질량 및 에너지 보존 법칙은 수문현상을 포함한 자연 현상의 기본 법칙이다. 유역에서 물의 질량 보존은 강수량 P가 유출량 Q, 증발산량 E, 그리고 육역저수량변화 ΔS로 분할되는 것(P=Q+E+ΔS)을 의미하며 열 에너지 보존은 순복사에너지 Rn이 잠열 λE, 현열 H, 그리고 지열 G로 분할되는 것(Rn=λE+H+G)을 의미한다. 유역에서 물과 에너지의 분배 과정은 E로 연결되어 있으며 이 두 과정을 포괄적으로 이해하는 것은 기후 및 지표환경의 변화를 예측하고 대비하는데 중요하다. 이 연구에서는 미국 전역의 400여개 유역에 대한 정보를 제공하는 Model Parameter Estimation Project(MOPEX) 데이터를 이용하여 유역의 기후 조건에 따라 물과 에너지의 분배가 어떻게 달라지는지 Budyko 평면에서 분석했다. 장기간에 대해 ΔS와 G는 무시할 수 있다는 가정하에 건조한 유역일수록 P, Q, 그리고 E 모두 작게 나타나는데 P와 Q의 감소폭이 훨씬 크기 때문에 E의 P에 대한 비는 크게 나타났다. 또한 건조한 유역일수록 E는 작고 Rn이 크기 때문에 H가 크게 나타났으며 H가 큰 유역일 수록 유역의 최대 기온과 최저 기온의 차이가 크게 나타났다. 이러한 변화는 동일한 유역내에서 물과 에너지 분배의 시간적 변화로도 나타나고 있다.
20세기의 경제사회는 대량생산, 대량소비, 대량폐기의 일방통행(one-way)이 기본이었다. 그러나 이러한 시스템에서 많은 양의 폐열과 폐기물이 발생함으로서 유해물질, 온실효과에 의한 생태계의 교란을 가져와 인간의 생명활동에 위협을 주게 되었다. 이에 따라 인간사회에서 발생하는 폐열과 폐기물을 가능한 한 적게 발생시키고 자원이나 에너지를 자연에서 얻어 인간사회에 제공하되 가능한 한 적게 사용하는 사회로의 전환이 추구되어야 한다. (중략)
현재의 화석연료-기반 사회에서는 지구 온난화와 고유가 추세가 야기하는 경제적 피해, 에너지 안보우려, 세계 평화 위협 등에 자주 노출되고 있는 실정이다. 세계 각국은 이러한 화석연료 에너지원을 대체하는 환경-청정하고 기술-신뢰할 수 있으며 경제-감당할 수 있는 에너지 공급원인 수소를 기반으로 하는 미래의 수소-기반 사회로의 진입에 노력하고 있다. 특히, 청정한 에너지 운반체인 수소의 생산 기술 상업화가 더욱 더 절실히 요구되고 있다. 이 예비 연구에서는 이산화탄소 포획/저장 기술과 결합된 다양한 수소 생산 기술의 정량적인 예비 비교 평가가 수행되었다. 예비적인 비교 평가 기준으로 1) 이산화탄소 배출량: 2) 에너지 이용률; 3) 토지 점유율: 4) 수소 생산비용 등이 고려되었다. 이러한 기준에 따라 수소 생산 기술 가운데 네 가지 예비 기술 대안인 1) 원자력: 2) LNG; 3) 석탄: 4) 태양광 등이 비교되었다. 대안 기술의 비교 평가 체제로 계층 망형 구조-기반 되먹임 모델이 개발되었다. 이러한 수소생산 기술의 우선순위 선정 결과는 개별 대안 기술의 상대적인 장단점 및 기술적인 갭을 정량적으로 인식하는 데에 활용될 수 있다. 그러므로 이 예비 연구는 수소 생산 기술 연구자나 수소 경제 기획자한테 뿐만 아니라 이산화탄소 포획/저장 기술 개발자한테 도움이 되리라 본다.
에너지와 ICT 기술의 융합을 통한 새로운 비즈니스 모델의 창출은 신산업 신성장동력의 대표 아젠다로 주목받고 있으며, 관련한 정부의 정책 제도들이 봇물 터지듯 제시되고 있다. 스마트 에너지 서비스는 이러한 배경 하에서 기후변화대응, 탄소거래제, 수요관리 중요성 부각 등 사회문제 이슈 해결의 중심축으로 부각되고 있다. 스마트 에너지에 대한 정의는 그 적용 범위와 도메인에 따라 달라지기도 하고, 관련 범주도 넓으며 기술의 분야도 다양한 형태를 띠고 있다. 본고에서는 스마트 에너지 기술에 대한 특징과 국내외 기술 서비스에 대한 현황에 대해 살펴봄으로써, 인류가 당면하고 있는 피할 수 없는 에너지 분야의 문제 해결에 대한 기술적 접근 방향성을 제시하고자 한다.
두 번에 걸친 1970년대의 오일쇼크 이후 세계 각국 특히 주요 석유소비국인 선진공업국들을 중심으로 석유소비를 줄이거나 대체 에너지원을 개발하기 위한 기술개발에 많은 노력을 경주해오고 있다. 현대 산업사회의 견인차 역할을 담당해온 주에너지원인 석유자원의 유한성을 고려해볼 때 또 다른 오일쇼크의 도래는 쉽게 예견될 수 있는 일이고 또한 석유자원의 고갈에 따라 이를 대체할 수 있는 새로운 에너지원을 확보하는 것이 급박한 현실로 다가오고 있다. (중략)
최근 배럴당 $60/bbl(Dubai유 기준) 이상의 지속적인 고유가를 비롯하여 에너지를 둘러싼 에너지 환경의 급속한 변화로 인하여 에너지자원 동향 및 수급 전망부문은 에너지분야 뿐만 아니라 국가경제 전반에 중요한 요인으로 작용하고 있다. 특히 우리나라는 에너지다소비국(세계 9위로 에너지의 약 97%를 수입에 의존하고 있는 실정이다. 한국의 경제는 이러한 이유로 세계 에너지 자원동향과 전망에 직접적인 영향을 받는다. 또한 우리나라가 2013년 온실가스감축대상 부속서 1(Annex 1)국이 될 경우 기후변화협약의 발효는 막대한 경제적 타격을 입을 것으로 예상된다. 본 연구에서는 주요 1차 에너지원인 석유, 석탄, 천연가스 등 주요 에너지자원의 수급동향을 체계적으로 분석하였다. 그리고 고유가시대 도래, 기후변화협약 대응, 나아가 수소경제사회구현과 같은 이러한 에너지 환경요인을 고려하여 수소경제사회로 나아가는 가교 역할을 할 수 있는 에너지 기술개발 정책의 최적 기술개발 대안을 제시하였다.
This research analyzed on the future energy society of Korea in 2030 using system thinking approach. Key uncertainty factors determining the future energy society were analyzed in a multi disciplinary view point such as politics, economy, society, ecology and technology. Three causal loop diagrams for the future energy system in Korea and related policy leverages were shown as well. 'Global economic trends', 'change of industrial structure' and 'energy price' were identified as key uncertainty factors determining the Korean energy future. Three causal loop diagrams named as 'rate of energy self-sufficiency and alternative energy production', 'economic activity and energy demand' and 'Excavation of new growth engines' were developed. We integrated those causal loop diagrams into one to understand the entire energy system of the future, proposed three strategic scenarios(optimistic, pessimistic and most likely) and discussed implications and limits of this research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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