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수소에너지는 궁극적으로 화석에너지를 기반으로 하는 에너지 시스템이 갖고 있는 에너지문제와 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 방안으로 주목 받고 있다. 수소는 연소생성물로 물만 생성되는 청정연료이다. 이러한 수소를 생산하는 방법에는 태양광, 풍력, 광촉매 등과 같은 재생에너지원을 사용하여 물로부터 수소를 생산하는 방법이 있지만 위의 방법들은 생산에 많은 비용이 들어 가기 때문에 화석연료로 부터 수소를 생산하는 방법이 현재 가장 경제적이다. 최근 천연가스가 청정연료로 사용됨에 따라 이를 이용한 수소 생산기술인 수증기개질, 자열개질, 부분산화 기술에 관심이 부각되고 있다. 이들 수소 생산기술 중 수증기개질법이 현재 상업적으로 가장 경제적인 것으로 평가를 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 천연가스에 대한 고효율 수증기 개질 촉매를 개발하고, 이에 따른 저에너지 공정 시스템을 구축하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 개질촉매는 주촉매인 니켈을 기반으로 조촉매 성분 및 최적비율, 장기안정성 등에 대한 연구를 진행하였으며, 이들 촉매에 대한 특성화 분석을 통해 반응메커니즘을 규명할 수 있는 인자들을 도출하고자 하였다.
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2010년 기준 온실가스 발생을 10% 저감하기 위해서는 11조원 이상의 비용이 발생할 것으로 추정하고 있다. 이러한 기후변화협약의 후속조치로 이산화탄소 배출저감을 위해 노력하고 있으며 장기적으로 에너지절약기술추진, 청정에너지 이용확대, 첨단 환경기술개발, 이산화탄소 흡수원 확대 및 차세대 에너지 기술개발을 통하여 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 혁신적인 계획을 제시하고 있다. 또한 저효율 에너지기기의 보급 확대, 대체연료 개발의 가속화, 풍력 및 태양광 발전의 개발, 메탄가스의 연료화 기술 및 장치개발 등이 거론되고 있으나, 이러한 기술접목에 따른 구체적인 이산화탄소 저감대책에 대한 환경적인 평가 등이 제대로 수립되지 못한 실정이다. 최근 정부에서도 저탄소 녹생성장을 국가의 추진동력으로 생각하고 있으며 이를 구체화하기 위한 일환으로 녹색마을 600개 시범사업 등을 통해서 저탄소 녹색도시를 그 대책의 일환으로 추진하고 있다. 이에 따라 국내 신재생에너지 기술개발도 기후변화협약에 대한 장기적인 대책으로 연구개발을 추진할 필요성이 있으며, 대체에너지 기술개발 등 기후변화협약에 능동적으로 대처할 수 있는 대응책이 필요하다. 이러한 상황에 대비하고 저탄소 녹색마을을 제도적으로 보급하기 위해서는 주민들에게 유효 에너지단위당 방출되는 온실효과 유발가스를 양으로 환산하여 에너지기술과 시스템을 비교하고 우열을 가릴 수 있도록 하는 새로운 저탄소녹색마을 기본 설계방안을 연구 방안으로 강구되어야 할 것이다. 이러한 바이오매스를 적절히 에너지로 전환하는 경우 산업 및 농업시설에서의 냉난방용 에너지원으로, 더 나아가서는 녹색 마을단위의 에너지원으로 활용하여 농업생산력의 제고 및 국가차원의 대체에너지개발 및 온실가스 감축의 효과를 기대할 수 있을 것이다. 그러므로 저탄소 녹색도시의 성패는 신재생에너지 기술과 그 기술을 녹색마을에 어떻게 접목하는 가가 중요한 이슈가 될 것이다. 그 중에서도 바이오에너지의 경우는 녹색마을에서 쉽게 접목이 가능하고 이를 통해서 탄소중립소재를 활용하여 현재 사용하고 에너지원에서 발생하는 CO2배출량을 저감할 수 있는 방안으로 바이오에너지별 적용하고 져 한다. 따라서 본 논문에서는 경기도내에서 발생하는 바이오매스인 임산폐기물 및 축분 등의 바이오에너지원과 태양열 및 지열을 이용하여 전과정적으로 CO2발생량을 계산하고 이를 저탄소 녹색마을에 적용하는 데 있다. 이를 위하여 경기도내 P 도시의 년 CO2발생량을 산정하고 이를 토대로 바이오매스를 재활용한 대체에너지 등의 기술적용을 통하여 실제 CO2배출량을 저감할 수 있는 방안의 일환으로 연구를 시도하는 것이다.

다목적 최적화 기법을 이용한 신재생에너지 기반 자립 에너지공급 시스템 설계 및 평가

이도현 ( Dohyun Lee ) , 한슬기 ( Seulki Han ) , 김지용 ( Jiyong Kim )
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본 연구에서는 다목적 최적화 기법을 이용하여 다양한 신재생에너지 자원 기반 통합 에너지 공급 시스템을 설계 및 평가 한다. 본 연구에서는 에너지 공급 시스템의 주요 구성요소로써 태양광 모듈, 풍력터빈 및 화석연료 기반 발전장치 등 에너지 생산 기술을 비롯하여 배터리와 인버터 등의 전력 에너지 저장 및 변환 장치 등도 포함한다. 특히, 6개의 한국 대표 지역을 선별하여 각 지역의 에너지 요구량 및 실제 신재생 에너지 자원 데이터를 기반으로 최적의 독립 통합 에너지 공급 시스템을 설계하였으며, 총 소요비용, 단위에너지비용 및 생애주기 이산화탄소 배출 분석 등, 다양한 지표를 이용하여 시스템의 경제성 및 환경성을 분석한다. 특히 다목적최적화 기법을 이용하여 최소 비용과 최소 이산화탄소 배출 등 두 목적함수를 동시에 만족하는 파레토 솔루션을 규명함으로써 신재생 자원 기반 독립 에너지 공급 시스템 설계의 가능성 및 효과를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 신재생에너지 자원이 좋은 지역일수록 시스템 구축 비용 증가에 따른 이산화탄소 절감 효과가 높은 것으로 나타났다. 또한, 신재생에너지 자원 기반 에너지 공급 시스템의 전력 단가는 현재 기존 단가보다 평균 0.35~0.46 $/kWh높게 나타났으며, 이산화탄소 배출량의 경우 기존 배출량보다 470~490 gCO2/kWh정도의 저감효과를 보임을 분석하였다.

저탄소 에너지 전환을 위한 2030년 최적전력구성비: 노후 원전 단계적 폐쇄와 INDC를 고려한 시나리오

김동윤 ( Dongyoon Kim ) , 황민섭 ( Minsup Hwang )
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후쿠시마 사태 이후 형성된 원전에 대한 부정적인 여론은 몇몇 국가에서 ‘탈원전’이라는 정책으로 표출됐다. 한국도 문재인 정부가 들어서면서 원전의 비중을 단계적으로 낮추는 에너지 정책 전환 계획을 발표했다. 이로써 기후변화와 에너지 안보라는 두 가지 문제를 동시에 해결할 주요 에너지원으로 꼽혔던 원전 사용에 제한이 발생했다. 이 연구는 원전의 단계적 폐쇄를 주요 내용으로 하는 에너지 정책 전환 이행과 기후변화체제라는 상황 속에서 2016년부터 2030년까지 한국의 최적전력구성비를 찾는 것이 목적이다. 최적전력구성비는 시간당 전력수요와 INDC를 최소비용으로 만족하는 구성비를 의미한다. 이 연구에서는 선형계획법을 통해 에너지 정책 전환을 이행하는 시나리오와 원전을 2017년 수준으로 유지하는 시나리오로 나누어 비용을 비교분석했다. 그 결과 두 시나리오 모두 풍력은 2018년부터 꾸준히 증가하는 반면 태양광은 2021년부터 경제성을 갖춰 발전량이 대폭 늘어났다. 한편 총 비용은 에너지 전환 시나리오가 약 56조원으로 원전 유지 시나리오에 비해 약 5.5조원 더 비싼 것으로 나타났다.

신재생에너지 확대와 미래 환경변화 대응을 위한 중장기 발전방향 : 육상풍력 발전사업의 현황과 추진방향

이영준 , 김현구 , 박원서 , 박성우 , 박종윤 , 강유진
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Ⅰ. 서론 1. 연구 배경 및 목적 □ 한국환경정책·평가연구원(KEI)이 2019년 9월 26~27일에 개최한 “신재생 에너지 확대와 미래 환경변화 대응을 위한 대토론회”에서 분야별 전문가들이 발표한 내용을 정리함 ㅇ 육상풍력 발전사업과 관련하여 우리나라 재생에너지 보급 정책의 성공적 추진에 필요한 관련 연구 현황 및 산업계의 입장에 대한 내용을 포함하여 정리함 - 제1장: 육상풍력발전의 기본적인 현황 및 환경적 쟁점 사항 - 제2장: 육상풍력 발전사업의 기술적 입지조건 분석을 통한 잠재량 산정 - 제3장: 육상풍력발전의 국내외 시장 및 기술동향 - 제4장: 지자체 주도형 계획입지의 필요성 및 도입방안 ㅇ 자연 보존과 청정에너지의 확대와 관련하여, 다각적 측면에서의 논의와 객관적 사실에 근거한 올바른 인식개선을 통해 이 두 가지가 상호 공존할 수 있는 방안을 살펴보고자 함 2. 육상풍력 발전사업의 환경적 쟁점 사항 □ 육상풍력 발전시설이 주로 입지하는 고지대 능선부는 식생이 우수하고 산림생태계가 잘 보전되고 있는 지역이 대부분임 ㅇ 주요 능선축에 인접한 육상풍력사업의 입지와 관련하여 지역 및 광역생태축과 이를 이루고 있는 우수한 자연생태환경의 보존이 환경적 관점에서 핵심 검토사항임 ㅇ 산줄기를 따라 설치되는 풍력기와 관리도로에 의해 생태계 단절 및 교란, 지형 훼손, 토사 유출, 생태계 생물종 변화 등 우려됨 ㅇ 풍력터빈이나 송전선로보다 풍력기 관리를 위해 설치되는 관리도로에서 가장 심각한 환경적 영향이 발생하며, 자연 서식지 상실, 숲 또는 기타 자연 서식지의 파괴, 토양 침식 및 산사태와 같은 영향이 큰 것으로 나타남 Ⅱ. 육상풍력 발전사업의 기술적 입지조건 및 시장 잠재량 1. 국내 풍력발전 현황 □ 우리나라 신재생에너지 보급은 1997년 12월에 「대체에너지개발 및 이용·보급촉진법」이 제정되면서 본격적으로 시작됨 ㅇ 2002년 5월부터 발전차액지원제도(FIT: Feed-In-Tariff)가 시행되었고, 2004년 12월 개정된 「신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법」(약칭 「신재생에너지법」)으로 제도적 뒷받침이 강화됨에 따라 풍력단지(wind farm)가 본격적으로 개발되기 시작함 ㅇ 우리나라의 최근 10년간(2009∼2018년)의 풍력발전 연간 이용률은 22.6±2.0%로, 일본 19.5%, 중국 22.6%, 독일 18.7%에 비해 높은 수준이나 덴마크 27.2%, 스페인 25.2%, 영국 27.1%에 비해서는 낮은 수준임 2. 국내 풍력발전 잠재량 □ 우리나라 재생에너지 자원 잠재량은 산업통상자원부 산하 한국에너지공단이 신재생에너지 백서를 통하여 격년으로 발표하고 있음 ㅇ 시장 잠재량은 기술적 잠재량에 경제적 요인과 지원정책 및 규제정책 영향요인을 추가로 부과하여 산정함 ㅇ 우리나라 풍력발전의 평균 이용률은 IEA Wind 회원국 중 중위권인 22% 수준으로, 이는 우리나라의 풍력자원이 풍력발전에 부적합할 정도로 빈약하지 않다는 것을 반증함 ㅇ 하지만 풍력발전사업 인허가 과정에서 환경영향평가 및 주민동의 절차 등에 지나치게 많은 시간과 비용이 소모되어 경제성이 해외에 비해 상대적으로 떨어지고 있어 이를 개선할 수 있는 정책적인 수단이 필요함 Ⅲ. 육상풍력발전의 국내외 시장 및 기술동향 1. 해외 풍력발전 시장 동향 □ 2018년 현재, 세계 풍력시장의 누적 설치규모는 약 591GW에 달하며, 전 세계 총 전력공급의 약 5.6%를 담당하고 있음 ㅇ 풍력발전기 설치에 소요되는 건설공사 관련 투자비용을 합산하면 전체 풍력시장 규모는 약 1,000억 달러(한화 약 120조 원)에 달할 것으로 보임 2. 해외 풍력발전 기술 동향 □ 2000년대에 들어와서 1MW급의 풍력터빈이 개발되었고, 2010년 이후 2~3MW급으로 커졌으며, 2019년 현재 육상풍력 기준으로 4MW 및 5MW 발전용량의 신규 모델들이 출시됨 ㅇ 풍력발전의 발전단가는 지속적으로 하락하여, 2010년에 육상풍력의 발전단가는 MWh당 약 90달러이었으나, 2018년에는 약 50달러 밑으로 낮아지고 있음 ㅇ 유럽퓽력발전협회 자료에 따르면, 유럽지역에 설치된 풍력터빈은 평균 용량이 2014년에 약 2.8MW급이었으나, 2018년 현재 약 3.6MW급으로 대형화되고 있음 3. 국내 육상풍력 현황 및 과제 □ 2000년대 초부터 시작된 국내 풍력발전의 보급실적은 약 20년간 누적된 실적임에도 불구하고 총 1.3GW에 불과한 실정임 ㅇ 세계 시장에서의 점유율이 0.2%에 그쳐 하나의 산업으로 성장할 수 있는 기반이 매우 취약한 상태임 ㅇ 국내 설치된 풍력발전기 중 국산 터빈의 점유율은 2010년에 5.9%에 불과하였으며 나머지는 모두 외산 수입 터빈을 사용하였으나, 2018년 말에는 국산 비중이 52.3%까지 높아짐 ㅇ 풍력발전의 보급 확대를 위해서는 풍력발전을 둘러싼 환경적 가치에 대한 인식의 전환 등을 통하여 입지를 확보하는 것이 가장 중요함 Ⅳ. 지자체 주도형 계획입지의 필요성 및 도입방안 1. 재생에너지 보급 목표 및 현황 □ 우리나라의 재생에너지 보급을 촉진하기 위한 지자체 주도형 계획입지 도입방안을 제안함 ㅇ 국내 재생에너지의 보급 현황 및 장애요인을 파악하고, 국내외 유사 사례를 통해 시사점을 도출함 ㅇ 풍력발전은 입지규제 및 주민 수용성 문제 등으로 인해 2018년 보급 규모가 목표대비 84% 수준인 168MW, 2019년 상반기에도 목표대비 20.4%인 133MW에 그치는 등 원활한 보급·확산이 지체되고 있음 ㅇ 주요 육상풍력사업 80건의 장애요인을 분석한 결과, 입지 문제가 45%, 주민 수용성 확보의 어려움이 20%로 큰 비중을 차지하는 것으로 나타남 ㅇ 이와 관련하여 부지를 계획적으로 조성하여 수용성과 환경성을 사전에 확보하고자 「신재생에너지법」을 개정하여 지자체가 주도적으로 참여하는 계획입지제도 도입을 추진하고 있음 2. 국내외 사례 □ 외국의 사례를 살펴보면, 국가 또는 전담기관에서 발전개발예정지구를 지정하고, 공모를 통해 사업자를 선정하는 등 국가 주도의 계획입지제도를 도입하여 운영하고 있음 ㅇ 이들 국가는 계획입지제도를 통해 체계적인 신규 풍력발전사업을 발굴하여 난개발을 방지하고, 사업자가 안정적인 사업을 진행할 수 있게 함 ㅇ 인허가 절차 간소화 및 계통연계 지원 등을 통해 사업 추진을 촉진하고, 입찰을 통해 재정부담을 완화하며, 환경적 영향을 최소화하고, 주민들의 수용성이 높은 풍력발전 단지를 개발하여 운영하려는 노력을 하고 있음 ㅇ 국내에서는 제주특별자치도가 「제주특별자치도 설치 및 국제자유도시 조성을 위한 특별법」 제303조 및 제304조에 근거하여 계획입지제도와 유사한 풍력발전지구 지정제도를 운영하고 있음 3. 계획입지제도 도입방안 □ 계획입지제도는 풍력, 태양광 등 대규모 재생에너지 발전시설을 지자체 주도로 체계적으로 설치·운영할 수 있도록 지원하는 제도로서, 주민 수용성 및 환경성을 사전검토하며, 사업자의 개발이익이 지자체·지역주민과 공유되도록 설계하여야 함 ㅇ 지역주민 참여가 가능한 마을공모 방식을 병행하고, 지구개발 기본계획 심의 전에 전략환경영향평가를 실시하고, 지구개발 실시계획 승인 전에는 환경영향평가를 실시하여 사전에 환경성을 검토하여야 함 Ⅴ. 결론 및 제언 □ 향후 정부의 신재생에너지 확대 정책을 지속가능하게 추진하기 위해서는 산능선부를 따라 집중되는 육상풍력사업의 입지 타당성 검토 시 환경가치, 경제성, 사회적 수용성 등을 종합적으로 고려한 체계적인 검토가 이루어져야 함 ㅇ 정부의 재생에너지 정책의 성공적 이행을 위해서는 녹색가치 간의 충돌 문제를 해결할 수 있는 다양한 정책 및 해법이 필요함 ㅇ 산림 및 생태계를 훼손하는 재생에너지사업이 지속가능한 재생에너지 발전사업의 모델이 될 수 없다는 사회적 공감대도 확산되고 있음 ㅇ 국내 풍력 보급실적은 세계 시장 점유율 0.2%로 신규 설치 규모도 매년 약 100~200MW에 불과하여 사실상 하나의 산업으로 성장할 수 있는 기반이 매우 취약한 상태임 □ 정부는 산업통상자원부와 환경부를 중심으로 그동안 불거진 후유증과 문제점을 해결하기 위한 다양한 제도를 마련하고 있음 ㅇ 산업통상자원부, 환경부 등 관련 부처를 통하여 ‘육상풍력 입지지도’를 마련하고 발전사업 허가 이전에 입지컨설팅 실시를 의무화하도록 함 □ 환경 보존과 신재생에너지 확대가 상호 공존할 수 있는 다양한 정책 및 해법이 필요함 ㅇ 환경적 영향을 고려하여 가용한 입지와 규모를 파악하여 보급 목표를 설정한 후, 영향이 낮은 지역부터 우선적으로 사업을 추진하는 것이 필요함 ㅇ 계획입지제도 등을 도입하여 개발가능지역을 대상으로 자연보존 등급이 상대적으로 낮은 지역부터 입지의 우선순위를 정하여 사업을 확대 추진하는 전략이 필요함
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Ⅰ. 서론 1. 연구 배경 및 목적 □ 한국환경정책·평가연구원(KEI)이 2019년 9월 26일에 개최한 ‘신재생 에너지 확대와 미래환경변화 대응을 위한 대토론회’ 2세션에서 분야별 전문가들이 발표한 내용을 정리함 ㅇ 국내 재생에너지 보급 확대를 위한 육상태양광 발전사업의 원활한 추진에 필요한 관련 연구 현황 및 시민단체의 입장에 관한 내용을 포함하여 정리함 - 제1장: 육상태양광발전 현황 및 환경성 검토 가이드라인 - 제2장: 육상태양광 발전사업의 보급 활성화를 위한 에너지 제도 개선방안 - 제3장: 육상태양광 보급 확대를 위한 주민참여방안 - 제4장: 농촌태양광발전 보급의 문제점과 개선방안 ㅇ 「육상태양광발전사업 환경성평가 협의 지침」 제정 등을 통하여 산지태양광발전에 대한 입지 규제가 강화됨에 따라 농촌태양광발전 확대를 위한 논의와 주민 수용성 확보를 통한 보급 확대 방안을 살펴보고자 함 2. 「육상태양광발전사업 환경성평가 협의 지침」 도입 배경과 개선사항 □ 최근까지 육상태양광 발전시설은 대부분 지가가 낮은 산지에 입지하여 산사태 및 산림훼손 등의 자연환경 훼손과 이로 인한 사회적 갈등을 유발하였음 ㅇ 「육상태양광발전사업 환경성평가 협의 지침」은 산지에 무분별하게 입지하는 태양광 발전시설로 인한 환경 훼손을 최소화하기 위하여 도입되었음 ㅇ 본 가이드라인은 산지 입지기준에 초점을 맞추고 있어 농촌태양광발전시설 등의 입지를 유도하기 위한 우선 개발지 등에 대한 제시가 미비하므로 이에 대한 개선과 함께 주민참여 확대 방안에 대한 개선도 필요함 Ⅱ. 육상태양광 발전사업의 보급 활성화를 위한 에너지 제도 개선 방안 1. 국내 육상태양광발전 동향 □ 태양광발전 REC(재생에너지 공급인증서) 가격의 하락에 따른 수익성 악화 ㅇ REC 현물가격은 2017년부터 하락하여 2019년 4월 기준 약 6만 9,000원까지 하락하였는데, 이는 고점 대비 약 60% 하락한 것이며, 이러한 하락세가 계속되어 2019년 11월에는 4만 원대도 붕괴되는 등 사업자들의 투자비 회수에 위기감이 조성되고 있음 □ 대형 사업 위주의 정책 추진 ㅇ 지자체 주도의 계획입지제도 시행 지연으로 인하여 공기업들을 대상으로 공공부문주도의 재생에너지 사업을 추진 중에 있으며, 2019년 4월 기준으로 142개소에 24GW를 보급할 수 있는 부지를 확보한 상황임. 이 수치만 놓고 보자면 『재생에너지 3020 계획』에서 대규모 사업목표로 설정했던 수치를 거의 달성할 수 있을 것으로 예상됨 2. 육상태양광발전 보급 문제점의 원인 및 개선 방향 □ 육상태양광발전 보급 문제점의 원인 ㅇ 중앙집중형 ‘국가사업’ 관점의 정책 - 현재까지 소수 지역의 희생에 바탕을 둔 중앙집권형 에너지 공급체계를 구축하여 왔음. 재생에너지가 분산형 전원이 되지 못하고 전국적인 전력망을 통해 타 지역에 공급될 경우 생산지 주민의 피해의식이 상존하게 됨 ㅇ 지자체 역할과 위상 정립이 병행되지 못함 - 지자체의 역할이 단순한 중앙정부 정책의 집행 ‘경로’에 그치고 있는 실정이며, 재생에너지 사업을 규모의 경제로 이끌고 중재 역할을 수행해야 할 광역지자체의 역할과 권한이 미흡한 실정임 ㅇ 지역에너지 사업의 특성을 고려하지 않은 일방적인 정책 추진 - 재생에너지 사업의 부작용에 대한 대책도 면밀한 고려 없이 중앙정부 주도로 일률적으로 이루어지는 경향이 있음 □ 육상태양광발전 보급 문제점의 개선 방향 ㅇ ‘지역산업화’와 ‘분산전원화’가 근본적 대책임 - 재생에너지 사업이 지자체와 지역주민에게 직접적 이익이 되는 ‘지역산업’으로 인식이 될 수 있도록 유도 ㅇ 중앙-광역-기초 지가체 간의 정책조율체계와 협력체계를 강화 - 광역지자체의 조정 능력을 강화하여 기초지자체에서 발생하는 현안에 대해서는 광역지자체 차원에서 해결하도록 유도 ㅇ 사업 단계별로 세심하게 주민수용성 제고 노력 - 사업 초기에는 재생에너지에 대한 국민 일반의 높은 수준의 수용성이 지역사회에도 그대로 적용되기 때문에 이를 지역사회에 그대로 반영하기 위한 노력이 필요 3. 육상태양광발전 보급 활성화를 위한 정책 제언 □ 계획입지제도 보완 ㅇ 환경성 평가 및 경제성 평가가 융합된 형태의 사전 지역계획 마련 - 입지 후보지에 대한 사전계획 마련과 정보공개 필요 ㅇ 비상설협의체를 통한 전략환경영향평가 - 대규모 개발단지에 대한 기술적 차원에서의 가이드 마련이 필요하며, 이는 개발가능 후보지 선정 후 주민참여 범위 설정을 위한 기술적 차원의 기준을 제시 □ 소규모 발전시설 활성화 방안 마련 ㅇ 중소규모의 발전시설에 대한 기초지자체 차원의 이격거리 규제 심화 - 기초지자체 조례는 이격거리 제한 철폐와 함께 소규모 사업에 대해서도 주민 동의절차나 설명회를 의무화하고, 주민수용성이 높은 후보지를 지속적으로 물색하여 경매방식을 채택하도록 유도할 필요가 있음 □ 지자체 주체성 강화 ㅇ 지자체가 지역에너지 사업 주체로 기능하여 지역 내 환경 및 국토계획 간의 조화와 주민 수용성을 제고하여야 함 - 지자체가 국가재정 투입 사업의 단순 실행자 역할에 그치고 있는 상황을 개선할 필요가 있음, 대부분 지역 조례에 의해 에너지위원회 설치가 규정되어 있으나 사실상 유명무실한 상황 - 지자체 전담조직과 유관 기관 지역사무소와의 협력체계를 구축할 필요가 있음 □ 정부사업 시행 주체 조정 ㅇ 현재와 같이 한국에너지공단을 경유하는 사업, 즉 예산이 공공기관을 통해 내려오는 경우 지자체 간 실적경쟁을 유도할 장치가 사실상 없음 - 정부사업 시행 주체를 지자체(또는 지역 전담조직)로 조정할 필요가 있음 - 지자체로 사업주체를 조정하고 관련 예산을 직접 교부하되, 중앙 공공기관을 통해 사후 실적평가를 실시하여 차년도 예산에 반영하는 경우 지자체 간 경쟁을 유도할 수 있음 □ 지역 차원의 소규모 사업 재원 마련 ㅇ 지역 차원의 소규모 사업 재원 확보체계를 지속적으로 구축 필요 - RPS 제도하에서 사업환경 악화가 예상되는 소규모 사업은 지자체 차원의 지원이 바람직 □ 지역 차원의 RE100 참여 확대 ㅇ 지역 차원에서 RE100 캠페인에 참여하고자 하는 기업을 유치하거나 자기 지역의 기업들에 대해 지원 계획을 검토 - RE100 캠페인은 태양광발전 사업자의 입장에서는 안정적인 수익 확보의 유인으로 충분히 기능 □ ‘지역공동체 에너지사업’ 활성화 ㅇ 지자체 주도하에서 주민참여 범위를 확대하도록 하되 주민들에게 큰 부담 없이 체감 가능한 실제적인 혜택이 돌아가도록 하는 제도를 설계 - 규모의 경제를 통한 재생에너지 사업의 효율화와 환경성 확보를 통해 소규모 사업자의 난립으로 인한 부작용을 해소할 필요가 있음 Ⅲ. 육상태양광 보급 확대를 위한 주민참여방안 1. 국내외 에너지 전환 정책 흐름과 성과 □ 세계 에너지 전환 정책 흐름과 성과 ㅇ 2018년 기준으로 재생에너지는 세계 전력 수요의 26.2%를 차지 - 수력이 여전히 높은 비중을 차지하고 있으나, 풍력과 태양광의 비중 또한 점차 증가하고 있음 □ 국내 재생에너지 확대 계획과 입지 잠재량 ㅇ 재생에너지 설비용량은 13.3GW(2016년)에서 63.8GW(2030년)으로 늘어날 전망이며, 신규 설비의 95% 이상을 태양광과 풍력 등 청정에너지로 공급할 예정 ㅇ 태양광 발전의 시장 잠재량은 411TWh/년, 321GW로 산정. 풍력발전의 시장 잠재량(육상 39TWh/년, 해상 71TWh/년)을 더하면, 태양광발전과 풍력발전만으로도 전체 전력을 충당할 수 있는 입지 잠재량은 확보되어 있음 2. 재생에너지를 둘러싼 갈등과 원인 □ 재생에너지 입지 갈등 사례 ㅇ 재생에너지 발전설비를 둘러싼 갈등이 빈번해 보이는 것은 사업이 지역 곳곳에 소규모로 분산되어 진행되기 때문임 - 전북 무주군 중리 태양광발전 사례, 충남 부여군 지선리 태양광발전 사례, 충남 공주시 남월마을 태양광발전 사례 □ 지역과 상생하는 재생에너지 사례 ㅇ 안산시민햇빛발전협동조합, 제주 동회천마을 태양광, 영광 상하사리 주민발전, 함양에너지농장, 보성 영농형 태양광, 철원두루미태양광, 봉화군민 직접 참여형 신재생에너지사업 □ 재생에너지를 둘러싼 갈등의 원인 ㅇ 태양광 발전시설에 대한 유해성 문제 부각 및 환경피해 ㅇ 발전사업자의 지역상생 개념 부재 ㅇ 환경영향을 고려하지 않는 입지 선정 ㅇ 주민의견수렴 과정 없는 입지 선정 절차 □ 재생에너지 수용성 향상과 주민참여를 위한 전제 ㅇ 에너지 전환, 시민의 힘으로(독일) ㅇ 주민이 주도하는 재생에너지 확대 ㅇ 주민참여 이익공유제도의 실효성 있는 설계 ㅇ 주민참여 절차 보장을 통한 에너지 민주주의 실현 Ⅳ. 농촌 태양광발전 보급의 문제점과 개선방안 1. 정부의 재생에너지 정책 동향 및 방향 □ 정부의 『재생에너지 3020 이행계획』 ㅇ 『재생에너지 3020 이행계획』의 목표 달성을 위해 국민참여형 발전사업과 대규모 프로젝트로 나누어 목표치를 설정하였음. 국민참여형은 주택·건물 등 자가용으로 2.4GW, 협동조합 등 소규모 사업으로 7.5GW, 농가 태양광으로 10.0GW의 발전시설을 설치하고, 대규모 프로젝트로는 28.8GW의 재생에너지 발전시설을 설치할 계획 ㅇ 농림축산식품부, 지자체, 산업통상자원부가 2030년까지 염해 간척지(농업진흥구역내)와 농업진흥지역 외 농지 등에 10GW 정도 태양광 발전시설 설치를 권장 □ 『재생에너지 3020 이행계획』 활성화를 위한 제도 개선 추진 ㅇ 정부는 2011년까지 시행하다 중단한 발전차액지원제도(FIT)를 다시 도입하여 농촌태양광 발전사업소에 농지보전부담금 50%를 감면하는 제도를 시행 ㅇ 발전소 소재지로부터 반경 1km 이내에 1년 이상 주민등록이 되어있는 농업인 5인 이상과 외부투자자가 1MW 이상의 발전사업에 함께 참여하는 경우, 주민참여율이 일정 비율 이상이면 총사업비 2% 이상 최대 10%, 총사업비 4% 이상 20%의 가중치를 부여하고, 외부투자자 없이 농업인만으로 5인 이상 참여 시 20% 가중치를 부여할 계획 □ 농촌태양광 보급 확대 지원정책 ㅇ 한국에너지공단은 농촌태양광 시설자금에 대한 정책자금을 지원하고(1.75%, 5년 거치, 10년 분할상환), REC 가중치 우대, 고정가격계약 경쟁입찰 사업자 선정 평가시 우대 ㅇ 농업인 1인 단독형, 2∼4인 공동형, 5인 이상 조합형 발전소 모델을 제시하였으며, 1MW 이하 농촌태양광 전력계통 무제한 접속을 허용하고, 계통 접속 소요기간을 단축 2. 농촌태양광의 환경적 이슈와 개선방안 □ 농촌태양광 설치로 인해 예상되는 환경영향 ㅇ 표토 제거에 따른 토사유출 및 농경지 훼손 등의 환경영향과 농촌 경관자원 훼손으로 인한 경관영향이 발생할 우려가 있음 □ 태양광발전의 환경적 이슈와 시사점 ㅇ 국내의 육상태양광발전 가이드라인은 산지에 입지하는 태양광 발전시설 중심으로 작성되었으며, 이것은 농업진흥구역에 해당하는 절대농지에서는 태양광발전 등 개발이 불가한 현행 농지 관련 제도에 기인함 ㅇ 태양광발전 입지 가이드라인은 입지별로 구체적인 기준과 농경지에 관련한 기준을 명확히 할 필요가 있음 3. 농촌태양광의 기술적 이슈와 개선방안 □ 육상태양광 설치 및 운영의 기술적 이슈와 시사점 ㅇ 시공 형태(일반고정형, 가변형), 국가별 현황, 전력계통연계 현황 등의 기술적 측면에 따라 비용 및 수익, 환경영향의 정도, 지역 분산 등의 차이가 발생하게 됨 4. 농촌태양광의 제도적 이슈와 시사점 □ 농지의 태양광 발전시설 설치 관련 규정 변화 ㅇ 초기에는 태양광 발전시설을 농업진흥지역 내에 설치하는 것이 불가능하였으나, 2008년 「농지법」이 개정되면서 처음으로 농업보호구역에 태양광 발전설비를 허용 ㅇ 최근 태양광발전시설 설치를 위한 농지전용 면적이 급격히 증가 □ 「농지법」상 태양광발전시설 설치의 허용 가능 여부 ㅇ 2018년 1월 개정된 「농지법」 제36조(농지의 타용도 일시사용허가 등) 제1항 제4호에 의거, 「공유수면 관리 및 매립에 관한 법률」 제2조에 따른 공유수면매립을 통하여 조성한 토지 중 토양 염도가 일정 수준 이상인 지역(즉, 염해 간척지)에 한해 20년간 일시사용 형태로 태양광발전시설 설치를 허용 □ 일본의 농촌태양광 관련 제도 ㅇ 2016년 기준 일본의 경지면적은 447만ha로 우리나라의 경지면적의 약 2.6배인데, 태양광발전시설 설치를 위한 농지전용 면적은 우리나라가 일본의 2배 이상 넓은 것으로 나타났음 ㅇ 일본은 농용지(우리나라의 농업진흥구역에 해당) 내 영농형 태양광에 한하여 일시사용허가(3년에서 최근 10년으로 연장)를 하고 있음 5. 농촌태양광의 경제적 이슈 □ 농촌태양광과 영농형 태양광의 비용과 소득효과 ㅇ 초기투자비 및 시공비, 운영비를 고려한 비용과 태양광발전으로 생산한 전력 판매 소득을 효과로 고려하여 일반 농촌태양광과 영농형 태양광의 비용 및 소득을 산정함 - 일반 농촌태양광의 연평균 순편익은 자기자본 활용 시 1,047만 원, 농협대출 활용시 723만 원, 정책자금 활용 시 939만 원임 - 영농형 태양광의 경우 연평균 순편익은 자기자본 활용 시 1억 8,212만 원, 농협대출 활용 시 1억 555만 원, 정책자금 활용 시 1억 4,915만 원으로 추산됨 ㅇ 불확실한 외생요인을 고려하여 전력 판매가격, 대출이자, 계통연계비, 할인율의 변동 등이 발생하였을 경우를 예측함 - 매전단가가 30% 하락할 경우 일반 농촌태양광 및 영농형 태양광 모두 경제성이 없으나, 20% 하락할 경우에는 경제성이 낮긴 하지만 존재하는 것으로 분석됨 - 이자율 4.0~7.0%, 할인율 2.5%~6.5%의 범위 내에서는 일반 농촌태양광 및 영농형 태양광 모두 경제성이 존재하는 것으로 분석됨 - 계통연계지점과의 거리가 2km일 경우 일반형은 경제성이 존재하지만 영농형은 경제성이 없는 것으로 나타남 6. 농촌태양광의 사회적 이슈와 개선방안 □ 농촌태양광에 대한 농업인의 인식 추정 ㅇ 태양광에 대한 관심도와 설치 의향 - 농업인들의 농촌태양광 발전사업에 대한 관심도는 ‘높음’(‘매우 높음’ + ‘높은 편임’)의 비율이 53.1%, ‘보통’이 34.9%, ‘낮음’(‘전혀 없음’ + ‘없는 편임’)이 12.0%로 농촌태양광 발전사업에 대한 관심도는 높게 나타났음 ㅇ 농촌태양광 관련 농업인 조사의 시사점 - 설치 의향이 없는 농업인의 경우, ‘설치비용 과다’가 가장 큰 이유로 조사되었음 - 농지가 태양광 발전시설을 설치할 목적으로 사용되는 것에 대해 농업인의 43.0%가 반대하는 것으로 나타났으나, 영농형 태양광시설 설치에 대해서는 42.1%가 찬성하는 것으로 나타남 □ 농촌태양광 관련 갈등 현황과 개선방안 ㅇ 농촌태양광 갈등 현황 - 주민들은 경관 훼손, 전자파, 빛 반사에 따른 농작물 피해, 중금속, 폐기물 문제 등을 제기하며 반대함 ㅇ 농촌 현장의 목소리 - 계획단계에서부터 지역주민들과 소통 및 정보공유를 하고 주민참여 이익공유방식을 채택하도록 해야 하며, 주민참여 이익공유방식은 다양하게 제시할 수 있어야 함 ㅇ 지역과 재생에너지가 상생할 수 있는 다양한 방식을 검토해볼 수 있음 - 농민 소유 직접운영 방식, 지분투자 방식, 햇빛펀드 방식, 지역발전기금 또는 보상금 지급 등 Ⅴ. 결론 및 제언 □ 관련 에너지 정책 정비와 투명한 정보공개 ㅇ 재생에너지 계획입지제도의 실효성 확보를 위해서는 실질적인 권한 부여와 함께 지자체 역량 강화를 위한 제도적 보완이 이루어져야 함 ㅇ 주민 수용성 확보를 위한 핵심사항은 계획 초기부터의 투명한 정보공개와 공유에 있음 ㅇ 계획입지제도에서 광역지자체와 기초지자체 간 역할 및 권한에 대한 분명한 구분이 필요함 □ 실질적인 주민주도형 태양광발전사업 모델 보급 ㅇ 지자체가 주도하여 주민주도형 태양광발전사업을 추진할 수 있도록 제도 개선이 동시에 이루어져야 함 ㅇ 주민참여에 대한 기준이 매우 개략적으로 되어있어 이에 대한 개선이 필요함 ㅇ 주민참여 확대와 함께 투자 여력이 없는 사회 취약계층에 대한 지원방안도 동시에 마련되어야 함 □ 농촌태양광발전 보급을 위한 관련 제도 개선 ㅇ 농지의 일시 전용을 통한 영농형 태양광 보급 필요 ㅇ 태양광발전을 사유로 한 과도한 농지전용을 방지하기 위한 제도적 장치 마련 ㅇ 농민의 태양광발전사업 참여에 걸림돌이 되는 ‘설치비용 과다’ 등에 대한 지원방안 제공

미래운송시스템의 주요 에너지원으로서 수소스테이션 현황 및 수소기체 생산을 위한 수전해조 개발

오영준 ( Oh Young-joon ) , 하용황 ( Ha Yonghwang ) , 박정섭 ( Park Jung-sub )
한국물류학회|한국물류학회지  27권 1호, 2017 pp. 87-95 (총 9pages)
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물류활동의 중요한 부분을 차지하고 있는 운송의 효율화를 위해서 친환경, 저비용, 고효율의 에너지의 개발은 미래물류의 발전을 위한 중요한 요소로 부각되어 왔다. 물류공동화와 고효율의 엔진의 개발과 운전습관의 개선 등 다양한 모색이 있었지만, 화석에너지의 고갈 및 환경오염의 문제로 인해, 전 세계적으로 새로운 대체에너지원의 개발에 대해 관심이 높아지고 있다. 새로운 대체 에너지의 개발은 물류 운송에도 혁신적인 영향을 끼치게 된다. 태양광, 지열, 풍력 등 다양한 대체에너지 중에서 중요한 차세대 에너지원으로 부각되고 있는 것은 수소 에너지이다. 수소 에너지는 생산에 있어서 물을 원료로 하므로 경제적일 뿐만 아니라 내연기관에서 연소 후에 공해 물질을 거의 배출하지 않고 에너지 밀도가 높아 천연 무공해 에너지로 미래의 중요한 대체 에너지로 인정되고 있다. 본 연구에서는 네오디뮴 영구자석을 적용한 알칼리 방식의 수전해 장치를 이용하여 수소 생산 효율을 살펴보았고, 발생된 수소기체에 대해서 폭압실험을 실시하여 연소 특성을 살펴보았다. 본 실험을 위해 제작한 수전해조는 40℃ 부근의 저온에서, 매우 낮은 농도인 2.5%∼3% KOH 전해액을 이용하여, 80%∼89%의 수소 생산 효율을 보였다. 수전해조에서 제조된 수소 기체를 이용하여 폭압실험을 진행할 결과, 폭발의 최고에너지에 도달하는 시간이 880 μs로, 기존의 수소연소의 1320 μs에 비해 33 % 더 짧았다. 즉 별도의 추가적인 에너지원의 도입 없이도 영구자석에서 발생하는 자기력을 이용하여, 수소 에너지의 밀도를 높일 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 수소기체를 이용한 새로운 형태의 내연기관 개발에 중요한 기초연구라고 사료되며, 차세대의 중요한 물류수송을 위한 기반 연구라고 사료된다.
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제주도는 2008년부터 신재생에너지 개발보급을 주요내용으로 하는 카본프리 아일랜드 정책을 펼치고 있다. 전력거래소 자료에 따르면, 10년이 지난 2018년 말 기준으로 제주도내 신재생에너지 발전은 전체 발전량 대비 12.9%를 차지해 전국 평균보다 약 3배 높은 수준이었다. 얼핏 양호한 수준이라고 볼 수 있으나, 제주도가 2008년 이후 수 차례 발표해왔던 계량적 정책목표에는 못 미치고 있으며, 최근에는 전력계통 한계용량, 환경영향으로 인한 시민들의 우려, 입지지역의 주민수용성 문제 등으로 인해 신재생에너지 개발보급은 과거보다 쉽지 않은 상황이다. 또한 인구증가에 따라 전력소비량이 늘고 있어서 대규모 화력발전과 육지로부터 송전받는 전력에 대한 의존도가 증가하고 있다. 따라서 지역 에너지전환을 위해서는 과거와 같은 방식의 신재생에너지 개발ㆍ보급을 넘어, 기술적 문제를 해결하기 위한 대안을 마련하고, 전력시장 제도도 개선해야 한다. 이와 더불어 시민과 함께 할 수 있도록 거버넌스를 형성하고 교육ㆍ홍보를 지속해야 하며, 규정ㆍ조직ㆍ예산 등 제도적 기반을 유기적으로 운영하고, 타 지역 및 중앙정부와의 협력을 보다 강화해야 한다.

한반도 에너지전환을 위한 이론적·실천적 과제

이정필 , 황진태
한국공간환경학회|공간과 사회  71권 0호, 2020 pp. 118-123 (총 6pages)
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고에너지 직접 적층법으로 제조된 경사조성재료의 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 레이저 출력의 영향 연구

신기승 ( Giseung Shin ) , 윤지현 ( Ji Hyun Yoon ) , 김대환 ( Dae Whan Kim ) , 박용호 ( Yongho Park ) , 김정한 ( Jeoung Han Kim )
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This study investigated the effects of laser power on the microstructure and mechanical properties of functionally gradient materials (FGM) produced by direct energy deposition. The FGM consisted of five different layers, which were a mixture of austenitic stainless steel (Type 316L) and ferritic steel (HSLA). During the direct energy deposition, two different laser power conditions (450W and 380W) were used. The ratio of Type 316L and HSAL at each deposition layers were 100:0, 65:35, 50:50, 25:75, and 0:100. After the direct energy deposition process, no cracks or delamination were seen between layers of the FGM. The effects of laser power on chemical composition and microstructure were not significant. However, as the laser power decreased, tensile strength and elongation changed with a small change in grain size. (Received July 20, 2020; Accepted August 5, 2020)