대체 에너지 [2]

(2) 바이오매스 



태양광을 이용하여 광합성되는 유기물(주로 식물체) 및 동 유기물을 소비하여 생성되는 모든 생물 유기체의 에너지를 이용하는 것을 바이오 에너지라 하며, 바이오 에너지 생산 기술이란 동 생물 유기체를 각종 가스, 액체 혹은 고형 연료로 변환하거나 이를 연소하여 열, 증기 혹은 전기를 생산하는데 응용되는 화학, 생물, 연소 공학 등을 일컫는다. 



(3) 풍력 [풍력발전의 특징] 



풍력 발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 기술이다. 풍력 발전기는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류되고, 주요 구성 요소로는 날개(blade)와 허브(hub)로 구성된 회전자와 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속 장치(gear box), 발전기 및 각종 안전 장치를 제어하는 제어 장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제어 장치 및 철탑 등으로 구성된다. 



원리는 자연의 바람으로 풍차를 돌리고, 이것을 기구 등을 이용해 속도를 높여 발전기를 돌리는 발전방식을 말한다. 



풍력발전은 발전기를 풍속에 관계없이 일정한 속도로 회전시킬 필요가 있기 때문에 제어를 하기 위해 풍속에 따라서 풍차날개의 기울기를 바꿔야만 한다. 다시말해 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 기술이다. 



풍력 발전 지역의 전기 발전에 사용되는 중간 크기의 풍력 터빈은 주로 수평축으로 세워져 있는 2개, 또는 3개의 날을 가지고 있고, 각각 300-750kW의 전기를 발생시킨다. 풍속은 높이가 높을수록 증가하므로, 높은 탑에 세워진 터빈일수록 기능이 더 좋다. 



풍력터빈은 공기 오염을 발생시키지 않는 반면에 몇 가지 결점이 있다. 터빈들은 각각 멀리 떨어져 있어야하므로 넓은 지역을 차지한다. 그리고, 풍력터빈 탑 부근은 땅 자연 상태에서 벗어나 농경지와 목축지로 사용되어져야 한다. 따라서, 이러한 에너지 시설은 농장이나 목축지에 세워지게 된다. 하지만, 일반적으로 발전 방식에 따른 소요 면적은 풍력 1,335 m2/GWh, 석탄 3,642 m2/GWh, 태양열 3,561 m2/GWh 그리고 태양광 발전 3,237 m2/GWh로서 풍력 발전이 가장 작은 면적을 필요로 한다. 



풍력 발전은 공해 물질 저감 효과도 매우 커서 200 kW급 풍력 발전기 1대가 1년간 운전하여 400,000 kWh의 전력을 생산한다면 약 120-200 톤의 석탄을 대체하게 되며, 줄어드는 공해 물질의 배출량은 연간 SO2는 2-3.2 톤, NOx는 1.2-2.4 톤, CO2는 300-500 톤, 슬래그(slag)와 분진(ash)은 16-28 톤에 달하며, 부유 물질은 연간 약 160 - 280 kg 정도 배출이 억제되는 효과가 있다. 



풍력 발전 시스템의 발전 단가는 설치 지역의 풍력 자원에 따라 달라지나 현재 운전되고 있는 미국의 대규모 풍력 단지들은 약 750 $/kW의 시스템 설치비와 약 5 ￠/kWh 내외의 발전 단가를 나타내 기존 발전 방식과 경쟁 가능한 수준이다. 또한 계속적인 투자와 기술 개발이 병행되면 풍력 발전은 15년 안에 3.9 ￠/kWh의 단가 목표를 달성할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 



[장단점] 



장점 

* 풍력자원이 풍부하고 재생가능한 에너지원으로서 많은 이점을 가지고 있다. 

* 공해물질 배출이 없어서 청정성, 환경친화적 특성을 지닌다. 

* 풍력단지의 관광자원화가 가능하다. 

* 비용면에 있어서도 현재 외국의 경우 발전단가가 4∼5￠/㎾h로 핵발전의 발전단가와 같은 수준에 와 있으며, 핵발전의 폐기물 비용을 감안한다면 보다 경제적이고 친환경적인 에너지라고 할 수 있다. 

단점 

* 깨끗하고 고갈된 염려가 없지만, 에너지 밀도가 낮아 바람이 안 불면 발전을 할 수가 없으므로 

특별한 지점에만 설치가 가능하지만 우리나라의 경우는 삼면이 바다로 되어 있어 풍력발전에 유리하다고 

할 수 있다. 

* 바람이 불때만 발전을 할 수가 있으므로 지속적 발전이 곤란하여 저장장치의 설치가 필요하다. 

현재 기존의 발전시설이나 태양광발전 등과 병행하여 사용하는 것으로 문제를 해결할 수 있다. 

* 가장 큰 단점으로 지적되었던 소음발생문제는 최근에는 풍력발전기가 대형화되면서 소음문제를 해결했다. 



[가능성] 



세계 현황 



미국풍력협회(AWEA)에 따르면, 1999년 전 세계 풍력발전기의 총 설비 규모는 13,932MW에 이르며 2007년까지 47,000MW 이상의 새로운 풍력발전시스템이 추가 설치될 것으로 전망하고 있다. 

국내의 대안에너지 이용에 대한 계획은 2006년까지 국내 에너지 총 사용량의 2%를 대안 에너지로 충당하는 것을 목표로 하고 있다. 



가. 미국 

1973년 오일쇼크 후 1970년대 후반부터 정책사업으로 개발을 시작하여 지역별로 Wind Power Farm을 구축하여 발전하고 있으며 2005년까지 전체수요의 5%를 풍력발전으로 대체한다는 정책을 1999년 6월 12일 발표하였음(총 1,952MW). 

- Almost Pass CA. Wind Farm : 100∼300kW 약 600대 

- Bakersfield Techapi CA. Wind Farm 약 500대 

- San Jose CA. Wind Farm 약 600대 

나. 캐나다 

1980년대 초부터 시작하여 풍력발전단지를 구축 중이며 2000년에는 전력수요의 상당량을 풍력발전에 의존할 계획임(총 83MW). 

다. 유럽국가들은 2002년까지 전력수요의 10%를 풍력발전에 의존할 계획임. 

네덜란드-365MW, 영국-334MW, 

독일-2,874MW, 덴마크-1,450MW, 스페인-834MW, 

스웨덴-150MW, 아일랜드-63MW, 포르투갈-60MW, 

그리스-35MW, 오스트리아-30MW, 

프랑스-19MW, 핀란드-17MW, 터키-9MW, 

노르웨이-9MW, 벨지움-8MW, 체코-7MW. 

라. 아시아지역 국가들도 중국, 인도, 필리핀, 인도네시아, 호주 등 풍력발전에 정책적인 배려를 하고 있음. 

중국-224MW, 인도-968MW, 호주-17MW, 뉴질랜드 -5MW 등등. 

마. 일본은 1976년부터 연구개발을 시작하였고 미쓰비시 중공업은 1980년대부터 풍력 발전기를 제작하여 북미, 유럽 등에 수출하는 세계 3대 풍력발전기 제조업체임. 오끼나와 및 북해도 등에 풍력발전단지를 구축하여 대안에너지개발의 주력품목의 우선순위를 태양광발전에서 풍력발전으로 하였음(1994. 4). 앞으로 시장규모는 연간 100억 엔 규모임(총 발전량 45MW). 

바. 남미지역 국가 : 코스타리카-27MW, 아르헨티나-13MW, 브라질-7MW. 

아. 중동지역 국가 : 이란-11MW, 이스라엘-6MW. 



우리나라 현황 



- 우리나라의 풍력발전기 개발추이 

가. 1973년 오일쇼크로 1974년부터 국가정책사업으로 연구개발을 착수하였으나 1975년 오일쇼크 파동이 끝난 후 정책사업에서 배제되었음. 

나. 산업자원부 산하 한국에너지 기술연구소에서 제주도 대안에너지 연구단지를 조성하여 (월령) 각종 대안에너지(태양광발전, 태양열, 풍력발전 등) 현장시험 운영 중. 

(100kW 1대, 80kW 1대, 20kW 2대, 태양전지 3kW 등) 

다. 제주도청에서 주관한 제주도 풍력단지화 계획에 따라 1997년도에 도입한 덴마크의 VESTAS회사제 600kW 2대를 도입하여 1998년 3월 1일부터 운영 중에 있고 1999년 연차증설 계획에 따라 660kW 2대를 설치 운영 중이며 2000년에까지 154억 원을 투입하여 남제주군 대정읍, 북제주군 조천읍, 구좌읍 등 3개 풍력단지를 건설할 계획임. 

라. 경북도청에서도 울릉도 북면 현포리에 설치할 600kW 1대를 1998년 12월 28일 입찰하여 1999년 4월 8일 착공하여(관보 제14067호 '98. 11. 27) 10월 중 개통 예정. 

마. 충남도청에서도 2000년도에 서해안 벨드에 대단위 풍력발전단지를 계획하고 있음. 

바. 남해군에서도 1999년부터 풍력발전단지로 지정된 곳에 풍력발전기를 설치하여 도서주민의 식수공급을 위하여 노도에 60kW 풍력발전기를 이용한 해수담수기를 설치예정. 

* 남해는 바람이 많고 일조량이 풍부하여 풍력과 태양력 등 청정에너지를 보급할 수 있는 적지로 알려져 있다. 이 같은 사실은 군내 전문가는 물론, 독일 Nord Teck 풍력발전제작회사에서도 남해를 방문해 내린 결론이다. 

남해군은 600kw급 풍력발전기 1기를 설치하고 계속해서 보급을 확대할 예정으로 1999년 8월 현재 남해군 일대 풍력자원조사를 하고 있다. 또한 장기적으로는 해수담수화시설과 연계한 풍력발전기 설치사업으로 생활용수가 부족한 섬의 물문제도 해결할 계획이다.