바이오인

[농어촌과 환경] 2024년 상반기-농업 재생에너지

◈ 목차

• 1.기획주제 / 농업 재생에너지

        1)농업, 농촌 재생에너지 개념과 정책

  2)영농형 태양광 현황과 공사 사업전망

  3)농업에 지열 이용사례

  4)농업분야 소수력 발전 현황 및 제언

  5)농축산 바이오매스 에너지화 기술 현황 및 전망

   2. 기술정보

  6)국내 전기비저항 탐사 장비 산업 동향 및 개발 전망

   3. 해외 연구동향 

  7)위성영상을 활용한 저수지 수면적 탐지 및 호주 멜번대학교 연구 동향 소개

◈본문

1.기획주제 / 농업 재생에너지

1)농업, 농촌 재생에너지 개념과 정책

(1)들어가며

세계인구가 증가하면서 먹거리 해결과 편리성을 위해 기술개발이 이루어지고 있다. 특히 1차산업혁명은 증기기관의 개발로 수공업에서 기계화 공장으로 전환, 2차 산업혁명은 전기에너지를 사용하면서 대량생산이 이루어졌고, 3차산업혁명은 컴퓨터, 인터넷 기술개발로 디지털화와 자동화가 이루어졌으며, 4차산업혁명은 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 로봇공학 등으로 초연결시대로 전환되어 우리 삶의 패턴이 바뀌고 있다. 이 네 차례의 산업혁명은 각기 다른 기술과 혁신을 통해 경제와 사회 구조에 근본적인 변화를 가져왔다.

이러한 기술개발과 보급으로 화석연료 고갈, 지구 온난화, 환경문제 등이 대두되고 있다. 최근 이를 해결하기 위해 국제사회는 1992년 유엔기후변화협약(UNFCCC), 1997년 교토의정서, 2015년 파리협정을 채택하여 대응하고 있다. 파리 협정의 목표는 산업화 이전(1800년대) 대비 지구 평균온도 상승을 2℃보다 낮게 유지하는 것이고, 더 나아가 1.5℃로 억제하기 위한 것이다. 가입국 모두 국가온실가스 감축목표(NDC)를 자발적으로 정하고 UN 에 보고하도록 되어 있다.

우리 정부도 기후위기 대응을 위한 탄소 중립·녹색성장 기본법에서 2030년 온실가스 부문별·연도별 감축목표와 이행방안을 제시하였다. 농업부문도 2030 NDC 목표 달성과 기후변화에 대응하고 있다. 신·재생에너지는 이러한 목표를 달성하기 위해서 20세기 중반부터 본격적으로 논의되기 시작했다. 특히 1970년대에 발생한 오일 쇼크 이후, 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위한 대체 에너지원에 대한 관심이 급증하면서 신·재생에너지에 대한 논의가 활발해졌다.

신·재생에너지 보급확대에 대한 논의 배경 및 이유는 첫째, 환경 보호이다. 화석 연료 사용은 대기 오염과 기후 변화를 유발하는 주요 원인이다. 신·재생에너지는 이러한 환경 문제를 완화하는 데 중요한 역할을 한다. 태양광, 풍력, 수력, 지열 등은 탄소 배출이 거의 없거나 매우 적어 지속 가능한 에너지원으로 주목받고 있다.

둘째, 자원 고갈 문제이다. 화석 연료는 한정된 자원으로, 언젠가는 고갈될 수밖에 없다. 반면, 태양광, 풍력, 지열과 같은 신·재생에너지원은 자연적으로 재생 가능하며 무한한 자원으로 간주되고 있다.

셋째, 에너지 안보이다. 많은 나라들이 에너지 자원을 수입에 의존하고 있다. 이는 경제 및 정치적 불안정을 초래할 수 있다. 신·재생에너지를 사용하면 에너지 자립도를 높일 수 있어 에너지 안보를 강화할 수 있다는 것이다.

본 고에서는 신·재생에너지의 개념을 보고, 신·재생에너지의 보급실태 및 보급 가능성, 더 나아가 국내외 신·재생에너지 정책을 살펴보고자 한다.

(2)신재생에너지 개념

신·재생에너지 개념은 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」 제2조에 의하면 “신에너지”란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소ㆍ산소 등의 화학 반응을 통하여 전기 또는 열을 이용하는 에너지로서 수소에너지, 연료전지, 석탄을 액화ㆍ가스화한 에너지 및 중질잔사유(重質殘渣油)를 가스화한 에너지, 그 밖에 석유, 석탄, 원자력 또는 천연가스가 아닌 에너지로 정의하고 있다. 

“재생에너지”란 햇빛, 물, 지열(地熱), 강수(降水), 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로서 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열, 바이오에너지, 폐기물에너지(비재생폐기물로부터 생산된 것은 제외한다)이다.

한국에너지공단이 제시한 신·재생에너지의 특징을 개괄적으로 보면 재생이 가능하고 고갈될 염려가 없는 비고갈성 에너지, 이산화탄소 발생이 없는 환경친화형 에너지, 연구개발에 의해 에너지 확보가 가능한 기술주도형 에너지, 정부지원과 장기적인 선행투자가 필요한 공공 미래에너지 등이다.

가.신에너지

①︎연료전지

연료전지는 신에너지이다. 연료전지 기술은 “물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리, 생산해서 이용하며, 연료전지는 수소를 연료로 공급되는 한재충전 없이 계속해서 전기를 생산하고, 반응 중 발생된 열은 온수 및 난방으로 이용되며, 발전용, 건물용, 수송용, 휴대용 등으로 구분된다.

②︎석탄 액화·가스화(IGCC)

석탄 액화·가스화는 신에너지로서 재생에너지와 구분된다. 신에너지는 기존 화석연료를 신기술을 통해 효율적이면서 환경에 적합하도록 변환된 에너지를 말한다. ‘신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법’ 상 신에너지는 ‘기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소, 산소 등의 화학 반응을 통하여 전기 또는 열을 이용하는 에너지’로 정의된다.

③︎수소

수소는 수소 생산에 대한 원료, 생산 방법과 생산과정에서 발생하는 CO2 배출량에 따라 그레이, 블루, 그린 수소 등으로 구분되고 있다. 최근 천연가스 개질에서 이산화탄소를 포집하는 생산기술 외에도 원자력의 초고온가스를 이용한 열화학분해 기술과 원자력에서 생성된 증기와 전기를 활용한 전기분해 기술 등 새로운 수소 생산기술도 도입되고 있으며, 이에 따라서 생산기술에 대한 수소 분류가 더욱 세분화되고 있다. 온실가스 배출 저감을 위해서는 청정 수소를 이용해야 하지만 현재 낮은 효율성과 경제성으로 인하여 단기적으로는 천연가스 개질을 통한 그레이 수소가 중심이 되고, 중장기적으로 그린 수소와 블루 수소가 주를 이룰 것으로 전망되며, 최종적으로는 그린수소를 활용, 수소 밸류체인이 완성될 전망이다.

나.재생에너지

①︎태양열

"태양으로부터 오는 복사광선을 흡수해서 열에너지로 변환하는 기술"로서 집열부, 축열부, 이용부로 구성되어 있으며. 건물의 냉난방, 급탕, 산업 공정열 등에 활용된다. 유가와 전기료 인상으로 현재 주거용 건물과 시설원에 설비 등에 태양열냉난방 시설이 보급되고 있다.

②︎태양광

“태양의 빛 에너지를 변환하여 전기를 생산하는 기술”로서 태양전지로 만들어진 모듈과 축전지 및 전력변환 장치로 구성된다. 정부의 정책적 지원과 모듈의 제조단가가 하락하면서 더욱 널리 활용되고 있다. 최근 영농형 태양광 보급확대 정책을 수립하고 있으나, 사회적, 제도적, 기술적, 경제적인 문제가 있어 이를 해결하는 정책을 수립하고 있다.

③︎풍력

“바람의 운동에너지를 변환하여 전기를 생산하는 기술”이다. 풍력 발전기는 바람을 받아 회전하는 날개로 구성되어 있으며, 회전하는 날개는 발전기로 전기를 생산하는 발전기에 연결되어 있다. 이러한 과정에서 바람의 운동 에너지가 회전 운동으로 변환되고, 회전 운동은 전기 에너지로 변환된다. 풍력은 재생 에너지원 중 하나로, 환경에 친화적이고 지속 가능한 전력 생산 방법으로 인정받고 있다.

④︎수력

“물의 유동 및 위치에너지를 이용하여 전기를 생산하는 기술”로서 물의 흐름을 이용하여 댐의 수문을 열면 저장된 물이 높은 위치에서  낮은 위치로 흐르면서 중력에 의해 운동에너지를 얻는다. 물이 흐를 때 발생하는 에너지가 수력발전의 주 에너지원이다.

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.