기체의 부피를 비교하였다. 결과를 보기 전 처음에는 다 같은 촉매 역할을 수행하기 때문에 어떤 촉매이든 간에 다 같은 양의 수소기체를 발생시킬 것이라 생각했다. 가설의 답을 밝혀내기 위해 4개의 전극에 대한 실험을 반복하여 각각 수소 발생량에 어떻게 영향을 미치는지를 분석하였다. 그 결과 백금, 니켈, 구리, 알류미늄 순으로 수소 기체 발생이 높았았다는 결론이 도출되며 모든 촉매의 효율성이 같을 것이라는 가설이 틀렸음이 입증되었다. 이에 대한 이유를 찾아보니 크게 2가지 정도가 있었다. 첫번째는 과전압 때문이었다. 물의 전기 분해 실험에서는 여러가지 변인들로 인해 이론적인 전압보다 더 큰 전압을 필요로 하는 경향인 과전압이라는 것이 있다. 그러나 백금 같은 경우는 과전압이 낮아 반응이 쉽게 일어날 수 있었다. 두번째는 촉매 활성도 때문이다. 사실 화학 반응이 일어나려면 전이상태에 도달해야한다. 전이상태에서는 모든 분자들을 구성하는 원자들이 다 따로 존재하는 상태가 되어 이후 이들이 다시 새로운 결합을 형성하여 화학 반응이 일어나게 되는 것이다. 이 과정에서 백금이 수소이온과 잘 붙어 가장 잘 전이상태를 형성해주기 때문에 반응이 가장 빠른 것이었다.

느낀점: 이 탐구를 통해 물의 전기분해 실험에서 촉매역할을 하는 전극 재료에 따라 수소 생산의 효율이 달라질 수 있음을 알게되었다. 이에 따라 백금보다 더 효율적인 촉매 물질이 있을 수도 있겠다는 생각도 들며, 더 좋은 촉매를 찾아내어 더 효율적인 수소 생산을 하는데 기여하고 싶다는 생각도 들었다. 물의 전기 분해 과정에서 전류를 흘리기 위해 전해질을 물에 풀어서 전류를 발생시킨다는 사실을 처음알게 되었다. 특히 전기화학 분야는 전에 자주 공부 했었던 분야가 아니라 살짝 걱정 했었지만 막상 써보니 나쁘지 않게 써졌다. 또한 다양한 화학적 개념들을 실제 현상에 적용해보며 많은 분야에서 화학이 크게 자리잡고 있음을 체감할 수 있는 기회가 되었다. 실제로 이 실험을 수행해보고 싶었지만 실험에 필요한 장비와 시간 등 많은 제약이 있어 결과를 스스로 도출해내지 못하고 다른 사람의 실험결과를 바탕으로 결과를 내는 수 밖에 없었다. 이 부분은 살짝 아쉬웠지만 이러한 과정 또한 미래 진로에 큰 도움을 주는 활동이 될 것이라는 생각이 들며 재미있게 보고서를 작성하였다.

세특에 기록되기 원하는 내용: 나의 진로 분야는 화학 분야로서 이 탐구에서도 화학적인 내용을 많이 포함시켰다. 특히 물리화학적인 부분과 전기화학적인 부분을 주체적으로 적어보며 화학 반응의 과정 속 개념들을 다시 공부해보는 시간을 가졌다. 이로서 전보다 더 구체적이고 많은 개념들을 알게되어 사고의 폭이 훨씬 더 넓어지게 되었다. 이러한 자세를 유지하여 미래 나의 진로에 한발 더 다가갈 것이다.

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10624 이진욱 개별보고서

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모둠 주제: 수력 에너지

심화 탐구 주제: 수력 에너지가 기후 변화 대응에 효과적이다

탐구 내용: 처음에는 기후 변화 심각성에 대한 이야기를 제시하고 따라서 수력 에너지와 같은 신재생에너지 도입이 필요하다는 내용을 이어 자연스럽게 연결했다. 이러한 수력에너지가 생산되는 경우와 실제 사례까지 직접 찾아 봤다. 또한 수력에너지의 정의와 원리를 찾아보고 작성함으로써 뒤에 탐구한 내용이 이해가 더 잘 되었다. 실제 사례의 경우, 미국과 스위스 그리고 한국의 수력발전소를 예로 들어 설명했다. 심화 탐구 주제인 '수력 에너지가 기후 변화 대응에 효과적이다'를 요즘 환경문제의 가장 큰 요인으로 떠오르는 온실가스 배출의 감축으로 환경에 긍정적이다라는 내용을 강조하였다. 또 고발되기까지 얼마 남지 않은 화석 연료와는 다르게 안정적이고 지속적인 에너지를 공급할 수 있다는 내용을 더해서 기후 변화 대응에 효과적이라는 말을 덧붙였다.

느낀 점:신재생 에너지인 수력 에너지에 대해 알아보며 생각했던 것보다 훨씬 더 환경, 즉 요즘 가장 문제가 되고 있는 기후 변화와 밀접한 관계가 있다는 것을 알게 되었다. 기후변화의 대응이자 대안으로 떠오르는 신재생 에너지가 사실상 기후 변화에 가장 영향을 받는 에너지원이라는 것을 알게 되었기 때문이다. 그래서 장점만 보면은 당장이라도 시행하는게 좋을 거 좋다는 생각이 들었지만, 그만큼 기후에 영향을 받아 높은 효율을 내지 못한다는 단점으로 여러 기업들이 신재생 에너지를 지양하는 점을 이해하게 되었다. 하지만 화석연료의 사용은 부정적인 영향을 가져다 주기 때문에 대기업에서 높은 비용과 낮은 효율이라는 부담을 짊어지고 신재생 에너지를 통해 제품을 생산한다든지 단점이 개선된 신재생 에너지를 개발해줬음 좋겠다는 생각이 들었다. 그래서 신재생 에너지에 대해 관심을 갖고 신재성에너지 사용에 대한 지지를 동기부여할만한 여러 교육 프로그램, 포스터, 시각 매체 자료가 제작되었음 좋겠다는 생각 또한 들었다.

세특에 기록되기 원하는 내용: 과학시간에 배운 태양에너지가 신재생에너지였다는 점이 신기했고, 이런 태양에너지를 어떻게 우리가 발견하고 활용하기까지 어떤 과학적 원리가 사용되었지 궁금해졌다. 환경적으로 긍정적인 영향을 끼치는 신재생 에너지에 대해 다같이 열심히 찾아보고 공유하면서 더 깊이 있게 알게되는 시간이 있어서 좋았다.

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모둠 주제: 수소 에너지

심화 탐구 주제: 수소 에너지의 종류와 장단점, 원리

탐구내용:

1)블루수소:화석 연료를 개질해 수소를 생산하는 과정에서 발생하는 CO2를 포집 및 저장해 제거한 친환경 수소이다. CO2 배출량이 그레이 수소보다 적으나 그동안 CCS 기술의 발전이 없어서 경제성이 떨어진다.

2)그린수소:신재생에너지를 이용해 물 전기분해하여 얻는 수소이다. 사례로는 제주도가 있는데, 경제성이 안좋다. 생산단가는 kg당 20000원인데, 판매가는 kg당 15000원으로, 팔수록 판매자만 손해보는 구조다.

3)그레이 수소는 화석연료를 통해 생산되는 수소로, 천연가스를 고온의 증기와 반응시켜 수소를 추출하는 스팀메탄 개질방식을 이용한다. 생산 비용이 저렴한 덕분에 현재의 수소 생산의 대부분을 차지하나 탄소 배출량이 높아 친환경적이지 않다는 비판을 받는다.

수소 에너지의 장점)수소 에너지는 다른 에너지원에 비해 얻는 것이 쉽고 재활용이 가능하며 효율이 높다. 또, 수소 에너지는 재생 에너지의 잉여 전력을 싸고 효율적으로 저장함으로써 안정적인 에너지 공급이 필요한 산업•수송 분야의 에너지 전환을 가능하게 한다.

수소 에너지의 단점)고압 탱크나 극저온 저장과 같은 현재의 저장 방식은 비용이 많이 들고, 안전 문제가 발생할 수 있다.수소 생산, 유통 및 활용을 위한 인프라는 다른 에너지원에 비해 제한적이다. 경제성이 다른 신재생에너지와 마찬가지로 떨어져서 상용화가 쉽지 않다.

수소 에너지의 원리:수소 에너지는 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 생산하고, 이때 부산물로 물만 발생시켜 얻는다. 수소는 연료전지에서 산소와 반응하여 전기를 만들거나, 연소시켜 열에너지를 얻을 수 있다.

느낀점:수소는 그냥 종류가 한 가지만 있는 줄 알았는데, 다양한 종류의 수소 에너지가 있어서 놀라웠다. 이러한 탐구를 통해 수소 에너지는 아직 좋다, 나쁘다로 확실한 답을 내기가 쉽지 않다는 사실을 알게 되었고 수소 에너지의 상용화를위해 아직 해결해야할 과제가 많다는 것을 알게 되었고 지속가능한 미래에 대해 고민하게 되었다. 또 수소가 우리 주변에 흔하다 보니까 제한이 적을 줄 알았는데 인프라가 제한적이래서 의외였다.

또, 화학적 원리를 이용하여 에너지를 생산하는 방식이라서 흥미로웠다. 내가 희망하는 진로는 화학공학과인데, 이 분야와 연관지을 수도 있다는 생각이 들었다.

세특: 수소 에너지의 여러 종류에 대해 탐구하며 각각의 특징을 알아보고 수소 에너지의 장단점을 알아보며 주제를 균형잡힌 시선으로 알아봄. 수소 에너지의 화학적 원리를 탐구하며 본인의 희망 진로(화학공학과)와 관련된 지식을 높임.

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모둠 주제: 석탄 액화 및 가스화

심화 탐구 주제: 그린 수소의 생산 원리, 우수성 및 응용 사례

I. 탐구 내용

한국민족문화대백과사전에 따르면 신재생에너지란 현 시대에 화석 연료를 대체하는 무공해의 재생 가능한 에너지를 뜻한다. 그리고 신재생에너지는 연료 전지, 수소 에너지, 석탄 액화 및 가스화 총 3가지의 신에너지와 8가지의 재생에너지, 태양열, 태양광, 풍력, 수력, 해양, 지열, 바이오, 폐기물 에너지를 통틀어 이르는 말이다. 이 중 나는 전기차와 수소 자동차의 경쟁으로 주목받고 있는 수소 에너지에 대해 탐구해보고자 한다.

수소는 생산 방식과 친환경성 정도에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 구분된다. 현재 생산되는 수소의 약 96%를 차지하는 그레이수소는 천연가스 개질 방식을 통해 생산된다. 천연가스 개질 방식은 천연가스의 주성분인 메탄과 고온의 수증기를 촉매화학반응을 통해 수소와 이산화탄소로 전환하는 방식이다. 따라서 1kg의 수소를 생산하는 데 10kg의 이산화탄소가 배출되기 때문에 친환경성과는 거리가 멀어 그레이수소라는 이름이 붙게 되었다. 블루수소는 그레이수소와 동일하게 천연가스 개질 방식을 통해 생산된다. 하지만 블루수소를 생산하는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 그대로 대기로 방출하는 것이 아니라 이산화탄소를 포집하여 저장하거나 활용하는 기술인 CCUS 기술을 활용한다. 따라서 그레이수소와  같은 생산 방식을 이용함에도 불구하고 블루수소는 그레이수소보다 더 친환경적으로 생산된 수소인 것이다. 그린수소는 탄소 배출이 없는 수소를 뜻하며, 태양광을 흡수할 수 있는 전극을 물에 담근 후 전기로 물을 분해해 수소를 얻어내는 방식이 대표적이다. 하지만 태양광과 물에 의해 전극이 쉽게 부식되기 때문에 보호막을 씌움으로써 이를 방지할 수 있지만, 이러할 경우, 전기 전도율이 떨어져 수소 생산 효율이 낮아지기 때문에 아직 그린수소의 시대는 도래하지 못하고 있다.

현재 화석연료가 고갈될 위험에 처해있는 반면에, 수소는 우주 질량의 약 75%를 차지하는 가장 풍부한 원소로써 고갈될 우려가 거의 없다. 또한 태양 에너지나 풍력 에너지와 같은 재생 에너지가 공간의 제약을 받는다는 단점을 보완해줄 수 있는 신에너지이기도 하다. 재생 에너지와 달리 대용량의 에너지를 장기간 저장할 수 있다는 것도 수소 에너지의 큰 장점이다. 에너지 수입 비율이 높은 우리나라에서는 수소에너지를 통해 장기적인 자립적 에너지 체계를 구축할 수 있기도 하다.

우리 사회는 기후 위기에 대응하고 에너지 자립을 이루기 위해서 수소 에너지를 적극 활용해야 할 것이며, 그 중 그린수소 사용을 확대하는 것은 선택이 아닌 필수이다. 실제로 그린수소를 사용하고 있는 다양한 사례들이 있는데, 현대의 넥쏘 자동차도 수소와 산소가 만나서 생기는 전기에너지를 사용하며 탄소를 배출하지 않는다. 또한, 원전사고가 일어났던 일본 후쿠시마에서는 그린 수소 생산 프로젝트가 진행되고 있으며, 이곳에서 생산된 에너지는 도쿄 올림픽 선수촌 수소 버스와 연료전지차량에 공급되었었다.

II. 느낀 점

신에너지 중 수소 에너지는 그 자체로 좋은 것이 아니라 생산 방식에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 나뉘고 각각 미치는 환경적 영향에서 차이가 있다는 것을 새롭게 알게 되었다. 이번 탐구를 통해 수소 에너지의 생성 원리를 세부적으로 탐구할 수 있었어서 유익한 정보를 얻은 것 같다. 일본에서 수소를 생산해 도쿄 올림픽 선수촌에서 활용했다는 뉴스 기사를 보고, 그린수소가 상업화될 만큼 생각보다 많이 발전해 있다는 생각이 들었다. 현재, 블루수소를 가장 현실적인 대안으로 여기고 있지만, 그린수소 기술의 발전을 촉진하고 효율을 높이는 연구가 활발히 이루어져 탄소 중립 사회에 더 가까워질 날이 왔으면 좋겠다.

III. 세특에 기록되기 원하는 내용

수소 에너지의 생산 방식과 친환경성에 따라 그레이수소, 블루수소, 그린수소로 구분되는 원리를 탐구함. 탄소중립 사회의 실현을 위해 그린수소의 필요성을 주체적으로 인식하고 비판적 사고력을 기르는데 힘 씀.

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7모둠 해양 에너지 10328이준우

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이 책은 다양한 신재생에너지에 대해 쉽게 소개하고 또 미래를 살아갈 청소년들을 위해 신재생에너지의 문제점을 파악하여 미래에너지시대를 준비할 수 있도록 정보를 제공해준다.저자인 이은철은 서울대 공과대학 원자핵공학과 교수이므로 매우 신빙성이 높으며 학생들에게 큰 도움이 될 것이다.

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