신재생에너지

신재생에너지의 농업적 이용기술 개발

Ⅰ. 추진개요 신재생에너지의 종류

신재생에너지의 중요성

주요국가의 신재생에너지 정책목표 및 보급률

국제유가 상승 및 국내 면세경유가 상승 (’00) 20 $/배럴 → (’08) 120 → (‘09.9) 70 국제유가 10$/배럴 상승 시 면세경유가격 90~100원/L 상승 면세경유가격 : ('00) 377 원/L → ('08) 1,025→ ('09.9) 821 <면세경유 가격변동> 신재생에너지는 오염 물질을 배출하지 않고 에너지를 얻을 수 있는 기술로 화석연료의 대체 효과가 큼 친환경 녹색기술로 관련기술의 적극적 개발 필요

Ⅱ. 주요 추진연구 축산분뇨를 이용하는 미생물 연료전지 개발 멤브레인 대체 세퍼레이터 사용 Channeling 현상 방지 오염물질 전기에너지 슬러지 멤브레인 대체 세퍼레이터 사용 Channeling 현상 방지 집전판(Collector) 전극물질 대체 악취제어-바이오필터

시험용 미생물 연료전지 설계 및 제작 접종원: 축산분뇨와 하수슬러지 (1:1) 유속: 53.26 ml/min 축산분뇨(액비) 샘플링 장소: 경기도 이천시 돈사농가 음극부 용량: SMFC - 3,637 ml (전극 충진 - 16/23) 대조구 - 4,530 ml (전극 충진 - 3/33) Void volume - 5,175 ml 바이오필터 음극부 양극부 A 세퍼레이터 탄소섬유전극 스테인리스스틸 Plate 양극부 음극부

미생물 연료전지 전기에너지 발생 연료공급: 53.26 ml/min SMFC와 대조구: 6일과 11일 후에 Steady state상태에 도달 스테인레스스틸 Net도 전극재료로 사용이 가능가능함을 보임 최대 전압은 0.6V Maximum power density : 680 mW/m3 Current density : 3,770 mA/m3

미생물 연료전지 유기물 분해 공급 COD 농도: 3,167±80 mg/L SMFC: 865±21 mg/L (After 144hrs) : 72.7% 대조구: 930±14 mg/L (After 144hrs) : 70.6% 원수 부유물질(SS)농도: 4,533±67 mg/L 24.0±6.0 mg/L : 99.5%

온실내 잉여 태양에너지를 이용한 온실난방기술 개발 온실의 규격별 잉여 태양에너지량 분석 형태 B×L×H (폭×길이×동고) (m) 바닥면적 (m2) 설정조건 07-자동화-1형 (3연동) 21×50×4.7 1050 주간(15℃) 야간(10℃) 저속환기(25℃) 고속환기(27℃) 08-자동화-1형 (3연동) 27×96×5.7 2592 07-단동-1형 (단동) 5×97×2.6 485 07-단동-3형 (단동) 7×97×3.3 679

온실의 규격별 잉여태양에너지량 분석 예(광주) 07-단동-4형(폭 8m, 길이 100m) Month Energy Inputs(MJ) Energy Losses(MJ) Solar Heater Total Radiation Convection Ventilation Others 11 176,782.3 38,143.8 214,926.1 106,645.5 7,975.4 39,489.2 60,816.0 12 157,052.3 82,252.6 239,304.9 157,016.5 16,658.5 22,933.7 42,696.2 1 168,626.9 82,905.2 251,532.1 155,391.5 25,490.2 32,017.0 38,633.4 2 187,377.9 65,616.7 252,994.6 135,407.3 22,433.4 56,076.2 39,077.7 689,839.4 (72.0%) 268,918.3 (28.0%) 958,757.7 (100%) 554,460.8 (55.2%) 119,002.3 (11.8%) 150,516.1 (15.0%) 181,223.3 (18.0%)

태양열 축열이용 시스템 현장설치 < 비닐하우스 내부의 장치가동 상황> Items Internal vinyl tunnel Water pump FCU Fan On/Off South North Case Ⅰ Close On 10:00~16:30 Case Ⅱ 0~24:00 Case Ⅲ None

Items Water pump FCU Fan On/Off South North Case Ⅰ Close On 10:00~16:30

수자원이용 시설원예 난방시스템 개발 현장적용 시스템 설계 ≒ 320,000kcal/h ◑ 최대난방부하 : 372kW, 적용난방부하 : 260KW(최대난방부하의 70%)

히트펌프 성능향상을 위한 수축열조 개발 및 시험 구 분 격판분리 축열조 디퓨저 축열조 히트펌프 성능계수 4.6 설치비용 축열조 축조시 재료비 증가 설계 및 설치비용 별도 고려 강변 여과수 이물질 제거장치 개발 처리요인 : 모래, 철, 망간 처리방법 : 모래(사이클론식), 철, 망간(접촉산화사) 설계조건 : 처리용량(15톤/일), 유체흐름(압력식 하향류식)

강변여과수 취수 및 이용기술 분석 강변여과수 취수 및 함양 검토결과 취수량 : 1안 유리 함양가능량 : 2안 유리 구 분 1안 2안 취수량(m3/day) 600 ~ 2,200 530 ~ 2,000 햠양가능(m3/day) 200 250 함양수 영향 도달시간 6개월 이상 6개월 이내 1안 강변여과수 취수 및 함양 검토결과 취수량 : 1안 유리 함양가능량 : 2안 유리 함양수 영향 도달시간 : 1안 유리 취수 및 함양깊이 : 20~25m 2안

지하공기를 이용한 농업시설 난방시스템 개발 물-공기 직접 접촉식 열 교환 방식 현장설치 지하공기가 송풍팬을 통해 흡입되어 물에 직접 전달 열교환기 상단에 이산화탄소 제어장치 부착 물이 흡수한 열에너지는 히트펌프의 열원으로 이용

시스템 난방성능

모니터링 장치 설계 및 제작

화력발전소 폐열을 이용한 농업시설 난방기술 개발 화력발전 폐열활용 가능성 분석 발전소 소재지 : 대부분 해변가 터빈냉각 : 바닷물 활용(냉각수 배출온도 : 20~35℃) 발전효율 : 40% 수준 → 60%는 폐열로 버려짐 화력발전량 : 258.7 TWh(2008년 기준) 연간 폐열발생량 : 388,000GWh 연간 온실난방에 소요되는 에너지 : 13,217GWh ※ 발전폐열의 3.4% 수준 ※ 연간 온실난방에 소요되는 경유소비량 : 1,256,000kL ※ 시설원예 난방면적 : 13,000ha

St. Laurent-Des-Eaux(France) 유럽의 화력발전 폐열활용 조사 발전소명 발전용량(MW) 폐열활용 Bugey(France) 1874 채소재배 : 29ha, 화훼재배 : 4.8ha Chinon(France) 3676 토마토 및 화훼재배 : 4.8ha 건설용 목재 건조에 활용 Cruas(France) 3684 토마토재배 : 5.8ha 시청, 교회, 수영장에 활용 Dampierre 3748 150ha 온실에 15개 영농법인 이용 St. Laurent-Des-Eaux(France) 1912 0.53ha 온실에서 장미재배 수영장 등에 활용 Asco(Spain) 1860 발전소내 온실에서 관상용 식물 재배

화력발전 폐열활용 히트펌프시스템 설계 설치용량 : 120RT(30, 40, 50) 폐열회수용 배관 설치(제주도 시범사업) 직경 : 250mm PE 파이프 총길이 : 300m 폐열회수 : 발전소의 온배수 이동관로에 열교환기 설치 열매체 순환펌프 : 기계실에 설치(30, 40, 50RT용)

히 트 펌 프 온배수 폐열회수 히트펌프시스템 30RT급 : 응축 105, 증발 79kW 폐열회수 열교환기 기체냉매 열매체 액체냉매 히 트 펌 프 30RT급 : 응축 105, 증발 79kW 40RT급 : 응축 140, 증발 105kW 50RT급 : 응축 175, 증발 131kW ※ Heat Pump COP : 4.0 온배수 폐열회수 히트펌프시스템