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탈원전 시대, 文대통령이 LNG와 신재생에너지 키운다는데

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2017년 06월 19일 20:20 프린트하기

태양광설비와 원자력발전 공장, 문재인대통령은 고리1호기 폐쇄현장을 찾아
태양광설비와 원자력발전 공장, 문재인 대통령은 고리1호기 폐쇄현장을 찾아 '탈원전, 청정에너지시대'를 강조했다. - GIB 제공

 

40년 전 가동되기 시작한 최초의 원자력발전소 고리 1호기가 영구정지된다.

 

문재인 대통령이 19일 역사 속으로 사라지는 고리원전 1호기 현장인 부산 기장군 장안읍을 찾아 “고리1호기와 같은 노후원전의 가동 연장은 운항 연장을 택했던 세월호와 같다”며 “전기료 인상, 막대한 폐쇄 비용 등 우려가 있지만 탈원전은 거스를 수 없는 흐름”이라고 선언했다.

 

문 대통령은 이어 “탈원전 시대를 선포하며 액화 천연가스(LNG)나 태양광 등을 이용한 청정에너지시스템의 기반을 닦겠다”고 강조했다.

 

원자력 발전 비중이 줄어들수록 청정에너지의 중요성은 커질 수 밖에 없다. 정부가 언급한 미래 에너지의 대표 주자, LNG와 신재생에너지에 대해 알아보자.

 

*신ㆍ재생에너지란? : 처음에는 석탄이나 석유 등의 화석연료를 대신하는 대체에너지로서의 의미를 가진 신에너지와 화석연료를 재활용해 쓰는 재생에너지 두 개로 분리된 개념이었다. 하지만 현재 크게 구분없이 태양광과 풍력, 해수 등 자연자원을 이용하거나 새롭게 발견한 바이오연료를 사용하는 등  미래 청정에너지를 통틀어 신ㆍ재생에너지라 하고 있다.

 

● 기력발전의 한 종류, LNG 복합발전

 

기력발전은 다양한 연료를 태워 발생한 화력으로 증기 터빈을 돌려 전기를 생산하는 것을 말한다. 즉 석탄을 이용해 터빈을 돌리면 석탄발전이고, 액화석유가스(LPG)나 액화천연가스(LNG)를 이용하면 LPG 발전 혹은 LNG 발전이 된다. 

 

LNG 발전은 채취한 천연가스를 냉각해 액체 상태로 만든 -162℃의 LNG를 바다물 등을 이용해 온도를 높이고 증발시켜 가스로 바꿔 증기터빈을 돌린다. LNG는 무색ㆍ투명한 액체로 공해 물질이 거의 없고 열량이 높아 도시가스로 주로 사용된다.

 

LNG복합화력발전의 설비계통도 - 한국남동발전 제공
LNG복합화력발전의 설비계통도 - 한국남동발전 제공

 

특히 LNG 발전은 복합화력발전 방식으로 가동해 일반 석탄화력발전(40~50%)보다 10%가량 효율이 높다. LNG를 태운 열로 1차로 가스터빈을 돌려 발전을 하고, 가스터빈에서 나오는 배기가스의 열을 보일러에 통과시켜 물을 데운 뒤 증기터빈을 돌려 2차 발전을 한다. 초기 석탄발전과 달리 최근 들어서는 발전소는 대부분 복합 발전 방식을 택한다. 

 

하지만 LNG 발전의 에너지 생산단가는 KWh(킬로와트시) 당 240원으로 석탄에 비해 아직 4배 가량 비싸다. 국내에 LNG 운반 파이프관이나 저장고 등 설비가 부족해 운송 비용이 높기 때문이다.  

 

● 태양광, 풍력, 바이오매스 이용한 신재생에너지

 

문대통령이 강조한 신재생에너지는 자연에서 온다. 신재생에너지 기술은 태양빛이나 바람, 해수를 에너지원으로 이용하거나 식물 등 유기성생물체(이하 바이오매스)를 이용하는 바이오에너지처럼 자연에 늘 존재하는 것을 최대한 활용한다. 크게 태양광발전, 풍력발전, 바이오 에너지발전이 있다.

 

*바이오매스(Biomass)란? : 태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체·균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물 유기체의 총칭이다.

 

태양광발전은 실리콘 반도체로 만들어 빛을 받아 저장할 수 있는 태양전지를 이용한다. 태양전지가  빛을 모은 뒤 이를 전기에너지로 바꾸는 방식이다. 이때 태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형 반도체와 P(positive)형 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며, 2개의 반도체 경계 부분을 PN접합(PN-junction)이라 한다. 빛을 받으면 PN접합부위에서 전위차가 발생해 빛을 저장한다. 현재 태양전지의 에너지 효율은 10~15% 수준이다. 반도체의 빛흡수율을 높이고, 이를 전기에너지로 바꾸는 효율을 높이려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

풍력발전은 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산한다. 풍력발전설비는 바람이 가진 에너지를 장치에 달린 날개의 운동에너지로 바꾸는 운동량변환장치와 동력전달장치, 무인 운전을 돕는 제어장치 등으로 구성된다. 바람의 세기나 방향의 영향을 크게 받기 때문에 지속적인 발전 방법을 찾는 것이 관건이다.

 

바이오에너지의 종류와 연료추출과정 개념도 - 한국에너지공단 제공
바이오에너지의 종류와 연료추출과정 개념도 - 한국에너지공단 제공

최근 가장 활발한 신재생에너지 분야로 바이오매스를 이용한 바이오에너지 기술이 있다. 바이오매스를 직접 또는 생·화학적, 물리적 변환과정을 거쳐 연료화한 뒤, 전기나 열에너지로 바꾸는 것이다. 보리나 옥수수 같은 전분작물을 포도당으로 분해한 다음, 알콜발효를 통해 바이오알콜을 얻을 수 있다. 이 바이오알콜을 농도 5% 정도의 휘발유와 섞으면, 차량의 연료가 된다.

 

핵심은 연료화에 적합한 물질을 찾는 것이다. 식용 식물을 사용했던 1세대 바이오 연료 기술에서 출발, 농업폐기물 등 비식용 셀룰로오스를 쓰는 2세대 연료를 거쳐 비식량계 자원을 활용한 3세대에 이르기까지 상용화 시도가 계속되고 있다.

 

이밖에도 파도의 세기, 해류, 해수의 온도차 등을 이용한 해양에너지 발전, 사업장이나 가정에서 발생한 폐기물을 이용한 발전, 물의 높이차를 이용한 수력발전 등도 신재생에너지에 포함된다.

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