소형열병합발전을 성장시킬 수 있는 길을 모색해야 한다는 목소리가 높아지고 있다. 소형열병합발전은 열과 전기를 동시에 생산해 에너지효율을 높이고 동고하저를 보이는 LNG의 수요관리를 위해 정부가 의욕적으로 추진하고 있는 에너지시책 중 하나다. 그러나 연료인 LNG의 요금이 급격하게 증가하는 데 비해 전기요금은 오르지 않아 투자비용 회수가 어렵다는 게 보급이 줄어든 이유다. 이러한 상황에서 에너지관리공단은 '소형열병합발전 중장기보급 활성화 연구'를 통해 사업자체에 대한 새로운 방안을 모색한다는 방침을 발표했다. 불과 5년 전만해도 대표적인 에너지 절약 시스템으로 주목 받았던 소형열병합발전. 현재의 딜레마를 벗어나 중장기 보급 활성화를 위해 필요한 역할과 그 요소는 무엇인지 살펴보았다.
에너지관리공단 저탄소에너지기반 본부장으로 취임한 지 1년. 강원규 본부장의 지난 1년은 에너지절약과 ESCO사업의 활성화를 위해 애쓴 시간이었다. 그의 사무실은 더운 날씨에도 에어컨을 대신한 선풍기 한 대로 에너지절약을 실천하고 있었다. 성실함과 열정으로 ESCO사업 활성화를 위해 노력해 온 강원규 본부장의 얘기를 들어 보았다.
2009년 ESCO자금 자원규모가 업계의 우려에도 불구하고 하향 조정되었다. 에너지관리공단은 정부와 함께 산업의 활성화와 정직하고 공명한 ESCO자금 운용을 위한 제도를 마련하고 정해진 예산 안에서 최대의 효과를 이끌어내기 위해 노력하고 있다. 이번 ESCO Partner 코너에서는 에너지관리 공단 자금운용실 홍순용 실장을 만나 에너지관리공단의 정부지원금 운용방안과 ESCO 활성화 정책에 대해서 자세히 알아보았다.
이 연구는 열분석법을 이용하여 간단하게 자유 라디칼 중합의 활성화 에너지를 결정하는 방법을 부틸 아크릴레이트을 모델로 하여 구했다. 활성화 에너지는 Kissinger, Osawa 및 half-width법인 다수의 주사 속도법 (multiple scanning-rate method)을 이용하여 $1^{\circ}C/min,\;2^{\circ}C/min,\;5^{\circ}C/min$, 그리고 $10^{\circ}C/min$로 측정하였으며 단수 주사 속도법인 Barret 법을 이용하여 구하였다. 열분석법에 의해 구해진 중합반응의 활성화 에너지는 개시반응, 성장반응 및 종결반응의 각각의 활성화 에너지에서 계산된 전체 중합반응에서의 활성화 에너지와 가깝게 접근하였다.
원자로의 중기발생기 재료로 사용되어온 Alloy 600에서의 규칙 반응에 대한 활성화 에너지 측정, aging에 따른 미세조직의 변화에 근거하여 입계 응력 부식 균열 기구를 검토하였다. Alloy 600에서는 약 50$0^{\circ}C$ 이하의 온도에서 aging 처리중 단범위 규칙 상의 존재 및 규칙 반응의 존재가 입증된 바 있다. 규칙 반응의 본성이 열적활성화 과정에 의한 것이라는 점, 규칙 반응에 대한 활성화 에너지의 크기와 입계응력부식균열의 활성화 에너지와의 유사성, 규칙 반응에 의한 쌍정의 형성, 쌍정의 형성에 기인한 결정내의 추가적 응력의 발생 등에 근거하여 Alloy 600에서 나타나는 입계응력부식균열 현상이 규칙 상의 형성과 관련되어 있음을 제안하였다.
본 연구에서는 참여주체 중 설계자와 건축물에너지평가사의 관점에서 제로에너지 건축물 인증 활성화를 위한 중요도를 비교분석하였다. 두 집단 모두 정책, 기술, 교육, 인센티브, 홍보 순으로 중요한 것으로 분석되었다. 설계자의 경우, 에너지효율기준 강화나 에너지 전문가 양성 및 사무소 등록제가 인증 활성화에 중요한 요소로 나타났고, 건축물 에너지 평가사의 경우, 에너지 전문가 양성 및 사무소 등록제, 제로에너지건축물 설계 제도 정비가 중요한 요소로 나타났다. 이를 통해 정부 차원에서의 인증 활성화를 위한 현실적인 방안들을 도출하는데 기여할 수 있을 것으로 보여진다.
지난 3월 제21회 오토메이션 월드 박람회가 코엑스에서 열렸다. 이 전시회 중 '서울국제지능형빌딩시스템설비전'에 사람들의 관심이 유독 뜨거웠다. 관람객들은 빌딩자동화시스템과 에너지관리시스템으로 에너지절감을 앞당겨야 한다는 데 한 목소리를 냈다. 빌딩 에너지관리 시스템(BEMS) 보급과 활성화 방안에는 어떠한 것들이 있는지 살펴보고 일본의 운용 사례를 소개한다.
고탄수화물 식품 및 곡물류의 저온저장의 지표가 되는 냉각속도와 동결점의 상호관계와 저온저장 장치의 설계를 위한 열물성치인 동결잠열 및 활성화에너지와 수분함량과의 관계, 냉각속도와 활성화에너지의 관계를 측정하여 다음의 결과를 얻었다. 냉각속도가 증가함에 따라 각종 전분의 동결시작온도(To’), 발열반응 최대온도(Tm) 및 동결완료온도(Tc)는 강하하는 경향을 보였고, 특히 동결완료온도의 강하도가 크게 나타났으며, 생전분의 동결점은 탈지전분에 비하여 $0.7{\sim}0.8^{\circ}C$ 낮은 값을 나타내었다. 또한 동결점은 각각 탈지전분$-2.4{\sim}-2.8^{\circ}C$, 생전분 $-3.2{\sim}-3.6^{\circ}C$의 값을 나타내었다. 전분의 동결잠열은 설각속도의 변화에 따라 거의 일정한 값을 나타내었으며 수분함량(w)과 동결잠열(${\bigtriangleup}\;H_f$)은 다음의 관계식을 얻었다. $\triangle=0.700w-13.048(35%{\leqq}w{\leqq}70%)\;\triangle=1.569w-73.861(w{\geqq}70%)$ 또한 전분을 $-40^{\circ}C$까지 동결하여도 동결이 되지 않는 한제 수분함량은 18.6%(Wt%)였다. 전분의 활성화에너지는 수분함량 $53{\sim}58%$에서 냉각속도 $-10.0^{\circ}C/min{\sim}-2.5^{\circ}C/min$의 범 위 에 서 $83.6{\sim}186.2Kcal/mol$의 값을 나타내었으며 냉각속도가 감소함에 따라 활성화에너지는 선형적으로 증가하였다. 냉각속도 $-0.5^{\circ}C/min$에서 수분함량이 90%에서 35%로 감소함에 따라 전분의 활성화에너지는 $213{\sim}126Kcal/mol$로 감소하였으며, 동결속도 $-0.5^{\circ}C/min$하에서 동결에 필요한 최소 활성화에너지는 126Kcal/mol, 최대 활성화에너지는 270Kca1/mo1 이었다.
에너지저장시스템(Energy Stroage System, ESS)은 잉여 전력과 에너지를 필요한 시점에 적절하게 공급할 수 있도록 에너지를 저장해두는 기술로 전기에너지의 픔질 및 효율성을 극대할 수 있는 에너지 활용 시스템이다. 미국을 비롯한 유럽 선진국들은 다양한 ESS 관련 제도정비 및 개선을 통해 ESS 산업의 활성화를 유도하고 있다. 우리나라의 경우, 신재생에너지 확대 정책을 수립하고 에너지 저장기술을 그린에너지 분야의 주요 핵심과제 선정하여 체계적인 육성전략을 추진 중에 있다. 그러나, ESS 도입 및 활성화를 위한 법제도적 기반이 마련되어 있지 않고, ESS도입에 대한 경제적 효과성에 대한 객관적인 기준이 없어, ESS의 보급 및 활성화가 제대로 이루어지지 않고 있는 실정이다. 본 연구에서는, ESS의 보급과 활성화를 위해 효과적으로 ESS의 경제성 분석하기 위한 기법을 제시하는 것을 목적으로 한다. 세부적으로는 전기요금 산정방식에 따라 ESS의 운영모형을 정의하고, 운영모형별 경제성을 분석하기 위한 기법을 제시한다. 그리고, 실제 데이터를 활용하여 ESS로 절감할 수 있는 피크 크기를 구할 수 있는 알고리즘을 구현한다. 또한, 저감 피크와 온도, 습도에 대한 회귀 분석을 통하여 최대저감피크를 예측할 수 있는 해법을 제시한다.
탄소재료의 가스화속도는 근본적으로 활성자리의 수와 관련되어 있으며, 또한 가스화속도는 활성자리 뿐 아니라 확산제한에 따라 달라진다. 대부분의 탄소재료의 활성화 초기단계는 제한된 활성자리 때문에 반응속도는 느리고, 다음 단계는 총 활성자리가 증가하여 반응속도는 급격히 증가하고, 마지막으로 활성자리가 감소하여 활성화 속도는 감소한다. 이러한 sigmoidal특성을 나타내는 활성화 단계를 기공발달과정으로 설명하면, 활성화 초기에 탄소재료 내부에 이미 존재하는 닫힌 기공이 열리고, 일단 기공이 열리면 성장하게 된다. 이렇게 기공 수가 증가하는 것 뿐 아니라 기공 직경이 증가하여 활성화 과정이 진행될수록 비 표면적 및 기공부피는 증가하는데 이런 일련의 과정을 통하여 활성자리 수는 증가하고 또는 감소한다. 이렇게 기공이 발달하는 과정은 각각의 활성화 단계에서 탄소재료의 비 표면적 측정으로 알 수 있으며, 전반적인 산화속도 변화를 측정하여 반응단계를 추정하게 된다. 대부분의 연구자들은 반응 전체의 평균 산화속도를 측정한 후 활성화 에너지를 구하여 반응조절단계로 활성화 기구를 설명한다. 이 연구에서는 활성화 과정 중에 발생하는 중량감소 단계, 즉 각각의 활성화 단계에 따라 달라지는 반응속도상수를 측정하고, 반응단계별 활성화 에너지를 비교 해석하여 피치계 탄소섬유의 기공발달에 영향을 미치는 활성화 기구를 고찰하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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