신 해양에너지공학

제1부 신에너지
제1장 지열 에너지 / 15
제2장 폐기물 에너지 / 25
제3장 화석연료의 새로운 이용 형태 / 37
제4장 에너지이용의 신기술 / 54
제5장 신에너지 자동차 / 72

제2부 해양에너지
제1장 파력 에너지 / 86
제2장 조석(또는 조력) 에너지 / 120
제3장 조류 및 해류 에너지 / 138
제4장 해양심층수와 해양온도차 발전 / 158
제5장 풍력 에너지 / 199
제6장 태양열 및 태양광 에너지 / 215
제7장 해양 바이오매스(marine biomass) 에너지 / 239
제8장 해수 중 우라늄과 메탄 하이드레이트(methane hydrate, 메탄 수화물) / 268

본서는 최근 차세대 에너지로 부상하고 있는 신에너지와 해양에너지를 주 내용으로 정리한 것이다. 해양에너지, 즉 해양이 가진 잠재력도 따지고 보면 신에너지로 분류할 수 있으나 굳이 신에너지와 구분한 것은 해양에너지만이 가진 특수한 환경과 기술적 진보를 강조하기 위해서이다. 신에너지란 한마디로 정의하기는 쉽지 않으나, 일반적으로 새로운 시대의 주역이 될 에너지 또는 지금까지는 없던 새로운 에너지로 정의할 수 있을 것이다. 만약 신에너지를 새로운 시대의 주역이 될 에너지로 정의한다면, 이것은 소위 우리가 말하는 차세대 에너지의 개념에 가깝다.
신에너지란 자연의 힘을 이용한다든지, 지금까지 사용되지 않고 버려지고 있던 에너지를 유효하게 사용한다든지 하는 지구에 친화적인 에너지이다. 따라서, 신에너지에는 태양광이나 풍력, 폐기물, 바이오매스(biomass) 등은 물론, 과거부터 사용되어 왔으나 그 이용형태를 새롭게 한 에너지도 신에너지에 포함된다. 한마디로, 신에너지란 지구온난화와 CO2 삭감이라고 하는 관점에서 유래한 것으로서, 에너지 이용에 있어서 경제성 확보와 환경부하의 저감이라는 목표를 가지고 있다.
본서에서는 2008년 전남대학교 출판부를 통해 발행된 역서인 “해양에너지공학(原著: 21世紀の海洋エネルギ?開?技術, (사)일본해양개발건설협회 해양공사기술위원회, 2006)”을 기초로 하여, 최근 몇 년 동안 신에너지 및 해양에너지 분야에 있어서의 우리나라를 포함한 세계의 진보된 이용 기술의 개발 현황을 수록하고자 노력하였다.
우선 제1부의 신에너지에서 지열에너지, 폐기물 에너지, 화석연료의 새로운 이용형태(예: oil sand, oil shale, 석탄가스화 복합발전, 석탄가스화 발전 및 액화, FTD 및 DME연료 등), 에너지 이용의 신기술(예: 연료전지, 열병합발전(co-generation), 히트펌프(heat pump), 축열기술 등), 그리고 신에너지자동차(하이브리드 차, 전기자동차, 연료전지 자동차, 에탄올 차, DME 자동차 등) 등에 관한 최근의 기술적 동향을 소개한다.
다음으로, 제2부의 해양에너지에서 파력에너지, 조력에너지, 조류 및 해류에너지, 해양심층수와 해양온도차 발전, (해상)풍력에너지, 태양열 및 태양광 에너지, (해양)바이오매스에너지, 해수 중 우라늄과 메탄 하이드레이트의 이용 기술의 개발현황과 장래전망, 해양환경에의 영향 등에 관하여 소개한다.
이들 해양에너지는 청정에너지로서 전술한 신에너지와 마찬가지로 지구 온난화와 CO2 삭감, 장래 석유나 석탄과 같은 화석연료의 고갈이라는 대명제하에 그 이용과 개발이 추진되고 있다. 그러나, 에너지 밀도가 다른 에너지원에 비하여 희박하고 변동이 크며, 환경조건 또한 가혹하다는 점이 앞으로 극복해야 할 과제로 남아 있다. 따라서, 현시점에서는 해결해야 할 기술적 과제가 남아 있으며, 무엇보다도 경제성 문제 때문에 당장은 대규모적인 상업적 이용과 개발이 어려운 분야도 있을 수 있다. 그럼에도 불구하고 장차 해양에너지의 중요도는 점차 증대해 갈 것으로 예상된다.
따라서, 본서가 앞으로 신에너지 나아가 해양에너지의 이용과 기술개발, 실용화를 위해 특히 우리 인류 모두에게 재생 가능한 청정에너지의 제공을 위해 꿈을 가지고 도전하는 많은 분들에게 조금이나마 도움이 되었으면 하는 바램이다.
또한, 본서가 출간하기까지 귀중한 자료를 제공하고 도움을 주신 (사)일본해양개발건설협회 해양공사기술위원회, 한국해양대학교 현범서 교수님, 한국해양과학기술원 홍기용 박사님, 그리고 저서와 관련한 자료의 전재(轉載)를 허락해 주신 일본 丸善出版사, 일본(사)화학공학회 SCE Net, 신라대학교 하상안 교수님, 동아대학교 성낙창 교수님, 군장대학교 오태선 교수님, 그밖에 그림과 표, 사진, 자료 등의 사용에 협조해 주신 모든 분들께 깊이 감사합니다.

2014년 12월

편저자 이문옥(李文沃)