Transcript 1. 에너지?

에너지 이야기
에너지에 대한 일반적 이해와 생활 속 에너지 계산해 보기
차례
1. 에너지가 뭐길래?
2. 에너지 얼마나 쓰셨나요?
3. 에너지 무엇이 문제인가?
4. 어찌 하실 건가요?
동서대학교 에너지생명공학부
에너지 환경공학과 박 동근
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
장소:만덕3동
에너지가 뭐길래?
‘08년 포스트 대상
최우수작
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
장소:만덕3동
1. 에너지? – (정의, 정량적 표현)
• 포괄적 의미 ; 변화의 원동력(정신, 물리)
• 물리적 의미 ; 일을 할 수 있는 능력(양), 열
– 에너지의 크기는 물체가 할 수 있는 일의 양
– 일이란 물체에 작용한 힘과 물체가 옮겨간 거리와의
곱
– 물체의 온도를 변화시키는데 들고 난 열.
• 에너지의 크기
– 1 J = 1 N.m = 1 kg.m.s-2.m
– 1 cal란 물 1g을 1℃ 올리는데 필요한 에너지.
– 1 cal = 4.2 J에 해당함.
• 동력이란 단위시간당 에너지 ; 1 W=1 J/s
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1. 다음 중 에너지 값이 가장 큰 것?
•
1000kg의 엘리베이터를 10층까지 올리는데
필요한 에너지?
•
200W TV를 2시간 동안 시청하였을 때 소비된
에너지?
•
샤워하기 위하여 물 50리터를 20℃ 가열하는
데 필요한 에너지?
•
휘발유 1리터를 태웠을 때 발생하는 열?
•
내 몸 속의 지방 10g을 태우기 위하여 해야하
는 운동량?
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1. 에너지? – (에너지 법칙)
• 열역학 제 1 법칙 ; 에너지불변의 법칙
– 에너지는 그 형태를 바꿀 뿐 창조도 소멸도 없다.
– 1종 영구기관(에너지 창조 장치)
• 열역학 제 2 법칙 ; 엔트로피 증가 법칙
– 열은 찬 곳에서 뜨거운 곳으로 저절로 흐를 수
없다.
– 흡수한 열을 모두 일로 바꿀 수 없다.
– 2종 영구기관
• 에너지 효율 – 에너지 문제 해결의 한 축
– 전환단계별 유용에너지 생산비율
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1. 에너지? – 역사적 고찰
• 물리적 활용
– 석기, 목기
• 화학적 활용(소극적) ;수렵시대
– 불 활용(취사, 난방, 보존, 방어 등)
• 생물학적 활용(농업혁명, 평면) ; 신석기
– 목축, 농경 정착
• 종합적 활용(적극적 – 산업혁명, 공간)
– 에너지 형태의 자유로운 변형
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1. 에너지?–어떤 모습인가?
• 화학
– 화석연료(석유, 석탄, 천년가스) ; 90% 이상 의존
– 바이오매스(가스, 알코올, 디젤, 고체연료로 전환)
– 폐기물(가스, 알코올, 디젤, 고체연료로 전환)
– 수소
• 위치/운동 ; 수력, 풍력, 파력, 조력
• 열/빛 ; 태양열, 태양광, 지열, 각종 폐열
• 질량 ; 핵분열(원자력), 핵융합(중수소)
• 전자기 ; 저장은 어렵지만 자유로운 변신 용이.
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1. 에너지? – (다양한 형태와 변환 ; 산업혁명)
태양
에너지
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1. 에너지? –인간은 어떻게 활용하는가?
• 산업, 가정, 수송 등에 전력 및 연료의 형태로 사용
• 전력 생산 및 소비
– 열(온도조절, 냉난방, 가열;냉장고, 에어컨, 밥솥 )
– 동력(모터, 청소기, 세탁기, 믹서기, 선풍기, 수송기기)
– 빛(각종 조명, TV)
– 기타 복합적 활용(온풍기, 음향기기, 자동차)
• 연료 생산 및 소비
– 수송, 난방, 가열, 발전, 화학 에너지
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2. 우리나라 에너지 얼마나 쓰고 있나?
출처; 에너지관리공단 “2009 에너지절약통계”
연도
1차에너지
소비
(천 toe)
최종 에너지
소비
(천 toe)
GDP기준
원단위
1인당
소비량
에너지
수입액
toe/백만원
toe/인
(백만 $)
1981
45718
38951
0.31
1.18
7765
1991
103623
83803
0.30
2.39
12444
2001
198410
152950
0.33
4.19
33691
2007
236454
181456
0.30
4.88
94978
일본 0.10
일본 4.13
전체 수입
의 30%
세계 11위
1차 에너지 세계 총 소비량 ; 11.5 G toe(우리나라 0.24 G toe)
참고 ; CO2 배출량도 4.8억 톤으로 세계 9위, 1인당 배출량도 9.86톤으로 일본보다 많음
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2. 우리나라
부분별 에너지 소비
출처; 에너지관리공단 “2009 에너지절약통계”
25년 전에 비하여 가정.상업분야는 줄고 산업, 수송분야는 늘고
2007년 수송분야 에너지 소비 율은 20%인데 비하여 CO2 배출은 전체
의 50%(연간 약 1억 톤, 거의 100% 화석연료에 의존하기 때문임)
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2. 우리나라
부분별 에너지원
출처; 에너지관리공단 “2009 에너지절약통계”
25년 전에 비하여 에너지 원은
•
석탄의 비중이 줄고, 석유, LNG, 원자력의 비중이 증가.
•
여전히 화석연료의 비중은 85%정도로 매우 높음.
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2. 에너지 단위
1 toe ; 원유 1ton에 들어있는 에너지 = 10 Gcal = 11.6MWh
(실제 이만한 전기를 생산하려면 더 많은 원유가 요구됨)
원유 1ton=원유 7.4배럴=원유 1200리터(비중 0.8~0.9)
참고 ; 1 k(kilo) = 103(천)
1 M(mega) = 106(백만)
1 G(giga) = 109(10억)
1 toe에 해당하는 양
휘발유
kL
1.20
경유
kL
1.09
무연탄
유연탄 도시가스
Sm3
톤
톤
2.22
1.52
950
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LPG
Sm3
670
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프로판
Sm3
830
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2. 한 사람이 하루에 사용하는 에너지
2006 ~2007년 기준
1. 1차에너지 연간 총 2.4억 toe(신재생 에너지 2.1%) 소비
1 인당 소비량;4.48 toe/(인.년)= 0.0123 toe/(일, 인)=123 Mcal /(일, 인)
한 사람이 하루에 생물학적으로 사용하는 에너지가 2500 kcal 라면
약 50명분의 생물학적 에너지 소비량에 해당하는 양.
2. 1인당 전기소비량 ; 8063 kWh/(인.년) = 22kWh/(인.일)
이중 일상 생활용 전기는 10% 정도임.
3. 1 인당 CO2 배출량; 9.86톤/(인.년) = 27 kg CO2/(일, 인)
이중 전기 소비로 인한 배출량은 10 kg 정도임.
출전 ; http://www.iea.org/Textbase/stats/indicators.asp?COUNTRY_CODE=KR
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장소:
3. 에너지 무엇이 문제인가?
• 에너지 소비량의 급증
– 인구 및 일인당 에너지 소비량의 급증
• 화석연료 및 핵연료 중심의 에너지 생산
– 자원고갈 문제
– 환경오염 및 교란
• 지역간, 국가간의 정치.사회적인 갈등
– 1, 2차 에너지 파동, 2008년도 파동
• 에너지 전환효율에 대한 기술적 한계
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3. 에너지자원 얼마나 더 쓸 수 있나?
화석연료의 매장량 및 가채년수
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3. 지역 국가간의 갈등
• 중동 산유국의 담합, 대량 소비국(기술보유국)의 갈등
• 배럴 당 90년대 20$, 2004년 70$, 2008년 140$/배럴 까
지 급등, 현재 60$ 전후
• 인구 65억에서 2020년에 80억으로 증가할 것으로 전망
• 세계적인 산업화로 인한 에너지 소비의 증가
• 중국, 인도 등 인구 거대국가의 산업화 가속
• 2002년에서 2025년까지 연평균 2%씩, 총 57%까지 증
가할 것으로 전망
부산생협 강연
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3. 에너지 과소비에 따른 환경교란
1. 고전적 오염문제
2. 기후 문제
3. 총체적 자원부족
불편한 진실
그들은 왜 불편한 진실을 알리는데 열심일까??
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3. 에너지 소비와 이산화탄소
1. 화석연료의 연소과정
CHONS  O2  CO2  기타가스  재 에너지
2. CO2 배출계수
1 kwh의 전기 에너지를 생산하기 위하여 사용하는 연
료로부터 발생하는 CO2양. 연료의 종류에 따라 다
양한 값
수도사용, 쓰레기 배출 등의 모든 행위를 이산화탄소
배출계수로 환산하기도 함.
녹화사업 등은 이산화탄소를 흡수함.
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3. 이산화탄소 배출 및 흡수
이산화탄소 배출 원단위
1.
전기
0.48 kg CO2/kwh 우리나라 평균치(에너지 원에 따라 다름)
2.
상수도
0.59 kg CO2/m3
3.
도시가스
2.35 kg CO2/m
4.
LP가스
6.6 kg CO2/m3
5.
가솔린
2.35 kg CO2/L
6.
경유
2.64 kg CO2/L
7.
등유
2.53 kg CO2/L
3
전기 1kwh 생산할 때 연료별 CO2 배출량
석탄 0.86~1.3,
석유 0.67~0.89,
가스 0.46~1.2,
수력 0.02~0.4,
풍력 0.01~0.08,
태양광 0.03~0.28,
바이오매스 0.037~0.12, 원자력0.01~0.03
이산화탄소 거래 가격 ; 20~100$/톤(유럽시장 기준)
Kg당 약 25~150원 정도(2007년 이후)
삼림, 농경지를 통한 이산화탄소 고정(흡수)량 ; 2~10톤/(ha.년) 흡수
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4. 어찌 할까요?
1. 에너지 자원 개발 – 국가, 기업의 차원
1. 정치·경제적 해결 – 국가간 협상
2. 기술적
1. 신재생에너지 등 자원 확대
2. 채굴방식
2. 절약
1. 기술적 - 기업, 개인적 접근, 효율, 경제
2. 제도적 - 국가적 접근, 불편
3. 습관적 - 개인적 접근, 불편
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4. 어찌 할까요? – 온실가스 감축 가능 잠재량
* IPCC Climate Change 2007: Synthesis Report, SPM
• 개도국 및 진입국은 전 분야에 감축 가능량이 잠재하고 있음.
• 즉 CDM 사업 활성화 가능성이 매우 큼.
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일시: 2009.5.28
장소:
4. 절약을 위한 목표 설정 기준
1. 목표 설정 ; 가계부? 지구 미래?
1. 자신과 가족의 위치, 입장에 걸맞은 뚜렷한 목표.
2. 사회적 요구에 적합하도록 – 적극적인 제도활용.
3. 목표 및 달성 효과를 가능한 한 정량적으로 표현.
2. 실천 가능하도록 ;지나침은 부족함만 못하다.
1. 목표실천을 위한 불편요소 분석
2. 목표달성효과를 다소 과대 평가하여 불편요소를
축소할 수 있는 분위기 조성.
3. 시청각을 입체적으로 활용하여 목표와 그 효과를
수시로 의식할 수 있도록.
4. 실천 내용을 도표로 나타내고 많은 사람에게 알림.
부산생협 강연
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장소:
4. 에너지 절약=온실가스 감축
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장소:
4. 일상생활 속에서 에너지 절약
불편함을 극복할 수 있는 마음가짐
1. 연료 에너지 절약 ; 가스 및 유류
1.
이동수단 ; 승용차 , 대중교통, 자전거, 걷기 등
2. 난방, 취사, 온수; 건물의 단열, 내복, 설정온도 등
2. 전기 에너지 절약
1. 냉방; 건물의 단열과 설정온도
2. 전자, 전기 제품 ; 사용시간, 용량, 효율등급을 통한 절약
3. 물 에너지 절약
1. 물 사용량 ; 목욕, 샤워, 세탁, 세척
4. 기타 절약 ; 모든 물질 절약은 에너지 절약과 통한다.
1. 신토불이와 제철 음식
부산생협 강연
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4. 에너지 관련 요금
• 전기요금 ; 사용량, 용도, 계절 등에 차등(#26 표 참조)
• 가스요금; 지역, 용도, 계절 등에 차등(부산 기준)
• 기본요금 ; 750원
• 취사용 ; 655.90원/m3
• 난방용 ; 720.49원/m3
• 상하수도요금; 지역, 사용량 등에 차등
• 사용량 요금(누진 적용, 360, 580, 720, 800원 ; 10톤, 20톤, 30톤)
• 하수도 요금(사용량과 동일 기준 누진 , 240, 320, 350, 490원)
• 물 이용 부담금(원수 수질에 따라 최대 137.8원 – 2급수 기준)
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
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4. 주택용 저압 전기요금 체계
기본요금(원/호)
전력사용량 요금(원/kwh)
100kwh 이하
370
100 kwh 까지
55.1
101 ~ 200
820
101 ~ 200
113.8
201 ~ 300
1430
201 ~ 300
168.3
301 ~ 400
3420
301 ~ 400
248.6
401 ~ 500
6410
401 ~ 500
366.4
501 kwh 이상
11750
501 kwh 초과
643.9
출처; 에너지관리공단 “2009 에너지절약통계”
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
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4. 에너지 원별 가격
에너지 원별 가격(2500 kcal 기준)
에너지원
단위열량
해당량
kcal/단위
단가
가격
원/단위
원
연탄
14850/장
0.17장
300원/장
원유
135만/bbl
0.00185bbl
60000원/bbl
111
도시가스
10526/m3
0.24m3
750원/m3
180
8333/L
0.3L
1500원/L
450
전기
857/kWh
2.92kWh
300원/kWh
876
쌀
3500/kg
0.71kg
2000원/kg
1420
휘발유
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
51
장소:만덕3동
4. 연료절약(교통에너지 절약)
1. 출 퇴근(15 km) 지하철, 버스 이용시
일일 직접비용 절감액
15km 1L 1500원 1300원 2편

)
 3400원/일
편도 7.5km 1L
편도 1일
CO2절감까지 포함함 비용절감액
(
3400원 1L 2.35kg CO2 35원
3400원/일 
 3600원/일
1일 1500원 휘발유 1L 1kg CO2
월 25일 근무시1년간 비용절감
3600원 / 일 25일/월12월/년  1,080,000원/년
2. 주 1회 대중교통이용
186,000 원 절감
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
장소:
4. 연료절약(난방가스 절약)
출전, http://energyvision.org/
•열전달계수 ;U, 단위면적당, 단위시간당, 단위온도당 전달 양
벽, 바닥, 지붕 ; 0.10~0.15 J/(s.m2.℃)
창호 ; 0.70~0.85 J/(s.m2.℃)
•공기비열 ; 1.3kJ/(m3. ℃) ; 시간당 공기 교환 량에 의존
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
장소:
4. 연료절약(난방가스 절약)
•30평형으로 가정한 경우
•열전달계수 ;U, 단위면적당, 단위시간당, 단위온도당 전달 양
벽, 바닥, 지붕 ; 0.10~0.15 J/(s.m2.℃)
; 250 m2
창호 ; 0.70~0.85 J/(s.m2.℃)
; 50 m2
•공기비열 ; 1.3kJ/(m3. ℃) ; 시간당 공기 교환 량에 의존
설정
온도차
난방가스
CO2 발생 가스단가
사용량
℃
5
(m3/월)
26
kg/월
61
원/m3
720
부산생협 강연
; 0.5 리터/초
CO2단가
돈으로
환산
원/kg
원/월
35
일시: 2009.5.28
21000
장소:
4. 전기 절약 - 냉방
•30평형으로 가정한 경우
•열전달계수 ;U, 단위면적당, 단위시간당, 단위온도당 전달 양
벽, 바닥, 지붕 ; 0.10~0.15 J/(s.m2.℃)
; 250 m2
창호 ; 0.70~0.85 J/(s.m2.℃)
; 50 m2
•공기비열 ; 1.3kJ/(m3. ℃) ; 시간당 공기 교환 량에 의존
설정
열이동량
온도차
(kJ/s)
(℃)
3
0.212
CO2 배출
원단위
(kg/kWh)
0.43
단가
(원/m3)
300
CO2
단가
(원/kg)
35
효율
; 0.5 리터/초
전기량
(kWh/월)
0.7
218
비용
(원/월)
68,683
* ; 전기 단가는 사용량에따라 누진 적용
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
장소:
4. 전기 절약-가전제품 1
1. 가전제품의 전기 사용량
전기사용량(kWh)  소비전력 사용시간
2. 소비전력이 크고 사용시간이 상대적으로 많은
가전제품
1. TV(평균 200W)
시청 시간을 하루 2시간, 월 60시간 줄이면 전기 12kWh, CO2
5.7kg 감량(사용량에 따라 다르겠지만 1800원 전후 절감)
2. 컴퓨터(모니터, 프린트 포함)(평균 300W)
사용 시간을 하루 1시간, 월 30시간 줄이면 전기 9kWh, CO2
4.32kg 감량(사용량에 따라 다르겠지만 1400원 전후 절감)
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
장소:
4. 전기 절약-가전제품 2
1. 냉장고, 김치냉장고(100W) – 24시간 가동
1. 내용물 량, 냉장, 냉동 상태, 여닫이 회수 및 방법 등
활용방법에 따라 20% 이상 절감 가능
20W * 24시간 * 30일 * 0.001 = 14kWh(2100원/월 전후 절감)
2. 세탁기(130W, 건조, 삶기 기능 사용시 2kW)
1. 건조, 삶기 기능은 가능한 한 생략하기
3. 기타 공통사항
1. 적절한 조명 유지 및 에너지 절감 형 전등 사용
2. 대기전력 절감
3. 가격 대비 에너지 소비 효율 등급이 좋은 것을 선택
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
장소:
참고 ; 가전제품의 소비전력
가전제품의 소비전력
품
명
소비전력(W)
품
명
소비전력(W)
품
명
소비전력(W)
TV
40인치 LCD
120
150·240
전자레인지
1250
DVD
30
냉장고
100
냉온수기
400~600
휴대폰충전기
6
청소기
600
선풍기
55
컴퓨터
모니터 포함
70
250~400
세탁기
삶기, 건조
130
2000
에어컨
1300~2000
모니터
100
전기난로
850
VTR
23
프린터
430
전기다리미
600
오디오
40
스케너
50
전기밥솥
보온
500~1250
40~130
대표적인 경우임(규모에 따라 다를 수 있음)
각 가전제품의 소비전력(kwh) = 각 품명의 소비전력x사용시간x0.001
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
장소:만덕3동
4. 기타 - 물 절약
1. 절약에 대한 일반 정보
1. 샤워, 양치, 세면
2. 세탁, 변기
2. 한 집에서 하루 0.1 톤(100리터) 절약했을 때
(일인당 하루에 약 30리터 절약)
1. 직접 경제적 이익(월간)
0.1톤/일X 850원/톤 X30일/월 = 2550원/월
850원/톤 ; 물세, 하수도세, 물 이용부담금 평균치
2. 이산화탄소 저감량
0.1톤/일X 30일/월X 0.59 kg CO2/톤≈ 1.8 kg CO2/월
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
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4. 도표로 표현하고 확인하기(예)
자동차
전기
가스
수도
120
100
천원
80
60
40
20
0
1
2
3
4
에너지 비용(천원/월)
5
6
7
8
9
10 11 12
월
• 매년 같은 달의 에너지 비용을 비교하고 그 원인을 밝히고 행동
지침을 마련한다.
• 지차체 등의 프로그램에 적극 참여하여 정량적 성과로 활용.
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
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4. 저탄소 사회구축 프로그램(환경부)
정부 지원사업에 적극 참여하여 가계와 미래
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
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결 론
• 생물-에너지 간의 에너지 윤리
• 인간의 에너지 독점에 따른 문제점 대두
– 에너지 자원 고갈로 인한 갈등 증폭
– 에너지 과소비 누적으로 인한 환경 교란
• 체계적이고 실천 가능한 절약 전략 마련
– 절약으로 인한 불편함을 극복할 수 있는 방안
– 목표 달성에 따른 긍정적 효과를 강조
– 정량적이고 가시적으로 표현하기(돈과 CO2로)
• 過猶不及 ; 의, 식, 주를 비롯한 생활 전반
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
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참고할 만한 문헌 및 관련 사이트
• 에너지 민주주의(이이다 데츠나리)
• 불편한 진실(엘 고어)
• 에너지절약 통계핸드북(에너지관리공단)
• 기후변화 국가간 패널 ; http://www.ipcc.ch/
• 환경부 ; http://www.me.go.kr/
• 신.재생에너지센타 ; http://www.energy.or.kr/
• 에너지 관리공단 ; http://www.kemco.or.kr/
• 녹색연합http://safeclimate.greenkorea.org/
• 에너지 전환 ; http://energyvision.org/
• 환경운동연합 ; http://www.kfem.or.kr/
• 그린에너지페밀리 ; http://www.gogef.kr/
부산생협 강연
일시: 2009.5.28
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