태양 에너지, 풍력 발전, 파력 발전, 조력 에너지, 지열 에너지 요약 정리


[지구과학 1] 지구의 선물, 미래의 친환경에너지에 대해 알아보자.


화석연료가 점차 고갈되고 환경오염에 대한 문제가 심각해지면서 오염 물질이 거의 생성되지 않고 무한한 친환경 에너지에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 친환경 에너지는 지구 온난화의 원인이 되는 이산화 탄소를 발생시키지 않고 거의 무한정 사용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 발전 효율이 낮고 설치 장소의 제한, 그리고 시설 건설 비용에 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 본 포스팅은 친환경에 에너지인 태양 에너지, 풍력 에너지, 파력 에너지, 조력 에너지, 지열 에너지를 이용하는 방식을 알아보고 특징에 대해 요약해보고자 한다.

태양 에너지를 이용한 발전

태양 에너지를 이용한 발전 방법을 설명하기에 앞서 태양에너지의 장단점에 대해 알아보자.

태양 에너지의 장점

  • 양이 무한하고 지속가능하다.
  • 환경 오염 물질을 배출하지 않는다.

태양 에너지의 단점

  • 계절이나 일조량 등의 자연조건에 영향을 크게 받아 지역적, 시간적 제약이 따른다.
  • 에너지 밀도가 낮아 넓은 면적이 필요하다
  • 초기 설치 비용 단가가 비싸다.

태양 에너지를 이용한 발전 방식에는 1) 태양열 발전2)태양광 발전이 있다. 태양열 발전은 열을 이용해 물을 기화시켜 발전기 터빈을 돌리는 방식이고, 태양광 발전은 광전효과를 이용해 태양빛을 직접 전기 에너지로 변환하는 방법이다.
  • 태양열 난방: 집열판을 이용해서 가정용 온수, 난방수를 공급
  • 태양열 발전: 태양열을 모아 물을 끓인 증기로 터빈을 돌려 전기 생산
  • 태양광 발전: 태양 전지를 통해 태양 빛을 직접 전기로 변환

풍력 에너지를 이용한 발전

풍력에너지는 바람을 이용한 발전 방식이다. 바람은 태양 복사 에너지로 인한 대류에 의해 발생하므로 풍력에너지의 근원 역시 태양이라고 할 수 있다. 바람의 운동에너지는 발전기 터빈의 운동 에너지로 전환되고 발전기 터빈의 운동 에너지는 전기에너지로 변환된다.

풍력 발전의 장점

  • 양이 무한하고 지속가능하다.
  • 설비가 간단하고 비용이 저렴하다.
  • 환경 오염 물질을 배출하지 않는다.

풍력 발전의 단점

  • 일정 수준 이상의 풍속이 필요하여 지역적 제한을 받는다. 고도가 높은 산이나 해안 근처가 적합하다.
  • 바람의 세기와 방향 변화에 따라 발전량의 변동이 커서 정확한 예측이 어렵다.


파력 에너지를 이용한 발전

파력 발전의 근원 에너지도 풍력 에너지와 마찬가지로 태양복사에너지이다. 파력의 원인인 파도 또한 대류에 의한 바람에 발생하는 현상이기 때문이다. 태양 복사 에너지는 바람의 운동 에너지로 전환되고, 바람의 운동에너지는 파도의 상하좌우 운동 에너지를 발생시킨다. 파력 발전은 바다에 발전기가 설치된 부표나 원통형 실린더를 띄워 놓는 방식으로 전기를 생산한다.

파력 발전의 장점

  • 양이 무한하고 지속가능하다.
  • 유지보수 비용이 저렴하다.

파력 발전의 단점

  • 초기 투자 비용이 많이 든다.
  • 파도의 세기가 센 지역에만 설치가 가능하다.

조력 에너지를 이용한 발전

앞서 언급한 3가지의 에너지와는 다르게 조력 에너지의 근원은 태양 복사 에너지가 아닌 달과 태양의 만유인력이다. 조력 에너지를 이용한 발전에는 조류 발전과 조력 발전이 있다. 두 방식은 이름이 비슷하여 혼돈이 쉬우므로 확실하게 구분지어야 한다.

조류 발전

  • 밀물과 썰물을 통한 조류의 흐름이 빠른 곳에 터빈을 설치하여 전기를 생산한다.
  • 우리나라는 2009년 서해안 울돌목에 조류 발전소를 설치하였다.

조류 발전의 장점

  • 날씨나 계절에 상관 없이 항상 발전이 가능하다.
  • 시간별 유속을 알면 비교적 정확하게 발전량을 예측할 수 있다.
  • 지속가능하고 무한하다.
  • 댐을 설치하지 않아도 되므로 생태계를 파괴하지 않는다.

조류 발전의 단점

  • 초기 투자 비용이 비싸다
  • 빠른 조류의 흐름이 있는 곳으로 설치 지역이 제한된다.

조력 발전

  • 조력 발전은 수력 발전과 유사하다. 만조와 간조일때의 해수면의 높이차로 인한 위치 에너지를 이용한다.
  • 우리나라 서해는 조력 발전에 유리한 지형이다.

조력 발전의 장점

  • 지속 가능하고 무한하다.
  • 조석 간만의 차를 알면 위치에너지를 게산하여 비교적 정확한 발전량 예측이 가능하다.

조력 발전의 단점

  • 갯벌을 파괴하고 염분 농도를 변화시켜 생태계를 파괴시킨다.
  • 설치 지역의 제한
  • 비싼 초기 투자 비용

지열 에너지

지열 에너지는 대표적으로 난방과 발전에 이용한다. 지열 에너지는 지구 내부로 부터 오는 지구 내부 에너지가 근원이다. 지열 난방과 지열 에너지로 사용하는 지열은 약간의 차이가 있는데, 지열 난방에는 온도가 낮은 지열을, 지열 에너지에는 고온의 지열을 이용한다.

지열 난방

  • 온도가 80~180 도 정도의 비교적 낮은 온도로 가열된 물을 난방에 이용한다

지열 발전

  • 온도가 180도가 넘는 지열을 이용해 물을 가열시켜 발전기의 터빈을 돌려 전기를 생산한다.

지열 발전의 장점

  • 날씨나 계절에 상관 없이 연중 발전이 가능하다.
  • 오염 물질 방출이 없다.
  • 지속가능하다.

지열 발전의 단점

  • 판의 경계나 열점 같은 지열이 많은 지역에만 설치가 가능하다.

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