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표제지
목차
논문요약 11
제1장 서론 14
제1절 연구배경과 목적 14
1. 연구배경 14
2. 연구목적 17
제2절 연구의 방법 및 내용 19
제3절 선행연구의 검토 21
1. 환경보호 분야에 대한 연구 21
2. 신재생에너지 분야에 대한 연구 21
3. 선행연구에 대한 차별화 가치 22
제2장 이론적 고찰 24
제1절 환경문제에 대한 이론적 고찰 24
1. 환경문제의 대두 24
2. 환경보호주의자와 경제성장주의자의 견해 28
제2절 모형 설정 45
1. 에너지소비 증가와 환경오염 유발 전제 모형 45
2. 환경보호 모형 46
제3장 에너지소비와 환경 문제 분석 47
제1절 에너지소비 문제 47
1. 세계 총에너지 소비 추세 및 전망 47
2. 국내 에너지 수급 동향 및 소비실태 분석 56
3. 향후 에너지소비 증가 문제 62
4. 소결 65
제2절 환경오염 문제 66
1. 대기오염의 실태 66
2. 온실가스 오염의 실태 70
3. 소결 72
제4장 에너지소비와 환경오염 상호관계 분석 및 향후 과제 73
제1절 상호관계 분석 73
1. 경제성장과 에너지소비 관계 분석 73
2. 대기환경 변화와 에너지소비 관계 분석 76
3. 온실가스 배출량과 에너지소비 관계 분석 76
4. 종합분석 결과 79
제2절 향후 과제 80
1. 향후 과제 80
2. 향후 과제 달성방법 81
제5장 환경보호를 위한 한국형 신재생에너지 개발전략 83
제1절 기본 방향 83
1. 주요 선진국의 추세와 방향 83
2. 한국 추세와 방향 88
제2절 신재생에너지 개요 91
1. 신재생에너지 개념 91
2. 신재생에너지 종류 92
3. 신재생에너지 개발 필요성 105
제3절 신재생에너지 개발 현황 109
1. 세계의 신재생에너지 개발 현황 및 추세 109
2. 국내의 신재생에너지 개발 현황 및 추세 122
제4절 신재생에너지 개발 문제점 144
1. 산업적 문제 144
2. 제도적 문제 149
3. 인력 및 입지 문제 152
제5절 한국형 신재생에너지 개발전략 155
1. 한국형 신재생에너지 제조업융합·기술연계 전략 155
2. 한국형 신재생에너지기업 탄생 및 지원전략 162
3. 효율적인 제도이행 및 지원방안 166
4. 인력 및 입지 지원방안 172
제6장 결론 및 제언 175
제1절 결론 175
제2절 정책적 시사점 177
제3절 연구의 한계 및 향후 연구과제 178
1. 연구의 한계 178
2. 향후 연구과제 178
참고문헌 180
Abstract 188
〈표 3-1〉 세계 총 에너지 소비 실적 및 수요전망 48
〈표 3-2〉 에너지원별 세계 1차 에너지 소비 실적 및 수요전망 53
〈표 3-3〉 에너지원별(1차에너지) 소비현황 57
〈표 3-4〉 부문별 최종에너지 소비 60
〈표 3-5〉 지역별·에너지원별 소비전망, '10년 ~'35년 63
〈표 3-6〉 '11~'35년 기간 중 에너지 주요 지표 전망 64
〈표 3-7〉 총에너지 원별 전망 64
〈표 3-8〉 대기오염물질 국가 배출량 66
〈표 3-9〉 대분류별 대기오염물질 배출량 68
〈표 3-10〉 연도별 대기오염물질 배출량 70
〈표 3-11〉 온실가스 배출 현황 71
〈표 4-1〉 2005년 시나리오별 에너지원별 CO₂ 배출 증가분 77
〈표 4-2〉 2010년 시나리오별 에너지원별 CO₂ 배출 증가분 77
〈표 4-3〉 시나리오별 에너지원별 CO₂ 배출량 변화 78
〈표 5-1〉 온실가스 감축을 위한 EU의 주요 정책과 내용 83
〈표 5-2〉 화석연료의 고갈 106
〈표 5-3〉 연도별 세계 신재생에너지 부문 투자 현황 109
〈표 5-4〉 신재생에너지 고용 현황 110
〈표 5-5〉 전세계 전력 생산 용량 장기전망 111
〈표 5-6〉 신재생에너지관련 주요 항목별 누적용량 순위(2011년) 112
〈표 5-7〉 중국의 신재생에너지 도입 실적 및 목표 117
〈표 5-8〉 신재생에너지 산업지표 ('09~'11년) 123
〈표 5-9〉 1차에너지 기준 신재생에너지 보급 목표 125
〈표 5-10〉 1차에너지 기준 원별 보급 목표 126
〈표 5-11〉 제2차 기본계획에 의한 총 전력생산 중 신재생에너지 공급비중 126
〈표 5-12〉 '96~'05년 에너지절약 및 신재생에너지설비 분야 비교 139
〈표 5-13〉 한국의 태양광 산업 현황 146
〈표 5-14〉 국내 신재생에너지기업 생산성 변화 추이 147
〈표 5-15〉 신재생에너지에 대한 정부 재원 소요액 149
〈표 5-16〉 세계 주요 태양광기업 실적 동향 163
〈표 5-17〉 국내 주요 기업 태양광사업 현황 163
〈그림 2-1〉 경제성장의 효용체감 35
〈그림 2-2〉 경제성장과 환경오염 사이의 관계 40
〈그림 2-3〉 에너지소비 증가와 환경오염 관계 45
〈그림 2-4〉 환경보호 모형 46
〈그림 3-1〉 대기오염물질의 배출량 기여율 67
〈그림 3-2〉 연도별 대기오염물질 배출량 추이 69
〈그림 3-3〉 온실가스 배출 추이 전망 71
〈그림 3-4〉 배출원/흡수원별 온실가스 배출 전망(내용없음) 10
〈그림 4-1〉 부문별 에너지소비 및 경제성장 추이 74
〈그림 4-2〉 1차 에너지원별 추이 75
〈그림 4-3〉 한국형 신재생에너지 융합·기술 연계모형 80
〈그림 5-1〉 국산 신재생에너지의 경제성 확보시기 127
〈그림 5-2〉 동종 신재생에너지 기업결합 방안 164
〈그림 5-3〉 혼합형 신재생에너지 기업결합 방안 165
초록보기 더보기
환경문제는 이제 지구상 모든 나라들 선진국이나 후진국이나 관계없이 커다란 관심사와 이슈가 되었고, 이 문제를 해결하기 위하여 머리를 맞대고 정책대안을 마련하고 있는 중이다. 최근 신재생에너지 선진국인 EU, 일본, 미국 등은 이미 태양광, 풍력, 수소연료전지 등을 적극적으로 개발·보급 중에 있으며, 또한 이에 대한 기술개발 등 에너지 효율성도 상당한 수준이다. 하지만 우리나라는 1990년 대비 2010년 온실가스배출 증가율이 OECD 국가 중 가장 높은 수준이며, 에너지다소비 업종 중심의 취약한 산업구조로서 에너지소비로 인한 환경오염이 심각한 실정이다. 이에 따라 우리나라의 에너지 과소비로 인한 환경오염을 획기적으로 줄일 수 있는 에너지원 개발과 발굴, 에너지 정책이 절실하게 필요하다. 다만, 세계 여러 나라 선진국들이 환경보호를 위한 녹색에너지인 신재생에너지 개발에 이미 앞서가고 있는 만큼 다른 여타 선진국들보다 차별화되고 경쟁력이 높은 한국형 에너지원을 적극 개발하고 발굴해야 할 것이다.
이를 위하여 본 논문에서는 환경문제 대한 심각성, 환경문제에 대한 견해 등을 이론적으로 알아보았고, 환경오염의 주요 원인이 되고 있는 에너지소비에 대한 실태와 추세, 향후 전망 등을 살펴보았으며, 이와 관련 환경오염에 대한 대기오염실태와 온실가스 오염실태를 알아보았다. 아울러 에너지소비와 환경오염과 상호관계를 분석하여 오염실태 등을 확인하고, 향후 과제인 한국형 신재생에너지 개발전략을 제시하였다.
첫째는 한국형 신재생에너지 제조업 융합·기술연계 개발과 보급이다. 우선 기술개발의 방향에서 우리가 그동안 세계 제조업시장에서 석권하였던 반도체, IT, 자동차, 조선, 철강 등 최고의 제조업기술의 생산과정인 원료·소재·부품 분야의 공정을 바탕으로 신재생에너지원과 체계적이고 유기적인 융합과 기술연계 속에서 최고의 기술력과 효율성을 높이는 것이다. 반도체의 경우 그 산업의 성격이 태양광의 설비투자, 기술 및 가격변동 등과 유사하다는 점에서 융합과 기술연계의 장점도 있지만 반면에 위험한 리스크도 수반된다. 따라서 항상 제품의 효율성을 높이고 가격경쟁력에서 우위에 있어야만 한다. 또한 IT의 경우 현재와 같은 복잡 다양하고, 예측 불가능한 정보화 사회에서는 무엇보다도 정보의 대량축적과 신속·정확한 전달체계가 필요하며, 고객에게 다양하고 편리한 서비스를 제공하여야 한다. 자동차의 경우 전 세계적으로 각광을 받고 있는 환경 친화적인 저탄소와 고효율, 고객 편리성 등을 두루 갖춘 신제품을 개발해야 한다.
또한 신재생에너지 개발이 향후 발전(전력), 산업, 수송, 건물, 소비자 분야 등 전분야에서 저비용 고효율, 안전성, 시장성 및 발전가능성, 편리성, 친환경성을 갖추면서 종합적이고 체계적인 개발이 되어야 할 것이다. 아울러 소비자나 이용자들에게 실제적으로나 잠재적으로 커다란 만족감을 주면서 다양하고 광범위하게 활용되어야 할 것이다.
아울러 신재생에너지가 제조업 융합·연계기술과 함께 결합하면서 ICT 등과 연계되어 최고의 효율성과 소비자 만족도를 높여주는 시스템을 개발하는 것이다. 최근 IoT(Internet of Things)를 활용하여 지능형 에너지관리시스템 기술을 개발하거나, 또한 IoT의 기술체계와 신재생에너지원을 상호 연결하여 향후 에너지 생산과 공급을 높이는 기술개발 등이다. 이 기술은 태양광의 핵심인 태양전지 등 발전시스템에 태그 등을 부착하여 광전자 흡수량을 최대한 높이는 반면에 방사열은 줄이는 것이다. 아울러 풍력의 경우도 IoT의 기술을 활용하여 풍력의 운전 및 기계시스템에 태그 등을 부착, 강한 바람이 부는 경우 그 바람을 계속적으로 저장하여 축전시키고, 바람이 미풍인 경우는 그 바람을 크게 높이게 하여 거의 전천후로 풍력을 이용하는 방법을 마련하는 것이다. 향후 이러한 IoT의 기술과 신재생에너지원이 연계된 기술개발이 구체화된다면 에너지의 효율성과 경제성이 확보되어 신재생에너지가 보다 확대보급이 될 것이다.
다음은 연구개발과 보급을 보면, 먼저 신재생에너지원이 발전(전력) 등과 연계된 기술개발로 '태양광- 연료전지 하이브리드 시스템'(HOMER)을 활용하여 종전의 계통전원을 활용하지 않고 독립적인 분산전원을 가정에 공급한 것이다. 향후 이시스템은 부하의 변동에 따라 안정적인 전력 생산이 가능하기 때문에 독립적인 운전이 가능한 분산전원으로써 가정에 보급하거나 낙도 및 오지에 적용하여 보다 경제적이고 효율적인 에너지원으로 성장 가능하다고 볼 수 있다. 다음은 신재생에너지원이 건물 등과 연계된 개발연구로 '신재생에너지시스템의 복합적용(Hybrid Application of Renewable Energy Systems)'이다. 신재생에너지는 에너지원별로 생산 특성이 다양하고 일부 시스템은 외부 환경변화에 민감하게 반응하여 개별 시스템만으로 연속적이고 안정적인 에너지 공급이 어렵다는 단점이 있다. 또한 에너지 수요 역시 단지를 구성하는 건물군의 용도에 따라 건물에서 요구하는 에너지의 형태와 에너지 수요 패턴이 상이하다. 이 경우 에너지 수요와 신재생에너지의 생산 패턴의 시간적 차이가 발생할 수 있으므로 에너지 생산 패턴이 다른 신재생 에너지시스템을 복합 적용하여 에너지 공급의 안정성을 높여야 한다. 따라서 단지의 에너지원으로 신재생에너지를 활용하기 위해서는 다양한 신재생에너지시스템을 대상으로 시스템의 특성과 단지의 특성을 고려한 상호 유기적인 연계 시스템이 필요하다. 이러한 대안으로 미래의 에너지 공급시스템은 에너지공급원에서 멀리 떨어진 대형플랜트에서 열과 전기를 생산하여 공급하던 기존의 방식과는 다르게 다양한 소형의 에너지 공급플랜트들이 서로 유기적으로 연계되어 수용처에 공급함으로써 도시의 에너지 수요를 효율적이고 합리적으로 사용하는 '분산형 에너지공급시스템'으로 전환이 필요하다는 것이다.
다음은 신재생에너지원을 출력특성에 따라 보조전원의 입력이 선택적으로 구성되어 출력 특성이 안정적이며 연속적인 '복합 신재생에너지 시스템용 다중 입출력 보조전원 설계'이다. 이는 태양광이나 풍력 같은 신재생에너지는 주변 환경에 의해 일간 출력 특성이 큰 폭으로 변화된다는 것을 인지하고서 서로 다른 발전특성을 가지는 신재생에너지원들을 함께 구성하는 복합 신재생에너지 시스템이다. 이러한 시스템에서는 보조전원의 안정적인 동작을 위해서는 기본적으로 다양한 환경 조건에서도 동작이 가능하여야 한다. 따라서 간헐적으로 발전하는 신재생에너지원의 특성상 보조전원의 입력을 하나의 신재생에너지 모듈이 아닌 다수의 모듈로부터 받아오는 것이 필요하다. 이러한 구조를 '다입력 다출력'(multiple input multiple output, MIMO) 보조전원 구조라고 하는데, 이 구조는 발전하는 신재생에너지원들 중 하나를 보조전원의 입력으로 선택하여 사용하므로 안정적인 동작이 가능하다.
둘째는 한국형 신재생에너지기업 탄생 및 지원이다. 상기의 신재생에너지 제조업 융합·기술연계 모형이 현장에서 구축된 이후, 우리나라의 신재생에너지 기업들이 보다 거대한 초대형 기업으로 탄생하여 이 기업들이 우수한 기술력을 보유한 중소기업과 상호 연계하여 동반성장하는 것이다.
아울러 한국의 신재생에너지 산업이 세계의 초강국이 되기 위해서는 지속적인 정부의 육성의지와 정책적인 지원이 필요하다. 참고로 독일 정부는 신재생에너지비중을 더욱 확대시키기 위해 전력이나 난방 등 에너지의 생산·이동·분배·소비에서 사용을 의무적으로 강제하는 에너지관련 법을 시행 중에 있다. 또한 신재생에너지 소비를 보다 확대하고 촉진하기 위해서는 현재 원가에 미치지 못한 전기요금 등을 대폭 현실화하여 경쟁관계에 있는 화석연료의 소비를 줄여야 한다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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