에너지변환특론 Advanced Energy Conversion

(1)

에너지변환특론

Advanced Energy Conversion

Chapter 1. Energy and Power

교수 박 수 한

Fall semester, 2014

Chap 1. Energy and Power

(2)

CNU Engine Research Lab.

에 너 지 Energy

동력 Power

: [두산백과] 물리적인 일을 할 수 있는 능력.

: [두산백과] 1. 역학적인 의미에서의 일의 양을 시간으로 나눈 효율의 의미

2. 기동력이나 원동력을 가리키거나 그런 힘을 만드는 에너지원의 의미 : [Oxford] Energy is the ability and strength to do active physical things and the

feeling that you are full of physical power and life

: [Oxford]

Power

is energy, especially electricity, that is obtained in large quantities from a fuel source and used to operate lights, heating, and machinery.

에너지의 형태

Radiant E

Mechanical E

Electrical E Nuclear E

Heat E Chemical E

•전기 또는 자기장 형태의 에너지원으로부터 나오는 에너지

•Light energy

•연속스펙트럼(태양 등) / 밴드스펙트럼 (고온기체 등)

•물질을 구성하는 분자 내의 원자재배열 또는 자유원자의 결합에 의해 발생

•운동E, 위치E, 수력, 풍력..

•연료의 연소

•지열 등

•우라늄, 플루토늄 등 핵분열성 물질의 분열에 의해 발생된 열을 이용

(3)

 신재생에너지

기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지. 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래에너지원을 그 특성으로 한다.

신재생에너지는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었다.

한국에서는 8개 분야의 재생에너지(태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐 기물 에너지)와

3개 분야의 신에너지(연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지), 총11개 분야를 신재생에너

지로 지정하고 있다.

[출처] 신재생에너지 [New Renewable Energy] (매일경제, 매경닷컴)

에너지의 형태

신재생에너지 원별 공급비중 및 보급통계 (2012년)

[출처] 이진국 (에너지관리공단), 국내 신재생에너지 보급현황 및 2014년 정책방향, 2014년 4월

에너지의 형태

(4)

에너지와 환경

미래 국가경쟁력은 ‘녹색혁명’에 달렸다

(글로벌 코리아 2009 – 새로운 발전전략과 녹색성장)

토머스 프리드먼 - 뉴욕 타임스 컬럼니스트

“10년마다 지구 인구는 10억명씩 늘어나며, 36년 뒤 에너 지 수요를 충족시키기 위해선 하루 하나씩 원자력 발전소 를 지어야 할 판”

“인구와 에너지소비 증가, 온난화를 넘어선 기상이변, 석 유자원국의 독재화 등 현재 세계가 직면한 문제를 해결할 수 있는 새로운 그린에너지기술(ET)을 선점하는 국가가 미래를 지배하게 될 것”

다나카 노부오 - 국제에너지기구(IEA) 사무총장

“세계 각국의 새로운 그린에너지 정책이 없다면 2030년까 지 세계 에너지 수요가 45% 이상 늘 것, 이런 추세라면 세 계는 지속 가능하지 못하다.”

“현재의 경제위기는 지속가능한 성장과 에너지 공급능력 확충의 계기가 될 것, 경기침체를 이유로신재생에너지와 에너지 인프라에 대한 투자를 미뤄선 안된다.”

(5)

온실효과물질 %

CO₂

(화석연료사용) 56.6

CO₂

(삼림・泥炭地破壊 등) 17.3

CO₂

(기타) 2.8

CH４

(농업・폐기물등) 14.3

N２O

일산화이질소(농업 등) 7.9

냉매

등 1.1

* 04년。IPCC 보고서Ashai Newspaper 08/4/1

【세계의 인위적인

온실효과가스의 배출내역】*

에너지와 환경

1,656 1,480

437 391 342

221 177 171 130 123 0

200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

Carbon Dioxide Emissions from Fossil Fuels Burning in Top Ten Countries, 2006

Unit: million tons of carbon

Country Emissions Share of Global Total Million Tons of

Carbon Percent United States 1,656 19.8

China 1,480 17.7

Russia 437 5.2

India 391 4.7

Japan 342 4.1

Germany 221 2.6

Canada 177 2.1

United

Kingdom 171 2.0

South Korea 130 1.6

Mexico 123 1.5

All Other

Countries 3,249 38.8

Global Total 8,379 100.0

Source: Compiled by Earth Policy Institute from G. Marland, T. A. Boden, and R. J.

Andres, "Global, Regional, and National CO2 Emissions," Trends: A Compendium of

에너지와 환경

(6)

영국 케임브리지 노스토

친환경 주택 9500채 건설

중국 충밍섬 동탄 프로젝트 수처리 에너지 생산 자급자족 (2005년 완공)

캐나다 빅토리아섬 선창가 그린 프로젝트 전기 자동차만 운영 (2015년 완공)

중국 류저우 광탕 추왕예 공원 하수 100% 재생 처리

리비아 동부 사이린 그린 마운틴 프로젝트 풍력 태양력 발전

UAE 아부다비 마스다르 시티 쓰레기 배출 제로 태양열 발전(2016년 완공)

탄소제로도시란?

석유나 석탄을 쓰지 않아 이산화탄소를 거의 배출하지 않거나, 이산화탄소 배출량 만큼 청정에너지를 자체 생산해 탄소 배출 효과를 상쇄시키는 환경도시를 의미한 다.

2009 C40 세계도시 기후정상회의 에서 빌 클린턴 미 前대통령 (2009. 5. 19.)

세계 곳곳에 건설되고 있는 ‘탄소 제로 도시’

서울 마곡지구의 ‘탄소 제로 도시’

“연 40% 탄소 배출 감소 기대”

2009 기후정상회의에서 서울시는 클린턴 기후 구상(CCI)과 공동으로 서울 마곡지구의 탄소제 로도시개발 사업을 추진하는 내용의 양해각서 (MOU)를 체결하였다.(머니투데이 2009/05/21)

대체에너지 수요의 창출!!

에너지와 환경

<바우반 마을의 태양광 연립주택 (독일, 프라이부르크 市)>

<무인 자전거 대여소 (프랑스, 파리)>

(7)

대체에너지 산 업육성으로 지 속가능한 경제 발전 에너지시 스템 구축

공공 미래에너지

비고갈성 에너지

환경친화형 청정에너지

기술 에너지

새로운 시장창출 및 경제성 확보를 위한 정책 개발 필요

태양광, 풍력 및 바이오 연료등 재생가능 에너지원으로 구성

화석 연료 사용에 의한 이산화탄소 발생이 거의 없음

연구개발에 의해 에너지 자원 확보 가능

세계는 지금 대체에너지 전쟁 친환경 신성장 동력 산업 육성

세계적 고유가 상황의 고착화(固着化)와 대체에너지 개발 미국 “대체에너지 생산 2배로 늘리기로 (오바마 대통령)”

전세계적 대체 에너지 시장은 2016년 2260억 달러 규모로 성장할 것으로 전망, 에너지 증산을 통한 경기 부양 정책 추진 (AFP) EU “바이오에너지, 유럽의 온실가스 배출을 감소 시킬 것”

2020년 유럽의 최종 에너지 수요의 20%를 바이오 에너지를 통해 충당할 것을 목표 (유럽환경청 보고서)

에너지와 환경

(8)

에너지 자원의 분포

석유, 천연가스 가채매장량 석탄 가채매장량

가채년수 및 가채매장량 (reserves)

 석유 : 약 40.5년 (약 1조 208억 배럴)

 천연가스 : 약 63.3년 (약 181조m

³

)

 석탄 : 약 295년 (약 9091억 톤)

→ 80년대 이후 대체로 40여 년 수준으로 유지

※ 가채년수 : Reserve / Production

☞ 중동, OPEC 편중

(9)

에너지 자원의 분포

석유 수출국 분포 (2006~2008, 대한석유협회)

에너지 자원의 분포

OPEC

세계 최대 확인 매장량 (proved reserves)을 보유하고 있는 나라:



Saudi Arabia : 22% (약 2643억 배럴)



Iran : 11.4% (약 1375억 배럴)



Iraq : 9.5% (약 1150억 배럴)



Kuwait : 8.4% (약 1015억 배럴)



United Arab Emirates : 8.1% (약 978억 배럴)



Venezuela : 6.6% (약 800억 배럴)

OPEC (organization of the petroleum exporting countries) 6개국이 2/3 차지.

Algeria Angola Ecuador Iran Iraq Kuwait

Libya Qatar Saudi Arabia UAE Venezuela Nigeria

(10)

에너지변환특론 Advanced Energy Conversion