주요재생에너지이용기술 1. 태양광 가. 개요 태양광에너지를전기에너지로변환시키는기술로, 햇빛을받으면광전효과에의해전기를발생하는태양전지를이용한발전방식 작은규모에서큰규모까지다양하게설치가능, 일반건물에일체화할수있어별도의부지가없어도설치가능, 유지및보수에큰비용이소요되지않는장점이있으

주요재생에너지이용기술 1. 태양광 가. 개요 태양광에너지를전기에너지로변환시키는기술로, 햇빛을받으면광전효과에의해전기를발생하는태양전지를이용한발전방식 작은규모에서큰규모까지다양하게설치가능, 일반건물에일체화할수있어별도의부지가없어도설치가능, 유지및보수에큰비용이소요되지않는장점이있으나설치방향, 각도등의제약이있고, 아직까지설치비용이다소높음나. 구성 태양광시스템은태양전지모듈, 배터리, 인버터 /PCS 로구성 태양전지모듈 : 빛을받아전기를생산 배터리 : 생산된전기를저장 인버터 /PCS : 전기를직류에서교류로변환, 전력계통에연결 태양전지및 모듈 직류 인버터 /PCS 교류 설계및설치 태양광발전시스템의구성요소 다. 종류 계통연계형태양광시스템 - 태양광으로발전된직류전기에너지를인버터에공급하여사용전력으로변환시켜안 정된전원을수요자에게공급하는시스템 - 주로주택용이나상업용으로설치 - 초과생산되어사용하고남은잉여전기는전력선을통하여전력계통회사에보내거나, 야간이나전력생산이불충분할경우전력계통회사로부터전력을공급받을수있으므로

전력저장장치가필요하지않아시스템가격이상대적으로낮음 계통연계형태양광시스템 독립형태양광시스템 - 전력계통과분리된발전방식으로서축전지에태양광전력을저장하여사용하는방식으로낮시간동안발전된전력을축전지에저장했다가발전이되지않는밤시간동안사용할수있도록하는시스템 - 계통과의연계가어려운오지, 도서지역의주택전력공급용이나통신, 양수펌프, 안전표지등특수한목적으로설치된설비의소규모전력공급용으로사용 독립형태양광시스템 라. 설치비용 일반적으로가정용태양광발전시설은 2~3kW 규모의시설을설치 태양광발전시설권장설치용량기준 태양광용량 (kw)/ 사용량 (kwh) 1 1.5 2 2.5 3 120이하 O 120초과 ~200이하 O 200초과 ~300이하 O 300초과 ~350이하 O 350초과 O

- 태양광발전시설, 즉태양전지모듈의크기는셀의크기가규격화되어있지않아생산업체마다차이가있지만최소 8평이상 (26m2이상) 의면적을요구하며, 설치기간은 10kW급이하의소규모의경우제작에서설치까지 2개월정도가소요 - 국내환경을고려하여 1kW용량의설비설치시월평균 80~100kWh의전기생산이가능하며, 대부분이계통연계형으로설치되므로야간에발전이되지않을경우에는한전과연결된전력망을통해서전기를이용 * 날씨에따라전기생산량에차이가있지만기본적으로우천시에도맑은날대비 10% 이상의발전이 가능하고, 흐린날에도평균 30% 이상의발전이가능 지식경제부고시제 2009-322 호의 2010 년신재생에너지원별기준단가에따르면태양광 설치시비용은다음과같음 태양광발전시설설치기준단가 구분 기준단가 ( 천원 /kw) 고정식 7,180 일반건물 추적식 8,220 BIPV( 건물일체형 ) 14,420 고정식 5,650 태양광주택 추적식 6,710 BIPV( 건물일체형 ) 13,290 고정식 : 지붕이나지면에고정시키는방식추적식 : 태양을자동추적하여자유자재로움직이는방식 BIPV : 모듈을건축물외장재로사용하여건물일체형을이루는방식 * 일반적으로가정에서는고정식을이용 정부의 그린홈 100 만홈보급사업 지원제도를이용하면설치비용의일부를지원받을 수있음 태양광발전시설설치지원 구분지원규모지원비율비고 고정식 추적식 BIPV( 건물일체형 ) 3kW 이하 / 호 최대 60% 이내 계통연계기준 - 지자체별로차이는있지만, 일부지방자치단체에서도추가적으로보조금 ( 설치비용의 10% 내외 ) 을지원하고있음

2. 태양열 가. 개요 태양에너지를이용해난방이나온수로이용하는열변환시설로, 태양광선의파동성질을이용하여태양열을흡수, 저장, 열변환하여건물의냉난방과급탕에활용 타재생에너지설비와비교하여비교적간단한기술로설치비용이저렴하다는장점이있으나겨울철과같이온수나난방이더욱필요한시기에는오히려일조시간등의부족으로충분한공급이어려움나. 구성 태양광열시스템은집열부, 축열부, 이용부 ( 시스템 ) 으로구성 집열부 : 태양에너지를모아서열로변환하는장치 태양열집열기분류 구분저온용중저온용중온용고온용 활용온도 90 이하 150 이하 300 이하 300 이상 집열기 평판형집열기 진공관형집열기 CPC 형집열기 PTC 형집열기 Dish 형집열기 Power Tower 태양로 자료 ) 신재생에너지센터, 2008 신 재생에너지백서, 2009 축열부 : 집열기에서집열된태양열을필요한시간에필요한양만큼공급하기위한목적으로, 열에너지를효율적으로저장하였다가공급 - 축열방법에는저온용으로물의온도를올려서축열하는현열축열방법과상변화물질을활용한잠열축열방법이있음. 주로현열축열방법이사용됨 이용부 ( 시스템 ) 은태양열온수기, 난방시스템, 냉방시스템, 산업공정열, 발전시스템등이있음다. 종류 자연형태양열시스템 - 태양열에의해서얻어지는열을이동시키는펌프나휀과같은구동장치가없는시스템 - 주로건물의구조물을이용해서태양열을집열및축열하여이용 건물남측면에태양에너지집열용남향창 ( 유리또는투명플라스틱 ) 설치

건물내부의구조체 ( 바닥, 벽, 혹은천장 ) 를이용하여태양열저장 - 직접획득형, 간접획득형으로구분 설비형태양열시스템 - 기계적인동력을이용하여태양복사에너지를열에너지로변환하여직접이용하거나별 도의축열장치에저장하였다가필요시사용하는시스템 - 일반적으로집열기를사용하는태양열시스템이설비형 라. 설치비용 지식경제부고시제 2009-322 호의 2010 년신재생에너지원별기준단가에따르면태양열 설치시비용은다음과같음 태양열이용시설설치기준단가 구분 기준단가 ( 천원 / m2 ) 평 판 형 1,020 단일진공관형 1,160 이중진공관형 1,030 정부의 그린홈 100 만홈보급사업 지원제도를이용하면설치비용의일부를지원받을 수있음 태양광발전시설설치지원 구분지원규모지원비율비고 평판형 단일진공관형 이중진공관형 30 m2이하 / 호 최대 50% 이내 심야전력이용설비제외 3. 소형풍력발전 가. 개요 풍력발전은바람의운동에너지를에너지로변환하는기술로, 공기가회전날개를지날때 발생되는양력과항력으로뒤에설치된회전자가회전하게되고, 기계적회전에너지가

발전기를통해전기에너지로변환 풍력발전시스템 나. 구성 풍력발전시스템은에너지를흡수 변환하는운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치, 제어장치등으로구성 기계장치부 : 바람으로부터회전력을생산하는 Blade( 회전날개 ), Shaft( 회전축 ) 를포함한 Rotor( 회전자 ), 적정속도로변환하는증속기, 기동 제동및운용효율성향상을위한 Brake, Pitching&Yawing System 등의제어장치부문으로구성 전기장치부 : 발전기및기타안정된전력을공급토록하는전력안정화장치로구성 제어장치부 : 풍력발전기가무인운전이가능토록설정및운영하는 Control System 및 Yawing( 바람방향을향하도록블레이드의방향조절 )&Pitching Controller( 날개의경사각조절로출력을능동적제어 ), 원격지제어및지상에서시스템상태판별을가능하게하는 Monitoring System으로구성다. 종류 수직형풍력발전기 - 회전축이지면에수직한상태로바람의방향에대해서도수직인시스템 - 현재실용화된대형시스템은없음 수평형풍력발전기

- 회전축이바람이불어오는방향에수평인풍력발전시스템으로현재가장안정적인고 효율풍력발전시스템 - 현재상용화된대부분의풍력발전기는수평형풍력발전기 라. 설치비용 설치비용사례를살펴보면다음과같음 규모 구성풍차타워 ( 기둥 ) 부속품합계 200w $800 $2,500 $1,000 $4,300( 약 500만원 ) 2,400-3,700w $6,000 $5,000 $1,000 $12,000( 약 1,400만원 ) 자료 ) http://cafe.naver.com/windsolarfce 정부의 그린홈 100 만홈보급사업 지원제도를이용하면설치비용의일부를지원받을 수있음 풍력발전시설설치지원 구분지원규모지원비율비고 소형풍력 3kW 이하 / 호최대 60% 이내계통연계기준 4. 지열 가. 개요 지열에너지는물, 지하수및지하열등의온도차를이용하여냉 난방에활용하는기술 태양열의약 47% 가지표면을통해지하에저장되며, 이렇게태양열을흡수한땅속의온 도는지형에따라다르지만지표면가까운땅속의온도는대략 10~20 정도를유지

나. 종류 지열에너지는활용측면에서직접이용과간접이용으로구분 - 직접이용 : 땅속의중 저온에너지 (15~30 ) 를열펌프 (heat pump) 나냉동기와같은 에너지변환기기의열원으로공급하여건물냉난방 각종건조산업 도로융설 온천 양식업및시설영농 지역난방등에활용하는기술 - 간접이용 : 80 이상의고온수나증기를끌어올려전기를생산하기위한지열발전에 활용하는기술 지열냉난방시스템 - 겨울에는지상보다상대적으로온도가높은지중열을흡수하여난방을하고, 여름에는 실내의더운열을버리는원리를활용한온도차에너지시스템 - 일반적으로지열열펌프시스템이라고하며, 지중열교환기와열펌프로구성 지열발전 - 지열에너지를이용하여전기를생산하여사용자에게공급하는시스템 다. 설치비용

지식경제부고시제 2009-322 호의 2010 년신재생에너지원별기준단가에따르면지열이 용설비설치시비용은다음과같음 지열이용시설설치기준단가 구분 기준단가 ( 천원 /kw) 수직밀폐형 ( 일반건물 ) 1,260 수직밀폐형 ( 주택 ) 1,870 정부의 그린홈 100 만홈보급사업 지원제도를이용하면설치비용의일부를지원받을 수있음 태양광발전시설설치지원 구분지원규모지원비율비고 수직밀폐형 17.5kW 이하 / 호 (5RT 이하 / 호 ) 최대 50% 이내 심야전력 이용설비제외 5. 바이오가스화 가. 개요 바이오가스화는농 축산업에서발생하는가축분뇨, 식품부산물, 농업부산물등과같은고농도유기성의바이오매스를활용하여대체연료인메탄가스를생산하는기술로열병합발전시설과연계하여전기를생산하는것이가능 기본원리는혐기성상태에서유기물이순차적으로분해되는과정 나. 구성 바이오가스화공정은유기성폐기물을전처리에의하여액상의슬러리상태혹은용해시켜혐기성소화에의하여유기물을분해시키고, 분해과정에서얻어지는메탄가스를회수하여보일러에의하여온수및열을회수하여반응기가온용의에너지를얻거나, 발전에의하여전기를생산하는공정 반입시설 - 반입공정은수거된유기성폐기물을처리공정에안정적으로투입될수있도록하는시 설로반입호퍼등이있음

전처리시설 - 투입된유기성폐기물을파쇄및선별하여처리공정에방해가되는이물질을제거하고, 선별된유기물이가수분해및메탄발효반응이원활하도록처리하는시설 혐기성소화조 - 소화조로투입된유기성폐기물은처리시스템에서일정한온도로유지하고, 교반조내부의전단계 ( 가수분해 ), 1단계 ( 산발효 ), 2단계 ( 메탄발효 ) 과정을통하여일정기간체류하면서분해되어메탄가스가발생 가스이용설비 - 메탄가스는탈황설비를거쳐가스저장조에일시적으로저장시킨후보일러및발전기 연료로활용할수있도록함 - 이를위해서열교환기, 순환펌프, 탈황기, 가스저장고, 가스이용설비가필요 바이오가스플랜트계통도 ( 예시 ) 자료 ) 농가형축산분뇨처리를통한바이오가스화처리공정개발실증, 2008 다. 종류 1) 원료형태별 - 가축분뇨, 음식물류폐기물, 하수슬러지를각각원료로발효하는경우와가축분뇨와음 식물류폐기물, 또는슬러지를혼합하여발효하는경우가있음 1) 바이오에너지희망을찾아서 - 현황과전망, 2007

축산분뇨플랜트규모별 - 개별농가형인독일식과공동처리형인덴마크식두가지가있음 - 개별농가형 : 개별농가의축산분뇨를혐기소화해서메탄가스를생산하고발전기에공 급전력을판매하고처리가끝난축산분뇨는전량액비로사용 - 공동처리형 : 개별농가가농가저장고에분뇨를수집해두면공공처리시설이차량을이 용해분뇨를수거하고발전소에서일괄처리 라. 설치비용 2009 년한국농촌경제연구원의 양돈바이오가스생산시설의경제성평가 연구에따르 면, 바이오가스를생산하기위해기본적으로필요한장비는메탄발효조, 가스저장조, 탈 황탑등이있으며, 규모에따라비례적으로비용이증가 - 설치대상입지특성, 토목공사의경중, 기계장치정도, 가축분뇨발생특성, 설치공정 특성에따라차이가있지만, 사육규모에따라설치비용은 2 억에서 6 억까지소요 - 따라서, 기존자료를이용하여바이오가스생산시설설계도를표준화하지않고, 특성 을고려하여맞춤형설계를통해설치하고있음 - 독일바이오가스보급에서도농장맞춤형설계가성공요인으로평가받고있어, 사육규 모별설치비를표준화하여산정하기는어려움 양돈바이오매스규모별설치비용및운영비용 설치비용 ( 천원 ) 운영비용 ( 원 / m3 ) 구분 규모 ( 사육두수, 두 ) 1,000 2,000 3,000 5,000 10,000 메탄발효조 50,000 70,000 80,000 120,000 200,000 토목, 가스저장조 30,000 30,000 40,000 50,000 50,000 건축기타공사비 50,000 50,000 70,000 80,000 95,000 기계 탈황탑 2,000 2,000 2,000 3,000 3,000 장치 열병합발전기 100,000 115,000 149,000 207,000 297,000 계 232,000 267,000 341,000 460,000 645,000 인건비 955.7 477.9 318.6 191.1 95.6 전력비 898.4 898.4 898.4 898.4 898.4 유류대 2,370.8 2,370.8 2,370.8 2,370.8 2,370.8 수선비등 649.9 372.7 320.7 267.6 191.1 감가상각비 6,132.5 3,524.2 3,013.2 2,468.9 1,744.2 계 11,007.3 7,644.0 6,912.7 6,196.8 5,300.1 2008 년환경부의 폐기물에너지화사업의경제성분석연구 에따르면, 실제발전을통해

잉여전력을한전에판매하고있는 2 개시설의기초자료는다음과같음 바이오가스발전시설기초자료 구분 A B 투입폐기물 음식물류폐기물 100% 축산분뇨 100% 시설규모 2.0MW 0.06MW 시설용량 200톤 / 일 20톤 / 일 내구연한 20년 15년 시설비단가 76.68백만원 / 톤 70.80백만원 / 톤 가동율 53% 100% 가동일수 310일 / 년 365일 / 년 연간운영비 4,255백만원 29백만원 전기 / 가스판매수익 199백만원 26백만원 폐기물처리수익 2,591백만원 0 총운영비 1,871백만원 3백만원 순운영비 3,551백만원 131백만원 톤당비용 91,906원 / 톤 25,006원 / 톤 2009 년, 충남발전연구원의 충남의신재생에너지개발잠재력과정책방향 에따르면, 축 산분뇨의이상혐기성소화조시설 ( 내구연한 15 년 ) 을기준으로시설용량별투자비용은다 음과같음 시설용량별투자비용 구분 시설용량 ( m3 /d) 10 20 50 100 시설비 ( 백만원 ) 500 700 2,000 3,000 연간유지관리비 ( 백만원 ) 52 65 135 233 연간비용 ( 백만원 ) 85 112 268 433 톤당처리비용 ( 원 / m3 ) 23,379 15,297 14,703 11,863 바이오가스시설의설치는환경부의국고보조사업의지원을받을수있음 - 환경부의 2011 년국고보조사업산정지침 에서바이오가스화시설설치지원에대한내 용은다음과같음 ( 폐기물관리, 유기성폐기물에너지화시설설치사업 ) 음식물쓰레기바이오가스화시설 : 총사업비의 30% 음폐수바이오가스화시설 : 총사업비의 30% 가축분뇨및음식물쓰레기 ( 음폐수포함 ) 병합바이오가스화시설 : 총사업비의 70%

6. 목재팰릿 2) 가. 개요 산림에서생산된목재나제재소에서나오는부산물을톱밥으로분쇄한다음높은온도와압력으로압축하여일정한크기로생산한청정목질계바이오연료 - 작고일정한크기로압축되어생산되기때문에작은공간에많은양을저장할수있고, 난방장치의크기를소형화할수있음 - 재생산가능한목재자원을이용하여생산하기때문에화석연료를대체하여온실가스를감소시키는친환경연료임 - 숲가꾸기발생산물이나제재죽데기를이용할수있기때문에자원순환이용에기여하고지역산림사업일자리창출이가능나. 펠릿제조 목재펠릿은제조는목재 ( 톱밥 ) 를 200~300 로가열하면목재의성분중리그닌 * 이접착제의역할을하여셀룰로오스들이서로접합하게되며, 이과정에서압축하여냉각시키면단단하게굳어지는것을이용 * 리그닌 (lignin) : 목재, 대나무, 짚따위의목화 ( 木花 ) 한식물체속에 20~30% 존재하는방향족고분자화합물. 세포를서로달라붙게하는구실을하는데이것이축적되면세포분열이멈추고단단한조직으로됨. 바닐린의제조원료 목질소 자료 ) 산림청 생산공정도 2) 산림청

자료 ) 산림청푸르미블로그 목재펠릿제조시설공모사업자현황 연도 ( 개소 ) '08 년 (1) 사업대상지 ( 규모 ) 사업자 ( 보조사업자 ) 경기도여주 (2 톤 /h) 여주군수 ( 여주목재유통센터 ) 청원북이송정 (2 톤 /h) 청원군수 ( 신영 E&P) 김해상동여차 (2 톤 /h) 김해시장 ( 아주녹화개발 ) '09 년 (4) 단양적성대가 (2 톤 /h) 단양군수 ( 산림조합 ) 양평옥천용천 (2 톤 /h) 양평군수 ( 산림조합 ) 강원태백철암 (1톤/h) 태백시장 ( 청림 ) 경기포천군내 (0.5톤/h) 포천시장 ( 포천버섯 ) 충북괴산사리 (1톤) 괴산군수 ( 풍림 ) 충남연기전동 (1톤/h) 연기군수 ( 산림조합 ) '10 년 (8) 전북무주설천 (2 톤 /h) 무주군수 경북포항북구 (2 톤 /h) 포항시장 ( 산림조합 ) 자료 ) 산림청 경남산청금서 (1 톤 /h) 산청군수 ( 산림조합 ) 경남거창당상 (0.5 톤 /h) 거창군수 ( 개명목재산업 ) 다. 펠릿이용 가정난방, 공공건물, 산업시설, 열병합발전등다양한용도로사용되어소비자들에게경 제적인청정에너지공급가능

펠릿보일러 1 열교환기 ( 동체 ) 부 : 버너에서발생된열을열교환하여난방및급탕을가능하게하는장치 2 연료저장부 ( 호퍼 ): 펠릿을저장하는장치 3 버너부 : 펠릿이연소되어불꽃을발생시키는장치 4 연료공급장치 : 펠릿을자동으로버너에공급해주는장치 5 컨트롤부 : 보일러가가동하도록제어하는장치 6 재처리부 : 연소중발생되는재를청소해줄수있도록부착된장치 라. 비용

펠릿제조시설 (2 톤 /hr 규모기준 ) : 25 억원 ( 목재펠릿제조시설사업공모계획안 ) 펠릿보일러 (30 평기준 - 가정용 20,000kcal) : 380 만원 ( 정부고시가격 )~430 만원 펠릿가격 : 400 원 /kg 구분목재펠릿경유면세경유보일러등유도시가스심야전기유연탄 가격 400 원 /kg 1437 원 /l 821 원 /l 973 원 /l 714 원 /N m3 56 원 /kwh 89 원 /kg 발열량 4.5Mcal/kg 9Mcal/l 9Mcal/l 9Mcal/l 10.5Mcal/N m3 0.86Mcal/kWh 6.2Mcal/kg 동일발열량 (Mcal) 당가격 89 원 160 원 90 원 108 원 68 원 65 원 14 원 목재펠릿보일러지원사업 - 지원대상 : 농산촌지역의가정용난방, 노인정및사회복지시설등 - 지원조건 : 국고 30%, 지방비 40%, 자부담 30% - 신청절차 해당지자체산림과에신청서제출 지자체펠릿보일러심의위원회의선정 펠릿보일러설치후서류제출하여보조금수령 목재펠릿제조시설사업공모 - 신청자격 : 시장 군수 구청장 ( 지자체직영, 민간업체또는산림조합을보조사업자선정 ) - 지원조건 : 국고 50%, 지방비 50% - 신청절차 사업신청서산림청제출 사업계획설명회개최및심사 사업계획발표 선정자발표