탄소중립이 전 세계적으로 대세가 되면서 탄소 배출이 없는 친환경 에너지에 대한 관심이 높다. 전 세계에서 탄소배출량 1위 국가는 중국이다. 그래서 중국의 에너지 정책을 보면 친환경 에너지의 미래를 엿볼 수 있지 않을까.

칭화대 연구진은 2050년까지 전력 생산의 90%가 원자력과 재생에너지에서 나와야 한다고 말한다. 중국이 태양광 패널과 대용량 배터리 같은 녹색 에너지 기술 제조를 선도하는 점은 이 목표를 달성하는 데 큰 도움이 될 수 있다.

재생에너지를 밀고 있는 국제에너지기구(IEA) 역시 ‘재생에너지 2021 보고서’에서 태양광 패널과 풍력 터빈을 만드는 핵심 원자재 비용 상승에도 불구하고 올해 신재생에너지 발전 용량 추가량은 290기가와트(GW)로 증가했다고 발표했다.

2020년 한국의 총 발전설비 용량은 129GW다. 이의 2.25배가 넘는 재생에너지 설비가 전 세계에 1년 동안 설치됐다. 재생에너지 설치를 이끄는 국가는 중국이다. 2026년까지 향후 5년간 전 세계 재생에너지 용량의 43%를 중국이 설치할 것이다. 중국은 2030년까지 풍력과 태양광 발전설비 1200GW를 구축한다는 목표다. 규모 면에서는 유럽, 미국, 인도 순으로 이 4개 시장이 전 세계 재생에너지 용량 확장의 80%를 담당할 것으로 보인다. 발전을 위한 유망 미래 친환경 에너지 6선을 살펴보자.

첫째, 태양광 발전이다. 중국의 태양광에너지 발전량은 전 세계에서 가장 규모가 크다. 20201년 새로 설치된 태양광 설비 용량은 2020년보다 17% 늘어난 160GW다. 2021년 추가된 재생에너지의 절반 이상을 넘는 수준이다.

태양에너지를 활용해 전기를 생성하는 방법에는 태양광 발전과 태양열 발전이 있다. 태양광 발전은 빛에너지를 전기에너지로 바꾸어 전기를 생산한다. 물질 표면에 일정 진동수 이상 빛을 비추면 물질 표면에서 전자가 발생하는 ‘광전효과’가 나타난다. 이때 발생하는 에너지를 모아 전기를 만든다. 태양열 발전은 집열판에서 모은 태양열로 물을 끓여 증기를 발생시키고, 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방식이다.

태양광에 비해 효율이 낮아 제한적으로만 쓰인다. 가장 널리 쓰이는 태양 전지는 반도체 주성분인 실리콘 웨이퍼로 만든다. 여러 종류의 실리콘을 녹여 제작하는 다층 태양 전지는 공정이 간단하지만 빛에너지가 전기에너지로 되는 평균 전환 효율이 18~19%에 불과하다. 태양빛이 머금고 있는 에너지의 80% 이상이 전기로 변환하는 과정에서 소실된다는 얘기다. 울산과학기술원이 2019년 개발한 페로브스카이트 태양전지에 주목할 필요가 있다.

이는 값싼 무기물과 유기물을 혼합해 만들어 저렴하고 저온에서 용액 공정으로 손쉽게 제조할 수 있어 유력한 차세대 태양전지 후보로 손꼽힌다. 태양전지는 태양광을 직접 흡수해 전자를 생산하는 광활성층이 얼마나 튼튼하고 안정적인지, 빛을 전기로 바꾸는 효율이 얼마나 높은지가 상용화의 관건인데, 페로브스카이트 태양전지가 세계 최고의 효율을 자랑하며 그 가능성에 도전하고 있다.

둘째, 풍력이다. 그중에서도 부유식 해상풍력에 주목할 필요가 있다. 풍력 발전은 바람의 속도의 세제곱에 비례하기에 바람이 어느 정도 불어야 한다. 부유식의 경우 초속 8~9m2는 불어야 한다. 어업권역 피해를 주장하는 주민과의 갈등으로 입지 선정에 난항을 겪고 있는 해상풍력은 더 먼 해상으로 눈을 돌리고 있다. 우리나라의 경우 넓은 바다를 이용한 해상풍력을 확대해야 한다.

네덜란드, 덴마크, 노르웨이 등 해상풍력 선진국을 방문하면 깊은 인상을 받는다. 울산 남동쪽 육지에서 58km 떨어진 곳인 동해가스전 인근에 서울시 면적의 2배에 달하는 ‘세계 최대 부유식 해상풍력 단지’ 조성을 목표로 한다. 이를 바탕으로 부유식 풍력 발전 세계 시장 선도, 생산·운송·저장·활용 등 해상풍력을 활용한 그린 수소 전주기 생태계 조성, 기존 주력 산업의 원활한 사업 전환, 바다목장, 해양 관광 등 연계 사업을 발굴함으로써 지역경제를 활성화하고 청정에너지 강국으로 도약하고자 한다.

울산시는 부유식 해상풍력 단지에서 생산된 전력의 20%를 활용해 탄소 배출이 전혀 없는 ‘그린 수소’를 생산하는 혁신적인 산업 융합 전략을 추진한다. 부유식 해상풍력은 바다에 부유체를 띄우고 그 위에다 풍력 발전기를 설치하는 방식이다. 바람이 많이 부는 먼 바다에 설치할 수 있어 발전량이 기존 해상풍력보다 많고 주민 피해가 적다. 하지만 먼 바다에 설치하는 만큼 운영과 설치에 비용이 많이 든다. 해상풍력은 발전단가와 효율성으로 보았을 때 경쟁력이 높은 에너지원이다.

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이 장치는 핀란드 해당 지역 난방 시스템을 운영하는 바타얀코스키 발전소에 설치됐다.

원리는 도체를 통해 전류를 전달해 열 에너지를 얻는 저항 가열 방식으로 모래를 최대 500도까지 가열하고, 열 교환기를 통해 모래에서 순환되는 뜨거운 공기를 생성하는 방식이다.

모래는 열을 저장하는 데 매우 효과적이다. 특히 시간이 지나도 열 손실이 거의 발생하지 않는 특징을 가졌다.

연구진은 모래 배테러 장치가 몇 달 동안 모래를 500도에서 유지할 수 있다고 밝혔다.

요약 : 111년 전통의 세계 3대 모터스포츠 대회인 인디애나폴리스 500 레이스가 개최되었다. 33대의 차량 모두에 바이오 에탄올 85%가 함유 연료를 썼다. 인디500은 스포츠·자동차 업계뿐 아니라 에너지와 곡물 업계도 주목하는 모터스포츠 대회다. 경주에 참가하는 모든 차량이 휘발유에 바이오 에탄올을 섞은 친환경 연료를 주입하고 달리기 때문이다. 바이오 에탄올은 옥수수·밀·사탕수수·감자 등 녹말 작물을 발효시켜 차량 등의 연료 첨가제로 사용하는 바이오 연료다. 작물의 식물성 기름을 추출해 만드는 바이오 디젤과는 다른 종류다. 주최 측은 2007년부터 바이오에탄올이 98%인 연료를 썼는데 그건 인체에 덜 해롭고 폭팔 가능성도 낮다고 한다. 우승 레이서도 바이오 에탄올은 옥탄가가 높아 효율적이고 파워도 충분하다”며 “친환경적이어서 지속 가능성 측면에서도 좋다”고 했다.

내 생각 : 비슷한 차들로 경주해서 레이서의 운전 실력에 따라 승패를 결정짓는 방식도 좋은 것 같고 친환경적이면서 장점도 많은 바이오에탄올을 쓴다는 점에서 좋은 것 같다. 연료가 연소할 때 이상폭발을 일으키지도 않는 연료라니 놀라운 것 같다. 아직 카레이싱을 한번도 본 적이 없는데 한 번 보고 싶다.

출처 : https://biz.chosun.com/policy/policy_sub/2022/06/02/I7YK7UTTP5FJJO6WUDLDBIISGM/

태양전지를 만드는 방식은 크게 '결정형'과 '박막형'의 두 가지로 나뉜다. 현재 대부분 기업들이 쓰는 방식은 '결정형'이다. 원재료인 폴리실리콘을 얇게 자른 웨이퍼위에 회로를 그리는 방식이다. 결정형은 현존하는 태양전지 제조방식 가운데 광변환효율이 가장 좋다는 장점이 있지만 폴리실리콘 등 원재료값이 비싸고 설치장소가 제한적이란 단점도 있다.

결정형의 단점을 보완하기 위해 등장한 게 '박막형'이다. 박막형의 기본 제조원리는 유리 플라스틱 등 주변에서 흔히 볼 수 있는 판 위에 태양빛을 전기로 바꾸는 특성을 지닌 특수화합물질을 얇게 바르는 것이다. 결정형에 비해 광변환효율이 떨어지는 단점이 있지만 폴리실리콘을 사용하지 않아도 돼 원가가 싸고 건물 유리창 등에 설치할 수 있다는 장점도 있다.

박막형은 어떤 화합물질을 쓰느냐에 따라 다양한 방식으로 나뉜다. 우선 폴리실리콘을 가스 형태로 만들어 기판에 얇게 바르는 '아모퍼스 실리콘 박막형'이 있다. 같은 폴리실리콘을 사용하는 결정형에 비해 실리콘 사용량을 100분의 1로 줄일 수 있다. 'CIGS 박막형'도 있다. 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄 네 가지 물질로 전기를 만들어내는 얇은 막을 만드는 방식이다.
빛 없어도 사용하고 비 오는 날도 사용하는 태양광 에너지 굿

수소 에너지가 이렇게 주목받는 이유는 수소 에너지가 가진 장점이 많기 때문이다. 수소는 석유나 석탄, 가스와 같은 화석 연료와 달리 지구상 어디에나 있는 무궁무진한 자원이고, 공해 물질을 발생시키지 않는 청정에너지이기도 하다.

수소는 연소하기 쉬운 기체로 공기와 혼합한 후 불꽃을 튀겨주면 폭발적인 연소 반응을 보인다. 따라서 수소를 적절하게 통제하면서 연소시키면 천연가스처럼 에너지원으로 이용할 수 있다. 수소는 질량 1그램당 발열량이 석유보다 3배 이상 높은 효율적인 에너지이다.

게다가 수소는 연소하면서 소량의 물과 아주 적은 양의 질소산화물만 발생시키고 다른 공해 물질을 전혀 발생시키지 않는 청정에너지이다. 지구 온난화의 주범인 이산화탄소도 발생시키지 않는다.

또한 수소를 연료전지의 연료로 이용하면 편리하게 전기 에너지를 얻을 수 있다. 수소연료전지는 물을 전기분해하는 반응의 역반응을 이용한 장치이다. 물을 전기분해하면 전극에서 수소와 산소가 발생하는데, 반대로 수소를 공기 중의 산소와 반응시키면 전기와 열, 그리고 물이 발생한다.https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ED%9D%AC%EB%A7%9D%EC%9D%98-%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80-%EC%88%98%EC%86%8C%EC%97%90-%EA%B6%81%EA%B8%88%EC%A6%9D%EC%9D%84-%ED%92%80%EB%8B%A4/

세탁기를 돌릴 때 소비되는 에너지의 90%가 물을 데우는 데 소비되기 때문에 세탁물의 온도를 높게 설정하면 에너지 낭비가 심해진다. 찬물로 세탁을 해도 세탁 기능에는 큰 차이가 없으므로 가급적 찬물로 세탁을 하고, 불가피한 경우는 최소한의 낮은 온도의 물로 세탁을 하는 노하우가 필요하다.

출처: 없음

나의 생각: 전기를 아끼기 위한 이런 행동들이 귀찮을 수도 있지만 나도 노력해야겠다고 생각한다.

서미숙(sms@yna.co.kr)

지열에너지 역시 지열 열펌프 시스템을 중심으로 정부 주도의 시장이 형성되고 있으며, 현재 한국에너지공단에서는 지열 열펌프 보급지원을 위한 신재생에너지설비 전문기업제도가 시행되고 있다. 또한 최근 건물들의 이산화탄소 배출 절감을 위해 그린 건축 또는 제로에너지 건물이 주목받으면서 지열 열펌프 시스템도 한 몫을 담당하고 있다.

지열은 현재 세계 약 70여개 국가에서 직접이용 기술을 활용 중이며, 미국과 중국을 중심으로 아이슬란드, 스웨덴, 네덜란드, 독일 등 유럽 국가들이 뒤따라 보급을 주도 중인 상황이다.

나의 생각 : 지열에너지든 어떤 신재생에너지든 우리가 에너지를 절약하고 다가올 미래에 대비책을 세우는게 더 중요하다고 생각한다.

출처 : http://blog.energy.or.kr/?p=11521