에너지 기후변화 관련자료

환경교실- 에너지란

에너지란?

에너지는 불을 밝히고 기계를 움직여 필요한 물건을 만들 수 있게 해줍니
다. 여름에는 선풍기를 돌려 시원하게
해주고,겨울에는 보일러를 가동하여 따뜻하게 해줍니다. 수돗물을 만드는데
도,농사를 짓는데도 에너지가 꼭 필요합니다.
결국 우리가 사용하는 모든 물자에는 에너지가 포함되어 있으며 우리는 항
상 에너지와 함께 생활하고 있습니다.

지구에는 에너지가 얼마나 있을까요?
지구에 있는 에너지는 얼마 남아있지 않습니다. 우리가 앞으로 쓸 수 있는
에너지의 양은 한정되어 있습니다.
석유는 41년, 천연가스는 63년, 우라늄도 139년 사용하면 없어집니다.

석탄도 218년 후면 모두 없어집니다.
그 이후 에너지가 없는 우리의 생활은 어떻게 될까요?

우리 다 함께 상상해 봅시다.

태양(광) 에너지
우리 나라에는 섬이나 산이 깊은 곳이 많습니다. 그런 곳까지 전기
선을 연결하는 데는 비용이
많이 듭니다. 물론 디젤 발전기를 이용하여 전기를 만들 수 있지만, 이때에
는 계속하여 경유를 공급해 주어야
하고, 전기를 만들때 태우는 경유가 이산화탄소나 유황을 만들어 대기 오염
도 일으킵니다. 이런 외딴 섬이나
낙도의 등대등에는 환경 오염이 없으면서 원료를 계속 공급하지 않고도 전
기를 얻을 수 있는 에너지원이 필요합니다.
또한 현대는 계산기나 손목시계 라디오등 간편하게 쓸수 있는 휴대용 전자
제품이나, 연료비를 아낄수 있는 다양한
품목들이 인기를 얻고 있습니다. 휴대용 전자제품은 어떻게 하면 작고 가볍
게 만드느냐가 제일 중요한 문제입니다.
위의 모든 문제의 해결책으로 현재 태양광 발전 기술을 많이 이용하고 있습
니다

태양광 에너지의 장/단점

장점 단점
햇빛이 있는 곳이면 어느 곳에서나
간단히
설치할 수 있습니다.
한번 설치해 놓으면 유지 비용이 거의 들지 않습니다. 그리고 태양전
지 숫자 만큼 전기를 생산하므로
태양전지를 많이 설치 할수록 많은 량의 전기를 얻을 수 있습니다.

별도의 기계 가동 부분이 없으므로 소음과 진동 등이 없어 환경 오염
을 일으키지 않습니다.
수명은 20년 이상으로 비교적 오랫동안 이용할 수 있습니다
에너지 밀도가 낮아, 많은 수의 태

전지를 사용해야 합니다. 그래서 많은 공간이 필요합니다.

태양전지의 재료는 아직까지 값이 비싼 반도체 재료
인 실리콘을 사용하고
있습니다. 때문에 태양광 발전 시스템을 처음에 설치하는 데는 많은
비용이 듭니다

태양(열) 에너지
– 태양으로부터 나오는 에너지는 무한할 뿐만 아니라 깨끗하고 공해가 발생
하지 않는 에너지의 보고입니다.
또한 태양에너지는 지구상의 모든 구석구석에 고르게 분배되기 때문에 개발
하기에 따라서는 매우 다양한 용도로
활용할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.

– 이처럼 태양열에너지는 많은 장점을 갖고 있지만, 단위 면적 당 공급
받을 수 있는 에너지량이 적고,
흐린 날이나 비오는 날처럼 항상 태양에너지를 사용할 수 없다는 점에서
태양에너지를 이용한 기술의 어려움이
있으며, 현재 석유값에 비해 비경제적이라는 문제점을 가지고 있는 상태
입니다.

– 그러나 현재 이러한 제반의 문제점을 해결하는 연구가 계속되고 있으
며, 그 결과 비교적 온도가 낮은
100℃미만의 온수 급탕이나 건물의 난방이용 기술은 기술력에 힘입어 상
당한 경쟁력을 갖고 있습니다.

태양열 주택에서 태양열을 에너지화하는 원
리..
.

태양열주택은 아무런 동력없이 태양열을 이용합니다. 남측으로 향해 있
는 곳의 바깥쪽을 유리창으로 만들고
그 안에 집열벽을 두어 낮동안의 태양열을 모읍니다. 이 열로 데워진 공
기가 순환이 되어 난방이 되고,
밤에는 집열벽에 모아진 열이 벽체를 통해 방안으로 전달됨으로써 난방
이 됩니다.

태양열 주택을 본 적 있나요? 넓은 지붕과 창문을 이용해 태양열을 모
아 에너지원으로 이용하는 주택이죠.
빛을 최대한 이용하기 위해 유리로 된 창문을 단 태양열 주택은 석유나
전기를 쓰지 않고 모두 태양열로
냉난방과 요리를 할 수 있다고 합니다.

용어설명

1. 자연 순환
자연 대류를 작동원리로 하는 전형적인 자연형 시스템으로 자연 대
류형 온수 급탕기가 있으며,
평판형 집열기와 그 위에 설치된 축열 탱크, 그리고 이들을 연결하는 관으
로 구성됩니다. 태양열에 의한 집열기에서의
온도 상승으로 더워진 물은 비중차에 의해 집열기 위의 축열탱크로 상승관
을 통해 올라가고, 이 온수는 탱크
하부로 내려갑니다. 탱크하부로 내려오면서 수온이 낮아진 물은 다시 집열
기 하부로 들어가 가열되기 시작하는
자연순환을 반복합니다. 순환은 일사가 시작됨과 동시에 시작하여 일사량
이 없으면 정지하며, 이와 같이 외부의
동력 및 제어 장치가 없더라도 순환하는 것이 이 시스템의 장점입니다.

2. 집열기
집열기는 태양 복사 에너지를 흡수하여 열에너지로 전환하는 가장 중요한
장치입니다.

3. 집열판
태양열 난방 및 급탕 시스템에 사용되는 기본적인 태양열 기기입니
다. 집열기로 입사된 태양에너지는
흑색으로 도장된 흡수판에 열에너지로 대부분 흡수되며, 흡수된 열에너지
는 순환되는 열전달 매체에 전달되고
일부는 주위로 손실됩니다.
열전달 매체에 옮겨진 열에너지는 가용 집열량으로 저장되거나 열 부하에
직접 공급되고, 평판형 집열기의 필수적인
구성품은 투명 덮개, 흡열판, 열전달 매체 도관,단열재 및 집열기틀로 이루
어집니다. 투명 덮개는 태양 에너지가
입사될 수 있으면서 집열기 윗면의 단열 효과를 얻기 위한 것이고, 흡열판
은 일반적으로 금속으로 만들어져
태양 에너지를 최대한 흡수할 수 있도록 무광 흑색 도장한 것입니다. 열전
달 매체 도관은 흡열판에 밀착되어
물이나 공기 등과 같은 열전달 매체가 순환될 수 있는 파이프나 덕트로 되
어 있고, 집열기 내의 단열재는
아랫면과 가장자리면에 열 손실을 줄이기 위하여 부착되며, 집열기틀은 집
열기 자체의 내구성과 내후성을 보장하기
위한 것입니다.

4. 축열기술
열을 발생하는 열원과 그 열을 이용하는 열기기 사이에는 대체로 공
간적이나 시간적인 거리가 있습니다.
공간적인 거리를 극복하기 위하여는 열을 이동시킬 수 있는 열교환기나 배
관이 필요하며, 시간적인 거리를 극복하기
위해서 축열이 필요합니다.
축열은 열을 저장한다는 의미입니다. 열을 저장하여 태양열이 약할때 저장
한 열을 사용합니다.

5. 태양로
태양로란 태양열을 모아 화로를 만드는 것입니다. 빛을 모으는 부 분은 높
이 40m, 폭 54m의 건물에
45cm X 45cm 크기의 평면경 9500개를 붙여 만든 초점 거리 17,7m의 포물면
경입니다.
태양빛을 한 점에 모으기 위하여 항상 이 포물면경의 축에 평행하 게 햇빛
을 보내야 하는데 이것은 포물면경의
정면에 높이 6m X 7 m의 평면경 63개를 8계단으로 층층이 세워 태양의 위치
에 따라 평면경의 각도를
컴퓨터로 자동 조절함으로 이루어집니다.
반사 평면경 하나하나는 50 X 50cm 의 작은 거울로 조립되어 있습니다. 포
물 면경에 도달하는 태양빛은
17.7m의 초점에 맞추어 세워진 27m 건물 꼭대기에 직경 60cm 정도의 원형으
로 모아집니다.최고 3000℃까지의
온도를 얻을 수 있습니다. 태양로는 고온 물리화학의 연구, 융점의 측정,
단일 결정의 생성 연구 등에 이용되고
있습니다.

6. 태양열 발전
태양열로 증기 원동기를 작동시킨 힘으로 발전하는 것을 의미합니
다. 이것은 태양으로부터 입사되는
햇빛을 수없이 많은 거울등의 반사체로 한 점에 집광시켜 고온을 얻고, 이
높은 열로써 태양로에서 증기를
발생시켜 터빈을 돌리는 것을 말합니다.

7. 결정
결정이란 물질을 구성하는 원자가 일정한 규칙성을 가지고 배열되
어 있는 상태를 말합니다. 금속이나
수정과 같은 고체가 흔히 접할 수 있는 예입니다.

8. 교류
방향이 주기적으로 변하는 전류 또는 전압. 방향이 일정한 직류에
대응하는 말입니다. 교류는
변압기에 의해서 거의 손실 없이 전압을 바꿀 수 있어 송전에 편리합니
다.

9. 모듈
모듈이란 보통 2-100개의 태양전지를 연결한 것을 말합니다. 이러
한 모듈을 연결하여 어레이를
제작합니다. 태양전지를 모듈화하기 위해서는 모듈의 광학적성질 전기적 성
질을 만족해야하며, 특히 내구성,
신뢰성 등이 요구됩니다.
모듈을 만드는데 필요한 태양전지의 수는 축전지 입력 전압*축전지 직렬 개
수/태양전지 모듈의 출력 전압으로
결정합니다.

10. 반도체
전기가 잘 통하는 도체 (주로 금속)와 전기가 잘 통하지 않는 부도
체(절연체)의 중간 정도의
전기 전도도를 가진 물질입니다. 반도체가 요즘 널리 사용되는 주요 이유
는 불순물을 첨가하여 전기전도도를
넓은 범위에서 쉽게 변화시킬 수 있기 때문입니다.

11. 밧데리
내부에 일정량의 전기를 가지고 있다가 외부에 전기를 공급할 수 있
는 장치입니다.

12. 방사선
어떤 물질이 분열할 때 방출되는 입자선을 말하며 이러한 입자선은
인체내의 세포를 파괴하기도
합니다. 대표적인 물질로는 우라늄과 플루토늄을 들 수 있습니다. 그러나
이러한 방사선은 의료용으로 사용되기도
하지만 그 양은 매우 적어 인체에 큰 해로움은 없습니다.

13. 배선
전기를 원하는 곳으로 끌어오는 데에는 전기선을 이용합니다. 이와
같이 전기선을 연결하는 방법을
배선이라고 합니다.

14. 비정질 실리콘 태양전지
결정질이 아닌 상태, 즉 원자의 배열에 규칙성이 없는 상태의 실 리
콘 재료로 만든 태양전지를
말합니다. 이렇게 결정구조가 바 뀌면 실리콘이 빛 흡수를 잘 하는 성질을
갖기 때문에 얇은 막으 로 만들어도
태양빛을 다 흡수할 수 있습니다. 이렇게 태양전지를 얇은 막으로 만들면
대량 생산에 매우 유리하다는 장점이
있으나 비정질 재료의 내부에는 원자 결합이 만족되지 않는 부분이 많이 있
어서 (그림 참조) 에너지변환효율이
일반적으로 낮고 또 시간에 따라 효율이 감소하는 초기열화현상이 나타납니
다.

15. 셀
태양전지 하나하나를 일컫는 말로써 제조방법에 따라 그 크기가 각
각 다릅니다.

16. 인버터
태양전지로부터 공급되는 전기는 직류입니다. 그러나 우리가 가정에
서 사용하는 전기는 교류 입니다.
따라서 직류 전기를 교류 전기로 바꾸어 주어야 사용할 수 있습니다. 인버
터는 이러한 기능을 하는 기계입니다.

17. 전력 변환 효율
전력변환효율은 태양전지로 입사한 태양 에너지가 전지내에서 얼마
나 많은 전기에너지를 발생시켰는가를
나타내는 척도입니다. 즉, 전력변환효율이 높다는 것은 같은 태양에너지로
많은 전기를 만들어 낸다는 것을
의미합니다.

18. 전력조절장치
태양전지에 의해 모여진 전기는 매일 일정한 양으로 만들어지지 않
습니다. 태양빛이 약한 아침
일찍이나 저녁, 혹은 구름이 낀 날에는 전기가 덜 만들어지고 태양빛이 강
할 때에는 전기가 많이 발생됩니다.
전력조절 장치란 이와같이 일정치 않게 만들어지는 전기를 모아서 일정한
양으로 공급해 주는 장치입니다.

19. 직류
흐름의 방향이 시간적으로 변하지 않는 전류. 직류발전기나 전지에서 얻는
데, 교류를 정류기로 정류하여 직류로
만들 수도 있습니다.

20. 초기 열화 현상
어떤 물질을 일정기간 사용하고 난 후, 초기 상태에 비해 에너지의
효율이 현저하게 떨어지게
되고, 그 이후부터는 그 상태를 계속 유지하는 현상을 의미합니다.

21. 축전지
만들어진 전기를 필요할 때에 사용할 수 있도록 저장해 두는 데 이
러한 전기 저장장치를 축전지라고
합니다.

22. 태양광 발전
태양광 발전은 태양 빛을 받으면 직접 전기를 발생하는 반도체 소자
인 태양전지를 이용한 발전
방식입니다. 태양광 발전의 특징으로는 깨끗하고 무한한 에너지원으로서 회
전부분이 없어 조용하고 수명이 길
뿐 아니라 보수가 용이하고 자동화, 무인화가 가능한 장점이 있는 반면에,
에너지 밀도가 낮아 설치에 대면적을
필요로 하고 일사조건에 따라 발전 출력이 변하는 등 태양에너지 자체의 결
점을 갖고 있어 이러한 단점을 극복하고
장점을 살리기 위한 기술개발이 필요하다할 수 있습니다. 현재 우리 나라에
서 태양광 발전은 무인 등대용,
통신 중계소용등 다양한 형태로 개발되고 있는데, 제주 남단의 마라도에는
30kW급 태양광 발전소가 운영되고
있으며, 충남 호도에는 100kW급 태양광 발전 시스템이 설치되어 도서 지역
에 전력을 공급하고 있습니다.

23. 태양광 에너지
태양광 에너지는 태양에서 복사되는 빛에너지로, 지구상의 모든 에
너지의 근원이 되는 것입니다.
태양광은 태양 전지를 이용한 발전이나 작물재배 등에 이용되고 있습니다.

24. 태양전지
반도체에 빛을 쏘이면 전기가 발생합니다. 이와 같이 빛에너지를 전
기에너지로 직접 바꾸어 주는
역할을 하는 것이 태양전지입니다. 태양전지의 전원은 태양광 에너지를 이
용하기 때문에 무공해이고 고갈될 염려가
없으므로 매우 훌륭한 전기원입니다. 초기에는 전기를 만들어 내는데 드는
비용이 높아서 우주선, 인공위성
등과 같은 특수한 용도를 위해 사용되었습니다. 그러나 기술의 발달로 현재
는 태양전지를 집의 벽이나 지붕으로
쓰거나, 가로 등 일상생활 용품인 손목시계, 소형 계산기 등의 전원으로도
쓰고 있습니다.

자료제공 : 환경교육센터

)

admin

에너지 기후변화 관련자료의 최신글

댓글 남기기