재생가능에너지(기후변화에 대응하는)

재생가능에너지 기술은 '기후 변화'와 '화석 에너지 고갈' 문제를 해결하기 위해 선택해야 할 현실이다



1. 기획 의도

세월호 참사 이후 생명과 안전, 지속 가능한 삶이 가장 큰 화두로 떠올랐다. 원자력발전은 우리 생명을 위협하는 것 중 하나이다. 2011년 후쿠시마 원전 사고 이후 전 세계 사람들이 원자력발전의 문제점을 피부로 느끼게 되었다. 그럼에도 우리나라의 에너지 정책은 원자력 비중 확대로 이어지고 있다. 주민들의 반대를 무릅쓰고 설치하려는 밀양 송전탑도 고리-신고리 원전 단지에서 생산되는 전기를 송전하기 위한 것이다.

기후변화가 계속 심화되고 있고 화석 에너지가 고갈되고 있는 지금, 언제까지 기존 에너지 정책을 답습할 것인가? 그 해결책을 가장 적극적으로 모색하고 있는 나라는 독일이다. 독일은 2022년까지 원자력발전소를 모두 폐쇄하고 재생가능에너지 중심의 에너지 체제로 전환할 것을 선언한 바 있다. 이 책은 독일을 중심으로 세계 곳곳에서 진행되고 있는 재생가능에너지 프로젝트, 독일의 재생가능에너지법, 태양에너지 풍력 수력 바이오매스 지열을 이용한 여러 기술의 경제성 계산, 독일 국내 및 세계의 시장 분석을 다루고 있다. 첨단 장치의 원리를 한눈에 보여 주는 그림, 현장 사진, 관련 통계는 재생가능에너지의 현주소를 쉽게 파악할 수 있도록 해 준다.

독일에서는 재생가능에너지 공급 확대가 관련 분야 종사자 수의 증대, 남는 전력의 수출, 생산 비용의 감축을 가져와 결과적으로 경제에 긍정적인 효과를 낳게 되었다. 그리고 시민들이 에너지 소비자이면서 동시에 생산자가 되어 지역의 재생가능에너지 설비 확대에 앞장서고 있다. 저장 기술 개발의 문제 등 독일이 앞으로 헤쳐 나가야 할 문제들이 남아 있지만, 독일의 사례는 현재 우리를 직시하고 신재생에너지 정책의 근본적인 성찰을 하는 데 도움을 준다.

지금은 눈 가리고 아웅 하듯 원자력발전의 안전성을 홍보할 때가 아니라, 재생가능에너지 기술에 대한 정보를 일반인들에게 널리 알려야 할 때이다. 재생가능에너지 시대로 가야 하는 데 공감하는 사람들이 점점 많아지고 있다. 그러나 그 길을 가는 데 필요한 구체적 지침을 알려 주는 책은 거의 없는 실정이다. 이 책은 재생가능에너지 기술의 현실을 인식하고 기후변화 위기에 대응하는 변화를 이끌어 내는 첫 걸음이 될 것이다.



추천사

우리가 원자력 맹신에서 벗어나, 궁극적으로 재생가능에너지에 바탕을 둔 에너지 전환을 성취하기 위해서는 먼저 재생가능에너지가 무엇이고, 어떤 것이 있고, 얼마나 이용할 수 있으며, 생산 비용이 어느 정도가 될지를 알아야 한다. 이 책은 다양한 재생가능에너지와 그것을 이용하는 기술을 잘 정리해 주고 있다. 태양광발전과 풍력발전의 경우에는 경제성 분석도 해 준다.

-이필렬(한국방송통신대학교 문화교양학과 교수, 파시브하우스 디자인 연구소 소장)



우리나라의 에너지 정책이 산업화를 위한 안정적인 에너지 공급이라는 패러다임을 벗어나지 못하고 있는 현실에서 이 책은 그 의미가 크다. 이 책은 재생가능에너지에 대해 종합적인 시각과 사고를 갖게 해 주는 필독서가 될 수 있을 것이다.

-이성호(전 신재생에너지센터장)



2. 내용 소개

최근 몇 년 사이에 재생가능에너지의 의미가 크게 부각되었다. 기후변화와 화석에너지 고갈에 따른 위기감 때문이다. 이 책은 먼저 재생가능에너지가 무엇인지, 재생가능에너지 공급이 독일에서 어떤 국민경제 효과를 가져왔고, 지원 법령으로는 어떤 것이 있는지 등을 살펴본다. 그다음으로 태양에너지, 풍력, 수력, 바이오매스, 지열로 나누어 다양한 재생가능에너지를 개관해 본다. 현재 시장 상황에 대한 자료와 경제성 계산 사례를 통해 이들 에너지의 경제적인 측면을 조명하고, 생태적인 측면과 기술적인 측면도 살펴본다. 마지막으로 재생가능에너지로 성공적으로 전환한 덴마크의 삼쇠 섬, 아랍에미리트의 마스다르 시, 슈마크 콤비 발전소를 통해 미래를 가늠해 본다.

여는 글_재생가능에너지 시대를 준비하자



1 서론

1.1 이 책의 목적과 목표

1.2 에너지 경계 짓기와 에너지 관찰

1.3 이 책의 구성



2 재생가능에너지의 의미

2.1 재생가능에너지의 정의

2.2 재생가능에너지를 옹호하는 다양한 논거들

에너지 수요가 세계적으로 빠르게 증가하다

화석 에너지 자원은 제한되어 있다

추가적인 동기로서의 기후 보호

핵에너지는 해결책이 아니다

2.3 국민경제 효과

독일 에너지 공급에서 재생가능에너지가 차지하는 비중

고용 효과

2.4 재생가능에너지 지원 법령들

재생가능에너지법

재생가능에너지열법

2.5 지능형 전력망-스마트 그리드

현재의 전력망

미래의 전력망

슈퍼 전력망

2.6 에너지 개념의 물리적 기초

에너지의 정의

에너지의 형태

에너지 변환 사슬

에너지 측정 단위

열

일률



3 태양에너지

3.1 태양열발전소

파라볼라형 태양열발전소

타워형 태양열발전소

디쉬 스털링 설비

태양열 기류탑 발전소

데저텍 프로젝트

3.2 열을 생산하는 태양열 집열기

저장 집열기

평면 집열기

진공관 집열기

태양열 집열기의 활용 영역

독일 시장 자료

3.3 태양광발전

밴드 모델, 내부 광전효과와 태양광발전 효과

태양전지

태양전지 모듈

태양광발전소

태양광발전 설비에 대해 재생가능에너지법이 갖는 의미

PV 설비의 경제성

태양광발전 시장 분석

3.4 결론



4 풍력

4.1 바람의 발생

4.2 풍력에너지를 이용하는 데 필요한 물리적 기초

4.3 풍력발전 설비의 구조와 구성 형식

수직 회전축을 지닌 풍력발전 설비

수평 회전축을 지닌 풍력발전기 구조

전기 생산 과정 요약

소형 풍력발전기

4.4 알파 벤투스

4.5 경제

풍력에너지에 대한 재생가능에너지법

육지-해상 풍력발전기의 경제성 계산 비교

4.6 시장 분석

4.7 결론



5 수력

5.1 수력의 발생

5.2 수력의 이용

수력발전기와 발전소의 구조와 구성 형식

구성 요소

5.3 수력발전소

유수 발전소

저수 발전소

양수 발전소

조력발전소

조류발전소

5.4 경제와 생태

독일의 시장과 환경 분석

전 세계 시장과 환경 분석

5.5 결론



6 바이오매스

6.1 바이오매스의 발생과 종류

고체 바이오에너지 운반체

액체 바이오에너지 운반체

가스 형태의 바이오에너지 운반체

6.2 바이오매스의 이용

열병합에 연결되지 않은 바이오매스 난방 설비

바이오매스 발전소

바이오매스 수송 연료

6.3 경제와 생태

독일의 시장과 환경 분석

전 세계 시장과 환경 분석

6.4 결론



7 지열

7.1 지구의 구조

7.2 독일의 심지층 지열 잠재량

7.3 지열원

7.4 지열의 종류

지표 가까운 지열

심지층 지열의 활용

2차 순환을 포함한 발전

7.5 지열의 경제

지열 발전 비용

지열발전소의 수익

지열 설비의 경제성

7.6 생태

설비를 설치하는 과정에서 환경에 미치는 영향

설비를 운영할 동안 환경에 미치는 영향

설비가 고장 났을 때 환경에 미치는 영향

설비 해체

7.7 사례-미국의 '게이저스'

7.8 결론



8 전망

8.1 삼쇠 섬(덴마크)

8.2 마스다르 시(아랍에미리트)

8.3 복합 발전소 슈마크(독일)



9 결론



10 부록

10.1 용어 설명

10.2 참고 문헌과 자료

10.3 약어

10.4 단위 표시

10.5 색인

마리우스 다네베르크 저자 마리우스 다네베르크는 독일 다름슈타트 대학 경제학과 교수. 마케팅과 신매체 분야를 전공하고 있다. 혁신과 기술 컨설팅(Innovations and Technology Consulting)의 창업자이자 대표로서 재생에너지 분야의 여러 기업에 상담을 해 주고 있다.