2. 어떻게 역학적 에너지를 얻어 전기 에너지로 전환하는지 3줄 이내로 간단하게 요약해서 적으세요!

※ 반드시 들어가야 할 키워드 : 역학적 에너지, 전기에너지, 전자기유도, 전환

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1. 학번/이름:

2. 조사내용: 00의 역학적에너지가 터빈을 돌리면 전자기 유도현상이 발생하여 유도전류가 흐른다. 이로 인해 역학적 에너지가 전기에너지로 전환되면서 발전이 된다.

단위: %

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1. 학번/이름:

2. 조사내용: 40% (2024, 한국전력공사)

※1kwh [킬로와트시]: 1시간 동안 1000J의 전기에너지를 사용할 수 있는 전력량

※g/kwh [그램/킬로와트시]: 1kwh의 전력을 생산하는데 배출되는 탄소의 g수

이 발전방식으로 1kwh의 전력을 생산하는데 배출되는 탄소의 양(온실가스)을 검색해서 적어 주세요! 몇 년도에 조사된 자료인지와, 출처를 괄호에 함께 작성하세요.

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1. 학번/이름:

2. 조사내용: 30g/kwh (2024, 한국전력공사)

※발전효율 : 에너지를 만들기 위해 들어간 전체 에너지 중 전기에너지로 전환된 비율

이 발전소에서 발전을 위해 들어간 에너지 중 몇 %를 전기 에너지로 사용할 수 있나요? 몇 년도에 조사된 자료인지와, 출처를 괄호에 함께 작성하세요.

처음에 발전을 위해 넣은 에너지 중 전기에너지로 전환되지 못한 에너지는 왜 손실되나요? 간단하게 설명해 봅시다.

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1. 학번 이름:

2. 조사 내용: 30% (2024, 한국전력공사)

10g~66gco2eq 정도다

2023년에 우리나라 전기의 약 6%가 천연가스발전소에서 만들어졌다. 이유를 알아봆기다.

1. 환경 때문 석탄은 공해가 심하고, 원자력은 위험 논란이 있어서, 그보다 깨끗한 가스를 많이 쓰게 되었습니다.

2.연료 가격 영향 2022년에 가스 값이 비싸서 줄었지만, 2023년에는 조금 안정되면서 다시 많이 쓰이게 됐습니다.

가스 발전은 환경에 비교적 덜 해롭고, 전기를 안정적으로 공급해 주는 역할을 하기 때문에 우리나라 전기 생산에서 큰 비중을 차지하고 있습니다.

80%~90%(2024,한국수력산업협회)

효율이 높은 이유:에너지를 변환하는 과정에서 에너지 손실이 적기 때문에 효율적이고, 연료비가 들지 않아 단가가 싸다.

원자력 발전소에서는 핵분열로 얻은 열로 고압의 증기를 만들어 터빈을 돌려 역학적에너지로 전환하고, 이 회전 운동을 발전기 내부에서 전자기 유도 현상을 이용해 전기에너지로 바꾸는 과정을 통해 전 우리가 쓰는 전력이 생성된다.

화석에너지를 연소시켜 발생한 열로 물을 끓여 증기를 만들고, 이 증기의 힘으로 터빈을 돌리면 역학적 에너지가 발생하게 됩니다. 터빈이 발전기를 회전시키면 전자기유도 현상으로 유도전류가 흐르게 되고, 이를 통해 역학적 에너지가 전기에너지로 전환됩니다. 이와 같은 원리로 화석에너지를 이용한 발전이 이루어집니다.

1kWh당 CO₂ 가 약 888~991g 배출된다.

(출처: https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://www.keei.re.kr/keei/download/focus/ef1709/ef1709_30.pdf&ved=2ahUKEwjp5bX-gdCPAxXBnK8BHYpfBPIQzsoNegQINhAQ&usg=AOvVaw2-KAlv54XaKq7JU00PuLTH)

2024 기준으로 원자력 발전기준은 약 32.5%로 최근 18년 만에 원전이 국내 최대 발전원으로 복귀했다. 과거와 비교하면 2018년에 원자력과 석탄을 합한 비중이 전체의 72.2%였고 그중 원자력은 약 26%였다 2024에는 원전 비중이 약 32~33%로 크게 증가한 상태이다

우리나라의 수력발전비중은 1%~1.3%입니다.(출처:국가물관리 위원회) 2014년에는 1.5%이지만 2018년에는 1.4%, 2019년에는 1.3%, 2020년에는 1.2%로 시간이 지날수록 점점 줄고있습니다. 2023년 기준 수력발전이 전채 전력 생산에서 차지하는 비중은 약 0.33%로 보고되었습니다.(출처:Power Technology)

1 toe = 11.63MWh = 11,630kWh (1 MWh = 1,000kWh)

1toe당 탄소 배출량 = 2.26 톤-CO2

1toe = 11,630 kWh

따라서, 1kWh당 탄소배출량은

2.26톤-CO2/11,630kWh = 0.0001943 톤-CO2/kWh

kg 단위로 바꾸면 (1톤 = 1,000kg)

0.0001943X1,000 = 0.1943kg-CO2/kWh

즉, 약 194.3g-CO2/kWh와 동일.

국제에너지기구(IEA)는 최근 보고를 통해 2023년도 탄소배출량이 약 1.1% 증가했다고 발표. 원인은 40%가 수력 발전량의 감소. 변덕스러운 날씨와 기후로 인해 수력발전이 힘들어지자 다른 석탄 빛 화석 연료를 이용한 발전량을 늘렸기 때문.

(출처 : 한국수력원자력 주 - 한수원대응)

풍력 발전소는 바람의 운동 에너지 중 약 30%~45%를 전기에너지로 변환합니다.

2021년 자료에 따르면 한국 풍력발전소의 평균 발전효율은 약 24% 수준으로, 유럽 등 선진국의 50% 이상에 비해 현저히 낮은 것으로 조사되었습니다. 

발전효율이 낮은 이유: 우리나라의 낮은 평균 풍속과 불안정한 풍향등 지리적 조건이 유럽 등 선진국에 비해 불리하기 때문입니다.

출처:에너지단열경제

30412 서지안

2021년 기준 풍력 발전은 1kWh의 전력을 생산할 때 약 10–15g의 CO₂를 배출합니다. 풍력발전소의 탄소 배출은 주로 발전소 설치나 정비, 폐기 시 발생하고 발전 중에는 탄소가 발생하지 않습니다. 이는 태양광발전소보다 적은 양으로 거의 최저 수준의 탄소 배출량을 자랑합니다.

출처: MDPI, DW, SienceDirect

수력 발전소는 높은곳에 저장 되어있던 물의 위치 에너지를 이용해 발전합니다. 떨어지는 물의 역학적 에너지가 터빈(수차)에 전달되고, 터빈이 회전하면서 발전기 내부에서 전자기 유도 현상이 발생해 전기에너지가 생성됩니다. 이 과정에서 떨어지는 물의 위치에너지가 운동에너지로 전환되어 터빈에 전달됩니다.

바람이 풍력 터빈의 날개를 때려 운동 에너지를 생산합니다. 날개가 돌면서 축이 돌고 기어박스가 같이 회전되어 회전에 가속도가 붙습니다. 빠르게 도는 축은 발전기를 회전시키고 발전기 안에 코일과 자석 사이에서 자속이 변하면 전자기유도 현상이 발생하면서 역학적에너지가 전기에너지로 전환된다.

(《Energy and exergy analyses of S–CO2 coal-fired power plant with reheating processes》 Zhewen Chen, Yanjuan Wang, Xiaosong Zhang)

원자력 발전소는 투입된 열에너지가 100%라 가정했을때 약 30%~37% (2025 한국 수력 원자력) 만이 사용할 수 있는 전기 에너지로 나옵니다 원자력 발전소가 이정도만 전기 에너지가 나오는 이유는 원자력 발전은 핵 분열 반응으로 열을 발생시키고, 이 열로 증기를 만들어 터빈을 돌린 후 발전기에서 전기를 생산합니다. 하지만 열역학적 한계 (카르노 효율) 때문에 모든 열에너지를 전기로 바꿀 수는 없습니다. 그리고 나머지 60%~70%의 에너지는 폐열(방열탑 등)을 통해 버려집니다.

30408김준우

출처 한국중부발전

30415유환웅

천연가스(LNG) 1kWh의 탄소 배출량은 생애주기 기준 약 490g에서 549g으로 추정됩니다. 이는 유엔기후변화협의체(IPCC) 보고서와 국제원자력기구(IAEA)의 자료에 따른 것으로, 석탄 발전(약 820g~991g)보다는 적지만 다른 발전원보다 많은 양입니다, 천연가스 1 kWh 전기 생산 시 약 0.2~0.25 kg CO₂가 배출된다고 알려져 있습니다.0.22 kg CO₂/kWh입니다

전기를 만드는 과정에서 생기는 뜨거운 열(폐열)을 활용해 난방이나 다른 용도로 사용해서 전체 에너지를 더 효율적으로 쓰는 방식입니다. 효율이 훨씬 높아서 약 70~80%까지 높일 수 있습니다. 나머지 버려지는  20~30%는 배기가스 열 연료를 태울 때 뜨거운 연기가 나오는데, 이 안에 많은 열이 들어 있습니다. 하지만 보통은 그냥 굴뚝을 통해 공기 중으로 빠져나가서 버려집니다.발전소는 기계를 식히려고 강이나 바닷물, 냉각탑에 물을 많이 쓰는데, 이 과정에서 뜨거운 열이 물에 섞여서 밖으로 흘러나갑니다.그래서 발전소 근처 바닷물이 더 따뜻해지는 경우도 있습니다.기계 내부 손실로터빈이나 발전기에서 마찰, 저항 같은 물리적인 이유로 조금씩 에너지가 열로 변해서 날아가.

출처 EESC,GETEC Holding GmbH